[理学]Biochemistry B9DNA复制.ppt

Chapter9 DNA复制 DNA合成 一、遗传信息的传递 （一） DNA是生物遗传的物质基础——遗传信息的载体 （二）中心法则 二、DNA的复制 （一） DNA的存在形式 （二） DNA的半保留复制 1. DNA半保留复制的概念 2. 半保留复制的证据 （三） DNA复制的起点(origin)和方式 （四） DNA聚合反应和有关的酶 （五） DNA 的半不连续复制 1. DNA半不连续复制的概念 2. DNA半不连续复制的过程 三、复制的过程 1. DNA复制的起始 2. 复制的延伸 3. 复制的终止 四、 DNA的损伤与修复 （一）什么是DNA的损伤？ （二） DNA的修复 （三）DNA的三级结构 （四）RNA的结构 五、 DNA的突变 1. 什么是突变 2. 引发突变的因素 3. 突变分子改变的类型 DNA复制 （一）DNA的半保留复制 1、DNA半保留复制的概念 2、DNA半保留复制的证据 氮同位素示踪试验和放射自显影法 N：14 同位素N：15 1958年，哈佛大学教授Matthew Meselson及其学生Franklin Stahl的漂亮实验。 （二）双向复制 1. 复制的方向： 单向复制：复制从一个起点沿着一个方向开始，只存在一个复制叉； 双向复制：复制从一个起点同时沿两个方向进行，存在着两个复制叉。 复制方向 p203 复制多数是双向、对称的，但也有例外。 通过放射自显影可以判断复制是双向还是单向。 复制子（replicon） 原核生物是单复制子，每个DNA上有一个复制子; 每个病毒和噬菌体含一个复制子，在一个感染循环中引发多次复制； 真核生物是多复制子，即每个DNA有许多复制子，每个复制子长约50-200 kb。 3. 复制起点(Origin of replication) 大肠杆菌染色体DNA复制起点oriC(245bp) 其结构特点： (1)在oriC区域内有一系列对称排列的反向重复序列，即回文结构(palindrome)，这表明区域与复制酶系统的识别有关 (2)在oriC区中还有两个转录启动区(启动子)的核苷酸序列，这暗示了转录可能在大肠杆菌染色体DNA复制起始着重的作用。 起点有发动复制的序列，也有决定拷贝数的序列。 起点的结构是很保守的,在分类关系上愈是接近的细菌之间其同源性愈高。 （三）半不连续复制 1、半不连续复制的概念 2、DNA半不连续复制的过程 1、半不连续复制的概念 问题1： DNA聚合酶只能催化为3’→5’的模板链（按照5’→3’ 方向进行聚合）， DNA具有两条链（ 一条5’→3’，另一条 3’→5’ ），如何催化？ 1、半不连续复制的概念 问题2： 与复制叉移动方向一致的3’→5’母链为模板，DNA聚合酶可以沿照5’→3’方向连续合成一条子代DNA链 与复制叉移动方向相反的5’→3’ 母链为模板如何合成另一条子代DNA链？ 1、半不连续复制的概念 日本学者冈崎等提出DNA不连续复制模型(1968)。 DNA复制时，一条链是连续的，另一条链是不连续的。 与复制叉移动方向一致的3’→5’模板链按照5’→3’方向被连续合成，该连续合成的子代链称为前导链（leading strand）； 与复制叉移动方向相反的5’→3’模板链只能在复制叉移动暴露后不连续的合成冈崎片段，通过DNA连接酶将冈崎片段连接起来，称为后随链（lagging strand）。 2、DNA半不连续复制的过程 二、原核生物DNA的复制 （一）大肠杆菌DNA聚合酶 （二）大肠杆菌DNA的复制 （一）大肠杆菌DNA聚合酶 大肠杆菌具有三种主要的DNA聚合酶： DNA聚合酶I（DNA pol I ） DNA聚合酶II （DNA pol II ） DNA聚合酶III （DNA pol III ） DNA聚合酶Ⅳ DNA聚合酶Ⅴ 1. 原核生物DNA pol I DNA polⅠ由一条多肽链组成，约含1000个氨基酸残基，MW为109KD。 分子含有一个二硫键和一个SH基。 每个分子中含有一个Zn2+，在DNA聚合反应起着很重要的作用。 每个大肠杆菌细胞中含有约400个分子，每个分子37℃下能催化667nt/min掺入正在生长的DNA链。 DNA polⅠ可被枯草杆菌蛋白酶裂解成2个片段，大片段MW为76KD，称为Klenow片段，具聚合酶和3’→5’外切酶的活性，由两个结构域组成。 小片段的MW为34KD，具有5’→3’外切酶活性。 DNA PolⅠ在空间结构上近似球体，直径约65? 在酶的纵轴上有一个约20?的深沟(cleft)，带有正电荷，是酶的活性中心位置。 合成前错误控制 校正控制 DNA聚合酶I 2. 原核生物DNA pol Ⅱ 2. 原核生物DNA pol Ⅲ DNA pol Ⅲ 真正起复制作用