DNA复制与修复重组概要.ppt

第八章 DNA的复制和损伤修复 1.自然界中以DNA为遗传物质的大多数生物的遗传信息的传递方向: （1）以原DNA分子为模板，合成出相同DNA分子的过程，称为复制。 （2）以某一段DNA分子为模板，合成出与其序列对应的RNA分子的过程,称为转录。 （3）以mRNA为模板，根据三联体遗传密码规则，合成对应蛋白质的过程，称为翻译。 2.逆转录病毒(以RNA作为遗传物质）的遗传信息的传递方向： （1）逆转录；（2）转录；（3）翻译 3. RNA病毒遗传信息的传递方向：（1） RNA复制；（2）翻译 DNA生物合成：DNA复制和反转录。 DNA的体外复制：分子克隆（PCR）。 DNA的人工合成。 1953年，Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型 时就推测DNA可能按照半保留机制进行自我复制。 P407 图34－1 Watson和Crick提出的DNA双螺旋复制 模型。 P407 图34-2 DNA的半保留复制。在连续复制的过程 中，原来亲代的两条链仍然保持完整，因此后代中总有两 个分子各具有一条原来亲代的链。 1958年，Meselson和Stahl用15N标记E.coli. DNA，用 密度梯度离心试验证明了DNA的复制是半保留复制。在连 续复制的过程中，原来亲代的两条链仍然保持完整，因此 后代中总有两个分子各具有一条原来亲代的链。 DNA半保留复制：双链DNA分子在复 制产生的子代DNA分子中仅保留一条亲 代链，另一条链是新合成的，此种复制 称为DNA半保留复制。 DNA的复制是在起始阶段进行控制的。 1、复制起点 复制起点是以一条链为模板起始DNA合成的一段序列。 有时，两条链的复制起点并不总是在同一点上（如D环复 制）。 多数生物的复制起点，都是DNA变性作用强烈（甲醛变 性实验）的区段，即经常开放的区段，富含A.T。 ★环状DNA复制起点（用遗传学和生物化学的方法确定）的gene mapping 。王镜岩 P409图34-6。 大肠杆菌的复制起点oriC区1Kb（千碱基对）的重组质粒在转化子中的 复制行为与其染色体一样，受到严密控制，每个细胞只有1-2个拷贝， 用核酸外切酶缩短oriC克隆片段的大小，最后得到245bp（碱基对）的 基本功能区，携带它的质粒依然能够自我复制，拷贝数可以增加到20 以上，这说明发动复制的序列在245bp的基本功能区，而决定拷贝数的 序列在基本功能区之外和1Kb之间。 鼠伤寒沙门氏菌的起点位于一段296bp的DNA片段上，与大肠杆菌的 复制起始区有86%同源性，而且有些亲缘关系较远的细菌，其复制起点 在大肠杆菌中亦能起作用。因此，复制起始区的结构可能是很保守 的。 起始序列含有一系列对称的反向重复和某些短的成簇的保守序 列。 2、复制单位 复制子(Replicon)：Genome即基因组能独立进行复制 的单位，每个复制子都含有一个复制起点。 原核生物的染色体和质粒、真核生物的细胞器DNA都 是环状双链分子，都是单复制子。 真核生物的染色体DNA是线形双链分子，含有许多复 制起点，因此是多复制子，每个复制子约有100- 200Kbp。 病毒DNA多种多样，环状或线形，双链或单链，但都 是单复制子。 3、复制方向 复制方向大多数是双向的（等速进行或异速进行），形 成两个复制叉，少数是单向复制，形成一个复制叉。 二、复制起点、单位和方向 二、复制起点、单位和方向 4、DNA的几种复制方式（见书P411图34－8） （1）、直线双向复制（双链）：单点，T7（噬菌体）； 多点，真核染色体DNA。 （2）、θ型复制：环状双链DNA，单向或双向。（E .coli.）。 （3）、滚动环复制：环状单链DNA，Φx174（噬菌体）。5’ 到3’合成方向。（自学见书P410） （4）、?D环复制：线粒体、叶绿体DNA，双链环状。自学 见书P410。 不对称复制，两条链的复制起点不在同一点上，一条链先复 制，另一条链保持单链而被取代;当一条链复制到一定程度 时才暴露出另一条链的复制起点，另一条链才开始复制。 （5）、多复制叉复制： 第一轮复制尚未完成，复制起点就开始第二轮的复制。 DNA复制时复制叉前进的速率比较恒定，DNA复制的速率 实际上取决于起始频率。 E.coli复制叉移动的速率约50Kb/min，复制一代约需40 分钟[4.2X106/（50KbX2）=42]。富营养时，可采取多复 制叉复制方式，20min复制一代。 真核复制叉前进的速率约1000-3000bp/min，采用多复 制子方式，真核染色体复制一代要6-8小时。 （一）DNA聚合酶和DNA的聚合反应 1、DNA聚合反应必备的条件 ⑴ D