四章遺傳信息的的復制

四章遺傳信息的的復制第1頁/共34頁2第四章遺傳信息的的復制第2頁/共34頁3基因組復制的四種形式：DNA復制DNAbyRNA中間體復制（少數(shù)DNA病毒）RNA復制（RNA病毒）RNAbyDNA中間體復制（逆轉錄病毒，真核生物端粒DNA）第3頁/共34頁4第一節(jié)DNA復制（replication）以親代DNA為模板合成子代DNA的過程一、復制特點1、起始點和方向（1）復制起始點（originofreplication，ori）：原核生物只有一個.真核生物有多個.(2)方向:單向復制:從兩個起點,以反向單一方向復制從一個起點以同一方向復制雙向復制:從一個起點,以兩個相反方向復制.P52第4頁/共34頁52.復制的方式（1）半保留復制(semi-conservativereplication)（2）半不連續(xù)復制(semi-discontinuousreplication)DNA聚合酶只能以5＇3＇方向催化合成前導鏈(leadingstrand)后隨鏈(laggingstrand):崗崎片段第5頁/共34頁6第6頁/共34頁7(3)基本過程:復制的起始

DNA鏈的延長

復制的終止

具體:DNA解旋、解鏈

RNA引物合成

DNA鏈的延長切除引物、填補缺口切除和修復錯配堿基小電影第7頁/共34頁8岡奇片段中引物的切除第8頁/共34頁9第9頁/共34頁10二、原核生物DNA的復制（一）參與復制的酶與蛋白質30多種酶與pr參與1、DNA聚合酶（DNApolymerase，DNApol）作用：催化DNA合成，需Mg2+大腸桿菌有三種：A：聚合作用：5‘3’，10nt/sec，20個nt后脫落

B：3＇5＇外切酶活性：校對功能

C：5‘3’外切酶活性：參與RNA引物的切除、修復作用DNApol1(三種功能)DNApol2功能不清楚DNApol3真正的復制酶，10個亞基組成，1000nt/sec，5000nt后脫落3＇5＇外切酶活性：校對功能第10頁/共34頁112、引物酶：DNApol只能延長，不能從頭合成需一小段RNA（RNA聚合酶（primase）催化完成）3、解旋及解鏈的蛋白質解鏈酶（DNAhelicase）拓撲異構酶（DNAtopoisomerase，topo）單鏈結合蛋白（singlestrandDNAbindingpr，SSB）4、DNA連接酶(DNAligase):連接DNA分子中的缺口,需ATP.第11頁/共34頁12第12頁/共34頁13(二)復制過程1.復制的起始:起始復合物的形成:原核生物---大腸桿菌oriC+DnaApr（局部解鏈）引發(fā)前體形成:DnaA引導DnaB/DnaC進入解鏈酶解鏈:DnaB是一種解鏈酶Topo2打結SSB結合到單鏈引物合成:RNA引物合成酶DNApol3進入復合體:亞基識別引物3＇－ＯＨ第13頁/共34頁14大腸桿菌oriC基因排列示意圖3個13bp序列4個9bp序列，DnaA蛋白結合位點第14頁/共34頁152、DNA鏈的延長DNApol三個作用特點決定了DNA鏈延長的特點

必須以DNA為模板DNA的復制為半保留復制

DNApol只能延長,不能從頭合成需要RNA引物合成方向只能5＇3＇,半不連續(xù)復制3.復制的終止一般無特殊的終止信號到DNA分子末端or兩個復制叉相遇即終止第15頁/共34頁16三、其他環(huán)狀DNA的復制1、復制:環(huán)狀DNA在ori處解鏈，兩條鏈分別作為模板進行復制。第16頁/共34頁172、滾環(huán)復制環(huán)狀DNA一條鏈解開，以未解開的鏈為模板，在開鏈的3＇端不斷加上核苷酸。第17頁/共34頁183、D環(huán)復制:線粒體DNA的復制。第18頁/共34頁19四、真核生物染色體DNA的復制（一）復制起始點及方向：多起點、雙向復制第19頁/共34頁20（二）DNApol：：DNA鏈合成的引發(fā)：鏈的延長

RNA引物空隙的填補：外切酶活性修復和校正作用：線粒體DNA復制、、、四種（三）末端復制與端粒酶由端粒酶（telomerase）參與完成逆轉錄酶（由RNA和蛋白質組成）第20頁/共34頁21

合成過程（圖4-11）：端粒酶中RNA模板與DNA中的TG引物結合端粒酶以RNA為模板在DNA末端聚合（加nt）移位：DNA與RNA重新配對聚合

至于CA鏈的合成，目前不清楚第21頁/共34頁22第22頁/共34頁23真核復制與原核復制不同點：1.真核中，引物及崗崎片段較小2.真核中，同步合成組蛋白，形成核小體3.真核中，在全部染色體復制完成以前，各ori不能開始下一輪復制.第23頁/共34頁24第二節(jié)DNA的損傷與修復一、DNA的損傷復制過程中發(fā)生的DNA突變常見方式有四種：1、嘌呤嘌呤（AT）嘧啶嘧啶（CG）2、嘧啶嘌呤轉換（transition）顛換（transversion）點突變pointmutation3.移碼突變（frameshiftmutation）：丟失or插入一個or一段nts4、鏈內(nèi)或鏈間發(fā)生共價連接.如T-T,C-T,C-C第24頁/共34頁25二、DNA損傷的修復（一）光修復：圖4-12光復活酶（photolase）第25頁/共34頁26（二）切除修復：圖4-13內(nèi)切酶切除損傷DNA

DNApol1填補空隙

DNA連接酶封口主要修復方式第26頁/共34頁27（三）重組修復（recombinationrepairing）復制（損傷部位調(diào)過）重組修補缺口（從另一DNA分子上移過來）修復（正常DNA上的缺口補齊）損傷面積較大DNA，先復制后修復第27頁/共34頁28（四）SOS修復（SOSrepairing）應急修復機制DNA損傷嚴重，細胞處于危急狀態(tài)recA蛋白酶被激活水解lexA（抑制蛋白）SOS修復酶系大量表達第28頁/共34頁29

第三節(jié)逆轉錄指以RNA為模板，RNA指導的DNA聚合酶以5＇3＇方向合成與RNA互補的DNA鏈的過程。一、逆轉錄酶(reversetranscriptase)1970年在雞肉瘤病毒Rous中首次發(fā)現(xiàn)多功能酶:A：具有RNA指導的DNAPol活性,沿5＇3＇方向合成,需引物B：具有RNA酶H(RNaseH)活性,可特異水解RNA-DNA上的RNA.C：具有DNA指導的DNApol活性,可以cDNA為模板合成互補NDAD：對DNA無3＇-5＇外切酶活性,所以無核對功能.第29頁/共34頁30二、逆轉錄病毒的基因組復制過程逆轉錄病毒的基因組為RNA在宿主cell中必須轉變?yōu)镈NA，才能進行基因表達和基因組復制.

過程:逆轉錄病毒的結構第30頁/共34頁31(1)以+RNA為引物合成一小段(-)cDNA(5＇3＇)

(2)RNaseH活性切去DNA-RNA中的RNA

（3）DNAR與RNA3＇端R結合（第一次跳躍）(4)(-)cDNA合成(5＇3＇)

(5)RNaseH除去DNA-RNA中的大部分RNA

(6)合成一部分(+)DNA(5＇3＇)包括PB-

(7)除去RNA(tRNA,RNA中的