第03章 DNA的复制.ppt

1、2020/8/12,1,DNA的复制,第三章,2,2020/8/12,第一节 DNA复制的基本过程和共同特点 第二节 原核生物DNA的复制 第三节 真核生物DNA的复制 第四节 某些病毒DNA的复制,3,2020/8/12,DNA,Ribosome,tRNA,rRNA,mRNA,Protein,中心法则 （Cental Dogma）,4,2020/8/12,DNA的生物合成复制（Replication） RNA的生物合成转录(transcription) 蛋白质的生物合成翻译(Translation),中心法则 （Cental Dogma）,5,2020/8/12,遗传信息从亲代DNA传递到子

2、代DNA分子,复制,亲代DNA,子代DNA,6,2020/8/12,第一节 DNA复制的基本过程和共同特点,一、DNA复制需要的酶及其化学反应特点 二、DNA复制的基本过程 三、DNA复制的保真性,7,2020/8/12,一、DNA复制需要的酶及其化学反应特点,复制需要的材料 亲代DNA模板 4种脱氧核糖核苷三磷酸（dNTP） 多种酶和蛋白因子,复制的化学反应,(dNMP)n+dNTP,(dNMP)n+1+PPi,8,2020/8/12,二、DNA复制的基本过程,复制起点（origin of replication） 一个或多个位富含AT的短重复序列 复制叉（replication fork）

3、 复制起点解链后形成的叉状结构,（一）DNA复制的起始,9,2020/8/12,（二）DNA链的延伸过程,复制起始位点识别 DNA双链解链 RNA引物合成,10,2020/8/12,双向复制（bidirectional replication）,DNA复制分别向相反的方向进行,引发体（primosome）,由多种酶和蛋白质分子组成=引发前体+引物酶,前导链 (leading strand),能连续合成,DNA复制相关概念（1）,11,2020/8/12,分段合成（不连续合成）,半不连续复制,一条链（前导链）连续合成，另一条 链（随后链）不连续合成,随后链 （lagging strand）,冈崎

4、片段 （Okazaki fragment）,随后链的合成方向与复制叉移动方向相反，先 合成许多不连续片段，称冈崎片段,DNA复制相关概念（2）,12,2020/8/12,（三）复制的终止, RNA引物去除 冈崎片段连接 在特殊的终止结构区域停止,13,2020/8/12,三、DNA复制的保真性, DNA聚合酶对碱基配对的选择作用,保证严 格的碱基配对规律 DNA聚合酶对模板的识别作用 DNA聚合酶35外切活性的校正作用，复 制出错时有即时的纠错功能,14,2020/8/12,第二节 原核生物DNA的复制,一、复制过程的主要特点 二、大肠杆菌DNA聚合酶 三、大肠杆菌基因组DNA复制的起点、方向

5、和方式 四、原核基因组DNA复制的典型模式 五、原核生物DNA复制的调节,15,2020/8/12,只有一个复制起点 从起点向两个相反方向复制 复制的速度快，大约每秒延伸500 bp RNA引物和冈崎片段均较长 可以连续发动复制,一、复制过程的主要特点,16,2020/8/12,二、大肠杆菌DNA聚合酶,1958年，Kornberg在E.coli中发现,17,2020/8/12,原核生物的DNA聚合酶特性,18,2020/8/12,原核生物DNA聚合酶比较,19,2020/8/12,参与大肠杆菌DNA复制起始的主要蛋白分子,20,2020/8/12,三、原核生物基因组DNA复制的起点、方向和方

6、式,1. 复制起点, 复制起点控制复制起始 只有一个复制起点,2. 复制方向,多数双向,3. 复制方式,型,型复制,21,2020/8/12,原核生物基因组DNA复制的起始复合体,22,2020/8/12,一个起点，两个复制叉，双向复制,DNA双向复制,23,2020/8/12,四、原核基因组DNA复制的典型模式,1. 型复制 2滚环复制或型复制 3成环滚动复制,24,2020/8/12,五、原核生物DNA复制的调节,生长条件好 合成代谢活跃复制起始因子的浓度快速积累 发动连续复制 高复制起始频率,（1）复制起始频率,25,2020/8/12,（2）保证复制频率与细胞分裂周期相适应的机制,甲基

7、化抑制因子抑制子代DNA甲基化 细胞周期完成 抑制因子脱离 GATC序列中的A甲基化 复制起点激活,26,2020/8/12,第三节 真核生物DNA的复制,一、真核生物染色体DNA复制的共同特点 二、真核生物染色体DNA复制过程 三、线粒体DNA的复制 四、真核生物DNA复制的调控,27,2020/8/12,一、真核生物染色体DNA复制的共同特点,复制速度慢 多点复制 RNA引物及冈崎片段的长度均小于原核生物 组蛋白的合成在细胞周期的S期与DNA复制同步 复制完成以前不会发动新一轮复制,28,2020/8/12,二、 真核生物染色体DNA复制过程,（一）真核生物DNA复制的DNA聚合酶与辅助因

8、子,29,2020/8/12,真核生物DNA聚合酶,30,2020/8/12,真核生物DNA复制的辅助因子,31,2020/8/12,（二）真核生物DNA复制的起始和终止, 与原核生物基本相似 起始与终止了解较少,32,2020/8/12,（三）端粒结构和端粒酶在真核生物基因组 复制过程中的作用,是位于真核生物染色体末端的、由DNA和蛋白质组成的一膨出结构。端粒DNA由短的高度重复序列组成，不同生物的重复序列不同,端粒（telomere）,端粒酶（telomerase）,为反转录酶，由蛋白质和RNA共同组成，能以自身的RNA为模板反复延伸端粒的重复序列,33,2020/8/12,端粒酶延伸的端

9、粒序列,34,2020/8/12,（四）复制过程中核小体的装配,35,2020/8/12,三、线粒体DNA的复制,线粒体DNA的D环复制,36,2020/8/12,四、真核生物DNA复制的调控,1.细胞周期过程中的调控,复制许可因子保证一个细胞周期内只进行一次基因组复制,2.染色体水平的调控,不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按先后顺序在S期的不同时间复制时间起始复制，其控制因素尚不清楚,对复制的起始，包括复制起始复合物的形成和RNA引物的合成进行调控,3.复制子水平的调控,37,2020/8/12,第四节 某些病毒DNA的复制,一、腺病毒DNA的复制 二、逆转录病毒基因组的复制 三、单链

10、RNA病毒基因组的复制 四、乙型肝炎病毒基因组复制,38,2020/8/12,一、腺病毒DNA的复制,腺病毒基因组结构 双链线性DNA 两端有反向末端重复序列（inverted terminal repeat，ITR） 复制 需要6种蛋白 病毒基因编码： DNA结合蛋白，前末端蛋白， DNA聚合酶pol 宿主细胞提供： 核因子I ，II ，III,39,2020/8/12,复制过程 核因子I 、III、DNA结合蛋白结合到复制起点 前末端蛋白（pTP）和聚合酶Pol形成的复合物与DNA结合 pTP上的dCMP-OH为引物起始DNA链的复制 聚合酶Pol与pTP解离后结合到DBP分子上 pTP经

11、过修饰变成TP留在新合成链的5 端,40,2020/8/12,二、逆转录病毒基因组的复制,结构特点 两端有长末端重复序列（LTR），在LTR中有转录和复制的起始信号及引物的结合位点,41,2020/8/12,复制过程 正链RNA病毒 入侵细胞 病毒的反转录酶将它反转录成DNA（原病毒） 宿主细胞的转录酶转录出RNA（以原病毒DNA为模板）,42,2020/8/12,三、单链RNA病毒基因组的复制,结构特点 基因组较小 只编码A蛋白、外壳蛋白和复制酶等 分类 正链单链RNA病毒 负链单链RNA病毒,43,2020/8/12,复制特点 复制正链：只需要复制酶 复制负链：以正链为模板，需要复制酶和宿主核 糖体蛋白S1、延伸因子EF-Tu和延伸 因子EF-Ts结合成全酶。 复制酶全酶对负链的亲和力大于对正链的亲和力，得到的正链总比负链多 正、负链只在复制酶工作的位置上结成双链,44,2020/8/12,四、乙型肝炎病毒基因组复制,基因组结构特点 双链DNA 负链D