生物化学中英双语版13DNA的复制、修复及重组ppt课件

1、DNA RNA 蛋白质蛋白质 转录转录翻译翻译逆转录逆转录复制复制遗传中心法那遗传中心法那么么1. 半保管复制：经过半保管复制：经过DNA复制产生的新的复制产生的新的DNA双链中，一条链来双链中，一条链来源于亲代的源于亲代的DNA，另一，另一条那么是新合成的。条那么是新合成的。1958年年Meselson 和和Stahl2. DNA复制的起点和方式复制的起点和方式复制子：基因组上能独立进展复制的单位称为复制子。复制子：基因组上能独立进展复制的单位称为复制子。每个复制子都含有本人的复制起点。每个复制子都含有本人的复制起点。双向复制：生物体中，大多数双向复制：生物体中，大多数DNA的复制是双向复制

2、。的复制是双向复制。复制叉：复制叉：DNA复制过程中，亲代复制过程中，亲代DNA双链由复制起点双链由复制起点开场逐渐部分解链，构成一个复制叉构造。开场逐渐部分解链，构成一个复制叉构造。大肠杆菌染色体的双向复制表示图大肠杆菌染色体的双向复制表示图大肠杆菌染色体复制过程中的大肠杆菌染色体复制过程中的形构形构造造双向复制及单向复双向复制及单向复制中的复制叉构造制中的复制叉构造3. DNA聚合酶：参与聚合酶：参与DNA复制的主要酶复制的主要酶,该酶催化该酶催化四种四种dNTP合成合成DNA。DNA聚合酶聚合酶模板链模板链合成的新链合成的新链模板链模板链DNA聚合酶的反响特点聚合酶的反响特点:1. 以四

3、种以四种dNTP为底物为底物2. 反响需求接受模板的指点反响需求接受模板的指点3. 反响需求有引物反响需求有引物3羟基存在羟基存在5. DNA链的合成方向为链的合成方向为534. 反响需求有二价金属主要是反响需求有二价金属主要是Mg2+的存在的存在4. 大肠杆菌大肠杆菌DNA聚合酶：主要有三种聚合酶：主要有三种DNA聚合酶聚合酶：1956年年kornberg初次发现初次发现 具有具有DNA聚合酶活性聚合酶活性 35核酸外切酶活性：由核酸外切酶活性：由3 端开场水解端开场水解DNA链链 5 3核酸外切酶活性：由核酸外切酶活性：由5端端 开场水解开场水解DNA链链 从从3端发生焦磷酸解作用端发生焦

4、磷酸解作用DNA聚合酶聚合酶的的35核酸核酸外切酶活性在外切酶活性在DNA复制过程复制过程中起着重要的校正作用中起着重要的校正作用DNA聚合酶活性位点聚合酶活性位点35核酸外切酶活性位点核酸外切酶活性位点DNA聚合酶聚合酶的的5 3核酸核酸外切酶活性普通作用于双链外切酶活性普通作用于双链DNA的配对碱基，从的配对碱基，从5 端水端水解下核苷酸。解下核苷酸。DNA聚合酶聚合酶的的5 3核酸外切酶活性在核酸外切酶活性在DNA复制和修复中起着重要复制和修复中起着重要的作用。的作用。DNA聚合酶聚合酶的构造：单链多肽。用枯草杆菌蛋白酶进展有限水解，的构造：单链多肽。用枯草杆菌蛋白酶进展有限水解，可以得

5、到两个大小不同的片段。可以得到两个大小不同的片段。Klenow片段：包含有片段：包含有35核酸外切酶活性和核酸外切酶活性和DNA聚合酶活性聚合酶活性DNA聚合酶聚合酶：多亚基聚合酶，含有：多亚基聚合酶，含有DNA聚合酶活性聚合酶活性和和35核酸外切酶活性，不具有核酸外切酶活性，不具有5 3核酸外切酶活核酸外切酶活性。反响中需求有性。反响中需求有NH4+的激活。是一种主要起修复作的激活。是一种主要起修复作用的酶。用的酶。DNA聚合酶聚合酶：多亚基聚合酶，包含有：多亚基聚合酶，包含有10个亚基。其中个亚基。其中 、和、和亚基构成所谓中心酶。被以为是大肠杆菌细胞内真亚基构成所谓中心酶。被以为是大肠杆

6、菌细胞内真正担任正担任DNA复制的聚合酶。复制的聚合酶。 1. 其其亚基具有亚基具有DNA聚合酶活性，当和其他亚基构成全聚合酶活性，当和其他亚基构成全酶时，聚合效率可到达酶时，聚合效率可到达1000bp/sec.2. 其其亚基具有亚基具有35核酸外切酶活性，起校正作用。核酸外切酶活性，起校正作用。3. 不具有不具有5 3核酸外切酶活性核酸外切酶活性Sliding clamp subunitsCatalyticsubunitCatalyticsubunit3 5 exonucleasesubunits大肠杆菌大肠杆菌DNA聚合酶聚合酶的构造表的构造表示图示图催化亚基催化亚基35核酸外切酶活性核酸

7、外切酶活性大肠杆菌大肠杆菌DNA聚合酶聚合酶亚基亚基DNA结合表示图结合表示图大肠杆菌三种大肠杆菌三种DNA聚合酶的比较聚合酶的比较5. DNA的半不延续复制：的半不延续复制：DNA分子是反向平行的；体分子是反向平行的；体内一切知的内一切知的DNA聚合酶的合成方向都是聚合酶的合成方向都是5 3。前导链前导链滞后链滞后链冈崎片段冈崎片段前导链前导链后续链后续链6. DNA的复制需求有的复制需求有RNA引物：一切知的引物：一切知的DNA聚合酶都聚合酶都不能从头合成新链；不能从头合成新链；RNA聚合酶那么可在有聚合酶那么可在有DNA模板的模板的根底上，合成新的根底上，合成新的RNA。DNA合成需求引

8、物，而合成需求引物，而RNA合合成不需求引物。成不需求引物。 DNA复制起始的复制起始的RNA引物是在引物是在DNA模板链的一定部位合模板链的一定部位合成的，由引物合成酶催化，普通长为几个至成的，由引物合成酶催化，普通长为几个至10几个核苷酸。几个核苷酸。 DNA复制完成后，复制完成后，RNA引物的消除和缺口的填补是由引物的消除和缺口的填补是由DNA聚合酶聚合酶来完成的。来完成的。7. DNA的高保真性：的高保真性：利用利用DNA聚合酶反响的保真机制聚合酶反响的保真机制利用利用DNA聚合酶的聚合酶的35核酸外切酶活性核酸外切酶活性利用体内的各种修复系统利用体内的各种修复系统8. DNA复制体：

9、指与复制体：指与DNA复制相关的复制相关的30多种蛋白质和多种蛋白质和酶组成的高效的、高精度复制的完好复合物。酶组成的高效的、高精度复制的完好复合物。解旋酶解旋酶helicase：利用：利用ATP水解释放的能量解开双链水解释放的能量解开双链DNA的的负超螺旋。负超螺旋。单链结合蛋白单链结合蛋白SSB：结合在单链：结合在单链DNA上，维持单链上，维持单链DNA的完好性和稳定性。的完好性和稳定性。拓扑异构酶拓扑异构酶：经过改动：经过改动DNA的超螺旋形状，降低复制叉前的超螺旋形状，降低复制叉前进时带入的扭曲张力，促进双链的解开。进时带入的扭曲张力，促进双链的解开。DNA衔接酶：衔接衔接酶：衔接DN

10、A片段片段引物酶：合成引物酶：合成DNA复制过程中所需求的复制过程中所需求的RNA引物。引物。DNA聚合酶：新生聚合酶：新生DNA链的延伸链的延伸1. 复制的起始：复制的起始：DanAHuDanB，DanC2. 链的延伸链的延伸前导链的延伸前导链的延伸DNA拓扑异构酶拓扑异构酶解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶单链结合蛋白单链结合蛋白DNA复制叉的构造表示图复制叉的构造表示图滞后链的延伸：滞后链的延伸：冈崎片段的合成冈崎片段的合成RNA引物引物DNA引物酶引物酶DNA拓扑异构酶拓扑异构酶解链酶解链酶滞后链合成滞后链合成过程中过程中DNA聚合酶聚合酶的的挪动挪动滞后链滞后链RNA引物的切除：引物的切

11、除： DNA聚合酶聚合酶的的5 3核酸外切酶活性核酸外切酶活性滞后链的衔接：滞后链的衔接：DNA衔接酶衔接酶DNA聚合酶聚合酶DNA衔接酶衔接酶的作用机制的作用机制DNA衔接酶衔接酶3. 复制的终止：大肠杆菌染复制的终止：大肠杆菌染色体复制的终止色体复制的终止1. 直接修复：指经酶促反响进展修复的过程。包直接修复：指经酶促反响进展修复的过程。包括光修复和单个酶的直接修复作用。括光修复和单个酶的直接修复作用。鸟苷酸的甲鸟苷酸的甲基化导致碱基化导致碱基的错配基的错配甲基转移酶对甲基化鸟嘌呤碱基的作用甲基转移酶对甲基化鸟嘌呤碱基的作用2. 切除修复：指在一系列酶的作用下，将切除修复：指在一系列酶的作用下，将DNA分子中受分子中受损的部分切除掉，并以完好的那一条链为模板，合成出损的部分切除掉，并以完好的那一条链为模板，合成出切除的部分，切除的部分，DNA构造恢复正常的过程。构造恢复正常的过程。核苷酸切除修复核苷酸切除修复碱基切除修复碱基切除修复3. 错配修复：修复在复制过错配修复：修复在复制过程中错配且没有被校正的单程中错配且没有被校正的单个或少数碱基。个或少数碱基。错