第十章 DNA的生物合成 -生命的起點課件

第十章DNA的生物合成

——生命的起點第十章DNA的生物合成

1DNA復制RNA轉錄蛋白質翻譯?第十章蛋白質的復制逆轉錄復制中心法則重點DNA復制RNA轉錄蛋白質翻譯?第十章蛋白質的復制逆轉2DNA復制的基本規(guī)律DNA復制的酶學及拓撲學變化DNA生物合成過程逆轉錄現象和逆轉錄酶DNA損傷與修復DNA復制的基本規(guī)律3人體體細胞23對染色體各有一半來自于父母核酸——DNA、RNA

提問：二者區(qū)別？

堿基（A、G、C、T——A、G、C、U）

戊糖（脫氧核糖——核糖）人體體細胞23對染色體核酸——DNA、RNA

4DNA合成——復制體細胞染色體有絲分裂DNA合成——復制體細胞染色體有絲分裂5第一節(jié)半保留復制機制——半保留復制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半保留復制子代DNA一、半保留復制的實驗依據和意義第一節(jié)半保留復制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半6第十章DNA的生物合成——生命的起點課件7第十章DNA的生物合成——生命的起點課件8二、雙向復制二、雙向復制9第十章DNA的生物合成——生命的起點課件10三、復制的半不連續(xù)性三、復制的半不連續(xù)性11第二節(jié)DNA復制的酶學一、復制的化學反應（dATP）m+（dGTP）n+（dCTP）y+（dTTP）z

（dAMP+dGMP+dCMP+dTMP）m+n+y+z

+（m+n+y+z）PPi第二節(jié)DNA復制的酶學一、復制的化學反應12二、DNA聚合酶

大腸桿菌DNA聚合酶

分類ⅠⅡⅢ功能5′→3′聚合＋＋＋5′→3′外切＋－－3′→5′外切＋＋＋分子個數/細胞4004020聚合能力/分鐘/分子60050105基因突變后的致死性可能不可能可能二、DNA聚合酶

大腸桿菌DNA聚合酶分類13（二）真核生物DNA聚合酶分類存在部位功能α細胞核起使，引物酶，合成隨從鏈β細胞核無其他酶時起作用γ線粒體線粒體DNA復制δ細胞核合成領頭鏈，解螺旋酶ε細胞核校讀、修復、填補缺口（二）真核生物DNA聚合酶分類存在部位14三、DNA聚合酶外切酶活性

和復制的保真性1.嚴格遵守堿基配對規(guī)律2.聚合酶在復制延長中對堿基的選擇功能3.復制出錯時有即時的校讀功能三、DNA聚合酶外切酶活性

和復15第十章DNA的生物合成——生命的起點課件16四、復制中解鏈和DNA分子的拓撲學變化（一）解螺旋酶與復制相關的基因：dnaA、dnaB、…dnaX相應的基因產物：DnaA、DnaB…DnaXDnaA：辨認復制起始點：oriC（originC）DnaB：解開DNA雙螺旋——解螺旋酶四、復制中解鏈和DNA分子的拓撲學變化（一）解螺旋酶17（二）DNA拓撲異構酶（二）DNA拓撲異構酶18第十章DNA的生物合成——生命的起點課件19(三）、單鏈DNA結合蛋白（SSB）性質：由177個氨基酸殘基組成的相同四聚體結合單鏈DNA跨度約32個核苷酸單位；隨著復制的進行而不斷地結合、脫離具有協(xié)同效應功能：維持模板處于單鏈狀態(tài)保護單鏈免受核酸酶降解。(三）、單鏈DNA結合蛋白（SSB）性質：由177個氨基酸殘20四、引物酶與引發(fā)體引物酶（primase）：是dnaG的產物為一種特殊的RNA聚合酶；產物為長10～20堿基的RNA鏈；引發(fā)體（primosome）：

DnaA（辨認起始點）、DnaB（解螺旋酶）、

DnaC、加上其他復制因子構成復合體，結合到模板DNA上，引物酶進入后所構成的復合物。四、引物酶與引發(fā)體引物酶（primase）：21五、DNA連接酶五、DNA連接酶22五、DNA連接酶（DNAligase）五、DNA連接酶（DNAligase）231.旋轉酶解開超螺旋。第三節(jié)DNA生物合成過程

一、復制的起始完成復制后的染色體子代細胞中的一條染色體旋轉酶1.旋轉酶解開超螺旋。第三節(jié)DNA生物合成過程

242.解螺旋酶在起點雙向打開螺旋復制起始處的DNA片段起點復制叉解螺旋酶——解開雙鏈2.解螺旋酶在起點雙向打開螺旋復制起始處的DNA片段起點復制25解螺旋酶3.DNA結合蛋白與單鏈結合并向前移動DNA結合蛋白起點提問：DNA結合蛋白的作用？ATGC防止單鏈復合解螺旋酶3.DNA結合蛋白與單鏈結合并向前移動DNA結合蛋白26起點ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.RNA聚合酶催化起點處通過堿基互補連接引物RNA鏈。作用——確定起始部位，引導復制開始。3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi為什么不能直接連接DNA？RNA是真正的細胞主人A—U

G—C起點ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.R27二、新鏈5`→3`延長（復制DNA）二、新鏈5`→3`延長（復制DNA）28開鏈方向起點新鏈5｀新鏈3｀新鏈3｀新鏈5｀？？父代DNA—兩鏈方向相反！必然無法連續(xù)復制開鏈方向開鏈方向起點新鏈5｀新鏈3｀新鏈3｀新鏈5｀？？父代DN297.均以5｀→3｀方向形成前導鏈和滯后鏈由岡崎片段連接成的新DNA鏈稱滯后鏈。與復制叉移動方向相同，可以一直復制到底的新DNA鏈稱前導鏈。7.均以5｀→3｀方向形成前導鏈和滯后鏈由岡崎片段連接成的新30（三）滾環(huán)復制（三）滾環(huán)復制31三、復制的終止（一）原核生物復制終止及不連續(xù)片段連接三、復制的終止（一）原核生物復制終止及不連續(xù)片段連接32（二）真核生物的端粒和端粒酶（二）真核生物的端粒和端粒酶333`5`5`3`5`3`3`5`5`3`5`3`34前導鏈連續(xù)復制滯后鏈不連續(xù)復制DNA復制為5`→3`半不連續(xù)復制。前導鏈連續(xù)復制滯后鏈不連續(xù)復制DNA復制為5`→3`半不連續(xù)35半保留——復制結果半不連續(xù)——復制過程半保留——復制結果36為什么進化出如此復雜的復制機制呢？在RNA的監(jiān)控下保持DNA復制的高度忠實性用RNA引物控制起始，同時充分發(fā)揮了DNA聚合酶的糾錯能力。第四節(jié)DNA的損傷和修復損傷——結構破壞、功能破壞一、突變的意義二、哪些因素會引起DNA損傷？環(huán)境污染物———物理因素（紫外線、（電離、核）輻射）、化學誘變劑、病毒雜合等。為什么進化出如此復雜的復制機制呢？在RNA的監(jiān)控下保持DNA37第十章DNA的生物合成——生命的起點課件38第十章DNA的生物合成——生命的起點課件39突變的意義1.突變是進化分化的分子基礎2.只有基因型改變的突變3.致死性的突變4.突變是某些疾病的發(fā)病基礎突變的意義1.突變是進化分化的分子基礎40……如經DNA為什么進化出如此復雜的復制機制呢？修復后有缺陷，DNA就會發(fā)生突變………發(fā)展成癌細胞……如經DNA為什么進化出如此復雜的復制機制呢？修復后有缺陷41三、突變分子改變的類型（一）、錯配（點突變）（二）、缺失、插入和框移突變（三）、重排三、突變分子改變的類型（一）、錯配（點突變）42第十章DNA的生物合成——生命的起點課件43第十章DNA的生物合成——生命的起點課件44第十章DNA的生物合成——生命的起點課件45四、DNA損傷的修復1.光復活TT紫外線(260nm)T(胸腺嘧啶）二聚體雙鍵打開四、DNA損傷的修復1.光復活TT紫外線(260nm)T(46紫外光T-T二聚體可見光激活該酶只有高等哺乳動物該功能退化掉了。例對細菌紫外誘變或殺滅時盡量保持暗環(huán)境。光復活酶結合于損傷部位紫外光T-T二聚體可見光激活該酶只有高等哺乳動物該功能退化掉472.切除修復核酸酶DNA聚合酶DNA連接酶屬于復制前的修復。2.切除修復核酸酶DNA聚合酶DNA連接酶屬于復制前的修復。483.重組修復復制同時的修復*復制DNA聚合酶、連接酶補缺提問：原損傷部位沒有修復，對后代影響大嗎？在后代中只有一個個體含有該條DNA，后代越多，影響比例越小，等于消除影響。3.重組修復復制同時的修復*復制DNA聚合酶、連接酶補缺提問49****4.SOS修復SOS—求救信號DNA損傷嚴重，復制受到抑制，前幾種方法難以奏效時：誘導校對能力差的DNA聚合酶形成，局部“亂配”********進化、變種、癌癥、誘變育種等等都是基于這一機理。為了生存——變。****4.SOS修復SOS—求救信號誘導校對能力差的DNA50第五節(jié)逆轉錄（RNA指導的DNA合成）某些病毒的生存方式。如HIV病毒、致癌病毒胞膜蛋白雙分子層衣殼蛋白RNA(病毒基因）破壞免疫識別機制，引起免疫系統(tǒng)失效！逆轉錄酶第五節(jié)逆轉錄（RNA指導的DNA合成）某些病毒的生存方式。51輔助T細胞-給病原體加識別標記的血液細胞輔助T細胞-給病原體加識別標記的血液細胞52逆轉錄病毒DNA單鏈逆轉錄病毒DNA單鏈53單鏈病毒DNA復制互補鏈異源重組病毒RNA轉錄單鏈病毒DNA復制互補鏈異源重組病毒RNA轉錄54免疫系統(tǒng)的敵我識別機制失效！切割形成病毒蛋白組合成新病毒并攻擊下一個目標指導形成病毒蛋白原鏈免疫系統(tǒng)的敵我識別機制失效！切割形成病毒蛋白組合成新病毒并攻55第十章DNA的生物合成——生命的起點課件56治療原理（雞尾酒療法）阻止逆轉錄DNA阻止病毒蛋白原切割潔身自好預防為主治療原理（雞尾酒療法）阻止逆轉錄DNA潔身自好預防為主57第五節(jié)逆轉錄現象和逆轉錄酶第五節(jié)逆轉錄現象和逆轉錄酶58第十章DNA的生物合成

——生命的起點第十章DNA的生物合成

59DNA復制RNA轉錄蛋白質翻譯?第十章蛋白質的復制逆轉錄復制中心法則重點DNA復制RNA轉錄蛋白質翻譯?第十章蛋白質的復制逆轉60DNA復制的基本規(guī)律DNA復制的酶學及拓撲學變化DNA生物合成過程逆轉錄現象和逆轉錄酶DNA損傷與修復DNA復制的基本規(guī)律61人體體細胞23對染色體各有一半來自于父母核酸——DNA、RNA

提問：二者區(qū)別？

堿基（A、G、C、T——A、G、C、U）

戊糖（脫氧核糖——核糖）人體體細胞23對染色體核酸——DNA、RNA

62DNA合成——復制體細胞染色體有絲分裂DNA合成——復制體細胞染色體有絲分裂63第一節(jié)半保留復制機制——半保留復制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半保留復制子代DNA一、半保留復制的實驗依據和意義第一節(jié)半保留復制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半64第十章DNA的生物合成——生命的起點課件65第十章DNA的生物合成——生命的起點課件66二、雙向復制二、雙向復制67第十章DNA的生物合成——生命的起點課件68三、復制的半不連續(xù)性三、復制的半不連續(xù)性69第二節(jié)DNA復制的酶學一、復制的化學反應（dATP）m+（dGTP）n+（dCTP）y+（dTTP）z

（dAMP+dGMP+dCMP+dTMP）m+n+y+z

+（m+n+y+z）PPi第二節(jié)DNA復制的酶學一、復制的化學反應70二、DNA聚合酶

大腸桿菌DNA聚合酶

分類ⅠⅡⅢ功能5′→3′聚合＋＋＋5′→3′外切＋－－3′→5′外切＋＋＋分子個數/細胞4004020聚合能力/分鐘/分子60050105基因突變后的致死性可能不可能可能二、DNA聚合酶

大腸桿菌DNA聚合酶分類71（二）真核生物DNA聚合酶分類存在部位功能α細胞核起使，引物酶，合成隨從鏈β細胞核無其他酶時起作用γ線粒體線粒體DNA復制δ細胞核合成領頭鏈，解螺旋酶ε細胞核校讀、修復、填補缺口（二）真核生物DNA聚合酶分類存在部位72三、DNA聚合酶外切酶活性

和復制的保真性1.嚴格遵守堿基配對規(guī)律2.聚合酶在復制延長中對堿基的選擇功能3.復制出錯時有即時的校讀功能三、DNA聚合酶外切酶活性

和復73第十章DNA的生物合成——生命的起點課件74四、復制中解鏈和DNA分子的拓撲學變化（一）解螺旋酶與復制相關的基因：dnaA、dnaB、…dnaX相應的基因產物：DnaA、DnaB…DnaXDnaA：辨認復制起始點：oriC（originC）DnaB：解開DNA雙螺旋——解螺旋酶四、復制中解鏈和DNA分子的拓撲學變化（一）解螺旋酶75（二）DNA拓撲異構酶（二）DNA拓撲異構酶76第十章DNA的生物合成——生命的起點課件77(三）、單鏈DNA結合蛋白（SSB）性質：由177個氨基酸殘基組成的相同四聚體結合單鏈DNA跨度約32個核苷酸單位；隨著復制的進行而不斷地結合、脫離具有協(xié)同效應功能：維持模板處于單鏈狀態(tài)保護單鏈免受核酸酶降解。(三）、單鏈DNA結合蛋白（SSB）性質：由177個氨基酸殘78四、引物酶與引發(fā)體引物酶（primase）：是dnaG的產物為一種特殊的RNA聚合酶；產物為長10～20堿基的RNA鏈；引發(fā)體（primosome）：

DnaA（辨認起始點）、DnaB（解螺旋酶）、

DnaC、加上其他復制因子構成復合體，結合到模板DNA上，引物酶進入后所構成的復合物。四、引物酶與引發(fā)體引物酶（primase）：79五、DNA連接酶五、DNA連接酶80五、DNA連接酶（DNAligase）五、DNA連接酶（DNAligase）811.旋轉酶解開超螺旋。第三節(jié)DNA生物合成過程

一、復制的起始完成復制后的染色體子代細胞中的一條染色體旋轉酶1.旋轉酶解開超螺旋。第三節(jié)DNA生物合成過程

822.解螺旋酶在起點雙向打開螺旋復制起始處的DNA片段起點復制叉解螺旋酶——解開雙鏈2.解螺旋酶在起點雙向打開螺旋復制起始處的DNA片段起點復制83解螺旋酶3.DNA結合蛋白與單鏈結合并向前移動DNA結合蛋白起點提問：DNA結合蛋白的作用？ATGC防止單鏈復合解螺旋酶3.DNA結合蛋白與單鏈結合并向前移動DNA結合蛋白84起點ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.RNA聚合酶催化起點處通過堿基互補連接引物RNA鏈。作用——確定起始部位，引導復制開始。3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi為什么不能直接連接DNA？RNA是真正的細胞主人A—U

G—C起點ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.R85二、新鏈5`→3`延長（復制DNA）二、新鏈5`→3`延長（復制DNA）86開鏈方向起點新鏈5｀新鏈3｀新鏈3｀新鏈5｀？？父代DNA—兩鏈方向相反！必然無法連續(xù)復制開鏈方向開鏈方向起點新鏈5｀新鏈3｀新鏈3｀新鏈5｀？？父代DN877.均以5｀→3｀方向形成前導鏈和滯后鏈由岡崎片段連接成的新DNA鏈稱滯后鏈。與復制叉移動方向相同，可以一直復制到底的新DNA鏈稱前導鏈。7.均以5｀→3｀方向形成前導鏈和滯后鏈由岡崎片段連接成的新88（三）滾環(huán)復制（三）滾環(huán)復制89三、復制的終止（一）原核生物復制終止及不連續(xù)片段連接三、復制的終止（一）原核生物復制終止及不連續(xù)片段連接90（二）真核生物的端粒和端粒酶（二）真核生物的端粒和端粒酶913`5`5`3`5`3`3`5`5`3`5`3`92前導鏈連續(xù)復制滯后鏈不連續(xù)復制DNA復制為5`→3`半不連續(xù)復制。前導鏈連續(xù)復制滯后鏈不連續(xù)復制DNA復制為5`→3`半不連續(xù)93半保留——復制結果半不連續(xù)——復制過程半保留——復制結果94為什么進化出如此復雜的復制機制呢？在RNA的監(jiān)控下保持DNA復制的高度忠實性用RNA引物控制起始，同時充分發(fā)揮了DNA聚合酶的糾錯能力。第四節(jié)DNA的損傷和修復損傷——結構破壞、功能破壞一、突變的意義二、哪些因素會引起DNA損傷？環(huán)境污染物———物理因素（紫外線、（電離、核）輻射）、化學誘變劑、病毒雜合等。為什么進化出如此復雜的復制機制呢？在RNA的監(jiān)控下保持DNA95第十章DNA的生物合成——生命的起點課件96第十章DNA的生物合成——生命的起點課件97突變的意義1.突變是進化分化的分子基礎2.只有基因型改變的突變3.致死性的突變4.突變是某些疾病的發(fā)病基礎突變的意義1.突變是進化分化的分子基礎98……如經DNA為什么進化出如此復雜的復制機制呢？修復后有缺陷，DNA就會發(fā)生突變………發(fā)展成癌細胞……如經DNA為什么進化出如此復雜的復制機制呢？修復后有缺陷99三、突變分子改變的類型（一）、錯配（點突變）（二）、缺失、插入和框移突變（三）、重排三、突變分子改變的類型（一）、錯配（點突變）100第十章DNA的生物合成——生命的起點課件101第十章DNA的生物合成——生命的起點課件102第十章DNA的生物合成——生命的起點課件103四、DNA損傷的修復1.光復活TT紫外線(260nm)T(胸腺嘧啶）二聚體雙鍵打開四、DNA損傷的修復1.光復活TT紫外線(26