第一章 4.基因组的复制

1、Institute of Genetic Engineering基因组基因组DNA复制的基本过程和共同复制的基本过程和共同特点特点原核生物原核生物DNA的复制的复制真核生物染色体真核生物染色体DNA的复制的复制某些病毒某些病毒DNA的复制的复制 线性线性DNA双链的复制双链的复制 环状环状DNA双链的复制双链的复制 Pol （或（或Pol ） 填补冈崎片段之间的空隙填补冈崎片段之间的空隙 DNA连接酶连接酶 封闭缺口封闭缺口 RPA 稳定解旋后的单链稳定解旋后的单链DNA 解旋酶解旋酶 复制叉的形成和移动必不可少复制叉的形成和移动必不可少拓扑异构酶拓扑异构酶 释放复制叉前进时产生的扭曲应力释放

2、复制叉前进时产生的扭曲应力RNaseHIRNaseHI和和FEN1FEN1pol / primase 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。制。复制有时序性复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。是同步起动。 复制的起始需要复制的起始需要DNA-pol （引物酶活性）和引物酶活性）和pol （解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子(replication factor, RF)。 增殖细胞核抗原增殖细胞核抗原(proliferation cell nuclea

3、r antigen, PCNA)在复制起始和延长中起关键作用。在复制起始和延长中起关键作用。 POLIII, b b subunitPCNA3 5 5 3 领头链领头链3 5 3 5 亲代亲代DNA随从链随从链引物引物核小体核小体 DNA复制与核小体装配同步进行，复制完成后复制与核小体装配同步进行，复制完成后随即组合成染色体并从随即组合成染色体并从G2期过渡到期过渡到M期期 染色体染色体DNA呈线状，复制在末端停止。呈线状，复制在末端停止。 复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接 染色体两端染色体两端DNA子链上最后合成的子链上最后合成的RNA引物，引物，

4、去除后留下空隙。去除后留下空隙。真核生物线性真核生物线性DNA的复制泡的复制泡线性线性DNA末端的末端的复制复制四膜虫端粒酶对端粒四膜虫端粒酶对端粒DNADNA的复制的复制游仆虫属游仆虫属端粒是端粒是染色体末端染色体末端的一种的一种特殊结构特殊结构，在正常人体细胞中，在正常人体细胞中，可随着细胞分裂而逐渐缩短可随着细胞分裂而逐渐缩短. .端粒是端粒是细胞必需的遗传组分细胞必需的遗传组分，因为它能够保护和补偿染，因为它能够保护和补偿染色体末端遗传信息的丢失，保护它不会被核酸酶识别而色体末端遗传信息的丢失，保护它不会被核酸酶识别而免遭降解免遭降解. .但是在复制过程中，端粒也因为复制机制的缺欠或者

5、其但是在复制过程中，端粒也因为复制机制的缺欠或者其他原因会缓慢地丢失他原因会缓慢地丢失. .在新细胞中，细胞每分裂一次，染在新细胞中，细胞每分裂一次，染色体顶端的端粒就缩短一次（色体顶端的端粒就缩短一次（细胞分裂一次其端粒的细胞分裂一次其端粒的DNADNA丢失约丢失约3030200bp200bp），当端粒不能再缩短时，细胞就无法），当端粒不能再缩短时，细胞就无法继续分裂了。继续分裂了。复制的起始复制的起始p起始点比起始点比E.coliE.coli的的ori Cori C短短p复制单位多复制单位多p复制的起始需要复制的起始需要DNA-pol DNA-pol （引物酶活性）和（引物酶活性）和DNA

6、-polDNA-pol（解螺旋（解螺旋酶活性）酶活性）复制的延长复制的延长p复制叉及引物生成后，复制叉及引物生成后，DNA-polDNA-pol在在PCNAPCNA协同下，逐步取代协同下，逐步取代DNA-pol DNA-pol ，起主要聚合作用，起主要聚合作用p冈崎片段引物切除的是冈崎片段引物切除的是核酸酶核酸酶RNaseHIRNaseHI和和FEN1FEN1真核细胞真核细胞DNA复制复制 端粒端粒(telomere)： 真核生物染色体线性真核生物染色体线性DNA末端结构，含末端结构，含DNA串联重复序列串联重复序列，与染色体的稳定有关。与染色体的稳定有关。端粒酶端粒酶(telomerase)

7、：RNA-蛋白质复合物，所含蛋白质复合物，所含RNA与端粒的碱基序列与端粒的碱基序列部分互补。有反转录酶活性，防止复制时端粒的缩短。部分互补。有反转录酶活性，防止复制时端粒的缩短。组成组成： 端粒酶端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR)端粒酶协同蛋白端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1)端粒酶逆转录酶端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT) 提供提供RNA模板和催化逆转录的功能，是一种特殊的逆转模板和催化逆转录的功能，是一种特殊的逆转

8、录酶录酶5 5 3 3 3 3 5 5 5 5 3 3 3 3 5 5 真核生物染色体线性真核生物染色体线性DNA末端结构末端结构DNA链合成链合成DNA Pol IIIDNA Pol （二）环状（二）环状DNA双链的复制双链的复制 型复制型复制滚环复制滚环复制D环复制环复制-噬菌体噬菌体和和X174等噬菌体等噬菌体，以及许多，以及许多病毒病毒DNA的复制的复制、F因子因子在接合在接合(conjugation)转移时其转移时其DNA的复制，都采的复制，都采用滚环复制的方式。用滚环复制的方式。 D 环复制环复制又称置换式又称置换式线粒体线粒体和和叶绿体叶绿体DNA的复制方式的复制方式环状环状DN

9、A复制的两条链复制的两条链复制起始点不同复制起始点不同，分别启动复制产生置，分别启动复制产生置换环换环(displacement loop, D环环).DNA-pol 逆转录酶逆转录酶逆转录酶：逆转录酶：p依赖依赖RNA的的DNA聚聚合酶活性合酶活性pRNase H活性活性p依赖依赖DNA的的DNA聚聚合酶活性合酶活性RNA RNA 模板模板逆转录酶逆转录酶DNA-RNA DNA-RNA 杂化双链杂化双链RNARNA酶酶单链单链DNADNA逆转录酶逆转录酶双链双链DNADNA逆转录研究的意义逆转录研究的意义 for their discoveries concerning the interaction between tumour viruses and the genetic material of the cell Howard Marti