DNA复制过程-课件

DNA复制过程DNA复制过程1细菌DNA复制“θ”型复制环状DNA的复制方式，即从复制起点开始，双向同时进行，形成θ样中间物环节：

DNA复制的起始

DNA链的延伸

DNA复制的终止

细菌DNA复制“θ”型复制21、DNA复制起点双链解开

，形成复制叉2、RNA引物的合成

3、DNA聚合酶将第一个dNTP加到引物的3'-OH末端复制的起始复制叉复制叉1、DNA复制起点双链解开，形成复制叉复制的起始复制叉复制3DNA复制延伸（二）DNA聚合反应的特征1、DNA的聚合反应是以dNTP为底物，以3’→5’

DNA为模板，按碱基配对原则在3’-OH上加dNTP

（DNA聚合酶对碱基的选择功能）2、链沿5’3’方向延长3、碱基互补配对，若错配则切除掉（一）DNA复制体(replisome)

DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和解旋酶构成的复合体DNA复制延伸（二）DNA聚合反应的特征（一）DNA复制体(4（三）防止拓扑学问题两种机制DNA在生物细胞中本身就是负超螺旋，当DNA解链而产生正超螺旋时，可以被原来存在的负超螺旋所中和（三）防止拓扑学问题两种机制5nick结合PolI引物移动/DNA合成封闭缺口降解的引物DNAligase（四）缺刻平移(Nicktranslation)去除引物5′5′3′3′parentprogenynick结合PolI引物移动/DNA合成封闭缺口降解的6AATTAGTATGTTGTAACTAAAGTTTAATCATACAACATTGATTTCAterD/terAterC/terBReplicationfork1Replicationfork2tusgene产物复制终止区：200kb（DnaBinhibitor)复制叉相遇位点三、细菌DNA复制的终止AATTAGTATGTTGTAACTAAAGTterD/7TopoisomeraseIV：使复制叉解体，释放子链DNA（三）分离（segregation）（一）终止位点一侧复制叉的终止位点位于相遇点的另一侧

（二）终止机制

1、Tus蛋白的作用：可与终止序列结合，阻止复制叉继续前移

2、两个复制叉在相遇点相遇

3、两个复制叉在复制快的复制叉的终止点相遇TopoisomeraseIV：使复制叉解体，释放子链DN8线状DNA末端复制的过程如何？思考线状DNA末端复制的过程如何？思考9DNA复制过程-课件10一、线状DNA末端复制问题5′3′5′3′5′3′5′3′5′5′5′一、线状DNA末端复制问题5′3′5′3′5′3′5′3′511线状DNA末端复制问题1、复制后产生粘性末端（stickyend）：滞后链的5’端引物切除后，因没有3’-OH存在

DNA聚合酶无法将缺少的部分补齐2、染色体不稳定3、染色体末端隐缩：DNA每复制一次，DNA

就缩短一次讨论：环状DNA是否存在末端复制问题？线状DNA末端复制问题12二、T7噬菌体DNA的末端复制5‘3’5‘3’3‘5’3‘5’5‘3’3‘5’5‘3’3‘5’互补的3’端配对5‘3’3‘5’聚合酶I和连接酶封闭缺口限制性酶交错切割5‘3’3‘5’聚合酶I3’延伸,完成复制真核生物如何解决末端复制的问题?二、T7噬菌体DNA的末端复制5‘5‘3‘3‘5‘3‘5‘13三、真核生物染色体DNA末端复制（一）端粒（Telomere）

1、概念：是真核生物染色体末端的一种特殊结构

2、组成：端粒DNA/端粒蛋白（1）端粒蛋白：非组蛋白（2）端粒DNA：

a、含数百个短的正向重复序列，富含GCb、通式：Cn（A/T）mn1，m=1-4人的端粒DNA序列：（TTAGGG）n三、真核生物染色体DNA末端复制人的端粒DNA序列：（TT143、作用

（1）稳定染色体结构

（2）防止染色体末端融合（3）保护染色体结构基因（4）避免遗传信息在复制过程中丢失附：端粒长度----分子钟(molecularclock)的作用

随着细胞不断分裂，端粒的长度越来越短，当达到一个临界长度，细胞染色体即失去稳定性，阻止细胞进一步分裂的信号便发出。细胞将发生凋亡（apoptosis）3、作用附：端粒长度----分子钟(molecularclo15（二）端粒酶

1、组成（1）蛋白质：逆转录酶（2）RNA：约150nt，部分序列与端粒DNA互补，可作为合成端粒DNA的模板

（端粒酶是自身携带RNA模板的逆转录酶）

2、功能：负责端粒DNA的延长，维持端粒的长度（二）端粒酶163、存在部位：在干细胞、生殖细胞和肿瘤细胞，才可以检测到具有活性的端粒酶4、端粒酶和衰老、肿瘤有关3、存在部位：17（三）端粒DNA的复制

1、已存在的端粒DNA的复制：

与其它部分DNA复制一起完成

2、端粒DNA的延长主要由端粒酶完成（1）G链（G-richstrand）的合成（2）C链（C-richstrand）的合成（三）端粒DNA的复制18G链的合成

[1]

端粒酶与端粒DNA结合，端粒中的RNA与凸出的

G链3’端的TTG配对

[2]

以端粒酶的RNA为模板，在G链3’从头合成DNA[3]

延伸6个核苷酸合成一个重复单位后，端粒酶向新合成的DNA3’端移动，端粒酶中的RNA再与3’端的TTG配对。进行多个循环，G链3’端形成多个短的重复序列G链的合成19C链的合成

[1]引发酶以G链3’端为模板合成一段引物

[2]DNA聚合酶以G链为模板，补齐C链缺口

[3]去除引物，在G链3’端留下一个12~16个核苷酸的overhang（突出端）C链的合成20（四）端粒的形成1、端粒DNA在与端粒蛋白共同作用下自身回折，在染色体的末端形成一个大的DNA套索结构，即T-环(telomereloop)。2、端粒G链3′单链末端取代了端粒上游区域的相同序列，形成D-环（四）端粒的形成213、端粒DNA与端粒蛋白（非组蛋白）结合3、端粒DNA与端粒蛋白（非组蛋白）结合22附：真核生物DNA复制的特点1、复制速度慢：～50nt／秒，为原核生物的1／102、多个复制起始点，可同时进行复制（并非所有复制子都同时复制）3、一个细胞周期只复制一次；而原核生物可不停复制，复制可以成熟前起始4、引物及冈崎片段的长度均小于原核生物。真核长约

100-200nt，原核长约1000-2000nt。

Nucleotide（nt核苷酸）附：真核生物DNA复制的特点Nucleotide（nt核23DNA复制过程DNA复制过程24细菌DNA复制“θ”型复制环状DNA的复制方式，即从复制起点开始，双向同时进行，形成θ样中间物环节：

DNA复制的起始

DNA链的延伸

DNA复制的终止

细菌DNA复制“θ”型复制251、DNA复制起点双链解开

，形成复制叉2、RNA引物的合成

3、DNA聚合酶将第一个dNTP加到引物的3'-OH末端复制的起始复制叉复制叉1、DNA复制起点双链解开，形成复制叉复制的起始复制叉复制26DNA复制延伸（二）DNA聚合反应的特征1、DNA的聚合反应是以dNTP为底物，以3’→5’

DNA为模板，按碱基配对原则在3’-OH上加dNTP

（DNA聚合酶对碱基的选择功能）2、链沿5’3’方向延长3、碱基互补配对，若错配则切除掉（一）DNA复制体(replisome)

DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和解旋酶构成的复合体DNA复制延伸（二）DNA聚合反应的特征（一）DNA复制体(27（三）防止拓扑学问题两种机制DNA在生物细胞中本身就是负超螺旋，当DNA解链而产生正超螺旋时，可以被原来存在的负超螺旋所中和（三）防止拓扑学问题两种机制28nick结合PolI引物移动/DNA合成封闭缺口降解的引物DNAligase（四）缺刻平移(Nicktranslation)去除引物5′5′3′3′parentprogenynick结合PolI引物移动/DNA合成封闭缺口降解的29AATTAGTATGTTGTAACTAAAGTTTAATCATACAACATTGATTTCAterD/terAterC/terBReplicationfork1Replicationfork2tusgene产物复制终止区：200kb（DnaBinhibitor)复制叉相遇位点三、细菌DNA复制的终止AATTAGTATGTTGTAACTAAAGTterD/30TopoisomeraseIV：使复制叉解体，释放子链DNA（三）分离（segregation）（一）终止位点一侧复制叉的终止位点位于相遇点的另一侧

（二）终止机制

1、Tus蛋白的作用：可与终止序列结合，阻止复制叉继续前移

2、两个复制叉在相遇点相遇

3、两个复制叉在复制快的复制叉的终止点相遇TopoisomeraseIV：使复制叉解体，释放子链DN31线状DNA末端复制的过程如何？思考线状DNA末端复制的过程如何？思考32DNA复制过程-课件33一、线状DNA末端复制问题5′3′5′3′5′3′5′3′5′5′5′一、线状DNA末端复制问题5′3′5′3′5′3′5′3′534线状DNA末端复制问题1、复制后产生粘性末端（stickyend）：滞后链的5’端引物切除后，因没有3’-OH存在

DNA聚合酶无法将缺少的部分补齐2、染色体不稳定3、染色体末端隐缩：DNA每复制一次，DNA

就缩短一次讨论：环状DNA是否存在末端复制问题？线状DNA末端复制问题35二、T7噬菌体DNA的末端复制5‘3’5‘3’3‘5’3‘5’5‘3’3‘5’5‘3’3‘5’互补的3’端配对5‘3’3‘5’聚合酶I和连接酶封闭缺口限制性酶交错切割5‘3’3‘5’聚合酶I3’延伸,完成复制真核生物如何解决末端复制的问题?二、T7噬菌体DNA的末端复制5‘5‘3‘3‘5‘3‘5‘36三、真核生物染色体DNA末端复制（一）端粒（Telomere）

1、概念：是真核生物染色体末端的一种特殊结构

2、组成：端粒DNA/端粒蛋白（1）端粒蛋白：非组蛋白（2）端粒DNA：

a、含数百个短的正向重复序列，富含GCb、通式：Cn（A/T）mn1，m=1-4人的端粒DNA序列：（TTAGGG）n三、真核生物染色体DNA末端复制人的端粒DNA序列：（TT373、作用

（1）稳定染色体结构

（2）防止染色体末端融合（3）保护染色体结构基因（4）避免遗传信息在复制过程中丢失附：端粒长度----分子钟(molecularclock)的作用

随着细胞不断分裂，端粒的长度越来越短，当达到一个临界长度，细胞染色体即失去稳定性，阻止细胞进一步分裂的信号便发出。细胞将发生凋亡（apoptosis）3、作用附：端粒长度----分子钟(molecularclo38（二）端粒酶

1、组成（1）蛋白质：逆转录酶（2）RNA：约150nt，部分序列与端粒DNA互补，可作为合成端粒DNA的模板

（端粒酶是自身携带RNA模板的逆转录酶）

2、功能：负责端粒DNA的延长，维持端粒的长度（二）端粒酶393、存在部位：在干细胞、生殖细胞和肿瘤细胞，才可以检测到具有活性的端粒酶4、端粒酶和衰老、肿瘤有关3、存在部位：40（三）端粒DNA的复制

1、已存在的端粒DNA的复制：

与其它部分DNA复制一起完成

2、端粒DNA的延长主要由端粒酶完成（1）G链（G-richstrand）的合成（2）C链（C-richstrand）的合成（三）端粒DNA的复制41G链的合成

[1]

端粒酶与端粒DNA结合，端粒中的RNA与凸出的

G链3’端的TTG配对

[2]