分子生物学本DNA的复制和转座省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

2.3 DNA复制 p39-50第1页第2页第3页第4页第5页DNA复制序列元件复制序列元件l大肠杆菌复制起始点（oriC）：由245bp组成复制终点（ter)：有6个22bp终止点位点第6页第7页第8页复制所需要酶lDNA旋转酶（拓扑异构酶）旋转酶（拓扑异构酶）松弛螺旋松弛螺旋l DNA解链酶解链酶l单链结合蛋白单链结合蛋白l引物酶引物酶lDNA聚合酶（表聚合酶（表2-10、表、表2-11）lDNA连接酶连接酶 解开解开DNA双螺旋双螺旋前导链合成滞后链合成第9页大肠杆菌大肠杆菌pol 第10页第11页第12页DNA复制过程l过程（动画）起始：从固定点（复制起点）开始延长终止前导链随从链（滞后链）第13页原核生物与真核生物复制不一样l复制所需蛋白因子和酶不一样（如真核复制所需蛋白因子和酶不一样（如真核DNA聚聚合酶：共五种，合酶：共五种，、）l复制速度：是原核复制速度：是原核1/10，但复制起始点多。，但复制起始点多。l引物和冈琦片段小于原核，引物为引物和冈琦片段小于原核，引物为10个核苷酸，个核苷酸，片段片段100-200个核苷酸；原核引物十几个核苷酸；原核引物十几-几十，几十，片段片段1000-个核苷酸个核苷酸l真核生物线性染色体两个末端含有特殊结构，真核生物线性染色体两个末端含有特殊结构，称为端粒。由端粒酶产生。称为端粒。由端粒酶产生。第14页第15页第16页复制几个主要方式 P41l线性DNA双链复制（如前所述）l环状DNA双链复制型滚环式x174D型粒体线DNA第17页l型第18页，单向复制，单向复制第19页第20页单向复制单向复制不对称复制不对称复制叶绿体叶绿体DNA第21页第22页第23页第24页第25页第26页第27页第28页第29页第30页DNA复制调控l大肠杆菌大肠杆菌发生在起始阶段，一旦开始复制，如无意外受阻，发生在起始阶段，一旦开始复制，如无意外受阻，就能一直进行下去就能一直进行下去l起始物位点（编码复制调整蛋白质）起始物位点（编码复制调整蛋白质）l复制起点复制起点l真核生物真核生物细胞生活周期水平调控细胞生活周期水平调控染色体水平调控染色体水平调控复制子水平调控复制子水平调控第31页l在一个复制叉之中，以下哪一个蛋白质数量最多？A.DNA聚合酶B.引发酶C.SSBD.DNA解链酶E.DNA拓扑异构酶l以下关于哺乳动物DNA复制特点描述哪一项是错误?lARNA引物较小B冈崎片断较小lCDNA聚合酶、参加D仅有一个复制起点lE片断连接时,由ATP供给能量CD第32页l两个前体片段都已合成后，要把它们连接在一起，可能按下面哪种次序进行酶促反应?ADNA聚合酶(53核酸外切酶)、DNA聚合酶I(聚合酶)和连接酶BDNA聚合酶(53核酸外切酶)、DNA聚合酶和连接酶C核糖核酸酶、DNA聚合酶和连接酶D引物酶、DNA聚合酶I和连接酶E解链酶、DNA聚合酶和连接酶A第33页l关于DNA复制叙述，错误是A引物酶底物是NTPBDNA聚合酶底物是dNTPC解螺旋酶能切断DNA再连接D拓扑酶切断一股或两股DNA链E连接酶仅连接双链DNA单链缺口C第34页l不属于滚环复制叙述是lA.内外环同时复制lB.M13噬菌体在E.coli复制形式lC.滚环复制不需要引物lD.A蛋白有核酸内切酶活性lE.一边滚动一边连续复制第35页l不属于D环复制叙述是lA.复制时需要引物lB.线粒体DNA复制形式lC.内外环起始点不在同一位点lD.内外环复制有时序差异lE.DNA-pol催化反应E第36页第37页第38页第39页第40页碱基切除修复碱基切除修复核苷酸切除修复核苷酸切除修复第41页第42页第43页第44页直接修复直接修复主要修复嘧啶二聚体主要修复嘧啶二聚体第45页第46页第47页l切除修复时DNA-pol；DNA连接酶；UvrA、UvrB；UvrC作用次序是A、B、C、D、E、l关于重组修复叙述，不正确是A适于DNA损伤面太大不能及时修复B修复线粒体DNA损伤C修复后损伤链并没有切去D以健康母链填补损伤处E.RecA有核酸酶活性CB第48页2.6 DNA转座 P56-65lDNA转座，或称移位（transposition），是由可移位因子（transposable element）介导遗传物质重排现象。第49页第50页1.转座子（Tn)定义：是存在于染色体DNA上可自主复制和移位基本单位能够从一个部位转移到另外一个部位DNA序列第51页2.细菌转座子分类插入序列（IS）复合转座子TnA家族转座噬菌体（Mu）第52页(1)插入序列（IS）最简单转座子，只含有转座所必需元件：两端有反向重复序列（invertedrepeats,1525bp），中间有编码转座所需酶基因(转座酶，解离酶基因）插入序列在转座时，其插入位点两旁会产生一小段正向重复（directrepeats）较小，长度为7501500kb命名:IS1,IS2,IS3,IS4:IS1第53页第54页Transposons contain inverted terminal repeatsTransposons contain inverted terminal repeats第55页GenerationofdirectrepeatsinhostDNAflankingatransposon通常通常IS插入插入是随机，但是随机，但转座酶通常转座酶通常优先选择有优先选择有特定序列插特定序列插入位点，这入位点，这么插入位点么插入位点称称插入热点插入热点第56页l(2)复合转座子（含插入序列转座子）：是一类带有一些抗药性基团（或其它宿主基因）转座子，其两翼往往带有两个相同或高度同源IS序列组成第57页(3)转座子（TnA）家族l除了和它转座作用相关基因外，还带有其它基因转座因子，往往没有IS序列，两翼带有38碱基倒置重复序列。l大小：5kbl图2-33第58页(4)转座噬菌体（Mu）l现有温和噬菌体特征，又有转座子特征第59页l3.转座机制复制性转座（replicativetransposition）转座过程有DNA复制，结果一个转座子留在原位，另一个插入到新位点保守性转座（conservativetransposition）转座子离开原位置，插入到新位点；这种转座又称非复制性转座（nonreplicativetransposition）第60页l4.转座遗传学效应引发靶序列DNA复制引发插入突变产生新基因引发染色体畸变引发生物进化第61页5.真核生物转座子(1)玉米Ds（dissociation）和Ac（activator）最早发觉（1940s）转座子，与一些品种玉米种子上色斑改变相关（玉米种子颜色由C基因编码因子造成；若C基因突变，就没有色素产生，种子几乎白色；若部分细胞产生回复突变，就会在种子上形成颜色斑点）第62页Effectsofmutationsandreversionsonmaizekernelcolor第63页l玉米控制因子有两类：自主性因子：能够转座非自主性因子：单独存在时不能转座，因为内部删除破坏了它们转座酶基因。如有其它转座元件（同一家族自主因子）提供转座酶，则能够转座第64页l玉米Ds（dissociation）-Ac（activator）体系Ac能自行转座Ds是Ac有缺点对应物，必须要有Ac帮助才能转座Ac 或Ds转座与染色体畸变联络如：插入到功效基因中，就会使该基因失活；自主元件出现地方会发生删除、重复和倒位第65页Transposable elements cause mutations and reversions Transposable elements cause mutations and reversions in maizein maize第66页lDs和Ac结构Ac与细菌转座子相同，约4500bp，两端有反向重复序列，中部含有转座酶基因Ds是Ac衍生物（功效不全，不能自主转座），有Ds-a、Ds-b、Ds-c3种第67页Structures of Structures of AcAc and and DsDs第68页l(2)果蝇中P因子 黑腹果蝇(D.melanogsater)一些品系在杂交时碰到了困难。当其中两个品系果蝇杂交时，子代表现“败育性状”，产生一系列缺点，包含突变、染色体畸变、减数分裂不正常分离以及不育。这些相关缺点出现称为“杂种败育(Hybriddysgenesis)”。第69页l黑腹果蝇中有两个与杂种败育相关系统已被判定。第一系统，果蝇被分为I型(诱导型)和R型(反应型)。第二系统。果蝇分为P型(Paternalcontributing，父系贡献型)和M型(Maternalcontributing，母系贡献型)。P型父系与M型母系杂交取得不育型，但反交可育。？第70页l1.造成杂种败育原因是什么？l2.所谓杂种不育即为体细胞正常，性腺不发育。为何体细胞能够正常发育，性腺发育却不正常？l3.为何只有M为母本交配才会造成后代败育？而以P为母本交配其后代是可育？其分子机制是什么？第71页1.造成杂种败育原因是什么？l几乎全部杂种不育都是因为P元件(Pelement)插入基因组W位点引发。lP元件是经典转座子：全部P元件拥有31bp倒转重复序列，在转座中都会使靶DNA产生8bp正向重复。lP-M杂交败育果蝇染色体P因子在许多位点插入，杂种败育代表特征是染色体断裂，断裂热点正是P因子出现位点。第72页2.2.所谓杂种不育即为体细胞正常，性腺不发育。为何所谓杂种不育即为体细胞正常，性腺不发育。为何体细胞能够正常发育，性腺发育却不正常？体细胞能够正常发育，性腺发育却不正常？第73页l功效型P转座子约2.9kb，有4个外显子及3个内含子。l在体细胞中仅前两个内含子被切除，mRNA被翻译成66kD蛋白质（转座阻遏酶）l在卵细胞转移内含子3会发生另外剪切过程，将mRNA4个阅读框联络起来，此mRNA翻译产生一个87KD蛋白质（转座酶，引发P转座和配子败育）第74页3.为何只有M为母本交配才会造成后代败育？而以P为母本交配其后代是可育？其分子机制是什么？l一个P品系含3050个拷贝P因子。M品系缺乏P因子。lP品系中，P因子作为基因组无活力元件被携带。当P父系与M母系杂交时被激活表示转座酶。第75页图图2-39 决定杂种败育是基因组中决定杂种败育是基因组中P 成份与一个成份与一个66KD 阻遏蛋白之间相互作用。阻遏蛋白之间相互作用。第76页l图2-39说明了细胞型分子机制。它依赖一个66kD蛋白质阻遏转座。此蛋白为卵中母系因子。即使P元件存在，在P品系中一定也有足够蛋白阻止转座发生。l在任何含有P母本杂交中，阻遏蛋白存在都将抑制转座酶合成或活性。l但假如这个母本是M型，在卵中没有阻遏蛋白，那么父本中P元件会诱导生殖细胞中转座酶活化。第77页l(3)反转录转座子（retrotransposons）以RNA作为中介进行复制（转座），与反转录病毒（retroviruses）复制相同，含有编码反转录酶基因，能进行反转录；酵母中Ty（transposonyeast）、果蝇中copia等反转录转座子两端有LTRs（longterminalrepeats）第78页Retrovirusreplicationcycle第79页ModelfortranspositionofTy第80页携带piggyBac转座子老鼠，它们细胞表示了红色荧光蛋白甘蓝环蛾中发觉转座子piggyBac第81页小结l掌握DNA复制过程、主要酶及其作用l掌握DNA复制特点（半保留复制、半不连续复制）l掌握转座子定义、类型及特点、转座机制及转座效应、玉米Ac-Ds体系，果蝇P因子及杂种败育l熟悉环状DNA双链复制、端粒复制l熟悉DNA修复调控第82页