生物化學(xué)中英雙語版13DNA的復(fù)制、修復(fù)及重組ppt課件

1、DNA RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制遺傳中心法那遺傳中心法那么么1. 半保管復(fù)制：經(jīng)過半保管復(fù)制：經(jīng)過DNA復(fù)制產(chǎn)生的新的復(fù)制產(chǎn)生的新的DNA雙鏈中，一條鏈來雙鏈中，一條鏈來源于親代的源于親代的DNA，另一，另一條那么是新合成的。條那么是新合成的。1958年年Meselson 和和Stahl2. DNA復(fù)制的起點和方式復(fù)制的起點和方式復(fù)制子：基因組上能獨立進(jìn)展復(fù)制的單位稱為復(fù)制子。復(fù)制子：基因組上能獨立進(jìn)展復(fù)制的單位稱為復(fù)制子。每個復(fù)制子都含有本人的復(fù)制起點。每個復(fù)制子都含有本人的復(fù)制起點。雙向復(fù)制：生物體中，大多數(shù)雙向復(fù)制：生物體中，大多數(shù)DNA的復(fù)制是雙向復(fù)制

2、。的復(fù)制是雙向復(fù)制。復(fù)制叉：復(fù)制叉：DNA復(fù)制過程中，親代復(fù)制過程中，親代DNA雙鏈由復(fù)制起點雙鏈由復(fù)制起點開場逐漸部分解鏈，構(gòu)成一個復(fù)制叉構(gòu)造。開場逐漸部分解鏈，構(gòu)成一個復(fù)制叉構(gòu)造。大腸桿菌染色體的雙向復(fù)制表示圖大腸桿菌染色體的雙向復(fù)制表示圖大腸桿菌染色體復(fù)制過程中的大腸桿菌染色體復(fù)制過程中的形構(gòu)形構(gòu)造造雙向復(fù)制及單向復(fù)雙向復(fù)制及單向復(fù)制中的復(fù)制叉構(gòu)造制中的復(fù)制叉構(gòu)造3. DNA聚合酶：參與聚合酶：參與DNA復(fù)制的主要酶復(fù)制的主要酶,該酶催化該酶催化四種四種dNTP合成合成DNA。DNA聚合酶聚合酶模板鏈模板鏈合成的新鏈合成的新鏈模板鏈模板鏈DNA聚合酶的反響特點聚合酶的反響特點:1. 以四

3、種以四種dNTP為底物為底物2. 反響需求接受模板的指點反響需求接受模板的指點3. 反響需求有引物反響需求有引物3羥基存在羥基存在5. DNA鏈的合成方向為鏈的合成方向為534. 反響需求有二價金屬主要是反響需求有二價金屬主要是Mg2+的存在的存在4. 大腸桿菌大腸桿菌DNA聚合酶：主要有三種聚合酶：主要有三種DNA聚合酶聚合酶：1956年年kornberg初次發(fā)現(xiàn)初次發(fā)現(xiàn) 具有具有DNA聚合酶活性聚合酶活性 35核酸外切酶活性：由核酸外切酶活性：由3 端開場水解端開場水解DNA鏈鏈 5 3核酸外切酶活性：由核酸外切酶活性：由5端端 開場水解開場水解DNA鏈鏈 從從3端發(fā)生焦磷酸解作用端發(fā)生焦

4、磷酸解作用DNA聚合酶聚合酶的的35核酸核酸外切酶活性在外切酶活性在DNA復(fù)制過程復(fù)制過程中起著重要的校正作用中起著重要的校正作用DNA聚合酶活性位點聚合酶活性位點35核酸外切酶活性位點核酸外切酶活性位點DNA聚合酶聚合酶的的5 3核酸核酸外切酶活性普通作用于雙鏈外切酶活性普通作用于雙鏈DNA的配對堿基，從的配對堿基，從5 端水端水解下核苷酸。解下核苷酸。DNA聚合酶聚合酶的的5 3核酸外切酶活性在核酸外切酶活性在DNA復(fù)制和修復(fù)中起著重要復(fù)制和修復(fù)中起著重要的作用。的作用。DNA聚合酶聚合酶的構(gòu)造：單鏈多肽。用枯草桿菌蛋白酶進(jìn)展有限水解，的構(gòu)造：單鏈多肽。用枯草桿菌蛋白酶進(jìn)展有限水解，可以得

5、到兩個大小不同的片段?？梢缘玫絻蓚€大小不同的片段。Klenow片段：包含有片段：包含有35核酸外切酶活性和核酸外切酶活性和DNA聚合酶活性聚合酶活性DNA聚合酶聚合酶：多亞基聚合酶，含有：多亞基聚合酶，含有DNA聚合酶活性聚合酶活性和和35核酸外切酶活性，不具有核酸外切酶活性，不具有5 3核酸外切酶活核酸外切酶活性。反響中需求有性。反響中需求有NH4+的激活。是一種主要起修復(fù)作的激活。是一種主要起修復(fù)作用的酶。用的酶。DNA聚合酶聚合酶：多亞基聚合酶，包含有：多亞基聚合酶，包含有10個亞基。其中個亞基。其中 、和、和亞基構(gòu)成所謂中心酶。被以為是大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)真亞基構(gòu)成所謂中心酶。被以為是大腸桿

6、菌細(xì)胞內(nèi)真正擔(dān)任正擔(dān)任DNA復(fù)制的聚合酶。復(fù)制的聚合酶。 1. 其其亞基具有亞基具有DNA聚合酶活性，當(dāng)和其他亞基構(gòu)成全聚合酶活性，當(dāng)和其他亞基構(gòu)成全酶時，聚合效率可到達(dá)酶時，聚合效率可到達(dá)1000bp/sec.2. 其其亞基具有亞基具有35核酸外切酶活性，起校正作用。核酸外切酶活性，起校正作用。3. 不具有不具有5 3核酸外切酶活性核酸外切酶活性Sliding clamp subunitsCatalyticsubunitCatalyticsubunit3 5 exonucleasesubunits大腸桿菌大腸桿菌DNA聚合酶聚合酶的構(gòu)造表的構(gòu)造表示圖示圖催化亞基催化亞基35核酸外切酶活性核酸

7、外切酶活性大腸桿菌大腸桿菌DNA聚合酶聚合酶亞基亞基DNA結(jié)合表示圖結(jié)合表示圖大腸桿菌三種大腸桿菌三種DNA聚合酶的比較聚合酶的比較5. DNA的半不延續(xù)復(fù)制：的半不延續(xù)復(fù)制：DNA分子是反向平行的；體分子是反向平行的；體內(nèi)一切知的內(nèi)一切知的DNA聚合酶的合成方向都是聚合酶的合成方向都是5 3。前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈滯后鏈滯后鏈岡崎片段岡崎片段前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈后續(xù)鏈后續(xù)鏈6. DNA的復(fù)制需求有的復(fù)制需求有RNA引物：一切知的引物：一切知的DNA聚合酶都聚合酶都不能從頭合成新鏈；不能從頭合成新鏈；RNA聚合酶那么可在有聚合酶那么可在有DNA模板的模板的根底上，合成新的根底上，合成新的RNA。DNA合成需求引

8、物，而合成需求引物，而RNA合合成不需求引物。成不需求引物。 DNA復(fù)制起始的復(fù)制起始的RNA引物是在引物是在DNA模板鏈的一定部位合模板鏈的一定部位合成的，由引物合成酶催化，普通長為幾個至成的，由引物合成酶催化，普通長為幾個至10幾個核苷酸。幾個核苷酸。 DNA復(fù)制完成后，復(fù)制完成后，RNA引物的消除和缺口的填補(bǔ)是由引物的消除和缺口的填補(bǔ)是由DNA聚合酶聚合酶來完成的。來完成的。7. DNA的高保真性：的高保真性：利用利用DNA聚合酶反響的保真機(jī)制聚合酶反響的保真機(jī)制利用利用DNA聚合酶的聚合酶的35核酸外切酶活性核酸外切酶活性利用體內(nèi)的各種修復(fù)系統(tǒng)利用體內(nèi)的各種修復(fù)系統(tǒng)8. DNA復(fù)制體：

9、指與復(fù)制體：指與DNA復(fù)制相關(guān)的復(fù)制相關(guān)的30多種蛋白質(zhì)和多種蛋白質(zhì)和酶組成的高效的、高精度復(fù)制的完好復(fù)合物。酶組成的高效的、高精度復(fù)制的完好復(fù)合物。解旋酶解旋酶helicase：利用：利用ATP水解釋放的能量解開雙鏈水解釋放的能量解開雙鏈DNA的的負(fù)超螺旋。負(fù)超螺旋。單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白SSB：結(jié)合在單鏈：結(jié)合在單鏈DNA上，維持單鏈上，維持單鏈DNA的完好性和穩(wěn)定性。的完好性和穩(wěn)定性。拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶：經(jīng)過改動：經(jīng)過改動DNA的超螺旋形狀，降低復(fù)制叉前的超螺旋形狀，降低復(fù)制叉前進(jìn)時帶入的扭曲張力，促進(jìn)雙鏈的解開。進(jìn)時帶入的扭曲張力，促進(jìn)雙鏈的解開。DNA銜接酶：銜接銜接酶：銜接DN

10、A片段片段引物酶：合成引物酶：合成DNA復(fù)制過程中所需求的復(fù)制過程中所需求的RNA引物。引物。DNA聚合酶：新生聚合酶：新生DNA鏈的延伸鏈的延伸1. 復(fù)制的起始：復(fù)制的起始：DanAHuDanB，DanC2. 鏈的延伸鏈的延伸前導(dǎo)鏈的延伸前導(dǎo)鏈的延伸DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白DNA復(fù)制叉的構(gòu)造表示圖復(fù)制叉的構(gòu)造表示圖滯后鏈的延伸：滯后鏈的延伸：岡崎片段的合成岡崎片段的合成RNA引物引物DNA引物酶引物酶DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶解鏈酶滯后鏈合成滯后鏈合成過程中過程中DNA聚合酶聚合酶的的挪動挪動滯后鏈滯后鏈RNA引物的切除：引物的切

11、除： DNA聚合酶聚合酶的的5 3核酸外切酶活性核酸外切酶活性滯后鏈的銜接：滯后鏈的銜接：DNA銜接酶銜接酶DNA聚合酶聚合酶DNA銜接酶銜接酶的作用機(jī)制的作用機(jī)制DNA銜接酶銜接酶3. 復(fù)制的終止：大腸桿菌染復(fù)制的終止：大腸桿菌染色體復(fù)制的終止色體復(fù)制的終止1. 直接修復(fù)：指經(jīng)酶促反響進(jìn)展修復(fù)的過程。包直接修復(fù)：指經(jīng)酶促反響進(jìn)展修復(fù)的過程。包括光修復(fù)和單個酶的直接修復(fù)作用。括光修復(fù)和單個酶的直接修復(fù)作用。鳥苷酸的甲鳥苷酸的甲基化導(dǎo)致堿基化導(dǎo)致堿基的錯配基的錯配甲基轉(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2. 切除修復(fù)：指在一系列酶的作用下，將切除修復(fù)：指在一系列酶的作用下，將DNA分子中受分子中受損的部分切除掉，并以完好的那一條鏈為模板，合成出損的部分切除掉，并以完好的那一條鏈為模板，合成出切除的部分，切除的部分，DNA構(gòu)造恢復(fù)正常的過程。構(gòu)造恢復(fù)正常的過程。核苷酸切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)堿基切除修復(fù)堿基切除修復(fù)3. 錯配修復(fù)：修復(fù)在復(fù)制過錯配修復(fù)：修復(fù)在復(fù)制過程中錯配且沒有被校正的單程中錯配且沒有被校正的單個或少數(shù)堿基。個或少數(shù)堿基。錯