基因信息的传递课件

1 中心法则的研究过程 2 第三篇 基因信息的传递 遗传信息流动方向中心法则 3 半保留复制模式的实验证明 4 第十章 复制 半保留复制：DNA进行复制时 ，双螺旋结构解开而成为两股单 链，各自作为模板，用于合成新 的互补链。子代细胞出现新的 DNA双链，其中一股单链是从 亲代完整地接受过来的，另一股 单链是完全重新合成，且与母链 按碱基配对原则互补。也就是说 ，两个子代细胞的DNA双链， 都和母细胞DNA碱基序列完全 一致。 5 第一节 参与DNA复制的酶 底物：脱氧三磷酸核苷 聚合酶：依赖DNA的DNA聚合酶 模板：解开成单链的DNA母链 引物：一段寡核苷酸 其它酶和蛋白质因子:起解链、理顺双螺 旋、稳定单链的作用。连接酶。 6 一、DNA聚合酶 大肠杆菌中有DNA聚合酶I，II和III。 Pol III被认为是原核生物细胞内真正起复制作用的酶 。 Pol I可以被蛋白酶分成大小片段，大片段有DNA聚 合酶的活性，称为Klenow片段。 真核生物中发现的DNA聚合酶有、和。 7 DNA聚合酶催化的反应 5到3的聚合活性 (dNMP)n+dNTP(d NMP)n+1+Ppi 8 DNA聚合酶催化的反应 5到3的聚合活性 (dNMP)n+dNTP(d NMP)n+1+Ppi 核酸外切酶活性(从 5或3末端把核苷酸 从核酸链上水解下来 ) 9 DNA聚合酶的性质 以脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)为前体催化合成DNA 需要模板和引物 不能起始合成新的DNA链 催化dNTP加到生长中的DNA的3-OH末端 催化DNA合成的方向是5到3。 10 复制的保真性 DNA复制保真性至少依赖三种规律： 1.遵守严格的碱基配对规律。 2.聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能 。 3.复制中出错时有即时的校读功能。 11 解旋、解链酶 复制应先解开DNA的超螺旋、双螺旋结 构。 解旋、解链酶类：解链酶、DNA拓扑异 构酶、单链DNA结合蛋白。 12 解链酶 解链酶是rep，它在ATP存在时解开 DNA双链，每解开1对碱基，需要消耗2 个ATP。另一种为解旋酶II。 在解链过程中，已解开的DNA双链之一 ，其解链方向与复制方向一致，称为领 头链；另一链复制方向与解链方向相反 ，称为随从链。 13 DNA拓扑异构酶 拓扑酶对DNA分子的作用都 是既能水解，又能连接磷酸 二酯键。 拓扑酶I：不需要ATP，切断 DNA双链中的一股，使DNA 解链旋转中不打结，适当的 时候又把切口封闭，使DNA 变成松驰状态。 拓扑酶II在无ATP时，切断 处于超螺旋的DNA分子，使 超螺旋松驰。在有ATP时， 松驰状态的DNA进入负超螺 旋状态，断口在同一酶催化 下再连接起来。 14 单链DNA结合蛋白 单链结合蛋白(SSB) 的作用是在复制中维 持模板处于单链状态 并保护这种单链的完 整性。 15 引物酶和引发体 复制是在一段RNA引物的基础上加进脱 氧核苷酸的，催化引物合成的是一种 RNA聚合酶，它不同于催化转录过程的 RNA聚合酶，因此称为引物酶。 引物酶在模板的复制起始部位催化互补 碱基的聚合，形成短片段RNA。在解链 酶结合其它复制因子而可辨认起始点时 ，就可再结合引物酶，形成引发体。 16 DNA连接酶 DNA连接酶连接DNA链3-OH末端和另一 DNA链的5-P末端，使二者生成磷酸二酯键， 从而把两段相邻的DNA链连成完整的链。连 接酶的催化作用在原核细胞需要消耗NAD， 在真核细胞则消耗ATP。 连接酶连接的都是碱基互补基础上的双链中的 单链缺口，它并没有连接单独存在的DNA单 链或RNA单链的作用。 17 三种酶催化生成磷酸二酯键的比较 18 19 第二节 DNA复制过程 复制的起始 复制的延长 复制的终止 20 复制的起始 原核生物总是从一个固定的起始点开始 ，同时向两个方向进行的，称为双向复 制。 真核细胞染色体比较复杂，可能有多个 复制起始点，同时形成多个复制单位。 复制开始后由于DNA双链解开，在两股 单链上进行复制，在电子显微镜下均看 到伸展成叉状的复制现象，称为复制叉 。 21 复制起始的步骤 1.引物酶按碱基配对规律合成RNA引物。 2.在DNA聚合酶III的作用下，靠酶的亚基辨认 引物，新链第一个脱氧核苷酸就加到引物的3- OH末端上，形成磷酸二酯键。 3.DNA拓扑异构酶(可能主要是II型酶的作用)， 在将要打结或已打结处作切口。 4.单链DNA结合蛋白(SSB)结合于开放的单链 上，起稳定和保护单链模板的作用。 22 23 复制的延长 催化延长的酶在原核生物为pol III，在 真核生物为DNA聚合酶和。 DNA复制延长的速度相当快，在细菌中 约为2500bp/s。 高等生物DNA复制时延长速度可能慢一 些，但它有多个起始点生成多个复制单 位同时复制，总的复制速度与原核生物 相差不多。 24 复制的不连续性 DNA双链的走向相反，而复制和引物合 成总是从5到3方向延伸的。因此领头链 可以顺解链方向延长。随从链复制方向 与解链方向相反，因此必须等待模板链 解出足够长度，复制才能开始并延长。 复制中的不连续片段称为冈崎片段。 25 复制的过程 26 滚环复制 环状DNA双链一股先开一个缺口，5端 向外伸展，在伸展出的单链上进行不连 续复制，没有开环的另一段，则可以一 边滚动一边进行连续复制。 27 复制的终止 原核生物除了有一定 的复制起始点，还好 一定的复制终止点。 RNA酶将引物水解 pol I填补空缺 连接酶连接 28 29 参加复制的酶 30 第三节 DNA的损伤和修复 突变和遗传的保守性 31 突变的分子基础 突变是DNA分子上碱基的改变。 自发突变是遗传过程中“自发”发生的突变 。 诱变是研究核酸与遗传时，应用一些物 理或化学方法对DNA分子或整个组织细 胞处理使DNA发生突变。是人工手段使 DNA发生突变。 32 突变的分类 点突变：一个碱基的变异。有转换同型 碱基和颠换异型碱基 缺失：一个碱基或一段核苷酸从DNA上 消失 插入：一个碱基或一段核苷酸插入到 DNA大分子中。 倒位：DNA链内部迁移。 33 诱变因素 34 损伤的修复 损伤：是复制过程中发生的DNA突变， 大多数属于自发突变。 校读：pol I监视和纠正复制错误的功能 。 35 损伤修复的机制 光修复 切除修复 重组修复 SOS修复 36 光修复 紫外线照射可引起核 酸链上相邻的两个胸 腺嘧啶形成二聚体 TT。 光修复过程是通过光 修复酶催化而完成的 ，需300600nm 波长照射激活。 37 切除修复 切除修复需要特异的 核酸内切酶、pol I 、DNA连接酶等参 加。 38 重组修复 当DNA分子的损伤面