DNA的生物合成【生物化学课件】.ppt

DNA的生物合成 ;2;一、DNA半保留复制的概念及其实验证据 在DNA复制过程中，DNA双螺旋结构的两条多核苷酸链彼此分开，然后，每条链各自作为模板，在其上分别合成出一条互补链，这样，新形成的两个DNA分子（子代DNA）与原来DNA分子（亲代DNA）的核苷酸序列完全相同。在此过程中，每个子代DNA的两条链，一条来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种方式称为DNA的半保留复制 。 ;子链继承母链遗传信息的几种可能方式; 1953年，Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型的同时，即???出DNA是通过半保留复制1958年，Meselson和Stahl通过实验证实了“半保留复制”的设想。 首先将大肠杆菌置于含15NH4Cl的培养基中培养若干代后，使大肠杆菌DNA全部成为15N-DNA（由于大肠杆菌生长繁殖过程中，需要利用培养基中的N作为氮源以合成其DNA或RNA等含氮物质，在仅提供15N的情况下，大肠杆菌合成的DNA必然为15N-DNA）。; 普通大肠杆菌为14N-DNA，14N和15N是N元素的两种非放射性同位素，其中，15N比 14N“重”。当分别提取出其相应DNA后，在进行CsCl等密度梯度离心时，15N-DNA与14N-DNA由于两者“重量”的差别而位于离心管不同位置，前者称为“重”DNA，后者称为“轻”DNA。因而可通过密度梯度离心而区分开来。 随后，再将含15N-DNA的大肠杆菌置于含14N的培养基中培养，此后，在不同时间（第一代、第2代、第3代……等）取样进行密度梯度离心。其结果是：;7;第1代：出现1条DNA带，其位置既非“轻”DNA带也非“重”DNA带的位置，而处于两带之间的中间位置。 第2代：出现2条DNA带，其中一条的位置与第1代的位置相同（即处于“轻”带和“重”带之间的中间位置），另一条出现在“轻”DNA带的位置。 第3代：于第2代类似，也出现2条DNA带，其位置与第2代相同，即一条中间位置的带和一条“轻”带，但“轻”带的DNA更多了。 第4代及以后：均为2条DNA带，其位置与第2代、第3代相似，但“轻”带的DNA越来越多，而中间位置带的DNA越来越少。;9; 为了证实DNA分子中只有一条是新合成的，Meselson和Stahl将提取出的第1代大肠杆菌DNA加热处理，使其变性后仍通过CsCl超速离心分离，在紫外吸收扫描图上可见两个比重不同的紫外吸收峰，从而确证了第1代细菌的DNA是由两条比重不同的链所组成，排除了其它可能性。;11;半保留复制的意义 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。 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。; 二、DNA复制的基本特点 （一）半保留复制;14;15;（二）半不连续复制  1、 体内仅存在5’ 3’的DNA聚合酶 2、 前导链与随从链（岗崎片段）;17;1.前导链 DNA复制时，一股以3’ 5’方向的母链作为模板，指导新合成的链以5’ 3’方向连续合成的链称为前导链。 （复制方向与解链方向一致）;2.随从链 DNA复制时，一股以5’ 3’方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5’ 3’合成，1000—2000个核苷酸不连续的小片段的链称为随从链。 （复制方向与解链方向相反);3.岗崎片段 DNA复制时，一股以5’ 3’方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5’ 3’合成1000—2000个核苷酸不连续的小片段称之为岗崎片段。 岗崎片段由DNA连接酶连成一条完整的新链。;? ? 4.半不连续复制 在DNA复制过程中， 亲代DNA分子中以3’ 5’方向的母链作为模板指导新的链以5’ 3’ 方向连续合成， 另一股以5’ 3’ 为方向的母链则指导新合成的链以 5’ 3’方向合成1000—2000个核 苷酸长度的许多不连续的片段（岗崎片段）， 这种复制方式称之为半不连续复制。;（三）双向复制 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。复制中的DNA成为? 状。 ;23;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。;25;三、参与DNA复制的一些酶类和蛋白质;（一）DNA聚合酶 DNA聚合酶（DNA polymerase）在有D