第四章--DNA的复制2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,半保留复制的意义,保证了物种遗传的稳定性,(,高保真性、保守性,),？,是物种稳定的分子基础，但不是绝对的。,按半保留复制方式，子代,DNA,与亲代,DNA,的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的稳定性。,半连续复制的意义,解决了,DNA,复制过程中两条链同时沿着复制叉方向移动的问题。,DNA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,提高酶持续合成能力,3-5外切酶校对功能,核心酶二聚化,组建核工业心酶,5-3合成DNA的催化活性,夹子装配器，协同,亚基嵌住模板DNA,一、细菌DNA复制起始,（一）复制起始复合体,DnaA（起始点结合蛋白，识别起始序列，,在起点特异位置解开双链),DnaB（解旋酶，解开DNA双链）,DnaC（装载解旋酶和引发酶，帮助B结合于起点）,DnaG（引物合酶，合成RNA引物）,SSB（单链结合蛋白，具有协同性效应）,HU（类组蛋白，识别并刺激,OriC,形成开链）,拓扑异构酶,（释放DNA解链过程中产生的扭曲张力）,RNA聚合酶（促进,DnaA的活性,）,（二）复制起始区的结构特点,1、富含,AT,2、3个13bp的重复序列-解链的位点,3、4个9bp的重复序列,-,DnaA结合位点,（三）复制起始引发的过程：,1、DNA复制起点双链解开,，,形成复制叉,GATCTNTTNTTTT,TTATNCANA,DnaA+ATP,DnaB,DnaC,OriC,（富含AT）,313bp重复序列,49bp重复序列,DnaA结合位点,HU,+ATP,ATP,过程：,（1）约20个,DnaA结合在,49bp重复序列,（2）DnaA复制起始复合物使13bp重复序列变性，,形成开链,（3）DnaB与单链DNA结合（需要DnaC帮助），,进一步解开DNA双链，形成复制叉,2、RNA,引物的合成,leading strand:primase（引发酶）,lagging strand:primosome 引发体（引发前体primase）,引发前体：n,蛋白、,n,蛋白、,n”,蛋白、,i,蛋白、,dnaB,蛋白和,dnaC,蛋白,3、DNA,聚合酶将第一个dNTP加到引物的,3-OH,末端,SSB,DnaG,primase,DnaB,helicase,Pol III,（/）,引发体（primosome）,Pol I、ligase,复制体（replisome）,in vivo,二、细菌DNA复制延伸,（二）DNA聚合反应的特征,1、DNA的聚合反应是以dNTP为底物，以3,5,DNA为模板，按碱基配对原则在3-OH上加dNTP,（DNA聚合酶对碱基的选择功能）,2、需二价正离子如Mg,，3-OH作亲核进攻形成磷酸,二酯键,3、链沿5 3方向延长,4、碱基互补配对，若错配则切除掉,（一）DNA,复制体,(replisome),DNA,聚合酶全酶分子、引发体和解旋酶构成的复合体,（三）防止拓扑学问题,两种机制,1DNA,在生物细胞中本身就是负超螺旋，当,DNA,解链而产生正超螺旋时，可以被原来存在的负超螺旋所中和,2DNA,拓扑异构酶可以打开一条链，使正超螺旋状态转变成松弛状态；,DNA,拓扑异构酶,(,旋转酶,),可以在,DNA,解链前方不停地继续将负超螺旋引入双链,DNA,nick,结合,Pol I,引物移动/DNA合成,封闭缺口,降解的引物,DNA ligase,（四）缺刻平移(Nick translation)去除引物,5,5,3,3,parent,progeny,AATTAGTATGTTGTAACTAAAGT,TTAATCATACAACATTGATTTCA,terE/terD/terA,terC/terB/terF,Replication fork 1,Replication fork 2,tus,gene 产物,复制终止区：,200 kb,（DnaB inhibitor),复制叉相遇位点,三、细菌DNA复制的终止,Topoisomerase IV,：,使复制叉解体，释放子链DNA,（三）分离（segregation）,（一）终止位点,一侧复制叉的终止位点位于相遇点的另一侧,（二）终止机制,1、Tus蛋白的作用：,可与终止序列结合，阻止复制叉继续前移,2、两个复制叉在相遇点相遇,3、两个复制叉在复制快的复制叉的终止点相遇,4、最后50100bp由修复方式填补空缺,过程,酶和蛋白,作用,备注,起始,解链酶,解开DNA双链,模板,拓扑异构酶,松驰超螺旋,SSB(DBP),防止复性防止被水解,引物酶,合成,RNA,引物,RNA引物,延长,DNA-pol,DNA链的延伸、校读,底物dNTP,终止,DNA-pol,切除引物,填补空隙,校读,DNA连接酶,连接,DNA片段,拓扑异构酶,引负超螺旋,酶和蛋白,小结1：E.coli（原核生物）DNA复制,第三节 真核生物DNA复制,一、概述,（一）复制与细胞周期,S期,早：常染色质，,中：异染色质，,晚：着丝粒和端粒,（二）复制频率,每个细胞周期复制一次,（三）复制与核小体,1、复制叉形成时DNA从核小体解离，组蛋白八聚体解聚,2、复制叉通过后新、旧组蛋白与DNA重新组装成核小体,成熟前起始,（快速生长的,原核细胞,内）,二、真核生物DNA复制的起始,（一）复制起始点（多个）,酵母：自动复制序列（ARS）,特点：11bp的保守序列（富含AT）,（起始位点识别复合体,ORC）,（二）复制子簇（cluster of replicons）,特点,1、由多个复制子组成,，20-50个串联排列,2、同一,复制子簇,内的复制子基本同步起始,三、真核生物DNA复制的延伸,（一）相关酶和蛋白质,1、解旋酶（RP-A，replication protein A）,2、单链结合蛋白,3、,连接酶 I（DNA ligase I）,4、PCNA（proliferating cell nuclear antigen）,-,增殖细胞核抗原,与,Pol,向,Pol,的转换,有关,5、聚合酶,（二）真核生物DNA聚合酶,1、,DNA Pol,（作用：复制的引发）,复合体（,Pol,/引发酶）,（1）引发酶活性,合成前导链和每个后随链每个片段的RNA引物,（2）5,3,聚合酶活性,可继续延长DNA（a few hundred nt）但很快,被,Pol,代替,2、,DNA,Pol,（作用：前导链、滞后链延长，校对功能）,（1）5,3,聚合酶活性,（2）3,5,核酸外切酶活性,四、真核生物DNA复制的终止,1、终止位点：,不存在使复制叉终止和解聚的终止位点(Termini),2、终止机制：,复制终止通过复制叉的相遇而终止,五、真核生物染色体 DNA末端复制,（一）,端粒（Telomere）,1、概念：,是真核生物染色体末端的,一种特殊结构,2、组成：端粒DNA/端粒蛋白,（1）端粒蛋白：非组蛋白,（2）端粒DNA：,a、,含数百个短的正向重复序列，富含GC,b、通式：C,n,（A/T）,m,n,1，m=1-4,人的端粒DNA序列：（TTAGGG）n,3、,作用,（1）,稳定染色体结构,（2）防止染色体末端融合,（3）保护染色体结构基因,（4）,避免遗传信息在复制过程中丢失,附：,端粒长度-,分子钟,(molecularclock)的作用,随着细胞不断分裂，端粒的长度越来越短，当,达到一个临界长度，细胞染色体即失去稳定性，,阻止细胞进一步分裂的信号便发出。细胞将发,生凋亡（,apoptosis,）,（二）端粒酶,1、,组成,（1）蛋白质：逆转录酶,（2）,RNA,：约150,nt，部分序列与端粒DNA互补，,可作为合成端粒,DNA,的模板,（端粒酶是自身携带,RNA,模板的逆转录酶）,2、,功能：负责端粒DNA的延长，维持端粒的长度,3、存在部位在,干细胞,、,生殖细胞,和,肿瘤细胞,，,才可以检测到具有活性的端粒酶,4、端粒酶,和衰老、肿瘤有关,（三）端粒DNA的复制,1、已存在的端粒DNA的复制：,与其它部分DNA复制一起完成,2、端粒DNA的延长,主要由端粒酶完成,（1）G链（G-rich strand）的合成,（2）C链（C-rich strand）的合成,.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG,.AACCCCAACCCC,AACCCCAAC,5,3,3,5,dGTP,.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTT,G,GGGTT,.AACCCCAACCCC,AACCCCAAC,5,3,3,5,dGTP,.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTT,G,GGGTTG,.AACCCCAACCCC,AACCCCAAC,5,3,3,5,3,RNA template,（1）G链的合成,G链的合成,1,端粒酶与端粒DNA结合，端粒中的RNA与凸出的,G链3端的TTG配对,2,以端粒酶的RNA为模板，在G链3从头合成DNA,3,延伸6个核苷酸,合成一个重复单位后，端粒酶向新合成的DNA 3,端移动，端粒酶中的RNA再与3端的TTG配对。进,行多个循环，G链3端形成多个短的重复序列,（2）C链的合成,两个模型,a、G链末端回折，形成发夹结构；DNA聚合酶延伸,b、,Pol,a,/引发酶,合成RNA引物;pol,a,延伸;,primase,primase,.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG,.,AACCCCAACCCC,CCCCAAC,5,3,.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG,.,AACCCCAACCCC,CAACCCCAAC,5,3,.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG,.,AACCCCAACCCC,CCAACCC,CAACCCCAAC,5,3,.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG,.,AACCCCAACCCC,AACCCCAACCC,5,3,DNA polymerase,引物合成延伸,引物切除,3,5,C链的合成,1 引发酶以G链3端为模板合成一段引物,2 DNA聚合酶以G链为模板，补齐C链缺口,3 去除引物，在G链3端留下一个1216个核苷,酸的overhang（突出端）,（四）端粒的形成,1、端粒DNA在与端粒蛋白共同作用下自身回折，在染色体的末端形成一个大的DNA套索结构，即T-环(telomere loop)。,2、端粒G链3单链末端取代了端粒上游区域的相同序列，形成D-环,3、端粒DNA与端粒蛋白（非组蛋白）结合,附：真核生物DNA复制的特点,1、,复制速度慢：50nt秒，为原核生物的110,2、多个复制起始点，可同时进行复制（并非所有复制子,都同时复制）,3、一个细胞周期只复制一次；而原核生物可不停复制，,复制可以成熟前起始,4、引物及冈崎片段的长度均小于原核生物。真核长约,100-200,nt，原核长约,1000-2000,nt,。,小结,名词解释,半保留复制、半不连续复制、,冈崎片段、前导链、滞后链、,复制子、复制叉、复制泡,讨论,1、,简述原核生物,DNA,复制起始的过程,2、比较原核生物与真核生物DNA复制的差异,