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文檔簡介
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
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