【教学课件】第四章遗传信息的的复制.ppt
1,第四章 遗传信息的的复制,2,基因组复制的四种形式：,DNA复制DNA by RNA中间体复制（少数DNA病毒）RNA复制（RNA病毒）RNA by DNA 中间体复制（逆转录病毒，真核生物端粒DNA）,3,第一节 DNA复制（replication）,以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程,一、复制特点,1、起始点和方向,（1）复制起始点（origin of replication，ori）：,原核生物 只有一个.真核生物有多个.,(2)方向:,单向复制:从两个起点,以反向单一方向复制 从一个起点以同一方向复制双向复制:从一个起点,以两个相反方向复制.,P52,4,2.复制的方式,（1）半保留复制(semi-conservative replication),（2）半不连续复制(semi-discontinuous replication),DNA 聚合酶只能以53方向催化合成,前导链(leading strand)后随链(lagging strand):岗崎片段,5,6,(3)基本过程:,复制的起始 DNA链的延长 复制的终止,具体:,DNA解旋、解链 RNA引物合成 DNA链的延长 切除引物、填补缺口 切除和修复错配碱基,小电影,7,冈奇片段中引物的切除,8,9,二、原核生物DNA的复制,（一）参与复制的酶与蛋白质,30多种酶与pr参与,1、DNA聚合酶（DNA polymerase，DNA pol）,作用：催化DNA合成，需Mg2+,大肠杆菌有三种：,A：聚合作用：53，10nt/sec，20个nt后脱落 B：35外切酶活性：校对功能 C：53外切酶活性：参与RNA引物的切除、修复作用,DNA pol 1,(三种功能),DNA pol 2,功能不清楚,DNA pol 3,真正的复制酶，10个亚基组成，1000nt/sec，5000 nt后脱落35外切酶活性：校对功能,10,2、引物酶：,DNA pol只能延长，不能从头合成,需一小段RNA（RNA聚合酶（primase）催化完成）,3、解旋及解链的蛋白质,解链酶（DNA helicase）拓扑异构酶（DNA topoisomerase，topo）单链结合蛋白（single strand DNA binding pr，SSB）,4、DNA连接酶(DNA ligase):连接DNA分子中的缺口,需ATP.,11,12,(二)复制过程,1.复制的起始:,起始复合物的形成:,原核生物-大肠杆菌,oriC+DnaA pr（局部解链）,引发前体形成:,DnaA引导DnaB/DnaC 进入,解链酶解链:,DnaB是一种解链酶Topo2 打结 SSB结合到单链,引物合成:,RNA引物合成酶,DNA pol 3 进入复合体:,亚基识别引物3,13,大肠杆菌oriC基因排列示意图,3个13bp 序列,4个9bp序列，DnaA蛋白结合位点,14,2、DNA链的延长,DNA pol 三个作用特点决定了DNA链延长的特点,必须以DNA为模板DNA的复制为半保留复制 DNA pol 只能延长,不能从头合成需要RNA引物 合成方向只能53,半不连续复制,3.复制的终止,一般无特殊的终止信号 到DNA分子末端or两个复制叉相遇即终止,15,三、其他环状DNA的复制,1、复制:,环状DNA在 ori处解链，两条链分别作为模板进行 复制。,16,2、滚环复制,环状DNA 一条链解开，以未解开的链为模板，在开链的3端不断加上核苷酸。,17,3、D环复制:,线粒体DNA的复制。,18,四、真核生物染色体DNA的复制,（一）复制起始点及方向：多起点、双向复制,19,（二）DNA pol：,：DNA链合成的引发：链的延长 RNA引物空隙的填补：外切酶活性修复和校正 作用：线粒体DNA复制,、四种,（三）末端复制与端粒酶,由端粒酶（telomerase）参与完成 逆转录酶（由RNA和蛋白质组成）,20,合成过程（图4-11）：,端粒酶中RNA模板与DNA中的TG引物结合,端粒酶以RNA为模板在DNA末端聚合（加nt）,移位：DNA与RNA重新配对,聚合,至于CA链的合成，目前不清楚,21,22,真核复制与原核复制不同点：,1.真核中，引物及岗崎片段较小,2.真核中，同步合成组蛋白，形成核小体,3.真核中，在全部染色体复制完成以前，各ori不能开始下 一轮复制.,23,第二节 DNA的损伤与修复,一、DNA的损伤,复制过程中发生的DNA 突变,常见方式有四种：,1、嘌呤嘌呤（AT）嘧啶嘧啶（CG）,2、嘧啶嘌呤,转换（transition）,颠换（transversion）,点突变point mutation,3.移码突变（frame shift mutation）：丢失or插入一个or 一段nts,4、链内或链间发生共价连接.如 T-T,C-T,C-C,24,二、DNA损伤的修复,（一）光修复：图4-12 光复活酶（photolase）,25,（二）切除修复：图4-13,内切酶切除损伤DNA DNA pol 1 填补空隙 DNA连接酶封口,主要修复方式,26,（三）重组修复（recombination repairing）,复制（损伤部位调过）重组修补缺口（从另一DNA分子上移过来）修复（正常DNA上的缺口补齐）,损伤面积较大DNA，先复制后修复,27,（四）SOS修复（SOS repairing）,应急修复机制,DNA损伤严重，细胞处于危急状态recA 蛋白酶被激活水解lexA（抑制蛋白）SOS修复酶系大量表达,28,第三节 逆转录,指以RNA为模板，RNA指导的DNA聚合酶以53方向合成与RNA互补的DNA链的过程。,一、逆转录酶(reverse transcriptase),1970年在鸡肉瘤病毒Rous中首次发现,多功能酶:,A：具有RNA指导的DNA Pol活性,沿53方向合成,需引物B：具有RNA 酶H(RNase H)活性,可特异水解RNA-DNA上的RNA.C：具有DNA 指导的DNApol活性,可以cDNA为模板合成互补NDAD：对DNA无3-5外切酶活性,所以无核对功能.,29,二、逆转录病毒的基因组复制过程,逆转录病毒的基因组为RNA,在宿主cell中必须转变为DNA，才能进行基因表达和基因组复制.,过程:逆转录病毒的结构,30,(1)以+RNA为引物合成一小段(-)cDNA(53)(2)RNase H活性切去DNA-RNA中的RNA（3）DNA R与RNA3端R结合（第一次跳跃）(4)(-)cDNA合成(53)(5)RNase H除去DNA-RNA中的大部分RNA(6)合成一部分(+)DNA(53)包括PB-(7)除去RNA(tRNA,RNA中的PB+区)(8)(+)、(-)股DNA中的PB-结合(第二次跳跃),31,(9)合成剩余的(+)DNA(53)形成双链DNA可随机插入宿主细胞染色体.,32,33,第四节 RNA的复制,RNA复制酶(RNA replicase)：A：由四个亚基组成,只有一个为病毒产物B：缺乏校对功能,错误率较高C：只特异地对病毒RNA起作用,某些大肠杆菌噬菌体(f2、MS2、R17、Qetc)和动物RNA病毒.,以RNA为模板,在RNA指导的RNA聚合酶作用下,按5-3方向合成互补RNA的过程,
