第四章 DNA的复制课件4

第四章DNA的复制中心法则第四章-DNA的复制龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞。第四章-DNA的复制一、半保留复制二、复制起点、方向和速度三、半不连续复制模型四、与DNA复制有关的物质五、细菌DNA的复制六、DNA复制的保真性七、复制的模型主要内容第四章-DNA的复制1953

WatsonandCrick一、半保留复制第四章-DNA的复制1、定义DNA双链解开，以每条母链为模板，合成其互补的子链，成为两段相同的子代DNA，由于每个子代DNA分子都是半旧半新，所以称之为半保留复制。2、意义：解释了遗传的保守性。第四章-DNA的复制3、实验依据:1958Meselson和StahlMatthewMesselsonFranklinStahl第四章-DNA的复制5’3’5’3’ParentalstrandsSemi-conservativeConservativeDispersiveDaughterstrands第四章-DNA的复制14N-14N14N-15N15N-15N14NH4Cl20min15NH4Cl40min大肠杆菌每20分钟DNA复制一次以15NH4Cl为唯一N源，连续培养12代，所有的DNA都被标记。DNA-15NDNA-15NDNA-14NDNA-15NDNA-14N第四章-DNA的复制问题：1、复制可以随机起始吗？2、复制是单向的还是双向的？第四章-DNA的复制二、复制起点、方向和速度1、复制原点(起始位点)（1）、用origin,ori或o表示（2）、是富含A·T区段（3）、原核：1个；真核：多个第四章-DNA的复制isolationoforiC第四章-DNA的复制2、复制终点：复制终止处的特定DNA序列。第四章-DNA的复制3、方向和速度主要是双向等速复制第四章-DNA的复制第四章-DNA的复制4、复制子：基因组中能独立进行复制的DNA单位，即复制起点到两终点的DNA序列。第四章-DNA的复制第四章-DNA的复制原核生物只有一个复制子，而真核生物有多个复制子。第四章-DNA的复制5、复制叉双螺旋DNA两条亲本链分开使复制进行的部位。第四章-DNA的复制第四章-DNA的复制1、大肠杆菌的DNA复制时间是40分钟，细胞分裂时间是20分钟,为什么大肠杆菌可以20分钟繁殖一代.第四章-DNA的复制2、女性子宫癌细胞中最长的DNA分子可达36mm，DNA复制速度约为4μm／min，但复制过程的完成仅需40min左右，这主要是因为A、边解旋边复制B、以半保留方式复制C、有许多复制起点(分段复制)D、每个复制起点双向复制第四章-DNA的复制三、半不连续复制模型解链方向3

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3´5´3´5´3´5´前导链冈崎片段滞后链日本学者Okazaki提出（1968）E.coli1000-2000Nt真核生物100-200Nt第四章-DNA的复制1、前导链：以5¢-3¢方向连续合成的DNA链2、滞后链：总体上沿着3¢到5¢方向延伸，但以小片段形式(5¢-3¢)不连续合成，最后共价连接起来3、冈崎片段：在非连续复制中产生的短片段，随后被连接成完整的链

3′5′5′3′3′5′第四章-DNA的复制四、与DNA复制有关的物质第四章-DNA的复制1、原料：dATP、dGTP、dCTP、dTTP第四章-DNA的复制2、模板：DNA的两条链3、引物：一段RNA(DNA聚合酶不能从头合成DNA)4、引发酶：合成RNA引物的酶。第四章-DNA的复制问题：为什么需要有RNA引物来引发DNA复制呢?提高了DNA复制的准确性。因为DNA复制开始时掺入的核苷酸往往容易出错，加的RNA引物可以被切除，不会影响DNA复制的准确性。第四章-DNA的复制解链方向3

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3´5´3´5´3´5´前导链冈崎片段滞后链引物存在5'末端隐缩问题！第四章-DNA的复制5、DNA聚合酶1）、原核（大肠杆菌）DNApolⅠ、Ⅱ、Ⅲ、IV和V（1）、DNApolⅠ：DNA错配矫正和RNA引物切除①5′-3′聚合活性：20个核苷酸（聚合活性）②3′-5′外切活性：错配校正（水解活性）③5′-3′外切活性：RNA引物切除（水解活性）③②①蛋白酶Klenow酶第四章-DNA的复制（2）、DNApolⅢ：DNA复制的主要聚合酶1000个核苷酸/秒，连续性≥5,000个核苷酸第四章-DNA的复制①β亚基：“活动夹板”，允许全酶沿着DNA滑动。第四章-DNA的复制②DNA聚合酶III----形成不对称的二聚体，使前导链、滞后链的合成可同时进行第四章-DNA的复制滞后链模板形成了一个回环。③回环模型第四章-DNA的复制（3）大肠杆菌DNApolⅡ、IV和V

参与复制过程中的损伤修复1、半保留半不连续复制2、DNA复制的方向和速度3、前导链4、滞后链5、冈崎片段6、参与DNA复制的主要物质？7、大肠杆菌DNA聚合酶I和III的作用？第四章DNA的复制第四章-DNA的复制四、与DNA复制有关的物质1、底物2、模板3、引发酶4、引物5、DNA聚合酶第四章-DNA的复制2）真核生物（哺乳动物）DNApolα,polβ,polγ,polδ,polεpolγ：线粒体DNA合成polβ和polε：损伤修复polδ:复制的主要酶，合成先导链和滞后链polα:具有引发酶活性，合成引物第四章-DNA的复制6、DNA连接酶3´5´3´5´OHP大肠杆菌DNA连接酶：连接双链DNA上的切口，不能连接两条游离的DNA分子。注意区别切口和缺口？第四章-DNA的复制7、解旋酶：分离双螺旋DNA的两条链8、单链结合蛋白：稳定DNA的单链状态第四章-DNA的复制9、DNA拓扑异构酶第四章-DNA的复制DNA双螺旋，在外力作用往紧缠的方向捻转时，产生的超螺旋为正超螺旋（左手超螺旋）。第四章-DNA的复制负超螺旋有利于双螺旋解旋。生物体内负超螺旋稳定在5%左右。DNA双螺旋在外力作用向松缠的方向捻转时，产生的超螺旋为负超螺旋（右手超螺旋）。第四章-DNA的复制（1）、DNA拓扑异构酶Ⅰ（E.coli）第四章-DNA的复制第四章-DNA的复制（2）、DNA拓扑异构酶Ⅱ（E.coli）第四章-DNA的复制五、细菌DNA的复制θ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。第四章-DNA的复制（一）复制的起始（二）复制的延伸（三）复制的终止大肠杆菌复制过程第四章-DNA的复制（一）复制的起始第四章-DNA的复制1、oriC的结构特点（最小起始位点是245bp）1)、4个9bp的重复序列2)、3个13bp的重复序列

第四章-DNA的复制2、复制起始（1）、DNA复制起点双链解开，形成复制叉。第四章-DNA的复制DnaA蛋白在DNA复制的起始中起重要作用

4个9bp的重复序列-----DnaA结合位点第四章-DNA的复制①DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC处的4个9bp保守序列相结合。第四章-DNA的复制3个13bp的重复序列---解链的位点

第四章-DNA的复制②DnaA蛋白的结合促进3个13bp重复序列变性,形成开链；第四章-DNA的复制③DnaB蛋白（解旋酶）分别与单链DNA结合,进一步解开DNA双链。第四章-DNA的复制第四章-DNA的复制1、DNApolⅢ能够使DNA前导链和滞后链同时复制。（二）、DNA链的延伸标志：聚合酶把第一个dNTP加到引物的3'-OH端第四章-DNA的复制2、前导链合成1000-2000Nt后，滞后链开始合成；3、冈崎片段的长度为1000-2000Nt。第四章-DNA的复制4、DNApolI切除RNA引物，填补缺口。DNApolⅠ：①5′-3′聚合活性：20个核苷酸②5′-3′外切活性：RNA引物切除5、DNA连接酶接连切口第四章-DNA的复制（三）、DNA复制的终止终止子：两个终止区域，含6个终止位点，约22bp。第四章-DNA的复制终止区域一：TerETerDTerA终止区域二：TerFTerBTerC每个区域只对一个方向的复制叉起作用1、终止子序列第四章-DNA的复制2、终止蛋白Tus蛋白：与Ter位点结合，通过阻止解链酶的解链活性而终止复制。复制体解体后，50-100bp未被复制，由修复方式填补空缺。第四章-DNA的复制1、RNA引物的作用2、DNA聚合酶的碱基选择作用3、DNA聚合酶的校正功能（3′-5′外切活性）4、修复系统的作用六、DNA复制的保真性第四章-DNA的复制1、1953年Watson和Crick提出：（）Ａ.多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋Ｂ.DNA的复制是半保留的，常常形成亲本—子代双螺旋杂合链Ｃ.三个连续的核苷酸代表一个遗传密码Ｄ.遗传物质通常是DNA而非RNA第四章-DNA的复制2、在原核生物复制子中以下哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核甘酸：Ａ.DNA聚合酶ⅢＢ.DNA聚合酶ⅡＣ.DNA聚合酶ⅠＤ.外切核酸酶MFl3、DNA复制时不需要以下哪种酶？（）Ａ.DNA指导的DNA聚合酶Ｂ.RNA指导的DNA聚合酶Ｃ.拓扑异构酶Ｄ.连接酶第四章-DNA的复制4、哪一项不属于DNA复制的特点（）A.半不连续复制B.半保留复制C.都是等点开始、两条链均连续复制D.有DNA指导的DNA聚合酶参加5、真核生物复制起始点的特征包括（）A.富含GC区B.富含AT区C.ZDNAD.无明显特征第四章-DNA的复制6、原核DNA合成酶中（）的主要功能是合成前导链和冈崎片段A.DNA聚合酶ⅠB.DNA聚合酶ⅡC.DNA聚合酶ⅢD.引物酶

第四章-DNA的复制七、复制的模型（一）、环状双链DNA1、θ复制，又称为Carins复制，双向同时复制。第四章-DNA的复制D环：一条单链和一条双链组成的三元泡状结构。2、D环复制：线粒体DNA（单向复制）特点：H链和L链各有一复制起始点，导致双链复制不同步；第四章-DNA的复制3、滚环复制（φX174）DNA聚合酶结合在一个缺口链的3ˊ端绕环合成与模板链互补的DNA，由于3ˊ端不断延长,而5ˊ端则不断甩出,好象中间的一个环在不断滚动一样。单向复制第四章-DNA的复制（二）、线性双链DNA存在５′末端隐缩问题思考题为什么线状DNA分子复制会出现5´端短缩现象？哺乳动物生殖细胞的线状DNA分子如何避免5´端短缩现象？第四章-DNA的复制1、端粒端粒是真核生物染色体末端的蛋白质-DNA结构，端粒DNA由数百个短的正向重复序列组成。（人的是TTAGGG）。3′3′5′5′AATCCCTTAGGG第四章-DNA的复制2、端粒的作用（1）稳定染色体末端结构；（3）避免遗传信息在复制过程中丢失。（2）防止染色体末端融合；第四章-DNA的复制卡罗尔·格雷德杰克·绍斯塔克伊丽莎白·布兰克本（端粒酶）（端粒的作用）（端粒）端粒和端粒酶：2009年诺贝尔奖第四章-DNA的复制3、端粒酶2）组成①蛋白质：逆转录酶②RNA：约150Nt，含有合成端粒DNA的模板1）定义：端粒酶是自身携带RNA模板的逆转录酶。3）功能：负责端粒DNA的延长，维持端粒的长度。第四章-DNA的复制4、四膜虫端粒DNA的复制／TTGGGG重复G链：TTGGGGC链：AACCCC第四章-DNA的复制１）Ｇ链的合成aaaAACCCCAACuuac---5'G链–T2G4-----TTGGGGTTGGGGC链--A2C4----①5'3'3'①延伸：端粒酶与端粒DNA结合，端粒酶用它的RNA内3个碱基AAC为模板，添加3个碱基TTG到端粒3′端；TTG

第四章-DNA的复制１）Ｇ链的合成②aaaAACCCCAACuuac---5'G链–T2G4-----TTGGGGTTGGGGTTG

C链--A2C4----5'3'3'②转位：端粒酶转位到端粒的新3′端，模板RNA的AAC序列与端粒内新掺入的TTG配对；第四章-DNA的复制１）Ｇ链的合成③aaaAACCCCAACuuac---5'G链–T2G4-----TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG

C链--A2C4----5'3'3'③延伸：以端粒酶的RNA为模板，加6个核苷酸：GGGTTG到端粒3′端；多次循环第四章-DNA的复制Ｇ链的合成aaaAACCCCAACuuac---5'G链–T2G4-----TTGGGGTTGGGGTTG