生物化学中英双语版课件 13dna的复制修复及重组

1、生 物 化 学 原 理Principles of Biochemistry杨 帆1DNA RNA 蛋白质 转录翻译逆转录复制遗传中心法则2第十三章 DNA的复制、修复及重组DNA的复制DNA的损伤与修复遗传重组3DNA的复制DNA复制：是指亲代的DNA双螺旋链解开，分别做为模板，指导子代DNA合成的过程。4DNA的复制：1. 半保留复制：通过DNA复制产生的新的DNA双链中，一条链来源于亲代的DNA，另一条则是新合成的。1958年Meselson 和Stahl5DNA的复制：2. DNA复制的起点和方式复制子：基因组上能独立进行复制的单位称为复制子。每个复制子都含有自己的复制起点。双向复制：生

2、物体中，大多数DNA的复制是双向复制。复制叉：DNA复制过程中，亲代DNA双链由复制起点开始逐渐部分解链，形成一个复制叉结构。6大肠杆菌染色体的双向复制示意图7大肠杆菌染色体复制过程中的形结构8双向复制及单向复制中的复制叉结构9DNA的复制：3. DNA聚合酶：参与DNA复制的主要酶,该酶催化四种dNTP合成DNA。DNA聚合酶模板链合成的新链模板链10DNA聚合酶的反应特点:1. 以四种dNTP为底物2. 反应需要接受模板的指导3. 反应需要有引物3羟基存在5. DNA链的合成方向为534. 反应需要有二价金属（主要是Mg2+）的存在11DNA的复制：4. 大肠杆菌DNA聚合酶：主要有三种D

3、NA聚合酶：1956年kornberg首次发现 具有DNA聚合酶活性 35核酸外切酶活性：由3 端开始水解DNA链 5 3核酸外切酶活性：由5端 开始水解DNA链 从3端发生焦磷酸解作用12DNA聚合酶的35核酸外切酶活性在DNA复制过程中起着重要的校对作用DNA聚合酶活性位点35核酸外切酶活性位点13DNA聚合酶的5 3核酸外切酶活性一般作用于双链DNA的配对碱基，从5 端水解下核苷酸。DNA聚合酶的5 3核酸外切酶活性在DNA复制和修复中起着重要的作用。14DNA聚合酶的结构：单链多肽。用枯草杆菌蛋白酶进行有限水解，可以得到两个大小不同的片段。Klenow片段：包含有35核酸外切酶活性和D

4、NA聚合酶活性15DNA聚合酶：多亚基聚合酶，含有DNA聚合酶活性和35核酸外切酶活性，不具有5 3核酸外切酶活性。反应中需要有NH4+的激活。是一种主要起修复作用的酶。16DNA聚合酶：多亚基聚合酶，包含有10个亚基。其中 、和亚基构成所谓核心酶。被认为是大肠杆菌细胞内真正负责DNA复制的聚合酶。 1. 其亚基具有DNA聚合酶活性，当和其他亚基构成全酶时，聚合效率可达到1000bp/sec.2. 其亚基具有35核酸外切酶活性，起校对作用。3. 不具有5 3核酸外切酶活性17Sliding clamp subunitsCatalyticsubunitCatalyticsubunit3 5 ex

5、onucleasesubunits大肠杆菌DNA聚合酶的结构示意图催化亚基35核酸外切酶活性18大肠杆菌DNA聚合酶亚基DNA结合示意图19亚基与模板的结合20大肠杆菌三种DNA聚合酶的比较21DNA的复制：5. DNA的半不连续复制：DNA分子是反向平行的；体内所有已知的DNA聚合酶的合成方向都是5 3。前导链滞后链冈崎片段前导链后续链22DNA的复制：6. DNA的复制需要有RNA引物：所有已知的DNA聚合酶都不能从头合成新链；RNA聚合酶则可在有DNA模板的基础上，合成新的RNA。DNA合成需要引物，而RNA合成不需要引物。 DNA复制起始的RNA引物是在DNA模板链的一定部位合成的，由

6、引物合成酶催化，一般长为几个至10几个核苷酸。 DNA复制完成后，RNA引物的消除和缺口的填补是由DNA聚合酶来完成的。23DNA的复制：7. DNA的高保真性：利用DNA聚合酶反应的保真机制利用DNA聚合酶的35核酸外切酶活性利用体内的各种修复系统24DNA的复制：8. DNA复制体：指与DNA复制相关的30多种蛋白质和酶组成的高效的、高精度复制的完整复合物。解旋酶（helicase）：利用ATP水解释放的能量解开双链DNA的负超螺旋。单链结合蛋白（SSB）：结合在单链DNA上，维持单链DNA的完整性和稳定性。拓扑异构酶：通过改变DNA的超螺旋状态，降低复制叉前进时带入的扭曲张力，促进双链的

7、解开。DNA连接酶：连接DNA片段引物酶：合成DNA复制过程中所需要的RNA引物。DNA聚合酶：新生DNA链的延长25DNA的复制DNA复制的过程：1. 复制的起始：DanAHuDanB，DanC2627DNA复制的过程：2. 链的延伸前导链的延伸DNA拓扑异构酶解旋酶DNA聚合酶单链结合蛋白28DNA复制叉的结构示意图29滞后链的延伸：冈崎片段的合成RNA引物DNA引物酶DNA拓扑异构酶解链酶3031滞后链合成过程中DNA聚合酶的移动32滞后链RNA引物的切除： DNA聚合酶的5 3核酸外切酶活性33滞后链的连接：DNA连接酶DNA聚合酶34DNA连接酶的作用机制DNA连接酶35DNA复制的

8、过程：3. 复制的终止：大肠杆菌染色体复制的终止36真核生物DNA的复制：真核生物染色体有核小体结构真核生物基因组庞大真核生物DNA上往往有多个复制子真核生物DNA的复制子在每个细胞周期仅起始复制一次37DNA的损伤与修复DNA的损伤：化学诱变：碱基置换；DNA片段的缺失和插入；移码突变；插入失活物理因素致突变致癌剂致突变38DNA损伤后修复：1. 直接修复：指经酶促反应进行修复的过程。包括光修复和单个酶的直接修复作用。鸟苷酸的甲基化导致碱基的错配39甲基转移酶对甲基化鸟嘌呤碱基的作用40DNA损伤后修复：2. 切除修复：指在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损的部分切除掉，并以完整的那一条链为模板，合成出切除的部分，DNA结构恢复正常的过程。41核苷酸切除修复42碱基切除修复43DNA损伤后修复：3. 错配修复：修复在复制过程中错配且没有被校正的单个或少数碱基。44错配修复45DNA损伤后修复：4. SOS反应与易错修复：SOS反应是指细胞DNA受到