生物化学DNA的复制和修复优秀课件.ppt

本章主要内容; 1. 掌握遗传信息传递的中心法则。 2.? 掌握DNA复制的一般规律：DNA的半保留复制、 DNA的半不连续复制的概念。 3.? 了解三种大肠杆菌DNA聚合酶的催化特性及其功 用；了解原核生物DNA的复制过程。 4.? 了解使DNA损伤的因素；DNA损伤的修复机制： 错配修复、碱基切除修复、核苷酸切除修复、直接修 复、重组修复及倾向差错的修复的过程及过程所需要 的酶类；了解DNA损伤修复的意义。 ;1964-1970 发现劳氏肉瘤病毒的遗传信息传递方式：逆转录 ;Reverse transcription; 复制：以亲代DNA或RNA为模板，根据碱基配对的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。;一、DNA的半保留复制;Testing Models for DNA replication Matthew Meselson and Franklin Stahl (1958);;DNA复制的可能方式;DNA半保留复制图示：; 半保留复制的证明：;;;亲代DNA（15N～15N）;复制中的大肠杆菌染色体放射自显影图(Cairns实验);复制中的大肠杆菌染色体放射自显影图;DNA的半保留复制的生物学意义：;二、DNA复制的起点与方向;;双向复制;复制中的DNA ;DNA复制的主要方式;DNA的几种复制方式 ;亲代双链（或单链）DNA的一条链在DNA复制起点处被切开，其5端游离出来。DNA聚合酶Ⅲ便可以将脱氧核糖核苷酸聚合在3-OH端。当复制向前进行时，亲代DNA上被切断的5端继续游离下来，并且很快被单链结合蛋白所结合。因为5端从环上向下解链的同时伴有环状双链DNA环绕其轴不断的旋转，而且以3-OH端为引物的DNA生长链则不断地以另一条环状DNA链为模板向前延伸，因而称为滚环(Rolling circle)复制。 ;在这种复制方式中，DNA的延伸可以一直进行下去，产生的DNA链可以是亲代DNA单位长度的许多倍。这么长的DNA链是如何转变为单位长度的DNA分子的，目前尚不清楚。可能是由特异的内切酶切开产生单位长度的子代DNA。这些DNA可自身环绕，或保持线性分子状态。 ;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，一条链先复制，另一条链保持单链而被取代，在电镜下可以看到呈D环形状。待一条链复制到一定程度，露出另一???的复制起点，另一条链才开始复制。这表明复制起点是以一条链为摸板起始合成DNA的一段序列；两条链的起点并不总在同一点上，当两条链的起点分开一定距离时就产生D－环（D-loop）复制。;多复制叉复制 ;三、DNA复制的半不连续性;半不连续复制的发现;Arthur Kornberg 1918 ;四、与DNA复制有关的酶和蛋白质;（二）大肠杆菌DNA聚合酶;DNA聚合酶催化的反应：;Ⅰ;[1]聚合作用 在引物RNA3-OH末端，以dNTP为底物，按模板DNA上的指令由DNApolⅠ逐个将核苷酸加上去，就是DNApolⅠ的聚合作用。酶的专一性主要表现为新进入的脱氧核苷酸必须与模板DNA配对时才有催化作用。dNTP进入结合位点后，可能使酶的构象发生变化，促进3-OH与5-PO4结合生成磷酸二酯键。若是错误的核苷酸进入结合位点，则不能与模板配对，无法改变酶的构象而被3-5外切酶活性位点所识别并切除之。 ;[2]3→5外切酶活性──校对作用 这种酶活性的主要功能是从3→5方向识别和切除不配对的DNA生长链末端的核苷酸。 ;;[3]5→3外切酶活性──切除修复作用 从5‘→3’方向水解DNA生长链前方的DNA链，主要产生5‘-脱氧核苷酸。这种酶活性只对DNA上配对部分(双链)磷酸二酯键有切割活力作用。每次能切除10个核苷酸，而且DNA的聚合作用能刺激5→3外切酶活力达10倍以上。因此，这种酶活性在DNA损伤的修复中可能起着重要作用。对冈崎片段5末端DNA引物的去除依赖此种外切酶活性。 ;[4]焦磷酸解作用 DNApolⅠ的这种活性可以催化3末端焦磷酸解DNA分子。这种作用就是无机焦磷酸分解DNA生长链，可以认为是DNA聚合作用的逆反应，而且这种水解DNA链作用需要有模板DNA的存在。(dNMP)n+XPPi→ (dNMP)n-x+X(dNPPP)→DNA [5]焦磷酸交换作用 催化dNTP末端的PPi同无机焦磷酸的交换反应。反应式为32P32Pi+dNPPP←dNP32P32P+PPi→DNA ;2、DNA聚合酶Ⅱ：;3、DNA聚合酶Ⅲ;DNA聚合酶Ⅲ全酶的亚基组成;DNA聚合酶Ⅲ的