DNA复制基础知识

1、 2.2 不同生物复制子的数目不同生物复制子的数目复制眼：在一个长的未复制区域内复制眼：在一个长的未复制区域内DNA已经复制的区域已经复制的区域Replication eye复制叉复制叉:双螺旋双螺旋DNA两条亲本链分开使复制能进行的部位。两条亲本链分开使复制能进行的部位。2.4 复制叉的概念及其移动方向的确定复制叉的概念及其移动方向的确定放射性自显影法：放射性自显影法：对于大基因组内的不确定区域，对于大基因组内的不确定区域，两次连续的放射脉冲可以用来标两次连续的放射脉冲可以用来标记复制的移动。如果一个脉冲比记复制的移动。如果一个脉冲比另一个脉冲强，我们可以用相对另一个脉冲强，我们可以用相对的

2、标记强度来区分，这些可用放的标记强度来区分，这些可用放射自显影观察。射自显影观察。单向复制：单向复制：在复制眼的一端，一在复制眼的一端，一种类型的标记后紧跟着另一种标种类型的标记后紧跟着另一种标记；记；双向复制：双向复制：在复制眼的两端产生在复制眼的两端产生一种（对称的）模式。在真核生一种（对称的）模式。在真核生物中普遍存在。物中普遍存在。2.5 2.5 复制的模式复制的模式-起点、方向和速度起点、方向和速度单起点、单方向多多起点、起点、单单方向方向单单起点、起点、双双方向方向多多起点、起点、双双方向方向 所有已知的核酸聚合酶，无论是所有已知的核酸聚合酶，无论是DNA聚合酶还是聚合酶还是RNA

3、聚合聚合酶都只从聚合聚合酶都只从5端向端向3端移动，端移动，新链的合成方新链的合成方向与聚合酶移动方向一致，即只能是向与聚合酶移动方向一致，即只能是5 3； 而对于而对于DNA的合成必需一段的合成必需一段引物引物的存在，体内的存在，体内DNA复制时，由一段复制时，由一段RNA引物起始引物起始DNA合成，起始后它必须合成，起始后它必须切除，切除后，切除，切除后，5端如何起始呢？端如何起始呢？ 这就提出了这就提出了线性线性DNA末端复制末端复制的问题。的问题。复制能在新合成链的复制能在新合成链的3端结束，它如何在端结束，它如何在5端启动呢？端启动呢？The rolling circle repli

4、cates DNAPhage A rolling circle appears as a circular molecule with a linear tail by electron microscopy. Adenovirus terminal protein binds to the 5 end of DNA and provides a C-OH end to prime synthesis of a new DNA strand.Adenovirus DNA replication is initiated separately at the two ends of the mol

5、ecule and proceeds by strand displacement. A typical telomere has a simple repeating structure with a G-T-rich strand that extends beyond the C-A-rich strand. The G-tail is generated by a limited degradation of the C-A-rich strand.A loop forms at the end of chromosomal DNA.The 3 single-stranded end

6、of the telomere (TTAGGG)n displaces the homologous repeats from duplex DNA to form a t-loop. 3.2.1 -复制复制3.2.2 滚环复制滚环复制3.2.3 D-环复制环复制3.2.2 滚环复制滚环复制replication by rolling cycles structureThe A protein is cis-acting3.2.3 D-环复制环复制Replication by displacement loop structureD-环复制环复制（Replication by displace

7、ment loop structure)4.1 大肠杆菌大肠杆菌DNA聚合酶的种类及其功能聚合酶的种类及其功能4.2 真核生物真核生物DNA聚合酶的种类及其功能聚合酶的种类及其功能4.3 DNA聚合酶所具有的共同结构聚合酶所具有的共同结构4.1 大肠杆菌大肠杆菌DNA聚合酶的种类及其功能聚合酶的种类及其功能SOS 修复修复4.1.1 大肠杆菌大肠杆菌DNA聚合酶聚合酶 I、II、 III 的性质比较的性质比较4.1.2 DNA聚合酶聚合酶 I 与缺口平移法制备探针与缺口平移法制备探针Nick translation replaces part of a pre-existing strand

8、of duplex DNA with newly synthesized material. DNase 4.2 真核生物真核生物DNA聚合酶的种类及其功能聚合酶的种类及其功能The common organization of DNA polymerases has a palm that contains the catalytic site, fingers that position the template, a thumb that binds DNA and is important in processivity, an exonuclease domain with its

9、own active site, and an N-terminal domain.5.1 DNA复制的起始复制的起始5.2 DNA合成链的延伸合成链的延伸5.3 DNA复制的终止复制的终止Replication machineryreplicationPositive supercoilBreak DNATopoisomerase IIpass DNA through the breaknegative supercoilX174 噬菌体的噬菌体的DNA在在三种功能蛋白先后作用下三种功能蛋白先后作用下分开成为单链：分开成为单链：在复制起始点，在复制起始点，噬菌体噬菌体A蛋白蛋白使病毒（使病毒

10、（+）链产生）链产生缺口。缺口。Rep蛋白蛋白提供解旋提供解旋酶活性，它使两链分离。酶活性，它使两链分离。SSB包绕单链形成稳定包绕单链形成稳定的单链形式。的单链形式。Three proteins unwind X174 DNA1)1)3)3)2)2) DNA在复制时，两条链解开分在复制时，两条链解开分别作为模板，在别作为模板，在DNA聚合酶的聚合酶的催化下按碱基互补的原则合成催化下按碱基互补的原则合成两条与模板链互补的新链，以两条与模板链互补的新链，以组成新的组成新的DNA分子。这样新形分子。这样新形成的两个成的两个DNA分子与亲代分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。由分子的碱基顺序完全

11、一样。由于子代于子代DNA分子中一条链来自分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成的，亲代，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制这种复制方式称为半保留复制 (semiconsertive replication)。 19581958年年Meselson Meselson & stahl& stahl用同位素用同位素（1515N N）示踪标记示踪标记加密度梯度离心技加密度梯度离心技术实验术实验, ,该实验跟该实验跟踪了生长了三代的踪了生长了三代的大肠杆菌，大肠杆菌，证明了证明了DNADNA是采取半保留是采取半保留的方式进行复制的方式进行复制。15N15N-14N14N15

12、N-14N15N-14NThe two new DNA strands have different featuresOkazaki fragment 细菌的细菌的DNA聚聚合酶仔细检查合酶仔细检查延长链末端的延长链末端的碱基对，如果碱基对，如果是错误的会予是错误的会予以切除。以切除。DNA polymerases have exonuclease activity 修复会把含损伤碱基的一小段修复会把含损伤碱基的一小段DNA替换替换掉掉 真核生物真核生物DNADNA复制复制 P47-48P47-487 DNA7 DNA复制的调控复制的调控 P48-50P48-50 复制子、复制眼、复制叉的概念

13、复制子、复制眼、复制叉的概念 线状线状DNA分子复制时末端问题的解决分子复制时末端问题的解决 DNA通过半保留半不连续方式合成通过半保留半不连续方式合成 细菌和真核生物都有一种以上的细菌和真核生物都有一种以上的DNA聚合酶。聚合酶。 起始起始(initiation)(initiation)：涉及一种蛋白质复合物，它识别复：涉及一种蛋白质复合物，它识别复制起始点制起始点(origin)(origin)。在。在DNADNA合成之前，母链必须分开，合成之前，母链必须分开，并（短暂地）保持单链状态，然后在复制叉处起始子链并（短暂地）保持单链状态，然后在复制叉处起始子链的合成；的合成； 延伸延伸(elongation)(elongation)：由另一个蛋白质复合体完成。只有：由另一个蛋白质复合体完成。只有当蛋白质复合体和当蛋白质复合