现代分子生物学课件—第二章 (2).pptVIP

核小体 5、原核生物中只有三种DNA聚合酶，而真核细胞中有5种DNA聚合酶，分别称为DNA聚合酶α、β、γ、δ和ε 。 真核生物DNA聚合酶的特性比较 性质 DNA 聚合酶α DNA 聚合酶β DNA 聚合酶γ DNA 聚合酶δ DNA 聚合酶ε 亚基数 4 1 2 2-3 ≥1 在细胞内分布 核内 核内 线粒体 核内 核内(?) 功能 DNA 引物合成 损伤修复 线粒体DNA 复制 主要DNA复制酶 DNA复制(?) 3→5外切 无 无 有 有 有 5→3外切 无 无 无 无 无 DNA聚合酶α主要参与引物合成。 DNA聚合酶β活性水平稳定，主要在DNA损伤的修复中起作用。 DNA聚合酶δ是主要负责DNA复制的酶。 DNA聚合酶ε的主要功能可能是在去掉RNA引物后把缺口补全。 DNA复制的调控 DNA链延伸的速度在同种生物的不同细胞中几乎是恒定的，只是复制叉的数量不同。 迅速分裂的细胞具较多的复制叉，而分裂缓慢的细胞复制叉较少并出现复制的间隙。复制起始频率的直接调控因子是蛋白质和RNA。 DNA的高级结构 DNA的高级结构是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋与负超螺旋两大类，它们在特殊情况下可以相互转变，如： 拓扑异构酶 拓扑异构酶 溴乙锭 溴乙锭 负超螺旋 松驰DNA 正超螺旋 研究细菌质粒DNA时发现，天然状态下该DNA以负超螺旋为主，稍被破坏即出现开环结构，两条链均断开则呈线性结构。 在电场作用下，相同分子质量的超螺旋DNA比线性DNA迁移率大，线性DNA又比开环的DNA迁移率大，以此可判断质粒结构是否被破坏。 谢谢大家 2、 滚环型（rolling circle） ΦX174的双链环状DNA就是以这种方式复制的。 DNA的合成始于对正链原点的专一性切割，所形成的自由5 端被从双链环中置换出来并为单链DNA结合蛋白所覆盖，使其3—OH端在DNA聚合酶的作用下不断延伸。 3、 D-环型（D-loop） 这也是一种单向复制的特殊方式。这种方式首先在动物线粒体DNA的复制中被发现。双链环在固定点解开进行复制。但两条链的合成是高度不对称的，一条链上迅速合成出互补链，另一条链则成为游离的单链环（即D-环）。 实验结果表明，无论是原核生物还是真核生物，DNA的复制主要是从固定的起始点以双向等速复制方式进行的。复制叉以DNA分子上某一特定顺序为起点，向两个方向等速生长前进。 原核和真核生物DNA的复制特点 原核生物DNA的复制特点 大肠杆菌基因组以双链环状DNA分子的形式存在，其DNA复制的中间产物可形成一个θ，复制从定点开始双向等速进行，复制起始区位于其遗传图的84min附近。复制起始后，两个复制叉在距起始点180°处会合。 复制叉的形成过程是个有多种蛋白质及酶参与的复杂过程。已经发现一些酶和蛋白质能使DNA双链变得易于解开，或者可以使超螺旋分子松弛。 (1)单链结合蛋白（SSB蛋白） T4噬菌体的32 kDa蛋白可以结合单链DNA，它还能使双链DNA在远低于解链温度时分开。 大部分原核SSB蛋白与DNA结合时还表现出协同效应：如第一个SSB蛋白结合到DNA上去的能力为1，第二个SSB结合能力则可高达103。 SSB蛋白的作用是稳定单链DNA。 (2)DNA解链酶（DNA helicase） 大部分DNA解链酶都沿滞后链模板的5‘→3’方向并随着复制叉的前进而移动，只有Rep蛋白沿前导链模板的3‘→5’方向移动。因此，Rep蛋白和其他DNA解链酶分别在DNA的两条母链上协同作用，解开双链DNA。 3、DNA的解链过程： 首先，在拓扑异构酶I的作用下解开负超螺旋，并与解链酶共同作用，在复制起点处解开双链。解链过程中必需有SSB蛋白来稳定已解开的单链，以保证该局部结构不会恢复成双链。 接着，由引发酶等组成的引发体迅速作用于两条单链DNA上。不论是前导链还是滞后链，都需要一段RNA引物以开始子链DNA的合成。 DNA聚合酶的共同点： 1、都以dNTP为底物。 2、都需要Mg2+激活。 3、聚合时必须有模板链和具有 3‘—OH末端的引物链。 4、链的延伸都方向为5→3。