DNA合成過程講解

1、 第三節(jié)第三節(jié)DNA生物合成過程生物合成過程 DNA合成期合成期MG2G1S哺乳動(dòng)物的細(xì)胞周期 一、復(fù)制的起始一、復(fù)制的起始幾個(gè)相關(guān)概念：幾個(gè)相關(guān)概念：1. 復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn) (origin, ori) 原核生物只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)；原核生物只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)；真核生物染色體真核生物染色體DNA有多個(gè)復(fù)制起始有多個(gè)復(fù)制起始 點(diǎn)，同時(shí)形成多個(gè)復(fù)制單位，點(diǎn)，同時(shí)形成多個(gè)復(fù)制單位， 兩個(gè)起始點(diǎn)兩個(gè)起始點(diǎn) 之間的之間的DNA片段稱為片段稱為復(fù)制子復(fù)制子(replicon)。 2. 復(fù)制叉復(fù)制叉 (replication fork) 復(fù)制時(shí)雙鏈打開，分開成兩股，新鏈沿復(fù)制時(shí)雙鏈打開，分開成兩股，新鏈沿

2、著張開的模板生成，復(fù)制中形成的這種著張開的模板生成，復(fù)制中形成的這種Y字形的結(jié)構(gòu)稱為字形的結(jié)構(gòu)稱為復(fù)制叉復(fù)制叉。35535353復(fù)制方向 3. 雙向復(fù)制雙向復(fù)制 (bidirectional replication)原核生物的復(fù)原核生物的復(fù)制是從一個(gè)起始點(diǎn)制是從一個(gè)起始點(diǎn)開始，同時(shí)向兩個(gè)開始，同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行，稱為方向進(jìn)行，稱為雙雙向復(fù)制向復(fù)制。復(fù)制中的。復(fù)制中的DNA成為成為 狀。狀。 DNA復(fù)制的起始就是要解開雙鏈和生成復(fù)制的起始就是要解開雙鏈和生成引物。引物。( (一一)DNA)DNA解成單鏈解成單鏈 由拓?fù)洚悩?gòu)酶松弛超螺旋，解螺旋酶由拓?fù)洚悩?gòu)酶松弛超螺旋，解螺旋酶 解開雙鏈，解開雙鏈

3、，SSBSSB結(jié)合到單鏈上使其穩(wěn)定。結(jié)合到單鏈上使其穩(wěn)定。 復(fù)制起始的解鏈需復(fù)制起始的解鏈需要多種蛋白質(zhì)參與。這要多種蛋白質(zhì)參與。這些蛋白質(zhì)與復(fù)制起始點(diǎn)些蛋白質(zhì)與復(fù)制起始點(diǎn)的特有序列結(jié)合，促使的特有序列結(jié)合，促使其鄰近的其鄰近的DNADNA解鏈。解鏈。 ( (二二) )引物合成引物合成引發(fā)體引導(dǎo)引物酶到達(dá)適當(dāng)?shù)奈恢煤铣梢?。引發(fā)體引導(dǎo)引物酶到達(dá)適當(dāng)?shù)奈恢煤铣梢?。Dna ADna BDna CDNA拓異構(gòu)酶5335 引物長度約為十幾個(gè)到幾十個(gè)核引物長度約為十幾個(gè)到幾十個(gè)核 苷酸不等。引物的合成方向也是苷酸不等。引物的合成方向也是5 5 33 方向。方向。DNADNA的聚合就是在引物的的聚合就是

4、在引物的3 3 OHOH 上進(jìn)行的。上進(jìn)行的。 二、復(fù)制的延長二、復(fù)制的延長 在在DNA聚合酶催化下，以解開的聚合酶催化下，以解開的 單鏈為模板，以四單鏈為模板，以四種種dNTP為原料，進(jìn)為原料，進(jìn) 行聚合作用。即新進(jìn)入的行聚合作用。即新進(jìn)入的 dNTP 與引物與引物 3 OH形成磷酸二酯鍵，由形成磷酸二酯鍵，由5 3 方方向延長子鏈。向延長子鏈。 535DNA-pol IIIdCTPdTTPdGTPdATPdTTPdCTPdATPdGTP (一一) 半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈 (leading strand)順著解鏈方向生成的子鏈，其復(fù)制是順著解鏈方向生成的子鏈，其復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的

5、，得到一條連續(xù)的子鏈。連續(xù)進(jìn)行的，得到一條連續(xù)的子鏈。53355解鏈方向3 隨從鏈隨從鏈 (lagging strand) 復(fù)制方向與解鏈方向相反，須等解開復(fù)制方向與解鏈方向相反，須等解開足夠長度的模板鏈才能繼續(xù)復(fù)制，得到足夠長度的模板鏈才能繼續(xù)復(fù)制，得到的子鏈由不連續(xù)的片段所組成。的子鏈由不連續(xù)的片段所組成。53355解鏈方向33553 岡崎片段岡崎片段：1968年日本生化學(xué)者岡崎用電鏡及放射年日本生化學(xué)者岡崎用電鏡及放射 自顯影技術(shù)，觀察到自顯影技術(shù)，觀察到DNA復(fù)制中出現(xiàn)一復(fù)制中出現(xiàn)一 些不連續(xù)的片段些不連續(xù)的片段，因而將這些不連續(xù)的，因而將這些不連續(xù)的 片段稱為岡崎片段。片段稱為岡崎片

6、段。原核生物的岡崎片段為一至二千個(gè)核苷原核生物的岡崎片段為一至二千個(gè)核苷 酸，真核生物約為數(shù)百個(gè)核苷酸。酸，真核生物約為數(shù)百個(gè)核苷酸。 (二二) 滾環(huán)復(fù)制滾環(huán)復(fù)制(rolling circle replication)一些簡單低等生物或染色體以外的一些簡單低等生物或染色體以外的DNA 復(fù)制的特殊形式。復(fù)制的特殊形式。535353 三、復(fù)制的終止三、復(fù)制的終止1. 1. 隨從鏈不連續(xù)片段的連接隨從鏈不連續(xù)片段的連接2. 2. 原核生物在復(fù)制終止點(diǎn)的匯合原核生物在復(fù)制終止點(diǎn)的匯合3.3. 真核生物端粒的合成真核生物端粒的合成 (一一)不連續(xù)片段的連接不連續(xù)片段的連接3553RNA酶POH3553D

7、NA聚合酶P3553dNTPDNA連接酶3553ATP (二二)原核生物復(fù)制的終止原核生物復(fù)制的終止原核生物環(huán)狀原核生物環(huán)狀DNA為雙向復(fù)制，為雙向復(fù)制， 復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)匯合。每個(gè)復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)匯合。每個(gè) 方向的領(lǐng)頭鏈和相反方向的隨從鏈的方向的領(lǐng)頭鏈和相反方向的隨從鏈的 連接與不連續(xù)片段的連接相同。連接與不連續(xù)片段的連接相同。 (三三)真核生物復(fù)制的終止真核生物復(fù)制的終止染色體染色體DNA呈線性，復(fù)制在末端停止。呈線性，復(fù)制在末端停止。35533553不連續(xù)片段的連接35533553 端粒端粒(telomere)真核生物染色體線性真核生物染色體線性DNA分子末分子末 端的結(jié)構(gòu)。端的結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1. 由末端單鏈由末端單鏈DNA序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成2. 末端末端DNA序列是多次重復(fù)的富含序列是多次重復(fù)的富含G、C 堿基的短序列堿基的短序列 功能：功能：1. 維持染色體的穩(wěn)定性維持染色體的穩(wěn)定性 2. 維持維持DNA復(fù)制的完整性復(fù)制的完整性 端粒酶端粒酶(telomerase) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 由由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合物物2. 為特殊的逆轉(zhuǎn)錄酶，能以自身的為特殊的逆轉(zhuǎn)錄酶，能以自身的RNA為為模板逆轉(zhuǎn)錄合成端粒模板逆轉(zhuǎn)錄合成端粒DNA 功能：功能：合成端粒合成端粒DNA