郜刚分子生物学-03-染色体-3半不连续复制幻灯片.pptVIP

2.4 原核生物DNA复制的特点（兼顾复制的分子机制）1、DNA的复制基本过程（大肠杆菌为例） 双链的解开 RNA引物的合成 DNA链的延伸 切除RNA引物 填补缺口 连接相邻的DNA片段 DNA复制的过程-1：双链解开 DNA复制的过程-2：链延伸 DNA复制的过程-4： 终止 复制的终止比较简单，当复制叉遇到DNA序列上重复出现的终止序列时， 复制的终止的实现 a、终止序列 E.coli 有两个终止区域， 分别结合专一性的终止蛋白 序列一：terE terD terA 序列二：terF terB terC 每个区域只对一个方向的复制叉起作用 b、专一性终止蛋白 E.coli 中由 tus gene 编码 通过抑制DNA螺旋酶而发挥终止作用 思考：一个问题？ 在复制叉上DNA聚合酶分子要负责两条模板链的复制，虽然新生链的生长方向只能是5’-----3’，但是两条模板链的方向又是相反的，所以新生链的合成方向也是相反的。如果酶分子沿着一条模板链向前进，那么另一条模板链上的复制就无法进行，但是体内观察发现两条链上的复制几乎是同时进行的，这个问题是怎么解决的？ 推测： 两个酶分子？ NO！ 复制叉上根本容纳不了两个酶分子 两个活性中心？ YES 冈崎的发现 OKAZAKI 3H标记复制中的DNA DNA复制过程中总是存在一条长的新生链 还存在一些短的小片段DNA单链，而且这些小片段DNA单链在DNA连接酶的作用下能够转化为成熟的DNA链 小片段长度约在1000-2000bp 推断 1、DNA复制过程中两条链不是同时合成的，存在一定的时间差 2、一条链先合成是连续的，称为前导链；另一条链是不连续的，称为后随链 3、一个酶分子同时完成前导链和后随链的复制，说明这个酶分子有两个活性中心，一个活性中心复制前导链的合成，另一个活性中心负责后随链的合成 DNA聚合酶的结构特点：双组分不对称 两个核心酶各负责合成一条链 DNA聚合酶的组装过程 链延伸过程中的酶 半不连续复制模型： 这个模型认为，由于两条新生链的生长方向是相反的，所以先导链和后随链不是同时进行的。先导链的复制先开始而且是连续的，当先导链复制出一定长度之后，后随链才开始复制，而且是不连续的。只有当前一个冈崎片段复制完成，暴露出下一个冈崎片段的引物引发位点之后，才进行下一个冈崎片段的复制请看下图： 半不连续复制模型 后随链在DNA聚合酶III上形成了一个回折，从而使后随链与聚合酶的活性位点的结合方向与前导链一致，从而保证了两条链能够使用同一个全酶进行同一方向的复制 2.4.3 复制的调控 许多现象表明，DNA的复制是受到调控的。 比如原核细胞在不同的生长条件下细胞的分裂速度是不同的， 举个例子： 大肠杆菌细胞在37℃碳源充足的时候，分裂一次需要46分钟；而在碳源不充足的时候，分裂一次需要10个小时，但是在两种情况下，DNA复制的速度都是40分钟左右 而且原核细胞的DNA复制的调控和真核细胞的DNA复制的调控是不同的。 原核生物DNA复制调控的可能机制 1、DNA复制的调控，可能涉及到许多的专一性蛋白质因子和至少一类RNA分子。 2、细胞中蛋白质和DNA总数的比例可能也是一个很重要的因素，因为氨基酸饥俄不但造成蛋白质合成的抑制，而且也造成DNA复制起始的抑制，然而又不知为什么能够允许正在复制中的DNA的复制完毕。 3、从复制原点起始一轮DNA复制，特异性蛋白质因子能否识别和结合原点是关键的一步。 4、在一个细胞周期中，复制原点只能被使用一次，而不是多于一次。比如：SV40复制原点上结合的大T抗原四聚体起初是没有磷酸化的；复制起始以后，大T抗原就被磷酸化从而离开了复制原点。这也同样保证了复制原点的一次性使用。 5、DNA被修饰(如甲基化和去甲基化等)，或者是特异性蛋白质因子被修饰(磷酸化和去磷酸化等)会影响到DNA复制的进行。 例子1：大肠杆菌的复制调控 例子2：质粒Col 1的复制调控 真核细胞DNA复制的调控 在细胞分裂结束后，真核生物细胞核中又一种复制起始必须的因子licensing factor ，它是激活状态的，为下一次复制提供起始信号， 在一次复制完成后，核内的licensing factor失活，同时细胞质中合成新的licensing factor，但是它不能直接进入到细胞核内， 当细胞完成一次分离随着核膜的裂解，licensing factor才有机会与核物质一起进入核，并且是均等的分配到两个子细胞的细胞核中，一旦进入细胞核，licensing factor就会活化，又为下一次复制提供起始信号。 补充一种新的调控模式： 25 大肠