分子生物学基础PPT第二.ppt

第三节 DNA的复制 （3）D型复制 线粒体和叶绿体具有双链环状DNA，在电镜中观察到，线粒体DNA的复制叉曾呈现出D形。在复制开始时，双链环状DNA在特定ori位点出现一个复制泡(replicative bubble)，双链解链。复制泡的亲代分子中以（–）链作为模板，合成一条新链，并且将亲代分子的（+）链置换出来，新链与它的模板形成部分双链。这样，在线粒体DNA的复制过程中，出现一条单链和一条双链组成的三元泡结构，称为置换环(displacement loop)或D环。（图2-8）。 第三节 DNA的复制 图2-7 环状DNA可以通过滚环式复制产生多单元DNA 第三节 DNA的复制 图2-8 D型复制的模型 第四节 原核生物和真核生物DNA的复制特点 一、原核生物DNA的复制特点 1．DNA双螺旋的解旋 DNA双螺旋分子具有紧密缠绕的结构，编码碱基位于分子的内部，因此在复制时，母本DNA的两条链应至少分开一部分，才能使DNA复制酶系统“阅读”模板链的碱基顺序。 使DNA双螺旋解旋并使两条链保持分开的状态是个极其复杂的过程，现在已找到一些酶和蛋白质，它们或者能使DNA双链变得易于解开，或者可以使超螺旋分子松弛。 2．冈崎片段与半不连续复制 按照Watson-Crick假说，DNA的两条链的方向相反，所以复制时，如新生DNA的一条链从5′向3′端合成，则另一条链必须从3′端向5′端延伸。可是，迄今发现的DNA聚合酶都只能催化DNA链从5′端向3′端延长。 第四节 原核生物和真核生物DNA的复制特点 图2-9 DNA的半不连续复制 第四节 原核生物和真核生物DNA的复制特点 3．DNA复制的引发与终止 在细胞提取物中合成冈崎片段时，不仅需要dATP、dGTP、dCTP和dTTP四种前体，还需要一个与模板DNA的碱基顺序互补的RNA短片段当作引物。有许多实验结果能证明RNA引物的存在。在多瘤病毒的体外系统中合成的冈崎片段是一个5′端约10核苷酸长的，以3′–三磷酸为结尾的RNA。这是一个强有力的证据。 第四节 原核生物和真核生物DNA的复制特点 图2-10 大肠杆菌染色体DNA双向复制示意图 第四节 原核生物和真核生物DNA的复制特点 4．DNA聚合酶 DNA聚合酶Ⅰ不是复制大肠杆菌染色体的主要聚合酶，它有3′→5′核酸外切酶活性，这种活性和聚合酶活性紧密结合在一起，既可合成DNA链，又能降解DNA，保证了DNA复制的准确性。另外，它还有5′→3′核酸外切酶的功能，可作用于双链DNA，又可水解5′末端或距5′末端几个核苷酸处的磷酸二酯键，因而该酶被认为在切除由紫外线照射而形成的嘧啶二聚体中起着重要的作用。它也可用以除去冈崎片段5′端RNA引物，使冈崎片段间缺口消失，保证连接酶将片段连接起来。DNA聚合酶Ⅱ具有5′→3′方向聚合酶活性，但酶活性很低。若以每分钟酶促核苷酸掺入DNA的效率计算，只有DNA聚合酶Ⅰ的5％，故也不是复制中主要的酶。其3′→5′核酸外切酶活性可起校正作用。目前认为DNA聚合酶Ⅱ的生理功能主要是起修复DNA的作用。DNA聚合酶Ⅲ包含有7种不同的亚单位和9个亚基，其生物活性形式为二聚体。它有5′→3′方向聚合酶活性，也有3′→5′核酸外切酶活性。它的活力较强，为DNA聚合酶Ⅰ的15倍，DNA聚合酶Ⅱ的300倍。它能在引物的3′－OH上以每分钟约5万个核苷酸的速率延长新生的DNA链，是大肠杆菌DNA复制中链延长反应的主导聚合酶。表2-3介绍了上述DNA聚合酶的性质。 第四节 原核生物和真核生物DNA的复制特点 第四节 原核生物和真核生物DNA的复制特点 二、真核生物DNA的复制特点 1．真核细胞的每条染色体含有多个复制起始点。复制子的大小变化很大，约5-300kbp。复制可以在几个复制起始点上同时进行，复制起始点不是一成不变的。在发育过程中，活化的细胞有更多的复制起始点。例如，果蝇在胚胎发育早期，其最大染色体上有6000个复制叉，大约每10 kbp就有一个。 2．真核生物染色体在全部复制完成之前，各个复制起始点不能开始新一轮的复制。而原核生物中，复制起始点上可以连续开始新的复制事件，表现为一个复制子内套叠有多个复制叉。 3．真核生物DNA的复制子被称为自主复制序列（ARS），长约150bp左右，含有几个复制起始必须的保守区。并且其复制起始需起点识别复合物（ORC）参与，并需ATP。真核生物复制叉的移动速度大约只有50bp/s，还不到大肠杆菌的1/20。因此，人类DNA中