第二章-DNA的复制.pptxVIP

第2章;遗传物质的分子机制;复制(replication) 是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。;本章主要内容：;DNA复制 DNA Replication;复制的方式 ——半保留复制(semi-conservative replication) 双向复制(bidirectional replication) 半不连续复制(semi-discontinuous replication) ;一、半保留复制是DNA复制的基本特征;;子链继承母链遗传信息的几种可能方式:;密度梯度实验:;;按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。;原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。 ;A. 环状双链DNA及复制起始点 B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点(termination, ter);复制中的DNA ;真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon) 。复制子是独立完成复制的功能单位。 ;;三、DNA一股子链复制的方向与解链方向相反导致半不连续复制;顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链(leading strand) 。 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随从链(lagging strand) 。复制中的不连续片段称为岡崎片段(okazaki fragment)。 领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。 ; 复制时DNA双链解开分成二股单链，新链沿着张开的二股单链生成，复制中形成的这种Y字形的结构称为复制叉。;DNA复制的酶学;参与DNA复制的物质:;一、核苷酸和核苷酸之间生成磷酸二酯键是复制的基本化学反应;DNA链的延伸（Elongation of a DNA chain） ;聚合反应的特点:;二、DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合;;（一）原核生物的DNA聚合酶分为三型;原核生物的DNA聚合酶;功能：;Arthur Kornberg 1918 ;323个氨基酸;Large (Klenow) fragment of DNA polymerase I ;DNA-pol Ⅱ（120kD）;功能：;?亚基（130 000）主要功能是合成DNA ?亚基 具有3??5?外切酶活性（校正功能） ?亚基可增强其活性 ?亚基 可能起组装作用 ;DNA聚合酶Ⅲ的β-钳子;2个?-亚基分别和1个核心酶相互作用，其柔性连接区可以确保在复制叉1个全酶分子的2个核心酶能够相对独立运动，分别负责合成前导链和后随链。;（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有五种;真核生物的DNA聚合酶;三、核酸外切酶的校读活性和碱基选择功能是复制保真性的酶学依据;（一）核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正;A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺入正确配对的底物。 B：碱基配对正确， DNA-pol不表现活性。;（二）复制的保真性依赖正确的碱基选择;DNA聚合酶的活性中心催化DNA合成;遵守严格的碱基配对规律； 聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能； 复制出错时DNA-pol的及时校读功能。;四、复制中的分子解链伴有DNA 分子拓扑学变化;; 在研究复制时，将与复制有关的蛋白质命名为： DnaA, DnaB, DnaC,‥‥‥ DnaX;Map of the E. coli chromosome ;解螺旋酶(helicase)　——利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。 引物酶(primase) ——复制起始时催化生成RNA引物的酶。 单链DNA结合蛋白(single stranded DNA binding protein, SSB) ——在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整。 ;;解链过程中正超螺旋的形成;既能水解 、又能连接磷酸二酯键。;拓扑异构酶Ⅰ;五、DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口;;DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。 在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。 也是基因工程的重要工具酶之一。;DNA生物合成过程 The Process of DNA Replication;（一）复制起始：DNA解链形成引发体;E.coli复制起始点 oriC;Map of the E. coli chromosome ;复制起点的一般特征: ① 由多个独特的短重复序列组成。 ② 短重复序列被多亚基的复制起始因子所识别并结合。