生物大分子的信息传递DNA复制

生物大分子的信息传递-DNA复制1从DNA到DNA1、定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。2、生物学意义：保证亲代的遗传特征完整无误的传递给子代，体现了遗传的保守性。DNA的半保留复制（semi-conservativereplication）2DNA复制的三种可能方式实验证据（1958年Meselson和Stahl

）MatthewMesselsonFranklinStahl15NDNA的半保留复制（semi-conservativereplication）如何保证亲代的遗传特征完整无误地传递给子代？5DNA聚合酶切除、重新合成，DNA连接酶连接DNA的半保留复制（semi-conservativereplication）体外DNA扩增（PCR）是否遵循半保留复制机制？6PCR扩增的特点：1，指数增长2，没有体内复制的修复机制与DNA复制有关的概念7复制子（replicon）

复制子是基因组中能够独立进行复制的单位。特点：

在一个细胞周期中，每个复制子只启动一次。

每个复制子都有控制复制开始的复制起点（origin）以及终止复制的终点（terminus）。

任何起点和终点之间的序列都作为复制子的一部分参与复制。与DNA复制有关的概念8复制子（replicon）原核生物细胞的基因组只有一个复制子。细菌内的质粒是一个自主复制的环状DNA基因组，构成一个独立的复制子。10Mb基因组0.005Mb质粒与DNA复制有关的概念9真核生物的DNA分子上有多个复制子。复制子（replicon）参与复制的DNA分子上有两个区域，未复制的区域由亲代DNA组成，已复制的区域由两条子代链组成。复制正在发生的位点叫做复制叉（replicationfork）或生长点（growingpoint）。10复制叉与DNA复制有关的概念DNA的复制有固定的起始点，叫做复制原点（复制起始点）。缩写Ori，是富含A、T的区段。控制DNA复制终止的位点，叫做复制终止点。11复制原点和咋复制终止点与DNA复制有关的概念？与DNA复制有关的概念12双向复制：大部分原核和真核生物都是以双向等速方式进行。复制方向枯草杆菌两个复制叉的移动是不对称的与DNA复制有关的概念13复制方向提问：大肠杆菌的基因组长度为4.2Mb，一个复制子，复制方式为双向等速复制，繁殖一代至少需要多少时间？与DNA复制有关的概念14单向复制：某些环状DNA复制方向质粒ColEI与DNA复制有关的概念15相向复制：某些线性DNA病毒（腺病毒）复制方向有两个复制起始点（复制原点）与DNA复制有关的概念16DNA复制的方式环状双链DNA的θ型复制方式复制原点大肠杆菌基因组一个复制原点，等速双向复制，形成θ型（眼型）真核生物线性DNA双向复制时也会多个形成θ型（眼型）结构（复制叉处）θ型复制

与DNA复制有关的概念18DNA复制的方式环状双链DNA的滚型复制方式（单向复制方式）复制原点ΦX174的双链DNA以单向复制方式进行•主要发生在病毒中；•单链DNA首先复制合成双链的复制型；•在正链DNA上打开一个切口；•以切口的3’-端为引物开始合成环链DNA的互补链，取代开环的链；与DNA复制有关的概念19DNA复制的方式环状双链DNA的D环复制方式（单向复制方式）H链复制原点哺乳动物线粒体DNA以D环单向复制方式进行D-环复制也称为取代环复制，发生在动物细胞的线粒体中；特点•单方向进行；•每一条链的复制起始位点不在同一位置，因此复制不对称•两条链的合成没有冈崎片断L链复制原点与DNA复制有关的概念20H链复制原点哺乳动物线粒体DNA以D环单向复制方式进行第一步：

一条链首先以前导链形式进行复制，取代原互补链，形成D-环。第二部：D-环扩充越过被取代链的复制起点；

被取代链启动复制，方向与第一条链相反。L链复制原点D环复制过程1、模板：DNA的两条链均为模板链。2、DNA拓扑异构酶：主要功能是消除DNA解链过程中所产生的扭曲力。3、解螺旋酶：协助在复制的起始点上解开双螺旋。4、单链结合蛋白(SSB蛋白)：稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。5、引物合成酶（引发酶）：以DNA为模板合成一段RNA,是以DNA为模板的RNA聚合酶。6、RNA引物（Primer)：这段RNA作为合成的引物。7、原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)8、DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶（有纠错功能）9、DNA连接酶：半不连续复制产生的缺口或修复过程产生的切口连接。与DNA复制有关的物质21Nature(2003)vol421,pp431-435DNA的复制过程拓扑异构酶解旋酶引物酶聚合酶复制子SSB蛋白1234连接酶5解链引发延伸终止22解链DNA的复制有固定的起始点，叫做复制原点。缩写Ori，是富含A、T的区段。23DnaA在DNA复制过程中，识别起点序列（重复序列，为DnaA蛋白的结合位点），并在起点特异位置解开双链的一种蛋白质。大约20～40个DnaA蛋白各带一个ATP结合在此位点上，并聚集在一起，DNA缠绕其上，形成起始复合物（initialcomplex）。解链一般细菌，病毒，线粒体DNA一个复制起始位点真核基因组多个起始位点24解链参与的酶和蛋白：DNA拓扑异构酶：主要功能是消除DNA解链过程中所产生的扭曲力。DNA分子中存在打结，缠绕、连环的超螺旋现象。I型酶：切开双链中的一股，使DNA不致打结，切口的3’端可通过自由转动一周再与5’端磷酸连接，不需ATP。II型酶：切断处于超螺旋状态中双股链中的某个部位，通过切口使超螺旋松弛，利用ATP使DNA恢复复制所要求的负超螺旋状态。解螺旋酶DnaB：协助在复制的起始点上解开双螺旋。DnaB依靠水解ATP产生的能量，沿DNA链5‘→3’方向移动，解开DNA的双链。DnaC是辅助因子，帮助DnaB结合于复制起点，保证复制起始过程的顺利进行。单链结合蛋白(SSB蛋白)：稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。25引发引物合成酶（引发酶）：以DNA为模板合成一段RNA,是以DNA为模板的RNA聚合酶。RNA引物（Primer)：这段RNA作为合成的引物。DNA体内复制和体外复制（PCR）的引物区别？（A）一段核苷酸序列（B）一段脱氧核苷酸序列26引物合成酶不同于转录过程的RNA聚合酶。前者合成一小段RNA，后者连续合成长片段RNA。延伸DNA的半不连续复制DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的，故称半不连续复制。在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链为滞后链。

在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成53的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。冈崎片段1000bp~2000bp(大肠杆菌)100~200bp(真核生物)}27延伸参与的酶：大肠杆菌DNA聚合酶

聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ酶活性5′→3′聚合作用+++3′→5′外切酶活性+++5′→3′外切酶活性+--构成(亚基数)单体单体多亚基功能主要是对DNA损伤的修复；以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙。修复DNA损伤DNA复制的主要聚合酶，具有3’-5’外切酶的校对功能，提高DNA复制的保真性28真核生物DNA聚合酶DNA聚合酶δ是负责DNA复制主要的酶，参与先导链和滞后链的合成。而DNA聚合酶ε的功能是补全去掉RNA引物后的缺口。

聚合酶αβγδε

5′→3′聚合作用+++++3′→5′外切作用--+++5′→3′外切作用-----细胞内定位核核线粒体核核功能复制修复复制复制复制引发延伸参与的酶：29复制过程中出现错配怎么办？校正功能：DNApolymerase具有3’-5’外切酶的活性哪些DNA聚合酶酶具有校正功能？延伸参与的酶：3031延伸参与的酶：应用于PCR的DNA聚合酶●热稳定性●扩增效率改造●保真性改造TaqpfuKodpfx生物体内：25~40℃体外PCR：68-72℃/97℃1，嗜热微生物2，基因工程改造复制的终止32复制的终止复制终止点复制的终止1，切除RNA引物2，填补缺口3，连接相邻的DNA片段在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链复制的终止3‘5‘3‘5‘OHP但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来（不同于T4DNA连接酶）DNA连接酶35环状双链DNA复制全过程真核生物的DNA复制过程真核生物的DNA复制过程真核生物的DNA复制过程真核生物的DNA复制过程真核生物的DNA复制过程真核生物的DNA复制过程DNA复制的调控主要发生在起始阶段，一旦开始复制，如没有意外的阻力，复制会进行下去直到完成。大肠杆菌的复制调控反义RNA1：通过氢键配对与引物RNA相互作用，阻止了RNaseH加工前体引物，使其不能转化为有活性的引物。对复制有负调控作用。Rop蛋白：负调控因子，提高RNA1与前体引物的相互作用，加强RNA1的负调控作用。ColE1质粒DNA的复制调控真核生物的复制调控原核生物的复制都是复制子水平的调控生物大分子的信息传递-DNA复制（中）46从RNA到DNA逆转录的总过程逆转录过程的起始（1）逆转录过程的起始（2）逆转录过程的起始（3）逆转录过程的起始（4）逆转录过程的起始（5）生物大分子的信息传递-DNA复制55DNA的修复DNA修复系统错配修复错配修复的过程（1）母链DNA的A碱基被甲基化母链DNA的A碱基被甲基化MutS/MutL结合错配DNA双链MutH切开非甲基化的子链错配修复的过程（2）DNA聚合酶III合成新的子链DNA外切酶从错配碱基到MutH造成的切口切除一段单链DNA错配修复的过程（全过程）MutS/MutL蛋白在ATP催化下接合错配DNA双链MutH切开非甲基化的子链，DNA外切酶切除单链DNA一段