生物化學(xué)課件（DNA復(fù)制生物合成）

一摩爾十碳的飽和脂肪酸經(jīng)β-氧化的產(chǎn)物是什么？這些產(chǎn)物最終徹底代謝，可產(chǎn)生多少摩爾的ATP？尿素循環(huán)發(fā)生在細胞內(nèi)的什么部位？經(jīng)尿素循環(huán)清除的兩分子氨基氮的來源是什么？乙酰CoA在代謝中起著重要的作用，試用圖解的方式畫出乙酰CoA可能的來源和去路。一摩爾十碳的飽和脂肪酸經(jīng)β-氧化的產(chǎn)物是什么？這些產(chǎn)物最終徹1第十二章DNA的復(fù)制、修復(fù)及重組DNA的復(fù)制DNA的損傷與修復(fù)遺傳重組第十二章DNA的復(fù)制、修復(fù)及重組DNA的復(fù)制2DNA

RNA

蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制遺傳中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制遺傳中心法則3DNA的復(fù)制DNA復(fù)制：是指親代的DNA雙螺旋鏈解開，分別做為模板，指導(dǎo)子代DNA合成的過程DNA的復(fù)制DNA復(fù)制：是指親代的DNA雙螺旋鏈解開，分別做4DNA的復(fù)制：1.半保留復(fù)制：通過DNA復(fù)制產(chǎn)生的新的DNA雙鏈中，一條鏈來源于親代的DNA，另一條則是新合成的。1958年Meselson和StahlDNA的復(fù)制：1.半保留復(fù)制：通過DNA復(fù)制產(chǎn)生的新的DN52.DNA復(fù)制的起點和方式復(fù)制子：基因組上能獨立進行復(fù)制的單位稱為復(fù)制子。每個復(fù)制子都含有自己的復(fù)制起點。雙向復(fù)制：在有些生物體中，DNA的復(fù)制是雙向復(fù)制。大腸桿菌染色體的雙向復(fù)制示意圖2.DNA復(fù)制的起點和方式復(fù)制子：基因組上能獨立進行復(fù)制的6大腸桿菌染色體復(fù)制過程中的形結(jié)構(gòu)大腸桿菌染色體復(fù)制過程中的形結(jié)構(gòu)7雙向復(fù)制及單向復(fù)制中的復(fù)制叉結(jié)構(gòu)復(fù)制叉：DNA復(fù)制過程中，親代DNA雙鏈由復(fù)制起點開始逐漸部分解鏈，形成一個復(fù)制叉結(jié)構(gòu)。雙向復(fù)制及單向復(fù)制中的復(fù)制叉結(jié)構(gòu)復(fù)制叉：DNA復(fù)制過程中，親83.DNA聚合酶：參與DNA復(fù)制的主要酶,該酶催化四種dNTP合成DNA。DNA聚合酶模板鏈合成的新鏈3.DNA聚合酶：參與DNA復(fù)制的主要酶,該酶催化四種dN9DNA聚合酶的反應(yīng)特點:1.以四種dNTP為底物2.反應(yīng)需要接受模板的指導(dǎo)3.反應(yīng)需要有引物3’羥基存在5.DNA鏈的合成方向為5’→3’4.反應(yīng)需要有二價金屬（主要是Mg2+）的存在DNA聚合酶的反應(yīng)特點:1.以四種dNTP為底物2.反應(yīng)104.大腸桿菌DNA聚合酶：主要有三種DNA聚合酶Ⅰ：1956年kornberg首次發(fā)現(xiàn)⑴具有DNA聚合酶活性⑵3’5’核酸外切酶活性：由3’端開始水解DNA鏈⑶

5’

3’核酸外切酶活性：由5’端

開始水解DNA鏈⑷從3’端發(fā)生焦磷酸解作用4.大腸桿菌DNA聚合酶：主要有三種DNA聚合酶Ⅰ：19511DNA聚合酶Ⅰ的3’5’核酸外切酶活性在DNA復(fù)制過程中起著重要的校對作用DNA聚合酶活性位點3’5’核酸外切酶活性位點DNA聚合酶Ⅰ的3’5’核酸外切酶活性在DNA復(fù)制過程中起12DNA聚合酶Ⅰ的5’

3’核酸外切酶活性一般作用于雙鏈DNA的配對堿基，從5’

端水解核苷酸。DNA聚合酶Ⅰ的5’

3’核酸外切酶活性在DNA復(fù)制和修復(fù)中起著重要的作用。DNA聚合酶Ⅰ的5’3’核酸外切酶活性一般作用于雙鏈D13DNA聚合酶Ⅰ的結(jié)構(gòu)：單鏈多肽。用枯草桿菌蛋白酶進行有限水解，可以得到兩個大小不同的片段。Klenow片段：包含有3’5’核酸外切酶活性和DNA聚合酶活性DNA聚合酶Ⅰ的結(jié)構(gòu)：單鏈多肽。用枯草桿菌蛋白酶進行有限水解14DNA聚合酶Ⅱ：多亞基聚合酶，含有DNA聚合酶活性和3’5’核酸外切酶活性，不具有5’3’核酸外切酶活性。反應(yīng)中需要有NH4+的激活。是一種主要起修復(fù)作用的酶。DNA聚合酶Ⅱ：多亞基聚合酶，含有DNA聚合酶活性和3’515DNA聚合酶Ⅲ：多亞基聚合酶，包含有10個亞基。其中α、ε、和θ亞基構(gòu)成所謂核心酶。被認為是大腸桿菌細胞內(nèi)真正負責(zé)DNA復(fù)制的聚合酶。1.其α亞基具有DNA聚合酶活性，當和其他亞基構(gòu)成全酶時，聚合效率可達到1000bp/sec.2.其ε亞基具有3’5’核酸外切酶活性，起校對作用。3.

不具有5’

3’核酸外切酶活性DNA聚合酶Ⅲ：多亞基聚合酶，包含有10個亞基。其中α、ε16SlidingclampsubunitsCatalyticsubunitCatalyticsubunit3’5’exonucleasesubunits大腸桿菌DNA聚合酶Ⅲ的結(jié)構(gòu)示意圖催化亞基3’5’核酸外切酶活性SlidingclampCatalyticCatalyti17大腸桿菌DNA聚合酶Ⅲβ亞基-DNA結(jié)合示意圖大腸桿菌DNA聚合酶Ⅲβ亞基-DNA結(jié)合示意圖18亞基與模板的結(jié)合亞基與模板的結(jié)合19大腸桿菌三種DNA聚合酶的比較大腸桿菌三種DNA聚合酶的比較205.DNA的半不連續(xù)復(fù)制：DNA分子是反向平行的；體內(nèi)所有已知的DNA聚合酶的合成方向都是5’

3’。前導(dǎo)鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈后續(xù)鏈5.DNA的半不連續(xù)復(fù)制：DNA分子是反向平行的；體內(nèi)所有216.DNA的復(fù)制需要有RNA引物：所有已知的DNA聚合酶都不能從頭合成新鏈；RNA聚合酶則可在有DNA模板的基礎(chǔ)上，合成新的RNA。DNA合成需要引物，而RNA合成不需要引物。⑴DNA復(fù)制起始的RNA引物是在DNA模板鏈的一定部位合成的，由引物合成酶催化，一般長為幾個至10幾個核苷酸。⑵DNA復(fù)制完成后，RNA引物的消除和缺口的填補是由DNA聚合酶Ⅰ來完成的。6.DNA的復(fù)制需要有RNA引物：所有已知的DNA聚合酶都227.DNA復(fù)制的高保真性：⑴利用DNA聚合酶反應(yīng)的保真機制⑵利用DNA聚合酶的3’5’核酸外切酶活性⑶利用體內(nèi)的各種修復(fù)系統(tǒng)7.DNA復(fù)制的高保真性：⑴利用DNA聚合酶反應(yīng)的保真機制238.DNA復(fù)制體：指與DNA復(fù)制相關(guān)的30多種蛋白質(zhì)和酶組成的高效的、高精度復(fù)制的完整復(fù)合物。解旋酶（helicase）：利用ATP水解釋放的能量解開雙鏈DNA的負超螺旋。單鏈結(jié)合蛋白（SSB）：結(jié)合在單鏈DNA上，維持單鏈DNA的完整性和穩(wěn)定性。拓撲異構(gòu)酶Ⅱ：通過改變DNA的超螺旋狀態(tài)，降低復(fù)制叉前進時帶入的扭曲張力，促進雙鏈的解開。DNA連接酶：連接DNA片段引物酶：合成DNA復(fù)制過程中所需要的RNA引物。DNA聚合酶：新生DNA鏈的延長8.DNA復(fù)制體：指與DNA復(fù)制相關(guān)的30多種蛋白質(zhì)和酶組24DNA的復(fù)制DNA復(fù)制的過程：1.復(fù)制的起始：DanAHuDanB，DanCDNA的復(fù)制DNA復(fù)制的過程：1.復(fù)制的起始：DanA25E.ColiDNA復(fù)制起始模式圖E.ColiDNA復(fù)制起始模式圖26DNA復(fù)制的過程：2.鏈的延伸前導(dǎo)鏈的延伸DNA拓撲異構(gòu)酶解旋酶DNA聚合酶單鏈結(jié)合蛋白DNA復(fù)制的過程：2.鏈的延伸前導(dǎo)鏈的延伸DNA拓撲異構(gòu)酶27DNA復(fù)制叉的結(jié)構(gòu)示意圖解旋酶單鏈結(jié)合蛋白RNA引物引物酶岡崎片段DNA復(fù)制叉的結(jié)構(gòu)示意圖解旋酶單鏈結(jié)合蛋白RNA引物引物酶岡28滯后鏈的延伸：岡崎片段的合成RNA引物DNA引物酶DNA拓撲異構(gòu)酶解鏈酶滯后鏈的延伸：岡崎片段的合成RNA引物DNA引物酶DNA拓撲29滯后鏈的延伸：岡崎片段的合成滯后鏈的延伸：岡崎片段的合成30滯后鏈合成過程中DNA聚合酶Ⅲ的移動滯后鏈合成過程中DNA聚合酶Ⅲ的移動31滯后鏈RNA引物的切除：DNA聚合酶Ⅰ的5’

3’核酸外切酶活性滯后鏈RNA引物的切除：DNA聚合酶Ⅰ的5’3’核酸32滯后鏈的連接：DNA連接酶DNA聚合酶Ⅰ滯后鏈的連接：DNA連接酶DNA聚合酶Ⅰ33DNA連接酶的作用機制DNA連接酶DNA連接酶的作用機制DNA連接酶34DNA復(fù)制的過程：3.復(fù)制的終止：大腸桿菌染色體復(fù)制的終止DNA復(fù)制的過程：3.復(fù)制的終止：大腸桿菌染色體復(fù)制的終止35真核生物DNA的復(fù)制：真核生物染色體有核小體結(jié)構(gòu)真核生物基因組龐大真核生物DNA上往往有多個復(fù)制子真核生物DNA的復(fù)制子在每個細胞周期僅起始復(fù)制一次真核生物DNA的復(fù)制：36DNA的損傷與修復(fù)DNA的損傷：化學(xué)誘變：堿基置換；DNA片段的缺失和插入；移碼突變；插入失活物理因素致突變致癌劑致突變DNA的損傷與修復(fù)DNA的損傷：37DNA損傷后修復(fù)：1.直接修復(fù)：指經(jīng)酶促反應(yīng)進行修復(fù)的過程。包括光修復(fù)和單個酶的直接修復(fù)作用。鳥苷酸的甲基化導(dǎo)致堿基的錯配DNA損傷后修復(fù)：1.直接修復(fù)：指經(jīng)酶促反應(yīng)進行修復(fù)的過程38甲基轉(zhuǎn)移酶對甲基化鳥嘌呤堿基的作用甲基轉(zhuǎn)移酶對甲基化鳥嘌呤堿基的作用39DNA損傷后修復(fù)：2.切除修復(fù)：指在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損的部分切除掉，并以完整的那一條鏈為模板，合成出切除的部分，DNA結(jié)構(gòu)恢復(fù)正常的過程。DNA損傷后修復(fù)：2.切除修復(fù)：指在一系列酶的作用下，將D40核苷酸切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)41堿基切除修復(fù)堿基切除修復(fù)42DNA損傷后修復(fù)：3.錯配修復(fù)：修復(fù)在復(fù)制過程中錯配且沒有被校正的單個或少數(shù)堿基。DNA損傷后修復(fù)：3.錯配修復(fù)：修復(fù)在復(fù)制過程中錯配且沒有43錯配修復(fù)錯配修復(fù)44DNA損傷后修復(fù)：4.SOS反應(yīng)與易錯修復(fù)：SOS反應(yīng)是指細胞DNA受到損傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制的情況下出現(xiàn)的應(yīng)急效應(yīng)。5.重組修復(fù)：復(fù)制后同源DNA重組，使得單鏈上對應(yīng)損傷部位得以修復(fù)的過程。DNA損傷后修復(fù)：4.SOS反應(yīng)與易錯修復(fù)：SOS反應(yīng)是指45SummaryDNA復(fù)制的特點:半保留復(fù)制，半不連續(xù)復(fù)制，雙向復(fù)制復(fù)制體的組成，DNA復(fù)制的過程DNA的損傷后修復(fù)SummaryDNA復(fù)制的特點:半保留復(fù)制，半不連續(xù)復(fù)制，雙46一摩爾十碳的飽和脂肪酸經(jīng)β-氧化的產(chǎn)物是什么？這些產(chǎn)物最終徹底代謝，可產(chǎn)生多少摩爾的ATP？尿素循環(huán)發(fā)生在細胞內(nèi)的什么部位？經(jīng)尿素循環(huán)清除的兩分子氨基氮的來源是什么？乙酰CoA在代謝中起著重要的作用，試用圖解的方式畫出乙酰CoA可能的來源和去路。一摩爾十碳的飽和脂肪酸經(jīng)β-氧化的產(chǎn)物是什么？這些產(chǎn)物最終徹47第十二章DNA的復(fù)制、修復(fù)及重組DNA的復(fù)制DNA的損傷與修復(fù)遺傳重組第十二章DNA的復(fù)制、修復(fù)及重組DNA的復(fù)制48DNA

RNA

蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制遺傳中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制遺傳中心法則49DNA的復(fù)制DNA復(fù)制：是指親代的DNA雙螺旋鏈解開，分別做為模板，指導(dǎo)子代DNA合成的過程DNA的復(fù)制DNA復(fù)制：是指親代的DNA雙螺旋鏈解開，分別做50DNA的復(fù)制：1.半保留復(fù)制：通過DNA復(fù)制產(chǎn)生的新的DNA雙鏈中，一條鏈來源于親代的DNA，另一條則是新合成的。1958年Meselson和StahlDNA的復(fù)制：1.半保留復(fù)制：通過DNA復(fù)制產(chǎn)生的新的DN512.DNA復(fù)制的起點和方式復(fù)制子：基因組上能獨立進行復(fù)制的單位稱為復(fù)制子。每個復(fù)制子都含有自己的復(fù)制起點。雙向復(fù)制：在有些生物體中，DNA的復(fù)制是雙向復(fù)制。大腸桿菌染色體的雙向復(fù)制示意圖2.DNA復(fù)制的起點和方式復(fù)制子：基因組上能獨立進行復(fù)制的52大腸桿菌染色體復(fù)制過程中的形結(jié)構(gòu)大腸桿菌染色體復(fù)制過程中的形結(jié)構(gòu)53雙向復(fù)制及單向復(fù)制中的復(fù)制叉結(jié)構(gòu)復(fù)制叉：DNA復(fù)制過程中，親代DNA雙鏈由復(fù)制起點開始逐漸部分解鏈，形成一個復(fù)制叉結(jié)構(gòu)。雙向復(fù)制及單向復(fù)制中的復(fù)制叉結(jié)構(gòu)復(fù)制叉：DNA復(fù)制過程中，親543.DNA聚合酶：參與DNA復(fù)制的主要酶,該酶催化四種dNTP合成DNA。DNA聚合酶模板鏈合成的新鏈3.DNA聚合酶：參與DNA復(fù)制的主要酶,該酶催化四種dN55DNA聚合酶的反應(yīng)特點:1.以四種dNTP為底物2.反應(yīng)需要接受模板的指導(dǎo)3.反應(yīng)需要有引物3’羥基存在5.DNA鏈的合成方向為5’→3’4.反應(yīng)需要有二價金屬（主要是Mg2+）的存在DNA聚合酶的反應(yīng)特點:1.以四種dNTP為底物2.反應(yīng)564.大腸桿菌DNA聚合酶：主要有三種DNA聚合酶Ⅰ：1956年kornberg首次發(fā)現(xiàn)⑴具有DNA聚合酶活性⑵3’5’核酸外切酶活性：由3’端開始水解DNA鏈⑶

5’

3’核酸外切酶活性：由5’端

開始水解DNA鏈⑷從3’端發(fā)生焦磷酸解作用4.大腸桿菌DNA聚合酶：主要有三種DNA聚合酶Ⅰ：19557DNA聚合酶Ⅰ的3’5’核酸外切酶活性在DNA復(fù)制過程中起著重要的校對作用DNA聚合酶活性位點3’5’核酸外切酶活性位點DNA聚合酶Ⅰ的3’5’核酸外切酶活性在DNA復(fù)制過程中起58DNA聚合酶Ⅰ的5’

3’核酸外切酶活性一般作用于雙鏈DNA的配對堿基，從5’

端水解核苷酸。DNA聚合酶Ⅰ的5’

3’核酸外切酶活性在DNA復(fù)制和修復(fù)中起著重要的作用。DNA聚合酶Ⅰ的5’3’核酸外切酶活性一般作用于雙鏈D59DNA聚合酶Ⅰ的結(jié)構(gòu)：單鏈多肽。用枯草桿菌蛋白酶進行有限水解，可以得到兩個大小不同的片段。Klenow片段：包含有3’5’核酸外切酶活性和DNA聚合酶活性DNA聚合酶Ⅰ的結(jié)構(gòu)：單鏈多肽。用枯草桿菌蛋白酶進行有限水解60DNA聚合酶Ⅱ：多亞基聚合酶，含有DNA聚合酶活性和3’5’核酸外切酶活性，不具有5’3’核酸外切酶活性。反應(yīng)中需要有NH4+的激活。是一種主要起修復(fù)作用的酶。DNA聚合酶Ⅱ：多亞基聚合酶，含有DNA聚合酶活性和3’561DNA聚合酶Ⅲ：多亞基聚合酶，包含有10個亞基。其中α、ε、和θ亞基構(gòu)成所謂核心酶。被認為是大腸桿菌細胞內(nèi)真正負責(zé)DNA復(fù)制的聚合酶。1.其α亞基具有DNA聚合酶活性，當和其他亞基構(gòu)成全酶時，聚合效率可達到1000bp/sec.2.其ε亞基具有3’5’核酸外切酶活性，起校對作用。3.

不具有5’

3’核酸外切酶活性DNA聚合酶Ⅲ：多亞基聚合酶，包含有10個亞基。其中α、ε62SlidingclampsubunitsCatalyticsubunitCatalyticsubunit3’5’exonucleasesubunits大腸桿菌DNA聚合酶Ⅲ的結(jié)構(gòu)示意圖催化亞基3’5’核酸外切酶活性SlidingclampCatalyticCatalyti63大腸桿菌DNA聚合酶Ⅲβ亞基-DNA結(jié)合示意圖大腸桿菌DNA聚合酶Ⅲβ亞基-DNA結(jié)合示意圖64亞基與模板的結(jié)合亞基與模板的結(jié)合65大腸桿菌三種DNA聚合酶的比較大腸桿菌三種DNA聚合酶的比較665.DNA的半不連續(xù)復(fù)制：DNA分子是反向平行的；體內(nèi)所有已知的DNA聚合酶的合成方向都是5’

3’。前導(dǎo)鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈后續(xù)鏈5.DNA的半不連續(xù)復(fù)制：DNA分子是反向平行的；體內(nèi)所有676.DNA的復(fù)制需要有RNA引物：所有已知的DNA聚合酶都不能從頭合成新鏈；RNA聚合酶則可在有DNA模板的基礎(chǔ)上，合成新的RNA。DNA合成需要引物，而RNA合成不需要引物。⑴DNA復(fù)制起始的RNA引物是在DNA模板鏈的一定部位合成的，由引物合成酶催化，一般長為幾個至10幾個核苷酸。⑵DNA復(fù)制完成后，RNA引物的消除和缺口的填補是由DNA聚合酶Ⅰ來完成的。6.DNA的復(fù)制需要有RNA引物：所有已知的DNA聚合酶都687.DNA復(fù)制的高保真性：⑴利用DNA聚合酶反應(yīng)的保真機制⑵利用DNA聚合酶的3’5’核酸外切酶活性⑶利用體內(nèi)的各種修復(fù)系統(tǒng)7.DNA復(fù)制的高保真性：⑴利用DNA聚合酶反應(yīng)的保真機制698.DNA復(fù)制體：指與DNA復(fù)制相關(guān)的30多種蛋白質(zhì)和酶組成的高效的、高精度復(fù)制的完整復(fù)合物。解旋酶（helicase）：利用ATP水解釋放的能量解開雙鏈DNA的負超螺旋。單鏈結(jié)合蛋白（SSB）：結(jié)合在單鏈DNA上，維持單鏈DNA的完整性和穩(wěn)定性。拓撲異構(gòu)酶Ⅱ：通過改變DNA的超螺旋狀態(tài)，降低復(fù)制叉前進時帶入的扭曲張力，促進雙鏈的解開。DNA連接酶：連接DNA片段引物酶：合成DNA復(fù)制過程中所需要的RNA引物。DNA聚合酶：新生DNA鏈的延長8.DNA復(fù)制體：指與DNA復(fù)制相關(guān)的30多種蛋白質(zhì)和酶組70DNA的復(fù)制DNA復(fù)制的過程：1.復(fù)制的起始：DanAHuDanB，DanCDNA的復(fù)制DNA復(fù)制的過程：1.復(fù)制的起始：DanA71E.ColiDNA復(fù)制起始模式圖E.ColiDNA復(fù)制起始模式圖72DNA復(fù)制的過程：2.鏈的延伸前導(dǎo)鏈的延伸DNA拓撲異構(gòu)酶解旋酶DNA聚合酶單鏈結(jié)合蛋白DNA復(fù)制的過程：2.鏈的延伸前導(dǎo)鏈的延伸DNA拓撲異構(gòu)酶73DNA復(fù)制叉的結(jié)構(gòu)示意圖解旋酶單鏈結(jié)合蛋白RNA引物引物酶岡崎片段DNA復(fù)制叉的結(jié)構(gòu)示意圖解旋酶單鏈結(jié)合蛋白RNA引物引物酶岡74滯后鏈的延伸：岡崎片段的合成RNA引物DNA引物酶DNA拓撲異構(gòu)酶解鏈酶滯后鏈的延伸：岡崎片段的合成RNA引物DNA引物酶DNA拓撲75滯后鏈的延伸：岡崎片段的合成滯后鏈的延伸：岡崎片段的合成76滯后鏈合成過程中DNA聚合酶Ⅲ的移動滯后鏈合成過程中DNA聚合酶Ⅲ的移動77滯后鏈RNA引物的切除：DNA聚合酶Ⅰ的5’

3’核酸外切酶活性滯后鏈RNA引物的切除：DNA聚合酶Ⅰ的5’3’核酸78滯后鏈的連接：DNA連接酶DNA聚合酶Ⅰ滯后鏈的連接：DNA連接酶DNA聚合酶Ⅰ79DNA連接酶的作用機制DNA連接酶DNA連接酶的作用機制