第十章 DNA的生物合成 -生命的起点课件

第十章DNA的生物合成

——生命的起点第十章DNA的生物合成

1DNA复制RNA转录蛋白质翻译?第十章蛋白质的复制逆转录复制中心法则重点DNA复制RNA转录蛋白质翻译?第十章蛋白质的复制逆转2DNA复制的基本规律DNA复制的酶学及拓扑学变化DNA生物合成过程逆转录现象和逆转录酶DNA损伤与修复DNA复制的基本规律3人体体细胞23对染色体各有一半来自于父母核酸——DNA、RNA

提问：二者区别？

碱基（A、G、C、T——A、G、C、U）

戊糖（脱氧核糖——核糖）人体体细胞23对染色体核酸——DNA、RNA

4DNA合成——复制体细胞染色体有丝分裂DNA合成——复制体细胞染色体有丝分裂5第一节半保留复制机制——半保留复制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半保留复制子代DNA一、半保留复制的实验依据和意义第一节半保留复制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半6第十章DNA的生物合成——生命的起点课件7第十章DNA的生物合成——生命的起点课件8二、双向复制二、双向复制9第十章DNA的生物合成——生命的起点课件10三、复制的半不连续性三、复制的半不连续性11第二节DNA复制的酶学一、复制的化学反应（dATP）m+（dGTP）n+（dCTP）y+（dTTP）z

（dAMP+dGMP+dCMP+dTMP）m+n+y+z

+（m+n+y+z）PPi第二节DNA复制的酶学一、复制的化学反应12二、DNA聚合酶

大肠杆菌DNA聚合酶

分类ⅠⅡⅢ功能5′→3′聚合＋＋＋5′→3′外切＋－－3′→5′外切＋＋＋分子个数/细胞4004020聚合能力/分钟/分子60050105基因突变后的致死性可能不可能可能二、DNA聚合酶

大肠杆菌DNA聚合酶分类13（二）真核生物DNA聚合酶分类存在部位功能α细胞核起使，引物酶，合成随从链β细胞核无其他酶时起作用γ线粒体线粒体DNA复制δ细胞核合成领头链，解螺旋酶ε细胞核校读、修复、填补缺口（二）真核生物DNA聚合酶分类存在部位14三、DNA聚合酶外切酶活性

和复制的保真性1.严格遵守碱基配对规律2.聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能3.复制出错时有即时的校读功能三、DNA聚合酶外切酶活性

和复15第十章DNA的生物合成——生命的起点课件16四、复制中解链和DNA分子的拓扑学变化（一）解螺旋酶与复制相关的基因：dnaA、dnaB、…dnaX相应的基因产物：DnaA、DnaB…DnaXDnaA：辨认复制起始点：oriC（originC）DnaB：解开DNA双螺旋——解螺旋酶四、复制中解链和DNA分子的拓扑学变化（一）解螺旋酶17（二）DNA拓扑异构酶（二）DNA拓扑异构酶18第十章DNA的生物合成——生命的起点课件19(三）、单链DNA结合蛋白（SSB）性质：由177个氨基酸残基组成的相同四聚体结合单链DNA跨度约32个核苷酸单位；随着复制的进行而不断地结合、脱离具有协同效应功能：维持模板处于单链状态保护单链免受核酸酶降解。(三）、单链DNA结合蛋白（SSB）性质：由177个氨基酸残20四、引物酶与引发体引物酶（primase）：是dnaG的产物为一种特殊的RNA聚合酶；产物为长10～20碱基的RNA链；引发体（primosome）：

DnaA（辨认起始点）、DnaB（解螺旋酶）、

DnaC、加上其他复制因子构成复合体，结合到模板DNA上，引物酶进入后所构成的复合物。四、引物酶与引发体引物酶（primase）：21五、DNA连接酶五、DNA连接酶22五、DNA连接酶（DNAligase）五、DNA连接酶（DNAligase）231.旋转酶解开超螺旋。第三节DNA生物合成过程

一、复制的起始完成复制后的染色体子代细胞中的一条染色体旋转酶1.旋转酶解开超螺旋。第三节DNA生物合成过程

242.解螺旋酶在起点双向打开螺旋复制起始处的DNA片段起点复制叉解螺旋酶——解开双链2.解螺旋酶在起点双向打开螺旋复制起始处的DNA片段起点复制25解螺旋酶3.DNA结合蛋白与单链结合并向前移动DNA结合蛋白起点提问：DNA结合蛋白的作用？ATGC防止单链复合解螺旋酶3.DNA结合蛋白与单链结合并向前移动DNA结合蛋白26起点ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.RNA聚合酶催化起点处通过碱基互补连接引物RNA链。作用——确定起始部位，引导复制开始。3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi为什么不能直接连接DNA？RNA是真正的细胞主人A—U

G—C起点ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.R27二、新链5`→3`延长（复制DNA）二、新链5`→3`延长（复制DNA）28开链方向起点新链5｀新链3｀新链3｀新链5｀？？父代DNA—两链方向相反！必然无法连续复制开链方向开链方向起点新链5｀新链3｀新链3｀新链5｀？？父代DN297.均以5｀→3｀方向形成前导链和滞后链由冈崎片段连接成的新DNA链称滞后链。与复制叉移动方向相同，可以一直复制到底的新DNA链称前导链。7.均以5｀→3｀方向形成前导链和滞后链由冈崎片段连接成的新30（三）滚环复制（三）滚环复制31三、复制的终止（一）原核生物复制终止及不连续片段连接三、复制的终止（一）原核生物复制终止及不连续片段连接32（二）真核生物的端粒和端粒酶（二）真核生物的端粒和端粒酶333`5`5`3`5`3`3`5`5`3`5`3`34前导链连续复制滞后链不连续复制DNA复制为5`→3`半不连续复制。前导链连续复制滞后链不连续复制DNA复制为5`→3`半不连续35半保留——复制结果半不连续——复制过程半保留——复制结果36为什么进化出如此复杂的复制机制呢？在RNA的监控下保持DNA复制的高度忠实性用RNA引物控制起始，同时充分发挥了DNA聚合酶的纠错能力。第四节DNA的损伤和修复损伤——结构破坏、功能破坏一、突变的意义二、哪些因素会引起DNA损伤？环境污染物———物理因素（紫外线、（电离、核）辐射）、化学诱变剂、病毒杂合等。为什么进化出如此复杂的复制机制呢？在RNA的监控下保持DNA37第十章DNA的生物合成——生命的起点课件38第十章DNA的生物合成——生命的起点课件39突变的意义1.突变是进化分化的分子基础2.只有基因型改变的突变3.致死性的突变4.突变是某些疾病的发病基础突变的意义1.突变是进化分化的分子基础40……如经DNA为什么进化出如此复杂的复制机制呢？修复后有缺陷，DNA就会发生突变………发展成癌细胞……如经DNA为什么进化出如此复杂的复制机制呢？修复后有缺陷41三、突变分子改变的类型（一）、错配（点突变）（二）、缺失、插入和框移突变（三）、重排三、突变分子改变的类型（一）、错配（点突变）42第十章DNA的生物合成——生命的起点课件43第十章DNA的生物合成——生命的起点课件44第十章DNA的生物合成——生命的起点课件45四、DNA损伤的修复1.光复活TT紫外线(260nm)T(胸腺嘧啶）二聚体双键打开四、DNA损伤的修复1.光复活TT紫外线(260nm)T(46紫外光T-T二聚体可见光激活该酶只有高等哺乳动物该功能退化掉了。例对细菌紫外诱变或杀灭时尽量保持暗环境。光复活酶结合于损伤部位紫外光T-T二聚体可见光激活该酶只有高等哺乳动物该功能退化掉472.切除修复核酸酶DNA聚合酶DNA连接酶属于复制前的修复。2.切除修复核酸酶DNA聚合酶DNA连接酶属于复制前的修复。483.重组修复复制同时的修复*复制DNA聚合酶、连接酶补缺提问：原损伤部位没有修复，对后代影响大吗？在后代中只有一个个体含有该条DNA，后代越多，影响比例越小，等于消除影响。3.重组修复复制同时的修复*复制DNA聚合酶、连接酶补缺提问49****4.SOS修复SOS—求救信号DNA损伤严重，复制受到抑制，前几种方法难以奏效时：诱导校对能力差的DNA聚合酶形成，局部“乱配”********进化、变种、癌症、诱变育种等等都是基于这一机理。为了生存——变。****4.SOS修复SOS—求救信号诱导校对能力差的DNA50第五节逆转录（RNA指导的DNA合成）某些病毒的生存方式。如HIV病毒、致癌病毒胞膜蛋白双分子层衣壳蛋白RNA(病毒基因）破坏免疫识别机制，引起免疫系统失效！逆转录酶第五节逆转录（RNA指导的DNA合成）某些病毒的生存方式。51辅助T细胞-给病原体加识别标记的血液细胞辅助T细胞-给病原体加识别标记的血液细胞52逆转录病毒DNA单链逆转录病毒DNA单链53单链病毒DNA复制互补链异源重组病毒RNA转录单链病毒