分子生物学-03染色体3半不连续复制

1、2.4.2 DNA复制的分子机制82.4.1 原核生物DNA复制的特点（兼顾复制的分子机制）1、DNA的复制基本过程（大肠杆菌为例）双链的解开RNA引物的合成DNA链的延伸切除RNA引物填补缺口连接相邻的DNA片段OriC in E. coli chromosomal DNA 四个9bp的重复序列 dnaA结合位点 三个13bp的重复序列若干GATC位点DNA复制的过程-1：双链解开DNA复制的过程-2： 引发体形成DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成。引发酶完成这个任务引物长度约为几个至10个核苷酸引发酶是一个特殊的RNA聚合酶，这个现象叫转录激活DNA复制的过程-2：链延伸复制

2、的终止比较简单，当复制叉遇到DNA序列上重复出现的终止序列时，DNA复制的过程-4： 终止切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段 （复制终止）在DNA聚合酶催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链复制的终止的实现a、终止序列 E.coli 有两个终止区域，分别结合专一性的终止蛋白 序列一：terE terD terA 序列二：terF terB terC 每个区域只对一个方向的复制叉起作用b、专一性终止蛋白 E.coli 中由 tus gene 编码 通过抑制DNA螺旋酶而发挥终止作用思考：一个问题？在复制叉上DN

3、A聚合酶分子要负责两条模板链的复制，虽然新生链的生长方向只能是5-3，但是两条模板链的方向又是相反的，所以新生链的合成方向也是相反的。如果酶分子沿着一条模板链向前进，那么另一条模板链上的复制就无法进行，但是体内观察发现两条链上的复制几乎是同时进行的，这个问题是怎么解决的？推测：两个酶分子？NO！复制叉上根本容纳不了两个酶分子两个活性中心？YES冈崎的发现OKAZAKI3H标记复制中的DNADNA复制过程中总是存在一条长的新生链还存在一些短的小片段DNA单链，而且这些小片段DNA单链在DNA连接酶的作用下能够转化为成熟的DNA链小片段长度约在1000-2000bp推断1、DNA复制过程中两条链不

4、是同时合成的，存在一定的时间差2、一条链先合成是连续的，称为前导链；另一条链是不连续的，称为后随链3、一个酶分子同时完成前导链和后随链的复制，说明这个酶分子有两个活性中心，一个活性中心复制前导链的合成，另一个活性中心负责后随链的合成DNA聚合酶的结构特点：双组分不对称核心酶合成先导链合成后随链两个核心酶各负责合成一条链3维持二聚体夹子夹子安装复合体聚合活性3-5外切活性激活夹住DNA前进DNA聚合酶的组装过程3双组分的不对称结构1 夹子安装机把beida夹子结合在DNA上，随后解离2由组成的核心酶安装上来3核心酶通过亚基连接起来链延伸过程中的酶DnaB3维持二聚体聚合活性DnaG引发酶引发一段

5、引物5后随链先导链DNA聚合酶的双组分不对称结构保证了先导链的连续复制和后随链的不连续复制，结果两条链可以在各自的模板上同时前进DnaB5DnaGDnaB5当先导链复制出大约一个冈崎片段长度，在后随链上暴露出第一个引物结合位点，引发酶引发一段引物，夹子安装机就将夹子结合上来，继而核心酶结合，形成全酶，后随链的亚基利用这段引物合成第一个冈崎片段。由于先导链上的合成一直在持续，复制叉前端还在解链，于是新解开的后随链模板就形成了一个loop结构随着loop的形成，后随链上的核心酶解离，释放出已经合成的冈崎片段，并且在复制叉前端暴露出了下一个冈崎片段的引物，于是夹子结合上来，继而核心酶结合，形成全酶，

6、完成下一个冈崎片段的复制。如此重复直至终止。半不连续复制模型：这个模型认为，由于两条新生链的生长方向是相反的，所以先导链和后随链不是同时进行的。先导链的复制先开始而且是连续的，当先导链复制出一定长度之后，后随链才开始复制，而且是不连续的。只有当前一个冈崎片段复制完成，暴露出下一个冈崎片段的引物引发位点之后，才进行下一个冈崎片段的复制请看下图：半不连续复制模型先导链前进方向后随链前进方向问题：1，2后随链在DNA聚合酶III上形成了一个回折，从而使后随链与聚合酶的活性位点的结合方向与前导链一致，从而保证了两条链能够使用同一个全酶进行同一方向的复制总结DNA聚合酶催化先导链和后随链同时合成当先导链

7、复制出大约一个冈崎片段长度，在后随链上暴露出第一个引物结合位点，引发酶引发一段引物，夹子安装机就将夹子结合上来，继而核心酶结合，形成全酶，并且后随链在酶分子上拆绕了180，后随链的亚基利用这段引物合成第一个冈崎片段。由于先导链上的合成一直在持续，复制叉前端还在解链，于是新解开的后随链模板就形成了一个loop结构随着loop的形成，后随链上的核心酶解离，释放出已经合成的冈崎片段，并且在复制叉前端暴露出了下一个冈崎片段的引物，于是夹子结合上来，继而核心酶结合，形成全酶，完成下一个冈崎片段的复制如此重复直至终止。滞后链的延长: DNA pol 全酶二聚体的另一亚基与形成一个环的滞后链的模板结合发挥催

8、化作用。 由于模板形成环, 酶向前移动时, 滞后链合成片段也沿53方向生长, 与酶催化方向一致。 滞后链片段合成接近前方滞后链片段5末端时, 模板被释放, 环消失。继续重复, 连续进行。2.4.3 复制的调控1. DNA的复制是受到调控的。调控发生的条件往往是营养条件：比如原核细胞在不同的生长条件下细胞的分裂速度是不同的，举个例子：大肠杆菌细胞在37碳源充足的时候，分裂一次需要46分钟；而在碳源不充足的时候，分裂一次需要10个小时，但是在两种情况下，DNA复制的速度都是40分钟左右p562. 原核细胞的DNA复制的调控和真核不同3. 原核DNA复制调控的基本模型4.复制发生的时间主要是起始阶段

9、复制起始点ori起始物位点起始物位点调节蛋白调节蛋白原核生物DNA复制调控的可能机制1、DNA复制的调控，可能涉及到许多的专一性蛋白质因子和至少一类RNA分子。2、细胞中蛋白质和DNA总数的比例可能也是一个很重要的因素，因为氨基酸饥俄不但造成蛋白质合成的抑制。3、特异性蛋白质因子能否识别和结合原点是关键的一步。4、在一个细胞周期中，复制原点只能被使用一次，而不是多于一次。比如：SV40复制原点上结合的大T抗原四聚体起初是没有磷酸化的；复制起始以后，大T抗原就被磷酸化从而离开了复制原点。这也同样保证了复制原点的一次性使用。5、DNA被修饰(如甲基化和去甲基化等)，或者是特异性蛋白质因子被修饰(磷

10、酸化和去磷酸化等)会影响到DNA复制的进行。补充一种新的调控模式：（4）细菌(E.coli)DNA每个细胞周期复制一次可能受OriC甲基化的控制半甲基化的ori 不能起始复制全甲基化的ori 能起始复制例子1：大肠杆菌的复制调控例子2：质粒Col 1的复制调控负调控因子Rop蛋白和反义RNA共同控制了复制起始所必须的RNA引物的合成，从而来控制DNA复制的起始 2引物的反义RNA真核细胞DNA复制的调控1、细胞周期水平的调控又称为限制点调控，即决定细胞停留在分裂期还是中间期其中许多因素参与：促细胞分裂剂、致癌剂、专门的沉默因子（licensing factor）等细胞质中合成沉默因子licen

11、sing factor。 DNA复制时由于核膜的阻隔， licensing factor无法进入细胞核；当复制完成之后，细胞要进入分裂期，核膜降解；licensing factor就与核物质结合，阻断复制，随后失活licensing factorNew DNA细胞周期水平licensing factor调控DNA复制在细胞分裂结束后，真核生物细胞核中又一种复制起始必须的因子licensing factor ，它是激活状态的，为下一次复制提供起始信号， 在一次复制完成后，核内的licensing factor失活，同时细胞质中合成新的licensing factor，但是它不能直接进入到细胞核内

12、， 当细胞完成一次分离随着核膜的裂解，licensing factor才有机会与核物质一起进入核，并且是均等的分配到两个子细胞的细胞核中，一旦进入细胞核，licensing factor就会活化，又为下一次复制提供起始信号。真核细胞DNA复制的调控1、细胞周期水平的调控2、染色体水平的复制调控与染色体是否处于活化状态有关,?3、复制子水平的调控往往通过复制起始点的保守序列酵母复制子水平的调控，主要是通过调控因子和cdc基因控制，按照一定的时间顺序选择不同的起点2.5 修复2.6 转座子2.7 SNP练 习 题 一1、DNA复制时，下列哪一种酶是不需要的？ A DNA指导下的DNA聚合酶 B D

13、NA连接酶 C 拓扑异构酶 D 解链酶 E 限制性内切酶2、合成DNA的原料是 A dNMA B dNDP C dNTP D NTP E NMP3、真核细胞进行DNA复制的部位是 A 细胞膜 B 细胞浆 C 细胞核 D 核蛋白体 E 微粒体 原核细胞进行DNA复制的部位是其拟核区 A 由DNA为模板合成的DNA片段 B 由DNA为模板合成的RNA片段 C 由RNA为模板合成的DNA片段 D 由RNA为模板合成的RNA片段 4、DNA复制中的引物是 A 5-TCTA-3 B 5-ATCT-3 C 5-UCUA-3 D 5-GCGA-3 E 3-TCTA-5 5、DNA复制时，模板序列 5-TAG

14、A-3 将合成哪种互补序列？ 6、关于DNA复制中DNA聚合酶的错误说法是 A 底物是dNTP B 必须有DNA模板 C 合成方向是5 3 D 需要Mg2+参与 E 需要ATP参与7、下列关于大肠杆菌DNA聚合酶 的叙述哪一项是正确的 A 具有3 5外切酶活性 B 不需要引物 C dUTP是它的一种作用底物 D可以将两个DNA片段连接起来 8、DNA连接酶： A 使DNA形成超螺旋 B 使DNA链 上切口的两个末端连接起来 C 合成引物 D 将双螺旋解链 E 去除引物，填补空缺 9、DNA复制需要 (1) helicase，(2) primase， (3) DNA polymerase，(4)

15、 DNA topoisomerase， (5) DNA ligase。其作用顺序是： A (1) (5) (2) (4) (3)B (1) (2) (3) (4) (5)C (1) (2) (4) (3) (5)D (2) (1) (3) (4) (5)E (3) (1) (4) (5) (2)10、Okazaki 片段是 A DNA模板上的DNA片段B 引物酶催化合成的RNA片段C 随从链上合成的DNA片段D 领头链上合成的DNA片段11、DNA复制时，子链的合成方向是 A 一条子链 5 3，另一条子链 3 5B 两条子链均为 5 3C 两条子链均为 3 5D 两条子链方向相反12、关于DN

16、A聚合酶I正确的说法是A 有5-3核酸外切酶活性B 与DNA聚合活性相结合形成切口平移反应C 可以用于补平缺口D 是延伸所需要的主要酶13、DNA复制的特点是A 半保留性B 需合成RNA引物C 形成复制叉D 半不连续性E 形成Okazaki 片段F 多点复制G 双向复制14、DNA复制时，连续合成的链为 ， 先导链而不连续合成的链为 。 后随链dNTP16、DNA复制时，子链DNA合成的方向为 。 5 317、DNA复制时，亲代模板链与子代合成链之间碱 基配对的原则是：A与 配对，C与 配对。 TG15、DNA合成的原料是 。18、DNA复制时，改变模板DNA超螺旋结构的酶是 ，解开DNA双链

17、的酶是 。 拓扑异构酶解旋酶解链酶后随链19、DNA的半不连续复制是指 的不连续合 成和 的连续合成。 先导链20、DNA的半保留复制是指复制所生成的子代DNA 分子中，其中有一条链是 ，而 另一条是 。来自亲代DNA新合成的 A DNA聚合酶 B 引发酶 C 引发体 D DnaG 21、真核生物DNA后随链的引物是由（ ）合成 A DNA复制的过程是在包括半保留复制和修复反应的情况下完成的 B 细菌或真核细胞中具有多种不同的DNA聚合酶 C 在细菌中一种DNA聚合酶执行半保留复制，其他的聚合酶参与修复反应 D 真核生物的细胞核、叶绿体或线粒体中各有一种特异的用于复制的DNA聚合酶，而其他的聚合酶只参与辅助功能或者修复反应 22、下列说法正确的有（）23、经分析某生物的一个核酸分子的碱基比率为A:G:T:C=26:25:36:16，这种核酸是（ ） A. 单链DNA B. 单链RNA C. 双链DNA D. 双链RNAA A 大肠杆菌中，DnaB是为了复制而解开DNA的解旋酶 B 引发需要游离的3端 C 引发末端可以由RNA引物、DNA