11DNA的生物合成概论.ppt

第十二章 DNA的生物合成 遗传信息传递的 中心法则 目 录 DNA代谢的概念 大肠杆菌染色体遗传图 第二节 DNA的复制 DNA复制(replication) 半保留复制 （DNA指导下的DNA合成） DNA的半保留复制实验依据 Cairns为DNA半保留复制提供的证据(1963年) 双向和单向复制 DNA复制叉上的半不连续 原核生物DNA复制有关的酶类 大肠杆菌有三种DNA聚合酶 DNA聚合酶催化的链延长反应 DNA 聚合酶的特点 DNA polymerase I DNA polymerase III 大肠杆菌三种DNA聚合酶比较 DNA聚合酶的3′- 5′外切酶水解位点 DNA聚合酶5′- 3′外切酶活力 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ异二聚体 大肠杆菌在原点起始复制所需的蛋白 连接酶连接切口 原核细胞DNA的半不连续复制复制过程 大肠杆菌复制原点0riC中的特殊顺序排列 DNA复制的延伸阶段 大肠杆菌复制体结构示意图 冈崎片段的合成 大肠杆菌染色体复制的终止 四、复制的忠实性 DNA聚合酶的校对功能 DNA聚合酶的结构与校对功能 起始时以RNA作为引物的作用 五、真核细胞DNA复制的特点 真核细胞DNA多个起点复制 真核生物的DNA聚合酶 端粒酶（telomerase） 端粒合成的一种模型 逆 转 录 作 用 逆转录过程中cDNA的合成 逆逆转录病毒的生活周期生活周期 第三节 DNA的修复 一、DNA的突变 DNA突变的类型 二、 DNA修复的主要类型 DNA的甲基化能够作为区分模板链和新合成链的标志 DNA紫外线损伤的光裂合酶修复 DNA的核苷酸切除修复系统 DNA的重组修复 差错倾向修复（SOS修复）） SOS反应的机制 小　　结 第四节 体内DNA的重组 同源遗传重组 同源重组的Holliday模型 由重组酶催化的位点特异重组反应 转座发生示意图 免疫球蛋白IgG的一级结构 人免疫球蛋白IgG轻链的V区和J区基因片段重组作用产生抗体的多样性示意图 小结 作 业 DNA复制过程是一个高度精确的过程，据估计，大肠杆菌DNA复制109 ~1010碱基对仅出现一个误差，保证复制忠实性的原因主要有以下四点: ? DNA聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基配对原则，但错配率为1/10-4 ~ /1/0-5 ） ? DNA聚合酶的校对功能（错配碱基被3’-5’ 外切酶切除后校正，可提高精确度102 ~ 103倍） ? DNA复制起始时以RNA为引物 ? DNA复制后的错配修复系统（提高精确度102 ~ 103倍） 聚合酶 错配硷基 复制方向 正 确核苷酸 5′ 5′ 5′ 3′ 3′ 3′ 切除错配核苷酸 5′-核酸外切酶 3′-核酸外切酶 裂缝 聚合中心 裂缝内部 DNA复制为什么要合成一个RNA引物，而后又把这个引物消除呢？这是保证DNA聚合过程高度精确的又一措施。已知DNA 聚合酶具有3??5?外切酶功能校对复制过程中的核苷酸，也就是说聚合酶在开始形成一个新的磷酸二酯键前，总是检查前一个碱基是否正确，这就决定了它不能从头开始合成。因此先合成一条低忠实性的多核苷酸来开始DNA的合成，并以核糖核苷酸来表示是“暂时”的，当DNA开始聚合以后再以5??3?外切酶的功能切除，以高忠实性的脱氧核苷酸取而代之，确保复制的忠实性。 ?复制原点形成一个复制子或称自体复制顺序(automonously replcating sequence,ARS) ?多个起点复制 真核生物的DNA聚合酶 端粒的复制 真核DNA和原核DNA复制的主要过程是相同的，二者之间的不同在于DNA复制过程的调节及与细胞周期的关系上。 起点 起点 起点 起点 起点 起点 DNA 聚合酶 ? 分子量 亚基数 细胞内分布 酶活力百分比 外切酶活力 DNA 聚合酶 ? 110-23，000 多个 细胞核 ～80% 无 120，000 一个 细胞核和线粒体 2 ～15% 无- 400，000 一个 细胞核 10 ～25% 5?-3 ?外切酶 DNA 聚合酶 ? DNA 聚合酶 ? 45，000 一个 细胞核 10 ～15% 无 DNA复制需要引物，但在线形DNA分子末端不可能通过正常的机制在引物被降解后合成相应的片段.如果没有特殊的机制合成末端序列，染色体就会在细胞传代中变得越来越短。这一难题是通过端粒酶的发现才得到了澄清，端粒酶是一种含RNA的蛋白复合物，实质上是一种逆转录酶，它能催化互补于RNA模板的DNA片段的合成，使复制以后的线形DNA分子的末端保持不变。 初步研究表明，人体中生殖细胞的端粒长度保持不变，而体细胞的端粒长度则随个