遺傳信息的的復(fù)制專家講座

第四章遺傳信息復(fù)制1遺傳信息的的復(fù)制專家講座第1頁基因組復(fù)制四種形式：DNA復(fù)制DNAbyRNA中間體復(fù)制（少數(shù)DNA病毒）RNA復(fù)制（RNA病毒）RNAbyDNA中間體復(fù)制（逆轉(zhuǎn)錄病毒，真核生物端粒DNA）2遺傳信息的的復(fù)制專家講座第2頁第一節(jié)DNA復(fù)制（replication）以親代DNA為模板合成子代DNA過程一、復(fù)制特點(diǎn)1、起始點(diǎn)和方向（1）復(fù)制起始點(diǎn)（originofreplication，ori）：原核生物只有一個.真核生物有多個.(2)方向:單向復(fù)制:從兩個起點(diǎn),以反向單一方向復(fù)制從一個起點(diǎn)以同一方向復(fù)制雙向復(fù)制:從一個起點(diǎn),以兩個相反方向復(fù)制.P523遺傳信息的的復(fù)制專家講座第3頁2.復(fù)制方式（1）半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)（2）半不連續(xù)復(fù)制(semi-discontinuousreplication)DNA聚合酶只能以5＇

3＇方向催化合成前導(dǎo)鏈(leadingstrand)后隨鏈(laggingstrand):崗崎片段4遺傳信息的的復(fù)制專家講座第4頁5遺傳信息的的復(fù)制專家講座第5頁(3)基本過程:復(fù)制起始DNA鏈延長

復(fù)制終止詳細(xì):DNA解旋、解鏈RNA引物合成DNA鏈延長切除引物、填補(bǔ)缺口切除和修復(fù)錯配堿基小電影6遺傳信息的的復(fù)制專家講座第6頁岡奇片段中引物切除7遺傳信息的的復(fù)制專家講座第7頁8遺傳信息的的復(fù)制專家講座第8頁二、原核生物DNA復(fù)制（一）參加復(fù)制酶與蛋白質(zhì)30各種酶與pr參加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：校對功效C：5‘

3’外切酶活性：參加RNA引物切除、修復(fù)作用DNApol1(三種功效)DNApol2功效不清楚DNApol3真正復(fù)制酶，10個亞基組成，1000nt/sec，

5000nt后脫落3＇

5＇外切酶活性：校對功效9遺傳信息的的復(fù)制專家講座第9頁2、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、解旋及解鏈蛋白質(zhì)解鏈酶（DNAhelicase）拓?fù)洚悩?gòu)酶（DNAtopoisomerase，topo）單鏈結(jié)合蛋白（singlestrandDNAbindingpr，SSB）4、DNA連接酶(DNAligase):連接DNA分子中缺口,需ATP.10遺傳信息的的復(fù)制專家講座第10頁11遺傳信息的的復(fù)制專家講座第11頁(二)復(fù)制過程1.復(fù)制起始:起始復(fù)合物形成:原核生物---大腸桿菌oriC+DnaApr（

局部解鏈）引發(fā)前體形成:DnaA引導(dǎo)DnaB/DnaC進(jìn)入解鏈酶解鏈:DnaB是一個解鏈酶Topo2打結(jié)SSB結(jié)合到單鏈引物合成:RNA引物合成酶DNApol3進(jìn)入復(fù)合體:

亞基識別引物3＇－ＯＨ12遺傳信息的的復(fù)制專家講座第12頁大腸桿菌oriC基因排列示意圖3個13bp序列4個9bp序列，DnaA蛋白結(jié)合位點(diǎn)13遺傳信息的的復(fù)制專家講座第13頁2、DNA鏈延長DNApol三個作用特點(diǎn)決定了DNA鏈延長特點(diǎn)必須以DNA為模板

DNA復(fù)制為半保留復(fù)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(fù)制3.復(fù)制終止普通無特殊終止信號到DNA分子末端or兩個復(fù)制叉相遇即終止14遺傳信息的的復(fù)制專家講座第14頁三、其它環(huán)狀DNA復(fù)制1、復(fù)制:環(huán)狀DNA在ori處解鏈，兩條鏈分別作為模板進(jìn)行復(fù)制。15遺傳信息的的復(fù)制專家講座第15頁2、滾環(huán)復(fù)制環(huán)狀DNA一條鏈解開，以未解開鏈為模板，在開鏈3＇端不停加上核苷酸。16遺傳信息的的復(fù)制專家講座第16頁3、D環(huán)復(fù)制:線粒體DNA復(fù)制。17遺傳信息的的復(fù)制專家講座第17頁四、真核生物染色體DNA復(fù)制（一）復(fù)制起始點(diǎn)及方向：多起點(diǎn)、雙向復(fù)制18遺傳信息的的復(fù)制專家講座第18頁（二）DNApol：

：DNA鏈合成引發(fā)

：鏈延長RNA引物空隙填補(bǔ)

：外切酶活性

修復(fù)和校正作用

：線粒體DNA復(fù)制

、

、

、

四種（三）末端復(fù)制與端粒酶由端粒酶（telomerase）參加完成逆轉(zhuǎn)錄酶（由RNA和蛋白質(zhì)組成）19遺傳信息的的復(fù)制專家講座第19頁合成過程（圖4-11）：端粒酶中RNA模板與DNA中TG引物結(jié)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鏈合成，當(dāng)前不清楚20遺傳信息的的復(fù)制專家講座第20頁21遺傳信息的的復(fù)制專家講座第21頁真核復(fù)制與原核復(fù)制不一樣點(diǎn)：1.真核中，引物及崗崎片段較小2.真核中，同時合成組蛋白，形成核小體3.真核中，在全部染色體復(fù)制完成以前，各ori不能開始下一輪復(fù)制.22遺傳信息的的復(fù)制專家講座第22頁第二節(jié)DNA損傷與修復(fù)一、DNA損傷復(fù)制過程中發(fā)生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(zhuǎn)換（transition）顛換（transversion）點(diǎn)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(jià)連接.如T-T,C-T,C-C23遺傳信息的的復(fù)制專家講座第23頁二、DNA損傷修復(fù)（一）光修復(fù)：圖4-12光復(fù)活酶（photolase）24遺傳信息的的復(fù)制專家講座第24頁（二）切除修復(fù)：圖4-13內(nèi)切酶切除損傷DNA

DNApol1填補(bǔ)空隙

DNA連接酶封口主要修復(fù)方式25遺傳信息的的復(fù)制專家講座第25頁（三）重組修復(fù)（recombinationrepairing）復(fù)制（損傷部位調(diào)過）

重組修補(bǔ)缺口（從另一DNA分子上移過來）

修復(fù)（正常DNA上缺口補(bǔ)齊）損傷面積較大DNA，先復(fù)制后修復(fù)26遺傳信息的的復(fù)制專家講座第26頁（四）SOS修復(fù)（SOSrepairing）應(yīng)急修復(fù)機(jī)制DNA損傷嚴(yán)重，細(xì)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(fù)酶系大量表示27遺傳信息的的復(fù)制專家講座第27頁

第三節(jié)逆轉(zhuǎn)錄指以RNA為模板，RNA指導(dǎo)DNA聚合酶以5＇

3＇方向合成與RNA互補(bǔ)DNA鏈過程。一、逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)1970年在雞肉瘤病毒Rous中首次發(fā)覺多功效酶:A：含有RNA指導(dǎo)DNAPol活性,沿5＇

3＇方向合成,需引物B：含有RNA酶H(RNaseH)活性,可特異水解RNA-DNA上RNA.C：含有DNA指導(dǎo)DNApol活性,能夠cDNA為模板合成互補(bǔ)NDAD：對DNA無3＇-5＇外切酶活性,所以無查對功效.28遺傳信息的的復(fù)制專家講座第28頁二、逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組復(fù)制過程逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組為RNA在宿主cell中必須轉(zhuǎn)變?yōu)镈NA，才能進(jìn)行基因表示和基因組復(fù)制.過程:逆轉(zhuǎn)錄病毒結(jié)構(gòu)29遺傳信息的的復(fù)制專家講座第29頁(1)以+RNA為引物合成一小段(-)cDNA(5＇

3＇)

(2)RNaseH活性切去DNA-RNA中RNA

（3）DNAR與RNA3＇端R結(jié)合（第一次跳躍）

(4)(-)cDNA合成(5＇

3＇)

(5)RNaseH除去DNA-RNA中大部分RNA

(6)合成一部分(+)DNA(5＇

3＇)包含PB-

(7)除去RNA(tRNA,RNA中PB+區(qū))

(8)(+)、(-)股DNA中PB-結(jié)合(第二次跳躍)

30遺傳信息的的復(fù)制專家講座第30頁(9)合成剩下(+)DNA(5＇

3＇)

形成雙鏈DNA

可隨機(jī)插入宿主細(xì)胞染色體.31遺傳信息的的復(fù)制專家講座第31頁32