生物大分子的信息傳遞DNA復(fù)制

生物大分子的信息傳遞-DNA復(fù)制1從DNA到DNA1、定義：由親代DNA生成子代DNA時，每個新形成的子代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式稱半保留復(fù)制。2、生物學(xué)意義：保證親代的遺傳特征完整無誤的傳遞給子代，體現(xiàn)了遺傳的保守性。DNA的半保留復(fù)制（semi-conservativereplication）2DNA復(fù)制的三種可能方式實驗證據(jù)（1958年Meselson和Stahl

）MatthewMesselsonFranklinStahl15NDNA的半保留復(fù)制（semi-conservativereplication）如何保證親代的遺傳特征完整無誤地傳遞給子代？5DNA聚合酶切除、重新合成，DNA連接酶連接DNA的半保留復(fù)制（semi-conservativereplication）體外DNA擴(kuò)增（PCR）是否遵循半保留復(fù)制機(jī)制？6PCR擴(kuò)增的特點：1，指數(shù)增長2，沒有體內(nèi)復(fù)制的修復(fù)機(jī)制與DNA復(fù)制有關(guān)的概念7復(fù)制子（replicon）

復(fù)制子是基因組中能夠獨立進(jìn)行復(fù)制的單位。特點：

在一個細(xì)胞周期中，每個復(fù)制子只啟動一次。

每個復(fù)制子都有控制復(fù)制開始的復(fù)制起點（origin）以及終止復(fù)制的終點（terminus）。

任何起點和終點之間的序列都作為復(fù)制子的一部分參與復(fù)制。與DNA復(fù)制有關(guān)的概念8復(fù)制子（replicon）原核生物細(xì)胞的基因組只有一個復(fù)制子。細(xì)菌內(nèi)的質(zhì)粒是一個自主復(fù)制的環(huán)狀DNA基因組，構(gòu)成一個獨立的復(fù)制子。10Mb基因組0.005Mb質(zhì)粒與DNA復(fù)制有關(guān)的概念9真核生物的DNA分子上有多個復(fù)制子。復(fù)制子（replicon）參與復(fù)制的DNA分子上有兩個區(qū)域，未復(fù)制的區(qū)域由親代DNA組成，已復(fù)制的區(qū)域由兩條子代鏈組成。復(fù)制正在發(fā)生的位點叫做復(fù)制叉（replicationfork）或生長點（growingpoint）。10復(fù)制叉與DNA復(fù)制有關(guān)的概念DNA的復(fù)制有固定的起始點，叫做復(fù)制原點（復(fù)制起始點）?？s寫Ori，是富含A、T的區(qū)段?？刂艱NA復(fù)制終止的位點，叫做復(fù)制終止點。11復(fù)制原點和咋復(fù)制終止點與DNA復(fù)制有關(guān)的概念？與DNA復(fù)制有關(guān)的概念12雙向復(fù)制：大部分原核和真核生物都是以雙向等速方式進(jìn)行。復(fù)制方向枯草桿菌兩個復(fù)制叉的移動是不對稱的與DNA復(fù)制有關(guān)的概念13復(fù)制方向提問：大腸桿菌的基因組長度為4.2Mb，一個復(fù)制子，復(fù)制方式為雙向等速復(fù)制，繁殖一代至少需要多少時間？與DNA復(fù)制有關(guān)的概念14單向復(fù)制：某些環(huán)狀DNA復(fù)制方向質(zhì)粒ColEI與DNA復(fù)制有關(guān)的概念15相向復(fù)制：某些線性DNA病毒（腺病毒）復(fù)制方向有兩個復(fù)制起始點（復(fù)制原點）與DNA復(fù)制有關(guān)的概念16DNA復(fù)制的方式環(huán)狀雙鏈DNA的θ型復(fù)制方式復(fù)制原點大腸桿菌基因組一個復(fù)制原點，等速雙向復(fù)制，形成θ型（眼型）真核生物線性DNA雙向復(fù)制時也會多個形成θ型（眼型）結(jié)構(gòu)（復(fù)制叉處）θ型復(fù)制

與DNA復(fù)制有關(guān)的概念18DNA復(fù)制的方式環(huán)狀雙鏈DNA的滾型復(fù)制方式（單向復(fù)制方式）復(fù)制原點ΦX174的雙鏈DNA以單向復(fù)制方式進(jìn)行?主要發(fā)生在病毒中；?單鏈DNA首先復(fù)制合成雙鏈的復(fù)制型；?在正鏈DNA上打開一個切口；?以切口的3’-端為引物開始合成環(huán)鏈DNA的互補(bǔ)鏈，取代開環(huán)的鏈；與DNA復(fù)制有關(guān)的概念19DNA復(fù)制的方式環(huán)狀雙鏈DNA的D環(huán)復(fù)制方式（單向復(fù)制方式）H鏈復(fù)制原點哺乳動物線粒體DNA以D環(huán)單向復(fù)制方式進(jìn)行D-環(huán)復(fù)制也稱為取代環(huán)復(fù)制，發(fā)生在動物細(xì)胞的線粒體中；特點?單方向進(jìn)行；?每一條鏈的復(fù)制起始位點不在同一位置，因此復(fù)制不對稱?兩條鏈的合成沒有岡崎片斷L鏈復(fù)制原點與DNA復(fù)制有關(guān)的概念20H鏈復(fù)制原點哺乳動物線粒體DNA以D環(huán)單向復(fù)制方式進(jìn)行第一步：

一條鏈?zhǔn)紫纫郧皩?dǎo)鏈形式進(jìn)行復(fù)制，取代原互補(bǔ)鏈，形成D-環(huán)。第二部：D-環(huán)擴(kuò)充越過被取代鏈的復(fù)制起點；

被取代鏈啟動復(fù)制，方向與第一條鏈相反。L鏈復(fù)制原點D環(huán)復(fù)制過程1、模板：DNA的兩條鏈均為模板鏈。2、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶：主要功能是消除DNA解鏈過程中所產(chǎn)生的扭曲力。3、解螺旋酶：協(xié)助在復(fù)制的起始點上解開雙螺旋。4、單鏈結(jié)合蛋白(SSB蛋白)：穩(wěn)定已被解開的DNA單鏈，阻止復(fù)性和保護(hù)單鏈不被核酸酶降解。5、引物合成酶（引發(fā)酶）：以DNA為模板合成一段RNA,是以DNA為模板的RNA聚合酶。6、RNA引物（Primer)：這段RNA作為合成的引物。7、原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)8、DNA聚合酶:以DNA為模板的DNA合成酶（有糾錯功能）9、DNA連接酶：半不連續(xù)復(fù)制產(chǎn)生的缺口或修復(fù)過程產(chǎn)生的切口連接。與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)21Nature(2003)vol421,pp431-435DNA的復(fù)制過程拓?fù)洚悩?gòu)酶解旋酶引物酶聚合酶復(fù)制子SSB蛋白1234連接酶5解鏈引發(fā)延伸終止22解鏈DNA的復(fù)制有固定的起始點，叫做復(fù)制原點?？s寫Ori，是富含A、T的區(qū)段。23DnaA在DNA復(fù)制過程中，識別起點序列（重復(fù)序列，為DnaA蛋白的結(jié)合位點），并在起點特異位置解開雙鏈的一種蛋白質(zhì)。大約20～40個DnaA蛋白各帶一個ATP結(jié)合在此位點上，并聚集在一起，DNA纏繞其上，形成起始復(fù)合物（initialcomplex）。解鏈一般細(xì)菌，病毒，線粒體DNA一個復(fù)制起始位點真核基因組多個起始位點24解鏈參與的酶和蛋白：DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶：主要功能是消除DNA解鏈過程中所產(chǎn)生的扭曲力。DNA分子中存在打結(jié)，纏繞、連環(huán)的超螺旋現(xiàn)象。I型酶：切開雙鏈中的一股，使DNA不致打結(jié)，切口的3’端可通過自由轉(zhuǎn)動一周再與5’端磷酸連接，不需ATP。II型酶：切斷處于超螺旋狀態(tài)中雙股鏈中的某個部位，通過切口使超螺旋松弛，利用ATP使DNA恢復(fù)復(fù)制所要求的負(fù)超螺旋狀態(tài)。解螺旋酶DnaB：協(xié)助在復(fù)制的起始點上解開雙螺旋。DnaB依靠水解ATP產(chǎn)生的能量，沿DNA鏈5‘→3’方向移動，解開DNA的雙鏈。DnaC是輔助因子，幫助DnaB結(jié)合于復(fù)制起點，保證復(fù)制起始過程的順利進(jìn)行。單鏈結(jié)合蛋白(SSB蛋白)：穩(wěn)定已被解開的DNA單鏈，阻止復(fù)性和保護(hù)單鏈不被核酸酶降解。25引發(fā)引物合成酶（引發(fā)酶）：以DNA為模板合成一段RNA,是以DNA為模板的RNA聚合酶。RNA引物（Primer)：這段RNA作為合成的引物。DNA體內(nèi)復(fù)制和體外復(fù)制（PCR）的引物區(qū)別？（A）一段核苷酸序列（B）一段脫氧核苷酸序列26引物合成酶不同于轉(zhuǎn)錄過程的RNA聚合酶。前者合成一小段RNA，后者連續(xù)合成長片段RNA。延伸DNA的半不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制時其中一條子鏈的合成是連續(xù)的，而另一條子鏈的合成是不連續(xù)的，故稱半不連續(xù)復(fù)制。在DNA復(fù)制時，合成方向與復(fù)制叉移動的方向一致并連續(xù)合成的鏈為前導(dǎo)鏈；合成方向與復(fù)制叉移動的方向相反，形成許多不連續(xù)的片段，最后再連成一條完整的DNA鏈為滯后鏈。

在DNA復(fù)制過程中，前導(dǎo)鏈能連續(xù)合成，而滯后鏈只能是斷續(xù)的合成53的多個短片段，這些不連續(xù)的小片段稱為岡崎片段。岡崎片段1000bp~2000bp(大腸桿菌)100~200bp(真核生物)}27延伸參與的酶：大腸桿菌DNA聚合酶

聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ酶活性5′→3′聚合作用+++3′→5′外切酶活性+++5′→3′外切酶活性+--構(gòu)成(亞基數(shù))單體單體多亞基功能主要是對DNA損傷的修復(fù)；以及在DNA復(fù)制時切除RNA引物并填補(bǔ)其留下的空隙。修復(fù)DNA損傷DNA復(fù)制的主要聚合酶，具有3’-5’外切酶的校對功能，提高DNA復(fù)制的保真性28真核生物DNA聚合酶DNA聚合酶δ是負(fù)責(zé)DNA復(fù)制主要的酶，參與先導(dǎo)鏈和滯后鏈的合成。而DNA聚合酶ε的功能是補(bǔ)全去掉RNA引物后的缺口。

聚合酶αβγδε

5′→3′聚合作用+++++3′→5′外切作用--+++5′→3′外切作用-----細(xì)胞內(nèi)定位核核線粒體核核功能復(fù)制修復(fù)復(fù)制復(fù)制復(fù)制引發(fā)延伸參與的酶：29復(fù)制過程中出現(xiàn)錯配怎么辦？校正功能：DNApolymerase具有3’-5’外切酶的活性哪些DNA聚合酶酶具有校正功能？延伸參與的酶：3031延伸參與的酶：應(yīng)用于PCR的DNA聚合酶●熱穩(wěn)定性●擴(kuò)增效率改造●保真性改造TaqpfuKodpfx生物體內(nèi)：25~40℃體外PCR：68-72℃/97℃1，嗜熱微生物2，基因工程改造復(fù)制的終止32復(fù)制的終止復(fù)制終止點復(fù)制的終止1，切除RNA引物2，填補(bǔ)缺口3，連接相鄰的DNA片段在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填補(bǔ)上；在DNA連接酶作用下，連接相鄰的DNA鏈復(fù)制的終止3‘5‘3‘5‘OHP但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來（不同于T4DNA連接酶）DNA連接酶35環(huán)狀雙鏈DNA復(fù)制全過程真核生物的DNA復(fù)制過程真核生物的DNA復(fù)制過程真核生物的DNA復(fù)制過程真核生物的DNA復(fù)制過程真核生物的DNA復(fù)制過程真核生物的DNA復(fù)制過程DNA復(fù)制的調(diào)控主要發(fā)生在起始階段，一旦開始復(fù)制，如沒有意外的阻力，復(fù)制會進(jìn)行下去直到完成。大腸桿菌的復(fù)制調(diào)控反義RNA1：通過氫鍵配對與引物RNA相互作用，阻止了RNaseH加工前體引物，使其不能轉(zhuǎn)化為有活性的引物。對復(fù)制有負(fù)調(diào)控作用。Rop蛋白：負(fù)調(diào)控因子，提高RNA1與前體引物的相互作用，加強(qiáng)RNA1的負(fù)調(diào)控作用。ColE1質(zhì)粒DNA的復(fù)制調(diào)控真核生物的復(fù)制調(diào)控原核生物的復(fù)制都是復(fù)制子水平的調(diào)控生物大分子的信息傳遞-DNA復(fù)制（中）46從RNA到DNA逆轉(zhuǎn)錄的總過程逆轉(zhuǎn)錄過程的起始（1）逆轉(zhuǎn)錄過程的起始（2）逆轉(zhuǎn)錄過程的起始（3）逆轉(zhuǎn)錄過程的起始（4）逆轉(zhuǎn)錄過程的起始（5）生物大分子的信息傳遞-DNA復(fù)制55DNA的修復(fù)DNA修復(fù)系統(tǒng)錯配修復(fù)錯配修復(fù)的過程（1）母鏈DNA的A堿基被甲基化母鏈DNA的A堿基被甲基化MutS/MutL結(jié)合錯配DNA雙鏈MutH切開非甲基化的子鏈錯配修復(fù)的過程（2）DNA聚合酶III合成新的子鏈DNA外切酶從錯配堿基到MutH造成的切口切除一段單鏈DNA錯配修復(fù)的過程（全過程）MutS/MutL蛋白在ATP催化下接合錯配DNA雙鏈MutH切開非甲基化的子鏈，DNA外切酶切除單鏈DNA一段