第十一章DNA的生物合成复制ppt课件.pptxVIP

第十一章复制

，

(DNABiosynthesis，Replication)

复制是指以亲代DNA为模板合成子链DNA的过程。

(BasicRulesandSystemofDNAReplication)

第一节复制基本规律与体系

一、复制的基本规律

(一)半保留复制

1.概念DNA合成时，以亲代DNA解开的两股单链为模板，按碱基配对规律，合成子代DNA的过程。子代DNA，一股单链来源于亲代，另一股单链为新合成。子代和亲代的DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。

1958–MatthewMeselson和FranklinStahl

美国科学家马修.梅塞尔(MatthewKeelson)

福兰克林.斯塔尔(FranklinStahl)

(1)密度梯度实验

——实验结果支持半保留复制的设想。

第一代

第二代

梯度离心结果

2.半保留复制的实验依据和意义

(2)子链继承母链遗传信息的几种可能方式

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。是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。

(3)半保留复制的意义

(四)复制的半不连续性

领头链

(leadingstrand)

随从链

(laggingstrand)

顺解链方向生成的子链，复制为连续进行，称为领头链。

另一股链复制方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，称为随从链。

复制中不连续片段称为岡崎片段(okazakifragment)。

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。

1.DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读

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。

(五)复制的高保真性

2.复制保真性的碱基选择

a)DNA聚合酶靠其大分子结构协调非共价(氢键)与共价键(磷酸二酯键)的有序形成。

b)嘌呤的化学结构能形成顺式和反式构型，与相应的嘧啶形成氢键配对，嘌呤应处于反式构型。

3.DNA复制保真性依赖三种机制

a)遵守严格的碱基配对规律。

b)聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能。

c)复制出错时DNA-pol的及时校读功能。

二、DNA复制的体系

(一)底物(substrate)dATP,dGTP,dCTP,dTTP。

(二)模板(template)解开成单链的DNA母链。

(三)引物(primer)提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合的RNA(DNA)片断。

(四)酶和蛋白因子

1.DNA聚合酶

全称为依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)，简称DNA-pol。

(1)活性：53的聚合活性；35外切酶活性能辨认错配的碱基对，并将其水解；53外切酶活性能切除突变的DNA片段。

大肠杆菌E.coli中的三种DNA聚合酶

①DNA-polⅠ(109kD)

小片段

5核酸外切酶活性

大片段/Klenow片段

DNA聚合酶活性，5核酸外切酶活性

N端

C端

DNA-polⅠ

Klenow片段是实验室合成DNA的常用工具酶。

功能:对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。

②DNA-polⅡ(120kD)

DNA-polII基因发生突变，细菌依然能存活。它参与DNA损伤的应急状态修复。

功能：是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。

③DNA-polⅢ(250kD)

(3)真核生物的DNA聚合酶

(1)解螺旋酶(helicase)利用ATP供能，打开氢键，使DNA双链解开成为两条单链。

(2)引物酶(primase)复制起始时催化生成RNA引物的酶。

(3)单链DNA结合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整。

2.其他酶与蛋白因子

①拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。反应不需ATP。

②拓扑异构酶Ⅱ切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。

(4)DNA拓扑异构酶(DNAtopoisomerase)