生物化学中英双语版1三Dna的复制修复及重组公开课获奖课件

生物化学原理

PrinciplesofBiochemistry

杨帆第1页DNA

RNA

蛋白质转录翻译逆转录复制遗传中心法则第2页第十三章DNA复制、修复及重组DNA复制DNA损伤与修复遗传重组第3页DNA复制DNA复制：是指亲代DNA双螺旋链解开，分别做为模板，指导子代DNA合成过程。第4页DNA复制：1.半保留复制：通过DNA复制产生新DNA双链中，一条链来源于亲代DNA，另一条则是新合成。1958年Meselson和Stahl第5页DNA复制：2.DNA复制起点和方式复制子：基因组上能独立进行复制单位称为复制子。每个复制子都具有自己复制起点。双向复制：生物体中，大多数DNA复制是双向复制。复制叉：DNA复制过程中，亲代DNA双链由复制起点开始逐渐部分解链，形成一种复制叉构造。第6页大肠杆菌染色体双向复制示意图第7页大肠杆菌染色体复制过程中形构造第8页双向复制及单向复制中复制叉构造第9页DNA复制：3.DNA聚合酶：参与DNA复制重要酶,该酶催化四种dNTP合成DNA。DNA聚合酶模板链合成新链模板链第10页DNA聚合酶反应特点:1.以四种dNTP为底物2.反应需要接受模板指导3.反应需要有引物3’羟基存在5.DNA链合成方向为5’→3’4.反应需要有二价金属（重要是Mg2+）存在第11页DNA复制：4.大肠杆菌DNA聚合酶：重要有三种DNA聚合酶Ⅰ：1956年kornberg初次发现⑴具有DNA聚合酶活性⑵3’5’核酸外切酶活性：由3‘端开始水解DNA链⑶5’3’核酸外切酶活性：由5’端开始水解DNA链⑷从3’端发生焦磷酸解作用第12页DNA聚合酶Ⅰ3’5’核酸外切酶活性在DNA复制过程中起着重要校对作用DNA聚合酶活性位点3’5’核酸外切酶活性位点第13页DNA聚合酶Ⅰ5’3’核酸外切酶活性一般作用于双链DNA配对碱基，从5’端水解下核苷酸。DNA聚合酶Ⅰ5’3’核酸外切酶活性在DNA复制和修复中起着重要作用。第14页DNA聚合酶Ⅰ构造：单链多肽。用枯草杆菌蛋白酶进行有限水解，可以得到两个大小不一样样片段。Klenow片段：包具有3’5’核酸外切酶活性和DNA聚合酶活性第15页DNA聚合酶Ⅱ：多亚基聚合酶，具有DNA聚合酶活性和3’5’核酸外切酶活性，不具有5’3’核酸外切酶活性。反应中需要有NH4+激活。是一种重要起修复作用酶。第16页DNA聚合酶Ⅲ：多亚基聚合酶，包具有10个亚基。其中α、ε、和θ亚基构成所谓关键酶。被认为是大肠杆菌细胞内真正负责DNA复制聚合酶。1.其α亚基具有DNA聚合酶活性，当和其他亚基构成全酶时，聚合效率可抵达1000bp/sec.2.其ε亚基具有3’5’核酸外切酶活性，起校对作用。3.不具有5’3’核酸外切酶活性第17页SlidingclampsubunitsCatalyticsubunitCatalyticsubunit3’5’exonucleasesubunits大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ构造示意图催化亚基3’5’核酸外切酶活性第18页大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲβ亚基－DNA结合示意图第19页

亚基与模板结合第20页大肠杆菌三种DNA聚合酶比较第21页DNA复制：5.DNA半不持续复制：DNA分子是反向平行；体内所有已知DNA聚合酶合成方向都是5’3’。前导链滞后链冈崎片段前导链后续链第22页DNA复制：6.DNA复制需要有RNA引物：所有已知DNA聚合酶都不能从头合成新链；RNA聚合酶则可在有DNA模板基础上，合成新RNA。DNA合成需要引物，而RNA合成不需要引物。⑴DNA复制起始RNA引物是在DNA模板链一定部位合成，由引物合成酶催化，一般长为几种至10几种核苷酸。⑵DNA复制完毕后，RNA引物消除和缺口弥补是由DNA聚合酶Ⅰ来完毕。第23页DNA复制：7.DNA高保真性：⑴运用DNA聚合酶反应保真机制⑵运用DNA聚合酶3’5’核酸外切酶活性⑶运用体内多种修复系统第24页DNA复制：8.DNA复制体：指与DNA复制有关30多种蛋白质和酶构成高效、高精度复制完整复合物。解旋酶（helicase）：运用ATP水解释放能量解开双链DNA负超螺旋。单链结合蛋白（SSB）：结合在单链DNA上，维持单链DNA完整性和稳定性。拓扑异构酶Ⅱ：通过变化DNA超螺旋状态，减少复制叉前进时带入扭曲张力，增进双链解开。DNA连接酶：连接DNA片段引物酶：合成DNA复制过程中所需要RNA引物。DNA聚合酶：新生DNA链延长第25页DNA复制DNA复制过程：1.复制起始：DanAHuDanB，DanC第26页第27页DNA复制过程：2.链延伸前导链延伸DNA拓扑异构酶解旋酶DNA聚合酶单链结合蛋白第28页DNA复制叉构造示意图第29页滞后链延伸：冈崎片段合成RNA引物DNA引物酶DNA拓扑异构酶解链酶第30页第31页滞后链合成过程中DNA聚合酶Ⅲ移动第32页滞后链RNA引物切除：DNA聚合酶Ⅰ5’

3’核酸外切酶活性第33页滞后链连接：DNA连接酶DNA聚合酶Ⅰ第34页DNA连接酶作用机制DNA连接酶第35页DNA复制过程：3.复制终止：大肠杆菌染色体复制终止第36页真核生物DNA复制：真核生物染色体有核小体构造真核生物基因组庞大真核生物DNA上往往有多种复制子真核生物DNA复制子在每个细胞周期仅起始复制一次第37页DNA损伤与修复DNA损伤：化学诱变：碱基置换；DNA片段缺失和插入；移码突变；插入失活物理原因致突变致癌剂致突变第38页DNA损伤后修复：1.直接修复：指经酶促反应进行修复过程。包括光修复和单个酶直接修复作用。鸟苷酸甲基化导致碱基错配第39页甲基转移酶对甲基化鸟嘌呤碱基作用第40页DNA损伤后修复：2.切除修复：指在一系列酶作用下，将DNA分子中受损部分切除掉，并以完整那一条链为模板，合成出切除部分，DNA构造恢复正常过程。第41页核苷酸切除修复第42页碱基切除修复第43页DNA损伤后修复：3.错配修复：修复在复制过程中错配且没有被校正单个或少数碱基。第44页错配修复第45页DNA损伤后修复：4.SOS反应与易错修复：SOS反应是