第二章染色体与DNA

第二章染色体与DNA第一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.1染色体chromosome2.1.1染色体概述第二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

染色体在不同的细胞周期有不同的形态表现。在细胞大部分时间的分裂间期表现为染色质(chromatin)。染色质是细胞核内可以被碱性染料着色的一类非定形物质。它以双链DNA为骨架，与组蛋白(hilston)、非组蛋白(non-histon)以及少量的各种RNA等共同组成丝状结构。在染色质中，DNA和组蛋白的组成非常稳定，非组蛋白和RNA随细胞生理状态不同而有变化。在细胞分裂期，染色质纤丝经多级螺旋化形成一种有固定形态的复杂的立体结构的染色体。染色体只在细胞分裂期，人们才能在光学显微镜下观察到这些结构。它们存在于细胞核，呈棒状的可染色结构，故称为染色体。细胞分裂时，每条染色体都复制生成一条与母链完全一样的链，形成同源染色体对。作为遗传物质，染色体具有以下特征：①分子结构相对稳定；②能够自我复制，使亲代、子代之间保持连续性；③能够指导蛋白质的合成；

④能够产生可遗传的变异。

第三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一ProkaryoticchromosomestructureNucleoid(类核,拟核)–Bacterialchromosome细菌染色体鞭毛核糖体原核生物染色体结构第四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一DNAdomains(结构域)/loops(环)50-100domainsorloopsperE.colichromosomeTheendsofloopsareconstrained(束缚)toprotein-membranecoreorscaffold(骨架)第五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一原核生物DNA的主要特征：一般只有一条染色体且大都带有单拷贝基因极少数基因如rRNA基因，以多拷贝形式存在整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成几乎每个基因序列都与他编码的蛋白质序列呈线性对应状态第六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一真核生物(Eukaryotic)chromosomestructure真核生物细胞DNA的总长度因不同的种而异,比原核生物基因组相比大数千倍,并由一定数目的分散的染色体组成,人类染色体为46条.每条染色体的DNA为单一线性分子,长度可达几厘米.所有这些DNA分子必须被包装进大小相当于细菌细胞的细胞核内。第七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

基因表达调控不仅与DNA序列相关，而且与染色体的结构相关。

染色体的组份：DNA、蛋白质、RNAEachDNAanditsassociatedproteinsiscalledachromosome1、蛋白质

组蛋白、非组蛋白2.1.2真核细胞染色体的组成第八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一是指所有真核生物的核中，与DNA结合存在的碱性蛋白质的总称。真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白质，含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸特别多，二者加起来约为所有氨基酸残基的1/4。

组蛋白与带负电荷的双螺旋DNA结合成DNA-组蛋白复合物。因氨基酸成分和分子量不同，主要分成5类。

通常含有H1，H2A，H2B，H3，H4等5种成分。分子量约10000～20000。1）组蛋白Histone第九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一ThemajorproteincomponentsofchromatinFourfamiliesofcorehistone:H2A,H2B,H3andH4,andanadditionalhistoneH1Small,10kDaforcorehistonesand23kDaforH1.Basic(richinlysine赖氨酸andarginine精氨酸)andtightlybindstoDNAHistones(组蛋白)Histoneoctamer(组蛋白八聚体)第十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一1.进化上的极端保守性。牛、猪、大鼠的H4氨基酸序列完全相同。牛的H4序列与豌豆序列相比只有两个氨基酸的差异（豌豆H4中的异亮氨基酸60→缬氨酸60，精氨酸77→赖氨酸77）。H3的保守性也很大，鲤鱼与小牛胸腺的H3只差一个氨基酸，小牛胸腺与豌豆H3只差4个氨基酸。2.无组织特异性。到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白。组蛋白的一般特性第十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

3.肽链上氨基酸分布的不对称性。碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。例如，H4N端的半条链上净电荷+16，C端只有+3，大部分疏水基团都分布在C端。

4.组蛋白的修饰作用。组蛋白可受到甲基化、乙酰化、磷酸化、聚ADP核糖酰化，以及与泛醌(ubiquinone)相结合等几种类型的修饰。组蛋白的修饰与染色质结构的变化及基因活性控制的相关性等等，是今后的重要研究课题。

5.富含赖氨酸的组蛋白H5。赖氨酸24%、丙氨酸16%丝氨酸13%、精氨酸11%。鸟类、两栖类、鱼类红细胞分离的H5均有种的特异性。在停止增殖的细胞中，还含有一种叫H1°的组蛋白，H1°的结构与H5相类似。第十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一组蛋白的作用一般认为组蛋白作为结构支持体的作用比其基因调节作用更为重要。第十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

非组蛋白是指细胞核中组蛋白以外的酸性蛋白质。组蛋白是碱性的，而非组蛋白则大多是酸性的。2）非组蛋白hertone;nonhistone第十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

非组蛋白不仅包括以DNA作为底物的酶，也包括作用于组蛋白的一些酶，如组蛋白甲基化酶。此外还包括DNA结合蛋白、组蛋白结合蛋白和调节蛋白。由于非组蛋白常常与DNA或组蛋白结合，所以在染色质或染色体中也有非组蛋白的存在,如染色体骨架蛋白。

染色体的高级结构，由于受细胞的生理状态变化的影响而发生变化。因此认为，非组蛋白的功能是：(1)酶(RNA合成酶、蛋白质磷酸化酶等)；(2)遗传信息的保持和表达调节(HMG14，HMG17及许多酸性染色体蛋白质)；(3)染色体的结构支持体(matrixprotein，基质蛋白质等；scaffoldprotein，支架蛋白质)等。第十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

染色体上除了存在大约与DNA等量的组蛋白以外，还存在大量的非组蛋白。

非组蛋白的多样性。非组蛋白的量大约是组蛋白的60%～70%，但它的种类却很多，约在20-100种之间，其中常见的有15-20种。

非组蛋白的组织专一性和种属专一性。非组蛋白的一般特性第十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一a.HMG蛋白（highmobilitygroupprotein）。这是一类能用低盐（0.35mol/LNaCl）溶液抽提、能溶于2%的三氯乙酸、相对分子质量较低的非组蛋白，相对分子质量都在3.0×104以下。b.DNA结合蛋白。用2mol/LNaCl除去全部组蛋白和70%非组蛋白后，还有一部分蛋白必须用2mol/LNaCl和5mol/L尿素才能与DNA解离。这些蛋白分子量较低，约占非组蛋白的20%，染色质的8%。几类常见的非组蛋白能与DNA结合，与H1作用第十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一真核生物基因组最大特点：具有大量重复序列，

功能DNA序列被不编码的序列隔开。C值（Cvalue）：单倍体DNA的总量C值反常现象

转座？

整合？2、真核生物基因组DNA第十九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一慢复性组分

非重复序列单拷贝序列基因中间复性组分

中度重复序列调控作用快复性组分

高度重复序列一般不转录真核生物基因组DNA序列的分类不同序列中非重复序列比例差异大第二十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

单拷贝序列在单倍体基因组中只出现一次或数次，因而复性速度很慢。单拷贝序列在基因组中占50-80％，如人基因组中，大约有60-65％的序列属于这一类。

单拷贝序列中储存了巨大的遗传信息，编码各种不同功能的蛋白质。目前尚不清楚单拷贝基因的确切数字，但是是有其在单拷贝序列中只有一小部份用来编码各种蛋白质，其他部份的功能尚不清楚1)单拷贝序列第二十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第二十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第二十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2）中度重复序列第二十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一Alu重复序列

第二十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一基因簇（genecluster）

非洲爪蟾的18S、5.8S及28SrRNA基因是连在一起的，中间隔着不转录的间隔区，这些单位在DNA链上串联重复约5000次。在卵细胞形成过程中这些基因可进行几千次不同比例的复制，产生2×106个拷贝，使rDNA占卵细胞DNA的75%，从而使该细胞能积累1012个核糖体第二十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一3）高度重复序列卫星DNA（satelliteDNA）隐蔽卫星DNA异染色质部分，与其稳定相关！？第二十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一3、染色质和核小体第二十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第二十九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一真核生物基因组的特点1、大2、重复序列3、非编码序列4、转录产物是单顺反子5、断裂基因，内含子6、顺式作用元件7、DNA多态性8、端粒第三十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.1.3原核生物基因组

细菌基因组的结构特点：

1.拟核（类核）结构；

2.存在转录单元（多顺反子）结构；

3.除RNA基因外，基本是单拷贝的；利于核糖体的快速组装，短时间内合成大量核糖体。

4.非编码序列相对较少；

5.存在不同的功能识别区复制起始区、复制终止区等

6.有重叠基因第三十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一1.基因组DNA在4000kb，估计有3500个基因，已确定的基因有900个，已确定有260个基因具有操纵子结构（75个操纵子中），每个基因平均长度1000bp；

2.已确定的基因中，多数是与代谢有关的酶、核糖体蛋白；

3.大多数基因是随机分布的，两条单链作为模板的概率基本相等；

4.多数基因都是单拷贝。

大肠杆菌基因组结构：第三十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一DNA的组成2.2DNA的结构第三十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第三十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一glycosidicbondphosphoesterbondNucleoside第三十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一核苷酸序列对DNA高级结构的形成有很大影响。例如：B-DNA中多聚（G-C）区易出现左手螺旋DNA（Z-DNA）；反向重复的DNA片段易出现发卡式结构等。2.2.1DNA的一级结构:就是指4种核苷酸的连接及其排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。第三十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.2.2DNA二级结构其基本特点是：1、DNA分子的两条主干链反向平行。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。第三十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第三十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一绕DNA双螺旋表面上出现的螺旋槽（沟），宽的沟称为大沟，窄沟称为小沟。大沟，小沟都、是由于碱基对堆积和糖-磷酸骨架扭转造成的。

第三十九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2、侧链碱基互补配对规律这就是嘌呤与嘧啶配对，而且腺嘌呤（A）只能与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）只能与胞嘧啶（C）配对。如一条链上某一碱基是C，另一条链上与它配对的碱基必定是G。碱基之间的这种一一对应的关系叫碱基互补配对原则。组成DNA分子的碱基虽然只有4种，它们的配对方式也只有A与T，C与G两种，但是，由于碱基可以任何顺序排列，构成了DNA分子的多样性。例如，某DNA分子的一条多核苷酸链有100个不同的碱基组成，它们的可能排列方式就是4100

。第四十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一3、双螺旋立体结构第四十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

当DNA钠盐在92％相对湿度下,DNA呈B型双螺旋。

构型当DNA钠盐在75％相对湿度下，则呈现A型双螺旋。

当DNA钠盐的相对湿度更低或在一些人工合成的DNA链中,还会出现一些其他构型

DNA的分子构型(B,Z,A)比较第四十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一ABZ第四十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一ABZ第四十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第四十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

A-DNA是DNA的脱水构型，右手螺旋，每螺旋含有11个核苷酸对。比较短和密，其平均直径是2.3nm。大沟深而窄，小沟宽而浅。在活体内DNA并不以A构型存在，但细胞内DNA-RNA或RNA-RNA双螺旋结构，却与A-DNA非常相似。B-DNA是DNA在生理状态下的构型。大多数DNA以B-DNA形式存在。但当外界环境条件发生变化时，DNA的构型也会发生变化。Z-DNA是左手螺旋。当某些DNA序列富含G-C，并且在嘌呤和嘧啶交替出现时，可形成Z-DNA。其每螺旋含有12个核苷酸对，平均直径是1.8nm，并只有一个深沟。DNA的分子构型(B,Z,A)比较:第四十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一核酸分子的二级结构(分别出现在DNA复制，转录，重组等阶段)第四十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一DNA的变性和复性

■变性（Denaturation)

DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程称为变性。

■增色效应(Hyperchromaticeffect)在变性过程中，260nm紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升，称为增色效应。第四十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一■融解温度（MeltingtemperatureTm)变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。，pH值，，尿素，甲酰胺等影响因素：G+C含量离子强度第四十九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第五十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一■复性（Renaturation)热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。■减色效应（Hypochromaticeffect)

随着DNA的复性，260nm紫外线吸收值降低的现象。

第五十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一DNA的三级结构第五十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

在细胞内(invivo)

l

DNA分子需以高度致密的超螺旋状态压缩在细胞核内l

富含AT及IR区域易于解链,形成十字型的负超螺旋,

以消除解链产生的应力,维持DNA分子的稳定状态lB-DNA→Z-DNA→B-DNA调控基因的表达DNA复制RNA转录需D.S.→S.S.状态第五十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

4、DNA的高级结构：DNA双螺旋进一步盘曲形成更加复杂的结构。第五十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一超螺旋形成示意末端固定的线型双螺旋额外的张力不能释放双螺旋以扭曲方式缓解应力，形成超螺旋第五十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一●超螺旋结构DNA

leadstoleft-handedsuperhelix

B-DNAoverwinding(右旋)

positivesupercoiled第五十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一Leadstoright-handedsuperhelixB-DNAunwinding(左旋)

所有生物的DNA几乎有5%为NegativeSuperhelix

NegativeSupercoiled

DNA拓扑异构酶I对单链DNA的亲和力要比双链高得多，这正是它识别负超螺旋DNA的分子基础，因为负超螺旋DNA常常会有一定程度的单链区。负超螺旋越高，DNA拓扑异构酶I作用越快。现已知道，生物体内负超螺旋稳定在5%左右，低了不行，高了也不行。第五十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一编码E．coli拓扑异构酶I的基因topA发生突变，则会引起旋转酶基因的代偿性突变；否则，负超螺旋增高，细胞生活能力降低。拓扑异构酶毒素类药物的抗肿瘤活性与其对酶-DNA可分裂复合物的稳定性相关。这类药物通过稳定酶-DNA可分裂复合物，有效地将酶转换成纤维毒素。第五十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一拓扑异构酶I作用的碱基序列特异性不高，但切点一定在C的下游方向4个碱基(包括Ｃ本身)的位置。在将DNA单链切断后，拓扑异构酶I连接于切口的5端，并贮藏了水解磷酸二脂键的能量用以连接切口，因而拓扑异构酶I的作用不需能量供应。Ⅱ型拓扑异构酶巧妙地执行了打开DNA双螺旋的过程第五十九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.3DNA的复制

(DNAReplication)

-----遗传信息的复制第六十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一遗传物质的分子机制分子生物学的核心Watson&Crick:

一种遗传物质，必须能行使两种

功能，即自我复制和对细胞的高

度特异性的影响遗传物质的基本属性：基因的自我复制控制性状的表达第六十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一DNA复制

亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分别以

每单链DNA分子为模板，聚合与自身碱基可以互补

配对的游离的dNTP,

合成出两条与亲代DNA分子完

全相同的子代DNA分子的过程。●Replicon;●Replisome;AunitofthegenomeinwhichDNAcontainaregionfromorigintoterminator

Themultiprotein(30±)structurethatassemblesatreplicatingforktoundertakesynthesisofDNA

第六十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一DNAreplicationatphaseSofcellcycleE.coli37℃0.5h105bp/minS6-8hsM1hG23-4hsmammaliancell22-25hrs500-5000bp/minG112hs第六十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一G1G2SM

哺乳动物的细胞周期DNA合成(synthesis)期人为分成：起始、延长、终止三个阶段第六十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

复制机理的复杂性D.S.DNAS.S.DNA能量的供求构型的变化超螺旋线状，开环状多种酶类的互作ReplisomeDNA复制起始控制机理知之甚少复制的准确性（修复，校正）研究试材的特殊性（温度敏感型ts，突变抑制体系Su）DNA复制速度(E.coli105bp/min，高速解旋112km/h?)缺乏统一的模式(D.S.DNA,S.S.DNA,LinearDNA….)第六十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.3.1DNA的半保留复制

（Semi-ConservationReplication）第六十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

DNA的半保留复制两条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。半保留复制的实验依据：

58年Meselson和Stahl利用氮标记技术试验证实。含有15N标记的培养基中培养大肠杆菌得到15NDNA。将15NDNA转移到含有14N标记的培养基中培养不同代数时，CsCl密度梯度离心,观察DNA所处的位置。15NDNA的密度比14NDNA的大，在密度梯度离心时，两种密度不同的DNA分布在不同的区带。第六十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一(CsClgradientcentrifuge)

N15

N14DNASemi-ConservationReplicationM.MeselsonandF.W.Stahl,Sciences44:675,1958.第六十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.3.2复制的一些基本概念1.复制子(replicon)

复制时，解链酶等先将DNA的一段双链解开，形成复制点，这个复制点的形状象一个叉子、方向与速度（replicationorigin&direction&speed）从复制原点到终点，组成一个复制单位1.复制叉(replicationfork)第六十九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一复制叉复制叉第七十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.复制起始点（E.coli-oriC）

GATCTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCCTTATTAG···11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATTACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245串联重复序列反向重复序列5353富含A·T的区段第七十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一ARS（autonomouslyreplicatingsequence）。在真核生物中发现的一类能启动DNA复制的序列，含有一个AT富集区。最早在酵母中分离得到，随后在其它真核生物中也发现了ARS序列的存在。起始点识别复合物（originrecognitioncomplex,ORC）,识别并结合ARS。第七十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一3.复制终止点4.复制方向单向相向双向5.复制速率6.冈崎片断与半不连续复制第七十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

子链DNA延伸方向

DNApolymerasereactsonthe3’endonly5’OHTCATCAC5’OH3’NewDNAelongationfrom5’to3’directionpppOHC++ppi

进化中保留的深刻的、选择与适应的、化学及功能的根源第七十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一DNA双螺旋走向是5′→3′,3′→5′方向，DNA聚合酶只能催化DNA从5′→3′的方向合成。半不连续复制模型前导链(leadingstrand)在以3′→5′方向的母链为模板时，复制合成出一条5′→3′方向的随从链(laggingstrand)以5′→3′为模板时，先合成多条5′→3′方向的短链，第七十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

“呼吸现象”

DNA复制原点处氢键迅速断裂与再生，

导致两条DNA链不断解链与聚合，

形成瞬间的单泡状结构的过程。

在富含AT的区域内尤为明显小结

第七十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一复制方向和速度：

单起点、双向等速多起点、双向等速第七十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.3.3复制的几种主要方式第七十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一线状DNA的复制

线状DNA复制的一个重要问题是末端RNA引物消除后如何补齐？

①形成聚合体T7DNA

②末端形成发夹结构痘病毒

③蛋白介入末端启动复制腺病毒DNA

第七十九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一线状DNA的不完全复制第八十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一形成聚合体第八十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一带发夹环的线性病毒DNA的复制第八十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

不需要RNA引物的复制腺病毒

蛋白质分子介入，进行末端的引发。

腺病毒中发现80Kd的末端结合蛋白（Tp），由丝氨酸残基（Ser）的-OH基团通过磷酸二酯键与胞苷酸（C）的5’-共价连接。Tp内的胞苷酸与线状DNA的3’端配对，成为病毒DNA复制起始的引物，在酶作用下合成新链。

其它枯草杆菌噬菌体φ29中也发现了27Kd的末端蛋白。第八十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第八十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一蛋白介入，不用RNA引物的线状DNA复制Tp第八十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

2.环状DNA双链的复制

θ

型复制：第八十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一滚环复制第八十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一许多病毒、细菌因子的复制方式第八十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一D-环复制：

线粒体、叶绿体环状DNA复制方式之一；

特点：1.以轻链为模板先复制其互补链；

2.以轻链为模板的子链继续合成，以

重链为模板开始合成；

3.复制完成。

两条链的合成不是同步的第八十九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一D—环复制第九十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.4原核生物和真核生物

DNA复制的特点第九十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.4.1DNA的复制过程（大肠杆菌为例）1.双链的解开1)DNA解螺旋酶/解链酶（DNAhelicase)通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。rep蛋白沿3’5’移动，而解螺旋酶I、II、III沿5’

3’移动。第九十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第九十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2)单链结合蛋白(SSBP-single-strandbindingprotein)：稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。第九十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一

拓扑异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区，同转录有关。

例：大肠杆菌中的ε蛋白

拓扑异构酶Π：该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA，作用是将负超螺旋引入DNA分子。同复制有关。例：大肠杆菌中的DNA旋转酶3)DNA拓扑异构酶(DNATopisomerase)：第九十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2.DNA的引发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片段第九十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一双链解开、复制起始第九十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一大约20个DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC处的4个9bp保守序列相结合第九十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna复制起始复合物使3个13bp直接重复序列变性,形成开链第九十九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一解链酶六体分别与单链DNA相结合(需DnaC帮助),进一步解开DNA双链第一百页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第一百零一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一2、RNA引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成。引物长度约为几个至10个核苷酸，第一百零二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一与大肠杆菌起点与复制起始有关的酶和辅助因子第一百零三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一参与复制的蛋白质和酶相对分子质量亚基数目功能DnaA520001识别起始点序列DnaB3000006解开DNA双链DnaC290001辅助DnaB结合于起始点HU190002类组蛋白，DNA结合蛋白，促进起始DnaG（引物合成酶）600001合成RNA引物SSB（单链DNA结合蛋白）756004结合单链DNARNA聚合酶4540005促进DnaA活性拓扑异构酶ii4000004释放DNA解链过程中产生的扭曲张力Dam甲基化酶320001使起点GATC序列的腺嘌呤甲基化第一百零四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一性质聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ3'5'外切活性+++5'3'外切活性+--5'3'聚合活性+中+很低+很高新生链合成--+主要是对DNA损伤的修复；以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙。修复紫外光引起的DNA损伤DNA复制的主要聚合酶，还具有3’-5‘外切酶的校对功能，提高DNA复制的保真性原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌）第一百零五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一DNA的半不连续复制（semi-discontinuousreplication)DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的，故称半不连续复制。在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链为滞后链。3、DNA链的延伸第一百零六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第一百零七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成53的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。第一百零八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第一百零九页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第一百一十页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一第一百一十一页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一4、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Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链第一百一十二页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。第一百一十三页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一HO5’3’3’5’DNA连接酶ATPADP5’3’5’3’T4DNA连接酶大肠杆菌DNA连接酶第一百一十四页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一复制终止第一百一十五页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一原核生物的复制终止

1，多为环状DNA分子，双向复制的复制片段在复制的终止点（ter）处汇合。第一百一十六页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一5`5`5`RNA酶OHP5`DNA聚合酶dNTP5`5`PATPADP+Pi5`5`DNA连接酶2，滞后链上不连续性片段的连接第一百一十七页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一真核生物DNA复制第一百一十八页，共一百三十二页，编辑于2023年，星期一（E.coli-oriC）

GATCTNTTTATTT···GATC