染色体与DNA复制学习教案

1、会计学1染色体与染色体与DNA复制复制(fzh)第一页，共124页。 半保留复 全保留复 分散模型 制模型 制模型 15N 15N 15N 15N 15N 15N 第一次复制 14N 15N 15N14N 15N 15N 14N14N 14N 14N 15N 15N 15N 15N 14N 14N 第二次复制 图11-1 三种不同的复制模型第1页/共124页第二页，共124页。第2页/共124页第三页，共124页。 15N 15N 14N 14N/15N 15N DNA 浓度 14N 14N/15N 15N 离心 第 14N 一 14N 15N 14N 15N 次 离心实验 14N15N 14

2、N14N 14N14N 14N15N 离心 第 离心二次实 验 14N 15N 离心 密 度 (a) (b) (c)图 11-2 Meselson- Stahl 实验 (a)实验结果的解释 (b) SsCl 梯度离心的结果； (c)离心后 DNA 的吸受率 第3页/共124页第四页，共124页。第4页/共124页第五页，共124页。第5页/共124页第六页，共124页。、环复制环复制7、真核有多个复制起点（、真核有多个复制起点（i），双），双向等速复制。向等速复制。第6页/共124页第七页，共124页。 Ori Ori Ori (a) 枯草杆菌 (b) R6K 质粒 (c) ColE 1 图

3、11-14 原核生物中特殊的复制类型举例：大肠杆菌复制起始举例：大肠杆菌复制起始(q sh)点复制速点复制速度度第7页/共124页第八页，共124页。第8页/共124页第九页，共124页。第9页/共124页第十页，共124页。第10页/共124页第十一页，共124页。 线状 DNA 5 3 3 5 在左侧 5 合成起始 5 3 3 5 复制叉的 5 移动 3 3 5 复制达到末端 5 3 时一条单链被 + 置换出 5 3 3 5 末端反向重复 顺序配对，形 5 成双链 3 以单链为模板 5 3 的合成 3 5 图 11-41 线病毒 DNA 复制的单链取代模型(仿 B.Lewin:GENES,

4、1997，Fig14.13)第11页/共124页第十二页，共124页。 末端蛋白 DNA 聚合酶 dCDP -COH -COH -C 3 5 pppA -Ser-C-OH 3 -OH-GpTpApGpT 图 11-43 线病毒末端蛋白结合在 DNA 的 5端并提供 一个 C-OH，作为新合成 DNA 的引物。 (仿 B.Lewin:GENES,1997，Fig14.15) 丝氨酸 O H N H C 多肽链 C 多肽链 CH2 蛋白DNA 连接 O OP = O C CH2 O O OH 3 腺病毒 DNA 图 1142 线病毒 DNA 和 55KD 蛋白的丝氨酸连接 (仿 B.Lewin:G

5、ENES,1997，Fig14.14) 第12页/共124页第十三页，共124页。第13页/共124页第十四页，共124页。第14页/共124页第十五页，共124页。第15页/共124页第十六页，共124页。 3H + C E D 1.5 代 B A 放射自显影 图 11-7 Cairns 实验原理及过程E.coli 3H-T培养物与放射自显影培养物与放射自显影(xin yng)实验实验第16页/共124页第十七页，共124页。第17页/共124页第十八页，共124页。第18页/共124页第十九页，共124页。滚滚环环复复制制(fzh)模模式式第19页/共124页第二十页，共124页。3 3、

6、D D环复制环复制第20页/共124页第二十一页，共124页。第21页/共124页第二十二页，共124页。第22页/共124页第二十三页，共124页。第23页/共124页第二十四页，共124页。GATCTNTTNTTT TCTGGATAA TTtGGATAAGATCTNTTNTTT TCTGGATAA TTtGGATAA R1 R3 R1 R3 L M R 1 2 3 4 L M R 1 2 3 4 23 62 80 88 186 194 231 239 260 268 23 62 80 88 186 194 231 239 260 268 R2 R4 R2 R4 AATAtGTGA AATA

7、GGTGT AATAtGTGA AATAGGTGT 13 13聚体聚体 9 9聚体聚体 245bp 245bp 图图 11-27 11-27 E.coliE.coli复制复制 起点起点 OriCOriC 的结构的结构第24页/共124页第二十五页，共124页。 表 11-4 在 OriC 上前引发所需的六种蛋白蛋白 功能对蛋白质的要求DnaA(S)协同结合于 9bp 和 13bp 重复顺序20-40 单体DnaB(F,S)结合于 DnaA，提供解旋酶活性1-2 六聚体DnaC(F,S)和 DnaB 形成复合体六个单体HU组蛋白样蛋白，激发复合体形成5 个双体Gyrase旋转酶，解除正超螺旋，引

8、入负超螺旋催化ssB(F)稳定单链化学剂量，四聚体(S):慢停突变； （F） ：快停突变第25页/共124页第二十六页，共124页。 复 制 起 点 具 有3个13bp和4个9bp的 重 复 顺 序 GA TCTNTTNTTTT TTA TNCANA DnaA单 体 结 合 在9bp的 重 复 顺 序 上13bp 9bp 20 40个DnaA单 体 形 成 一 个 大 的 复 合 物 在13bp重 复 顺 序 上DNA解 链 DnaB/DnaC结 合 成 复 合 体 ， 产 生 了 复 制 叉 DnaB DnaB DnaC 图11-28 前 引 发 涉 及 到 系 列 蛋 白 的 连 续 装

9、配 并 导 致DNA的 解 链 (引 自B.Lewin: GENES ,1997， Fig15.18)第26页/共124页第二十七页，共124页。第27页/共124页第二十八页，共124页。第28页/共124页第二十九页，共124页。第29页/共124页第三十页，共124页。第30页/共124页第三十一页，共124页。第31页/共124页第三十二页，共124页。第32页/共124页第三十三页，共124页。表 11-3 E.coli及噬菌体的解旋酶 解 旋 酶 结 构 功 能DnaB330 K 六聚体结合与 OriC,Ori参与前引发分离双链，水解 ATP ,提供能量。rep 蛋白66 K 单体

10、ATP 依赖性解旋酶，在X174 滚环复制中推进复制叉PriA(w 蛋白)82 K 单体X174Rf 形成中参与前引发体 35移动取代 SSB，识别特异位点。TraY/I多聚体F 因子滚环复制中解链。基因 4 蛋白58 KT7 噬菌体复制中延 5 3解链。第33页/共124页第三十四页，共124页。第34页/共124页第三十五页，共124页。第35页/共124页第三十六页，共124页。第36页/共124页第三十七页，共124页。第37页/共124页第三十八页，共124页。第38页/共124页第三十九页，共124页。第39页/共124页第四十页，共124页。第40页/共124页第四十一页，共12

11、4页。第41页/共124页第四十二页，共124页。第42页/共124页第四十三页，共124页。3 后滞链 5 引发酶合成引物5 3 5 3RNA 引物 RNA 引物3 后滞链 5 DNA pol 在引 5 3 物 3OH 延伸， 冈崎片断 形成冈崎片断3 后滞链 5 5 3 DNA pol切除引 物，填补缺口 3 后滞链 5 5 3 连接酶封闭缺口 连接酶 图 11-53 后滞链的合成 第43页/共124页第四十四页，共124页。第44页/共124页第四十五页，共124页。第45页/共124页第四十六页，共124页。第46页/共124页第四十七页，共124页。在拓扑异构酶的作用下，使复制叉解体

12、，释放子链。第47页/共124页第四十八页，共124页。 复制复制(fzh)陷阱陷阱第48页/共124页第四十九页，共124页。（4 4）除聚合）除聚合DNADNA外还有其它功外还有其它功能。能。第49页/共124页第五十页，共124页。第50页/共124页第五十一页，共124页。 DNApolDNApol DNA pol 结结构构分子量分子量 109 KD90 KD900 KD构成构成 单体单体单体单体异多聚体异多聚体分子数分子数/细胞细胞 400？10-20酶酶活活性性：5 3聚合酶聚合酶 +35外切酶外切酶 +53外切酶外切酶 +(可切单链可切单链)突突变变体体突变位点突变位点pol A

13、pol BpolC(dnaE), dnaN, d n a Z X , d n a Q , dnaT突变表型突变表型修 复 有 缺修 复 有 缺陷陷能修复能修复阻止复制阻止复制 第51页/共124页第五十二页，共124页。第52页/共124页第五十三页，共124页。 聚聚合合 3 5 5 外外切切 5 5 3 外外切切 3 5 5 dNTP NMP 5 5 3 图图 1 11 1- -1 19 9 D DN NA A 聚聚 合合 酶酶的的 结结 构构 和和 功功 能能 DNA聚合酶聚合酶I的结构的结构(jigu)第53页/共124页第五十四页，共124页。第54页/共124页第五十五页，共124

14、页。第55页/共124页第五十六页，共124页。第56页/共124页第五十七页，共124页。 5 5 3-OH 5-P -OH 5-P 3 5 5 3 3 5 5 缺口平移缺口平移 链的置换链的置换 模板转换模板转换 5 5 3 5 5 3 5 5 3 55 3 3 55 3 55 3 55 (a) (b) (c) (a) (b) (c) 图 12-21 DNA 聚合酶53外切活性的功能第57页/共124页第五十八页，共124页。 5 3 G T A A G T C G C T C A G C 5 3 35外切 核 酸酶水解部位图 11-20 DNA 聚合酶的 35外切酶活性 (仿 D.Fre

15、ifelder: MOLECULAR BIOLOGY 1983,Fig.8-16) 3 5 G G A C A A G A G A C G T T C T 5 3 内切酸酶水解部位 图 11-22 DNA 聚合酶的内切酸活性 (仿 D.Freifelder: MOLECULAR BIOLOGY 1983,Fig.8-20)第58页/共124页第五十九页，共124页。第59页/共124页第六十页，共124页。第60页/共124页第六十一页，共124页。核心酶，其余为辅助蛋白。第61页/共124页第六十二页，共124页。 Pol Pol* * 核心酶核心酶 ：130 K(polC 即dna E)

16、DNA 合成 (470K) (165K) ：25K(dna) 35外切酶活性,校对 2 核心2 合成 DNA ：10K使核心酶相互连接。 PolPol 增加进行性 (750K) ：71K(dna ZX) 使核心酶形成二聚体，与模板连接。具有 全酶全酶 使复 ATP 活性。 合成前 合体结合 导链和 模板 ：32K EF , 催化亚基转移到模板链上。 EF 后滞链 复合体复合体 ：52K(dna ZX) 催化亚基转移到模板链上。 (附加亚基) ：35K ：15K ：12K ：40K(dna N) 识别模板链，将酶“夹”到 DNA 链上。 图 11-23 DNA 聚合酶 的成分与功能第62页/共1

17、24页第六十三页，共124页。第63页/共124页第六十四页，共124页。第64页/共124页第六十五页，共124页。第65页/共124页第六十六页，共124页。第66页/共124页第六十七页，共124页。. 第67页/共124页第六十八页，共124页。衰亡。第68页/共124页第六十九页，共124页。第69页/共124页第七十页，共124页。第70页/共124页第七十一页，共124页。稳定末端结构，辅助末端复制。稳定末端结构，辅助末端复制。第71页/共124页第七十二页，共124页。第72页/共124页第七十三页，共124页。左向前导链 右向前导链5210 5211 前期区 A-T 10bp

18、 27bp 丰富区 184 5192 5208 5229 5243/0 13 29 37 61 64bp 最低限度 ori 具有 4050活性 82bp 完整 ori 区具有 100活性 CAGAGGCCGAGGCG GGCCTCGGCCTCTG CATAAATAAAAAAAATTA GTCTCCGGCTCCGC CCGGAGCCGGAGAC GTATTTATTTTTTTTAAT 5229 13 29 图 11-61 SV40 复制起始区的结构第73页/共124页第七十四页，共124页。第74页/共124页第七十五页，共124页。第75页/共124页第七十六页，共124页。1、T抗原和抗原和R

19、F-A蛋白识别复制起始区，蛋白识别复制起始区， DNA聚合酶聚合酶、引物酶结合到起始区上，开始合成异端、引物酶结合到起始区上，开始合成异端RNA引物；引物；2、RF-C蛋白结合到引物上，促使蛋白结合到引物上，促使DNA聚合酶聚合酶合成前导链的一条片段；随后合成前导链的一条片段；随后DNA聚合酶聚合酶从前导链上解离下来，参与从前导链上解离下来，参与(cny)后滞链的合成；后滞链的合成； DNA聚合酶聚合酶与与RF-C作用结合到前导链的第一段作用结合到前导链的第一段3/-OH末端，继续合成前导链。末端，继续合成前导链。第76页/共124页第七十七页，共124页。第77页/共124页第七十八页，共1

20、24页。第78页/共124页第七十九页，共124页。第79页/共124页第八十页，共124页。GATCTNTTNTTT TCTGGATAA TTtGGATAAGATCTNTTNTTT TCTGGATAA TTtGGATAA R1 R3 R1 R3 L M R 1 2 3 4 L M R 1 2 3 4 23 62 80 88 186 194 231 239 260 268 23 62 80 88 186 194 231 239 260 268 R2 R4 R2 R4 AATAtGTGA AATAGGTGT AATAtGTGA AATAGGTGT 13 13聚体聚体 9 9聚体聚体 245bp

21、245bp 图图 11-27 11-27 E.coliE.coli复制复制 起点起点 OriCOriC 的结构的结构第80页/共124页第八十一页，共124页。第81页/共124页第八十二页，共124页。 Rnase H RNA (RNA 引物) Ori 600 400 200 0 200 400 600 RNA Rop 图 11-69 Col E1 质粒的复制调控第82页/共124页第八十三页，共124页。第83页/共124页第八十四页，共124页。第84页/共124页第八十五页，共124页。第85页/共124页第八十六页，共124页。第86页/共124页第八十七页，共124页。第87页/共

22、124页第八十八页，共124页。第88页/共124页第八十九页，共124页。第89页/共124页第九十页，共124页。第90页/共124页第九十一页，共124页。第91页/共124页第九十二页，共124页。第92页/共124页第九十三页，共124页。第93页/共124页第九十四页，共124页。4.DNA的直接的直接(zhji)修复（修复（Direct repair） 第94页/共124页第九十五页，共124页。第95页/共124页第九十六页，共124页。第96页/共124页第九十七页，共124页。第97页/共124页第九十八页，共124页。找错配碱基第98页/共124页第九十九页，共124页。错配修复过程(guchng)第99页/共124页第一百页，共124页。第100页/共124页第一百零一页，共124页。第101页/共124页第一百零二页，共124页。第102页/共124页第一百零三页，共124页。第103页/共124页第一百零四页，共124页。第104页/共124页第一百零五页，共124页。第105页/共