DNA復制過程-課件

DNA復制過程DNA復制過程1細菌DNA復制“θ”型復制環(huán)狀DNA的復制方式，即從復制起點開始，雙向同時進行，形成θ樣中間物環(huán)節(jié)：

DNA復制的起始

DNA鏈的延伸

DNA復制的終止

細菌DNA復制“θ”型復制21、DNA復制起點雙鏈解開

，形成復制叉2、RNA引物的合成

3、DNA聚合酶將第一個dNTP加到引物的3'-OH末端復制的起始復制叉復制叉1、DNA復制起點雙鏈解開，形成復制叉復制的起始復制叉復制3DNA復制延伸（二）DNA聚合反應的特征1、DNA的聚合反應是以dNTP為底物，以3’→5’

DNA為模板，按堿基配對原則在3’-OH上加dNTP

（DNA聚合酶對堿基的選擇功能）2、鏈沿5’3’方向延長3、堿基互補配對，若錯配則切除掉（一）DNA復制體(replisome)

DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引發(fā)體和解旋酶構成的復合體DNA復制延伸（二）DNA聚合反應的特征（一）DNA復制體(4（三）防止拓撲學問題兩種機制DNA在生物細胞中本身就是負超螺旋，當DNA解鏈而產生正超螺旋時，可以被原來存在的負超螺旋所中和（三）防止拓撲學問題兩種機制5nick結合PolI引物移動/DNA合成封閉缺口降解的引物DNAligase（四）缺刻平移(Nicktranslation)去除引物5′5′3′3′parentprogenynick結合PolI引物移動/DNA合成封閉缺口降解的6AATTAGTATGTTGTAACTAAAGTTTAATCATACAACATTGATTTCAterD/terAterC/terBReplicationfork1Replicationfork2tusgene產物復制終止區(qū)：200kb（DnaBinhibitor)復制叉相遇位點三、細菌DNA復制的終止AATTAGTATGTTGTAACTAAAGTterD/7TopoisomeraseIV：使復制叉解體，釋放子鏈DNA（三）分離（segregation）（一）終止位點一側復制叉的終止位點位于相遇點的另一側

（二）終止機制

1、Tus蛋白的作用：可與終止序列結合，阻止復制叉繼續(xù)前移

2、兩個復制叉在相遇點相遇

3、兩個復制叉在復制快的復制叉的終止點相遇TopoisomeraseIV：使復制叉解體，釋放子鏈DN8線狀DNA末端復制的過程如何？思考線狀DNA末端復制的過程如何？思考9DNA復制過程-課件10一、線狀DNA末端復制問題5′3′5′3′5′3′5′3′5′5′5′一、線狀DNA末端復制問題5′3′5′3′5′3′5′3′511線狀DNA末端復制問題1、復制后產生粘性末端（stickyend）：滯后鏈的5’端引物切除后，因沒有3’-OH存在

DNA聚合酶無法將缺少的部分補齊2、染色體不穩(wěn)定3、染色體末端隱縮：DNA每復制一次，DNA

就縮短一次討論：環(huán)狀DNA是否存在末端復制問題？線狀DNA末端復制問題12二、T7噬菌體DNA的末端復制5‘3’5‘3’3‘5’3‘5’5‘3’3‘5’5‘3’3‘5’互補的3’端配對5‘3’3‘5’聚合酶I和連接酶封閉缺口限制性酶交錯切割5‘3’3‘5’聚合酶I3’延伸,完成復制真核生物如何解決末端復制的問題?二、T7噬菌體DNA的末端復制5‘5‘3‘3‘5‘3‘5‘13三、真核生物染色體DNA末端復制（一）端粒（Telomere）

1、概念：是真核生物染色體末端的一種特殊結構

2、組成：端粒DNA/端粒蛋白（1）端粒蛋白：非組蛋白（2）端粒DNA：

a、含數百個短的正向重復序列，富含GCb、通式：Cn（A/T）mn1，m=1-4人的端粒DNA序列：（TTAGGG）n三、真核生物染色體DNA末端復制人的端粒DNA序列：（TT143、作用

（1）穩(wěn)定染色體結構

（2）防止染色體末端融合（3）保護染色體結構基因（4）避免遺傳信息在復制過程中丟失附：端粒長度----分子鐘(molecularclock)的作用

隨著細胞不斷分裂，端粒的長度越來越短，當達到一個臨界長度，細胞染色體即失去穩(wěn)定性，阻止細胞進一步分裂的信號便發(fā)出。細胞將發(fā)生凋亡（apoptosis）3、作用附：端粒長度----分子鐘(molecularclo15（二）端粒酶

1、組成（1）蛋白質：逆轉錄酶（2）RNA：約150nt，部分序列與端粒DNA互補，可作為合成端粒DNA的模板

（端粒酶是自身攜帶RNA模板的逆轉錄酶）

2、功能：負責端粒DNA的延長，維持端粒的長度（二）端粒酶163、存在部位：在干細胞、生殖細胞和腫瘤細胞，才可以檢測到具有活性的端粒酶4、端粒酶和衰老、腫瘤有關3、存在部位：17（三）端粒DNA的復制

1、已存在的端粒DNA的復制：

與其它部分DNA復制一起完成

2、端粒DNA的延長主要由端粒酶完成（1）G鏈（G-richstrand）的合成（2）C鏈（C-richstrand）的合成（三）端粒DNA的復制18G鏈的合成

[1]

端粒酶與端粒DNA結合，端粒中的RNA與凸出的

G鏈3’端的TTG配對

[2]

以端粒酶的RNA為模板，在G鏈3’從頭合成DNA[3]

延伸6個核苷酸合成一個重復單位后，端粒酶向新合成的DNA3’端移動，端粒酶中的RNA再與3’端的TTG配對。進行多個循環(huán)，G鏈3’端形成多個短的重復序列G鏈的合成19C鏈的合成

[1]引發(fā)酶以G鏈3’端為模板合成一段引物

[2]DNA聚合酶以G鏈為模板，補齊C鏈缺口

[3]去除引物，在G鏈3’端留下一個12~16個核苷酸的overhang（突出端）C鏈的合成20（四）端粒的形成1、端粒DNA在與端粒蛋白共同作用下自身回折，在染色體的末端形成一個大的DNA套索結構，即T-環(huán)(telomereloop)。2、端粒G鏈3′單鏈末端取代了端粒上游區(qū)域的相同序列，形成D-環(huán)（四）端粒的形成213、端粒DNA與端粒蛋白（非組蛋白）結合3、端粒DNA與端粒蛋白（非組蛋白）結合22附：真核生物DNA復制的特點1、復制速度慢：～50nt／秒，為原核生物的1／102、多個復制起始點，可同時進行復制（并非所有復制子都同時復制）3、一個細胞周期只復制一次；而原核生物可不停復制，復制可以成熟前起始4、引物及岡崎片段的長度均小于原核生物。真核長約

100-200nt，原核長約1000-2000nt。

Nucleotide（nt核苷酸）附：真核生物DNA復制的特點Nucleotide（nt核23DNA復制過程DNA復制過程24細菌DNA復制“θ”型復制環(huán)狀DNA的復制方式，即從復制起點開始，雙向同時進行，形成θ樣中間物環(huán)節(jié)：

DNA復制的起始

DNA鏈的延伸

DNA復制的終止

細菌DNA復制“θ”型復制251、DNA復制起點雙鏈解開

，形成復制叉2、RNA引物的合成

3、DNA聚合酶將第一個dNTP加到引物的3'-OH末端復制的起始復制叉復制叉1、DNA復制起點雙鏈解開，形成復制叉復制的起始復制叉復制26DNA復制延伸（二）DNA聚合反應的特征1、DNA的聚合反應是以dNTP為底物，以3’→5’

DNA為模板，按堿基配對原則在3’-OH上加dNTP

（DNA聚合酶對堿基的選擇功能）2、鏈沿5’3’方向延長3、堿基互補配對，若錯配則切除掉（一）DNA復制體(replisome)

DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引發(fā)體和解旋酶構成的復合體DNA復制延伸（二）DNA聚合反應的特征（一）DNA復制體(27（三）防止拓撲學問題兩種機制DNA在生物細胞中本身就是負超螺旋，當DNA解鏈而產生正超螺旋時，可以被原來存在的負超螺旋所中和（三）防止拓撲學問題兩種機制28nick結合PolI引物移動/DNA合成封閉缺口降解的引物DNAligase（四）缺刻平移(Nicktranslation)去除引物5′5′3′3′parentprogenynick結合PolI引物移動/DNA合成封閉缺口降解的29AATTAGTATGTTGTAACTAAAGTTTAATCATACAACATTGATTTCAterD/terAterC/terBReplicationfork1Replicationfork2tusgene產物復制終止區(qū)：200kb（DnaBinhibitor)復制叉相遇位點三、細菌DNA復制的終止AATTAGTATGTTGTAACTAAAGTterD/30TopoisomeraseIV：使復制叉解體，釋放子鏈DNA（三）分離（segregation）（一）終止位點一側復制叉的終止位點位于相遇點的另一側

（二）終止機制

1、Tus蛋白的作用：可與終止序列結合，阻止復制叉繼續(xù)前移

2、兩個復制叉在相遇點相遇

3、兩個復制叉在復制快的復制叉的終止點相遇TopoisomeraseIV：使復制叉解體，釋放子鏈DN31線狀DNA末端復制的過程如何？思考線狀DNA末端復制的過程如何？思考32DNA復制過程-課件33一、線狀DNA末端復制問題5′3′5′3′5′3′5′3′5′5′5′一、線狀DNA末端復制問題5′3′5′3′5′3′5′3′534線狀DNA末端復制問題1、復制后產生粘性末端（stickyend）：滯后鏈的5’端引物切除后，因沒有3’-OH存在

DNA聚合酶無法將缺少的部分補齊2、染色體不穩(wěn)定3、染色體末端隱縮：DNA每復制一次，DNA

就縮短一次討論：環(huán)狀DNA是否存在末端復制問題？線狀DNA末端復制問題35二、T7噬菌體DNA的末端復制5‘3’5‘3’3‘5’3‘5’5‘3’3‘5’5‘3’3‘5’互補的3’端配對5‘3’3‘5’聚合酶I和連接酶封閉缺口限制性酶交錯切割5‘3’3‘5’聚合酶I3’延伸,完成復制真核生物如何解決末端復制的問題?二、T7噬菌體DNA的末端復制5‘5‘3‘3‘5‘3‘5‘36三、真核生物染色體DNA末端復制（一）端粒（Telomere）

1、概念：是真核生物染色體末端的一種特殊結構

2、組成：端粒DNA/端粒蛋白（1）端粒蛋白：非組蛋白（2）端粒DNA：

a、含數百個短的正向重復序列，富含GCb、通式：Cn（A/T）mn1，m=1-4人的端粒DNA序列：（TTAGGG）n三、真核生物染色體DNA末端復制人的端粒DNA序列：（TT373、作用

（1）穩(wěn)定染色體結構

（2）防止染色體末端融合（3）保護染色體結構基因（4）避免遺傳信息在復制過程中丟失附：端粒長度----分子鐘(molecularclock)的作用

隨著細胞不斷分裂，端粒的長度越來越短，當達到一個臨界長度，細胞染色體即失去穩(wěn)定性，阻止細胞進一步分裂的信號便發(fā)出。細胞將發(fā)生凋亡（apoptosis）3、作用附：端粒長度----分子鐘(molecularclo38（二）端粒酶

1、組成（1）蛋白質：逆轉錄酶（2）RNA：約150nt，部分序列與端粒DNA互補，可作為合成端粒DNA的模板

（端粒酶是自身攜帶RNA模板的逆轉錄酶）

2、功能：負責端粒DNA的延長，維持端粒的長度（二）端粒酶393、存在部位：在干細胞、生殖細胞和腫瘤細胞，才可以檢測到具有活性的端粒酶4、端粒酶和衰老、腫瘤有關3、存在部位：40（三）端粒DNA的復制

1、已存在的端粒DNA的復制：

與其它部分DNA復制一起完成

2、端粒DNA的延長主要由端粒酶完成（1）G鏈（G-richstrand）的合成（2）C鏈（C-richstrand）的合成（三）端粒DNA的復制41G鏈的合成

[1]

端粒酶與端粒DNA結合，端粒中的RNA與凸出的

G鏈3’端的TTG配對

[2]