蛋白质的生物合成2

1、11第二节 原核生物DNA复制 特点 只有一个复制起始点 双向复制 复制速度快 引物和冈崎片段长 可以连续发动复制22 大肠杆菌DNADNA聚合酶 三类 DNADNA聚合酶-多功能酶5-35-33DNADNA聚合酶的功能5 5 3 3 聚合作用聚合作用5 5 3 3 外切酶外切酶3 3 5 5 外切酶活性功能：功能：对复制中的错误进行校读，对复对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补，制和修复中出现的空隙进行填补，切除引物。切除引物。4l DNApol 利用35外切活性切除错配的碱基，同时利用53聚合活性补回正确的核苷酸，这种功能称为即时校读(proof read)。l DNA

2、pol 的53外切酶作用可以与其聚合作用同时发生， 产生缺口平移(nick translation)、链的置换及模板转辙现象。5碱基配对正确，DNApol 无活性3-5外切活性5-3聚合活性DNApol AGdCTPCG5353DNApolDNApol的即时校读功能的即时校读功能6323个氨基酸个氨基酸小片段小片段5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性大片段大片段/Klenow 片段片段 604个氨基酸个氨基酸DNA聚合酶活性聚合酶活性 5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性N 端端C 端端木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶DNA-pol Klenow片段是实验室合成片段是实验室合成DNA，进行，进行分子生物学研究中常

3、用的工具酶。分子生物学研究中常用的工具酶。 75 u ucgagccgagcu uag-ag-OH OH 3 5 u ucgagccgagcu uagagDNA poldNTP5 5 3 3 聚合作用聚合作用3 agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc 5 3 agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc 5 catcggatcgcatcgtcacgtgctag catcggatcgcatcgtc

4、acgtgctag 3 853内切酶内切酶外切酶外切酶外切酶与内切酶作用图解5 5 3 3 外切酶活性的功能外切酶活性的功能 切除引物，切除突变片段切除引物，切除突变片段5395 A G C T T C A G G A T A 3 | | | | | | | | | | |3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5 3 5 外切酶活性外切酶活性 5 3 外切酶活性外切酶活性?能切除突变的能切除突变的 DNA片段。片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解能辨认错配的碱基对，并将其水解。 DNADNA聚合酶聚合酶的核酸外切酶活性的核酸外切酶活性 1035 外切酶活性 校 读

5、 错配碱基11模 板聚合酶活性位点引物3 5 外切酶位点12u DNA-pol （120kD） DNA-pol II基因发生突变，细菌依然基因发生突变，细菌依然 能存活。能存活。 它参与它参与DNA损伤的应急状态修复。损伤的应急状态修复。 13功能：功能：原核生物复制延长中真正起催化作用的酶原核生物复制延长中真正起催化作用的酶DNA-pol (250kD)10种亚基组成的种亚基组成的不对称异源二聚体不对称异源二聚体14可滑动的 夹持器亚基催化亚基35外切酶亚基前导链 合成后随链 合成 夹持器装置催化亚基 亚基保持核心酶 的二聚体结构15亚基具有53方向合成DNA的催化活性亚基具有35外切酶活性

6、，起校对功能， 可提高聚合酶复制DNA的保真性 亚基可能加强亚基的作用亚基犹如夹子，功能是识别引物、夹住DNA 分子向前滑动 亚基起着促使核心酶二聚化的作用其余的亚基构成 -复合物，主要功能是帮助 亚基夹住DNA（也称夹子装置器），并有 增强核心酶活性的作用16大肠杆菌三种大肠杆菌三种DNADNA聚合酶比较聚合酶比较DNADNA聚合酶聚合酶分子量分子量每个细胞的分子统计数每个细胞的分子统计数5 5 -3 -3 聚合酶作用聚合酶作用3 3 -5 -5 核酸外切酶作用核酸外切酶作用5 5 -3 -3 核酸外切酶作用核酸外切酶作用转化率转化率主要功能主要功能活性（活性（nt/minnt/min） D

7、NADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶（复合物复合物）109109，000000400400+ + + +1 1校读校读, ,修复修复10001000120120，0000004040+ + +- -0 .050 .05400400，00000010-2010-20+ + + +5050复制复制100000100000特特 性性不清不清填补缺口填补缺口50501717 大肠杆菌基因组DNA 复制的基本过程 起始 起始部位的解链oriCDnaA蛋白结蛋白结合合9bp序列序列13bp重复序重复序列区解链列区解链单链结合单链结合蛋白结合蛋白结合形成开放形成开放复合物复合物1818 局部形成引

8、发体 DnaC、B、G和起始点DNA形成复合物，其蛋白质部分在链上移动到合适位置，根据碱基配对的原则，开始催化RNA引物的合成1919 复制的延伸 半不连续-前导链的连续合成，随从链合成一段段冈崎片段2020 复制的终止oriC终止序列复制叉终止区复制叉终止区终止序列缠绕的环状缠绕的环状DNA分子分子拓扑异拓扑异构酶构酶II独立的环状DNA分子2121 原核生物基因组DNA复制的典型模式 型复制-复制从oriC开始以顺时针和逆时针两个方向进行 主要的复制方式2222 原核生物DNA复制的调节 复制起始频率的调节 主要调节复制的起始频率 DnaA的浓度对复制的起始具有正调控 作用 复制频率与细胞

9、分裂周期相适应的机制 控制复制起始点的甲基化修饰23亲代单链A甲基化DNA与细胞膜结合，DNA的甲基化受到抑制Ori C中的GATCDamSeq A子代DNA中的A被甲基化Dam2424第三节 真核生物DNA复制1.真核生物染色体DNA 复制的共同特点 复制时要解开和重新合成核小体结构A.复制速度慢于原核生物克服核小体结构 的空间阻碍B.组蛋白合成与DNA复制同步进行，使DNA边复制，边组装成核小体25252.多起点复制3.RNA引物片段及冈崎片段长度小于原核生物4.真核生物染色体复制完成后在再进行下一次的复制2626 真核生物染色体DNA 复制过程 复制的聚合酶和辅助因子 五种、分别起着不同

10、的作用27填补引物填补引物空隙，切空隙，切除修复，除修复，重组重组延长子延长子链的主链的主要酶，要酶，解螺旋解螺旋酶活性酶活性线粒体线粒体DNA复复制制低保低保真度真度的复的复制制起始引起始引发，引发，引物酶活物酶活性性功能功能+-3 5 核酸外切核酸外切酶活性酶活性高高高高高高？中中5 3 聚合活性聚合活性25.512.514.04.016.5分子量（分子量（kD）DNA-pol填补引物填补引物空隙，切空隙，切除修复，除修复，重组重组延长子延长子链的主链的主要酶，要酶，解螺旋解螺旋酶活性酶活性线粒体线粒体DNA复复制制低保低保真度真度的复的复制制起始引起始引发，引发，引物酶活物酶活性性功能功

11、能+-3 5 核酸外切核酸外切酶活性酶活性高高高高高高？中中5 3 聚合活性聚合活性25.512.514.04.016.5分子量（分子量（kD）DNA-pol真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶2828 复制的起始和终止 起始 复制起始点-自主复制序列，能被起始复合物识别酵母复制起始点的结构酵母复制起始点的结构B3B2B1A 复制起始识别序列复制起始识别序列ARS结合因子结合因子1结结合位点合位点解链区段解链区段起始识别复合物起始识别复合物ARS结合结结合结合因子合因子129DNA聚合酶与负责的延伸 DNA聚合酶：RNA引物的合成，新的DNA链合成。 DNA聚合酶：取代DNA聚合酶，是DNA

12、复制延长的主要酶，这个过程称为聚合酶的切换。 PNCA:增值细胞核抗原，可以与DNA聚合酶结合，增强其延伸能力。3030 端粒结构和端粒酶在真核生物基因组复制过程中的作用 端粒-真核，由DNA和蛋白质组成生物染色体的末段结构 端粒酶-逆转录酶，蛋白质和RNA组成，其RNA序列是复制端粒重复序列的模板，具有种属特异性5 3 3 3 3 5 5 5 31313232 端粒结构是保持真核染色体DNA在复制过程中DNA的长度,保证染色体的稳定性. 端粒DNA的长度变短可以导致细胞活性下降，细胞衰老； 端粒酶活性过高，端粒DNA不停的延长，细胞不停分裂，有可能产生癌症。3333 线粒体DNA的复制 D环

13、复制方式 模板双链的复制起点激活有先后，复制的结束时间不同34343535 真核生物DNA复制的调控 细胞周期过程中的调控 在S 期进行染色体的双向复制36DNA合成期哺乳动物的细胞周期哺乳动物的细胞周期3737 真核生物DNA复制的调控 细胞周期过程中的调控 细胞周期蛋白D 激活S期的CDK 激活复制许可因子（其此时可以从细胞浆进入细胞核，然后失活）3838 染色体水平调控 复制子水平的调控 与复制起始复合物的形成和RNA引物的合成等的一些蛋白质和酶来共同参与复制起始位的调控39第四节 某些病毒基因组的复制 模板- RNA或DNA 酶- 聚合酶（ RNA或DNA）、蛋白因子 复制场所- 大部

14、分RNA病毒（逆转录以外）在细胞质中进行 大部分DNA病毒在细胞核中 需要宿主提供复制的蛋白分子 起始的引物多样性40复制起始复合体 引发复制 （不需引物） 避免5-end shortent pTp-Ser-dCMP CG SSB + ATP DNA 末端解链 TP pTP-Ser + dCTP pTP-Ser-dCMP 3 OH 过程 NF NF DBP 首先结合到复制起点，然后PTP前段蛋白与聚合酶形成复合物与DNA结合，催化DNA的末端解链。41腺病毒 DNA 复制起始G424343 反转录病毒基因组的复制 反(逆)转录酶-以RNA 为模板指导三磷酸脱氧核苷合成cDNA 原料: dNTP

15、 模板: 正链RNA病毒 引物: 宿主细胞tRNA44逆转录酶是逆转录酶是多功能酶多功能酶，有三种酶活性：，有三种酶活性：1. 1. 逆转录活性：逆转录活性：即以即以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA2. RNase2. RNase活性：活性：水解水解RNARNA:DNA:DNA中的中的RNARNA3. DNA pol3. DNA pol活性：活性：以以DNADNA为模板合成为模板合成DNADNA特点：无外切酶活性，转录错误率高特点：无外切酶活性，转录错误率高2 21010-4-4。455353TTTTpoly A tail35CCC353GGG5整合整合入细胞基因组入细胞基因组逆转

16、录活性逆转录活性RNaseRNase活性活性RNA:DNARNA:DNA杂合链杂合链RNARNA模板模板单链单链DNADNA双链双链DNADNADNA polDNA pol活性活性原病毒tRNA提供3端羟基，与长末端序列（LTR）中的引物结合位点结合。46DNADNA聚合酶的功能5 5 3 3 聚合作用聚合作用5 5 3 3 外切酶外切酶3 3 5 5 外切酶活性功能：功能：对复制中的错误进行校读，对复对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补，制和修复中出现的空隙进行填补，切除引物。切除引物。47l DNApol 利用35外切活性切除错配的碱基，同时利用53聚合活性补回正确的核

17、苷酸，这种功能称为即时校读(proof read)。l DNApol 的53外切酶作用可以与其聚合作用同时发生， 产生缺口平移(nick translation)、链的置换及模板转辙现象。4853内切酶内切酶外切酶外切酶外切酶与内切酶作用图解5 5 3 3 外切酶活性的功能外切酶活性的功能 切除引物，切除突变片段切除引物，切除突变片段53495 A G C T T C A G G A T A 3 | | | | | | | | | | |3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5 3 5 外切酶活性外切酶活性 5 3 外切酶活性外切酶活性?能切除突变的能切除突变的

18、DNA片段。片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解能辨认错配的碱基对，并将其水解。 DNADNA聚合酶聚合酶的核酸外切酶活性的核酸外切酶活性 5050第三节 真核生物DNA复制1.真核生物染色体DNA 复制的共同特点 复制时要解开和重新合成核小体结构A.复制速度慢于原核生物克服核小体结构 的空间阻碍B.组蛋白合成与DNA复制同步进行，使DNA边复制，边组装成核小体51填补引物填补引物空隙，切空隙，切除修复，除修复，重组重组延长子延长子链的主链的主要酶，要酶，解螺旋解螺旋酶活性酶活性线粒体线粒体DNA复复制制低保低保真度真度的复的复制制起始引起始引发，引发，引物酶活物酶活性性功能功能+-3 5 核酸外切核酸外切酶活性酶活性高高高高高高？中中5 3 聚合活性聚合活性25.512.514.04.016.5分子量（分子量（kD）DNA-pol填补引物