单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 DNA的复制,第十章 DNA的复制,1,一、DNA的半保留复制,1、DNA的半保留复制,：,2、DNA复制的起始点和方向,：,3、原核细胞DNA复制（DNA指导下的DNA合成）,1)DNA聚合酶I,：,2)DNA聚合酶II,：,3)DNA聚合酶III,：,4)双链DNA复制的分子机制,：,5)滚环复制：,一、DNA的半保留复制1、DNA的半保留复制：,2,4、真核细胞DNA的复制（DNA指导下的DNA合成）,需要冈崎片段、RNA引物、DNA连接酶、解旋酶和蛋白质,。,5、反转录（RNA指导的DNA合成）,：,6、DNA的损伤与修复,：,4、真核细胞DNA的复制（DNA指导下的DNA合成）,3,1、DNA的半保留复制,1953年Watson和Crick提出。,该假说推测：复制时DNA的两条链要分开，然后用碱基配对方式按照单链DNA的核苷酸顺序合成新链，以组成新DNA分子。这样形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的。这种复制方式称为半保留复制。,1958年Meselson 和Stahl首次用实验直接证明了DNA的半保留复制。,氯化铯梯度离心,。,1、DNA的半保留复制1953年Watson和Crick提出,4,2、DNA复制的起始点和方向,起始点：含100-200个碱基的一段DNA，形成复制叉。,1）原核生物：一个起始点，第一个DNA的复制尚未完成，就开始第二个DNA分子在同一起始点开始复制。复制叉移动速度约10,5,bp/min.,2）真核生物：多个起始点,形成多个复制泡和复制眼。复制叉移动速度约5*10,2-3,bp/min。,方向：,可以朝一个方向，也可以朝两个方向进行,。,2、DNA复制的起始点和方向起始点：含100-200个碱基的,5,1)DNA聚合酶I,1956年由Kornberg 从大肠杆菌中分离而来。相对分子质量：109000。为一条单链，活性部位含有紧密结合的锌离子。,聚合作用：催化四种脱氧核苷酸、镁离子、DNA模板、引物合成新的DNA链。,3,5,外切酶作用：,5,3,外切酶作用,：,1)DNA聚合酶I1956年由Kornberg 从大肠杆菌,6,2)DNA聚合酶II,相对分子质量：120000,聚合作用：催化四种脱氧核苷酸、镁离子、DNA模板、引物合成新的DNA链。,3,5,外切酶作用：,该酶活性低，参与复制、修复DNA,。,2)DNA聚合酶II相对分子质量：120000,7,3)DNA聚合酶III,相对分子质量：140000,聚合作用：催化四种脱氧核苷酸、镁离子、DNA模板、引物合成新的DNA链。,3,5,外切酶作用：,5,3,外切酶作用,该酶活性高，是酶I的15倍，酶II的300倍。为真正的复制酶，DNA复制主要由它起作用,。,3)DNA聚合酶III相对分子质量：140000,8,4)双链DNA复制的分子机制,DNA聚合酶都只能催化DNA链从5,3,端延长。,A.冈崎片段和半不连续复制,冈崎片段,：DNA进行复制时先合成较短的DNA片段，接着出现较大的分子，这种短片段称为冈崎片段。在细菌和真核细胞中普遍存在。,DNA,半不连续复制,：新DNA的一条链按5,3,端方向连续合成称为“,前导链,”，另一条链的合成则是不连续的，先合成冈崎片段，再通过酶的作用将这些短片段连在一起构成第二条子链，称为“,后随链,”。,4)双链DNA复制的分子机制DNA聚合酶都只能催化DNA,9,4)双链DNA复制的分子机制,B.冈崎片段的RNA引物,DNA聚合酶催化聚合反应需要四个条件：,四种脱氧核苷酸、镁离子、DNA模板、与DNA模板互补的RNA短片段引物,。,RNA引物的合成称为“引发”,引物RNA一般含3-10个碱基，由酶III在引物3,端延长生成冈崎片段，再用酶I除去引物，最后连成后随链。,4)双链DNA复制的分子机制B.冈崎片段的RNA引物,10,4)双链DNA复制的分子机制,C.DNA连接酶,连接冈崎片段成为后随链。,后随链的生成包括三个基本步骤：,起始：RNA引物合成,延长：以RNA为引物合成冈崎片段,终止：引物脱落，碱基互补，连接成为后随链。,4)双链DNA复制的分子机制C.DNA连接酶,11,4)双链DNA复制的分子机制,D.母本DNA双链的分离,DNA解链酶或解螺旋酶，解开一个碱基对需要2ATP供能，一旦解开马上有几分子的单链结合蛋白与之结合。,DNA旋转酶或拓扑异构酶II：,一般来说链的终止不需要任何特定的信号，也不需要特殊的蛋白质参与，后随链合成后自动生成新的双链DNA。,E.DNA聚合酶的“校对”作用复制的准确性远高于转录和转译,。,4)双链DNA复制的分子机制D.母本DNA双链的分离,12,5）滚环复制,1968年Gibert和Dressler提出,是半保留复制的一种特殊形式,噬菌体,X174DNA是单向复制的,环状单链分子,闭环单链分子,闭环双链分子（外正内负）；,核酸内切酶作用于正链形成一个3-OH和5-磷酸末端；,以负链为模板在正链切口3-OH末端滚动复制；,正链5-端从负链分离核酸内切酶作用环化形成 新的DNA分子,。,5）滚环复制1968年Gibert和Dressler提出,13,4、真核细胞DNA的复制,1)与原核细胞主要的不同点：,A.多起点,B.至少有5种DNA聚合酶,：,C.端粒的复制,2)生物细胞DNA复制分子机制的基本特点,：,4、真核细胞DNA的复制1)与原核细胞主要的不同点：,14,5种DNA聚合酶,1）DNA聚合酶,：Mr:165-175*10,3,，4种不同的亚基组成，主要复制酶，催化,后随链的合成,，无3,5,外切酶活性。,2）DNA聚合酶,：Mr:43*10,3,，主要功能参与,核DNA的修复,。,3）DNA聚合酶,：存在于线粒体中，Mr:150*10,3,，参与,线粒体,DNA,复制,。,4）DNA聚合酶,：主要复制酶，需要有增殖细胞核抗原存在，具有3,5,外切酶活性，催化,前导链的合成,，还可以起解旋酶作用。,5）DNA聚合酶,：结构与性质上与 DNA聚合酶,相似，主要功能参与,DNA修复,。,5种DNA聚合酶1）DNA聚合酶：Mr:165-175,15,生物细胞DNA复制分子机制的基本特点：,1）复制是半保留的；,2）细菌、病毒复制起始于特定位置，真核生物有多个起点；,3）复制可以朝一个方向进行，也可以朝两个方向进行，后者更为常见；,4）复制时两条链都从,5,3,端延伸；,5）复制是半不连续的；,6）冈崎片段的合成需要一小段RNA引物；,7）复制有多种机制,。,生物细胞DNA复制分子机制的基本特点：1）复制是半保留的；,16,5、反转录作用,RNA指导下的DNA合成。,1970年Temin和Baltimore同时从致癌RNA病毒中发现RNA指导的DNA聚合酶。RNA逆转录酶起聚合反应的条件：,1.RNA模板2.引物3.四种dNTP 4.锌离子5.还原剂,cDNA：以RNA为模板在逆转录酶作用下生成的DNA，又称互补DNA。,cDNA的应用：1.基因制作2.RNA测序,。,5、反转录作用RNA指导下的DNA合成。,17,6、DNA的损伤与修复,一些物理化学因子可使细胞DNA受到损伤，从而使生物基因发生突变或致死。如紫外光使相邻嘧啶形成环形丁烷，主要产生胸腺嘧啶二聚体。,细胞具有一系列机制，能在一定条件下使DNA的损伤得到修复。,修复机制：光修复和暗修复,光修复：可见光激活光修复酶，分解由于紫外光照射而产生的二聚体。该酶专一性较高，分布广，但在高等哺乳动物中不存在。,暗修复：也称切除修复，是比较普遍的一种修复机制，对多种损伤均能起修复作用。共4步。,重组修复：它是受损伤的一段被另一个DNA相同片段代替。,6、DNA的损伤与修复一些物理化学因子可使细胞DNA受到损伤,18,第十一 章RNA的生物合成,第十一 章RNA的生物合成,19,一、转录（DNA指导下的RNA合成）,1、概念：由DNA形成RNA的过程。,2、RNA聚合酶：,原核细胞RNA聚合酶:,;,因子,真核细胞RNA聚合酶:,、,三种,3、合成RNA的具体过程：,起始（,启动子,）、延长（不需要引物）、终止（,终止信号,）,二、,以RNA为模板合成RNA病毒p565,一、转录（DNA指导下的RNA合成）,20,启动子,概念：指RNA聚合酶能识别、结合和开始转录的一段DNA序列，原核细胞的启动子约含40-60bp。,启动子区域有三个功能部位：,识别部位：-35bp附近，与,因子结合成疏松复合物,Pribnow框：-10bp处富含TATAAT序列，与酶结合紧密，成稳定的复合物,起始部位：与转录生成的RNA链中第一个核苷酸互补的bp,真核生物的启动子：比原核生物更复杂和多样性P557-558,启动子概念：指RNA聚合酶能识别、结合和开始转录的一段DNA,21,终止信号,不依赖,因子：,DNA链3,-附近有回文结构，富含G-C碱基，随后紧密相连A-T碱基，转录出的产物形成发夹结构阻碍聚合酶的进一步延伸，RNA合成即停止。,依赖,因子：,DNA链3,-附近有回文结构，但没有富含G-C碱基区域，后面也没有连续的A存在，需要,因子参与完成链的终止。,因子：Mr46000，以六聚体形式存在,终止信号不依赖因子：,22,