基因信息的傳遞地球生命的傳奇基因信息的傳遞地球生命的傳奇1生命簡史TheBigBang150－200億年MilkyWaygalaxy136億年solarsystem46億年生命簡史TheBigBang150－22分子生物學(xué)——復(fù)制課件3分子生物學(xué)——復(fù)制課件4TheLifeStory40億年古細(xì)菌、真細(xì)菌、真核原生生物TheLifeStory40億年古細(xì)菌、5TheLifeStory40億年寒武紀(jì)生命大爆炸5－6億年多細(xì)胞生物植物登陸 4億年 動物登陸 3.6億年哺乳動物誕生 2.3億年靈長類動物誕生 5500萬－8000萬年人類直系祖先誕生700萬－500萬現(xiàn)代人誕生 5－10萬年人類文明史1萬年TheLifeStory40億年寒武紀(jì)生命6科學(xué)家復(fù)原的“杜馬伊”形象科學(xué)家復(fù)原的“杜馬伊”形象7學(xué)科簡史1859年CharlesRobertDarwin學(xué)科簡史1859年CharlesRobertDar81865年Mendel’sPea1941年OneGene,OneEnzyme1953年DNAdoublehelix1966年GeneticCodeCracked1972年FirstrecombinantDNA1982年Firsttransgenicmice2003年人類基因組測序基本完成1865年Mendel’sPea9分子生物學(xué)發(fā)展階段準(zhǔn)備和醞釀階段蛋白質(zhì)是生命的主要基礎(chǔ)物質(zhì)生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和發(fā)展階段遺傳信息傳遞——中心法則的建立分子生物學(xué)發(fā)展階段準(zhǔn)備和醞釀階段10分子生物學(xué)發(fā)展階段初步認(rèn)識生命本質(zhì)及改造生命的深入發(fā)展階段重組DNA技術(shù)的建立和發(fā)展基因組研究的發(fā)展單克隆抗體及基因工程抗體的建立和發(fā)展基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理研究成為新的前沿領(lǐng)域分子生物學(xué)發(fā)展階段初步認(rèn)識生命本質(zhì)及改造生命的深入發(fā)展階段11分子生物學(xué)——復(fù)制課件12分子生物學(xué)——復(fù)制課件13分子生物學(xué)——復(fù)制課件14分子生物學(xué)——復(fù)制課件15第十章DNA的生物合成

BiosynthesisofDNA復(fù)制過程起始、延伸、終止損傷修復(fù)光、切除、重組、SOS修復(fù)復(fù)制條件其它蛋白酶聚合酶引物酶—引發(fā)體連接酶復(fù)制特點半保留復(fù)制半不連續(xù)合成——岡崎片斷第十章DNA的生物合成

Bios16復(fù)制DNA遺傳信息親代——>子代；轉(zhuǎn)錄和翻譯——基因表達(dá)基本的三類RNA制造蛋白質(zhì)，決定生物的表現(xiàn)型中心法則

thecentraldogma復(fù)制DNA中心法則

thecentraldogma17中心法則的補(bǔ)充RNA病毒復(fù)制RNA遺傳信息親代——>子代逆轉(zhuǎn)錄RNA——>DNA中心法則的補(bǔ)充RNA病毒18DNAdependentDNApolymerase——DDDPDNAdependentRNApolymerase——DDRPRNAdependentRNApolymerase——RDRPRNAdependentDNApolymerase——RDDPDNAdependentDNApolymerase—19第一節(jié)復(fù)制基本規(guī)律

——復(fù)制的特點

一、半保留復(fù)制semiconservativereplication親代DNA鏈為模板，合成子代DNA鏈子代DNA雙鏈中含一條親代DNA鏈

第一節(jié)復(fù)制基本規(guī)律

——復(fù)制的特20DNA復(fù)制機(jī)制的三種假說DNA復(fù)制機(jī)制的三種假說21使子代DNA與親代DNA不同使子代DNA與親代DNA不同221958年M.Messelson和F.Stahl15N培養(yǎng)基→14N培養(yǎng)基提取DNA，作密度梯度離心

復(fù)制基本方式的證明1958年M.Messelson和F.Stahl23分子生物學(xué)——復(fù)制課件24闡明半保留復(fù)制的意義從原則上保證了遺傳的相對保守性奠定了DNA是遺傳物質(zhì)的地位闡明半保留復(fù)制的意義從原則上保證了遺傳的相對保守性25二、復(fù)制起始點originDNA復(fù)制從特定的位點起始（復(fù)制子）富含AT原核生物一個真核生物多個

二、復(fù)制起始點origin26三、雙向復(fù)制

bidirectionalreplication復(fù)制起始點為中心，向兩個方向同時進(jìn)行復(fù)制微生物中，也可進(jìn)行單向復(fù)制如滾環(huán)復(fù)制三、雙向復(fù)制

bidirectionalreplicati27分子生物學(xué)——復(fù)制課件28分子生物學(xué)——復(fù)制課件29四、需要引物primer

DNAPolymerase不能從頭開始只能延伸已有核酸鏈引物酶Primase合成一小段RNA鏈(引物)提供3’端自由羥基（3’-OH）引物的大小原核生物:50～100個核苷酸真核生物：約為10個核苷酸

四、需要引物primer30分子生物學(xué)——復(fù)制課件31五、半不連續(xù)復(fù)制DNA聚合酶合成方向5‘——>3’DNA雙鏈逆向平行DNA的解鏈和復(fù)制同時進(jìn)行五、半不連續(xù)復(fù)制325′端3′端CGA5′端3′端CGA335‘——>3’ATAT

TTTTTATATATATTTTTT5‘——>3’ATAT34分子生物學(xué)——復(fù)制課件35分子生物學(xué)——復(fù)制課件36領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)連續(xù)隨從鏈(laggingstrand)不連續(xù)岡崎片斷(Okazakifragment)原核生物1K～2K真核生物100領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)37分子生物學(xué)——復(fù)制課件38分子生物學(xué)——復(fù)制課件39第二節(jié)酶學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)變化

DNA復(fù)制的條件

底物&模板解旋解鏈DNA聚合酶DNA連接酶第二節(jié)酶學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)變化

DNA復(fù)制的條件底物&40底物substrate模板templatedATP，dGTP，dCTP，dTTP

DNA復(fù)制是模板依賴性的(dNMP)n+1+PPi(dNMP)n+dNTPDNA底物substrate模板templatedATP，dG41解鏈及拓?fù)鋵W(xué)變化解鏈及拓?fù)鋵W(xué)變化42解螺旋酶（unwindingenzyme）解鏈酶或rep蛋白解開DNA雙鏈2ATP/bpbasepair

解螺旋酶解螺旋酶（unwindingenzyme）解螺旋酶43分子生物學(xué)——復(fù)制課件44引發(fā)體和RNA引物引發(fā)體: 引發(fā)前體+引物酶引發(fā)前體:由若干蛋白因子聚合而成DnaA蛋白識別復(fù)制起始點，并具有ATPase活性。引物酶特殊的DDRP引發(fā)體和RNA引物引發(fā)體: 引發(fā)前體+引物酶45單鏈DNA結(jié)合蛋白單鏈DNA結(jié)合蛋白（singlestrandbindingprotein,SSB）又稱螺旋反穩(wěn)蛋白（HDP）穩(wěn)定ssDNA，便于復(fù)制保護(hù)ssDNA，免受核酸酶的降解單鏈DNA結(jié)合蛋白單鏈DNA結(jié)合蛋白（singlestra46分子生物學(xué)——復(fù)制課件47拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中的一條鏈松開雙螺旋后再將DNA鏈連接起來避免出現(xiàn)鏈的纏繞。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ可切斷DNA雙鏈?zhǔn)笵NA的超螺旋松解后，再將其連接起來。拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ48解鏈過程中正超螺旋的形成解鏈過程中正超螺旋的形成49分子生物學(xué)——復(fù)制課件50分子生物學(xué)——復(fù)制課件51分子生物學(xué)——復(fù)制課件52分子生物學(xué)——復(fù)制課件53DNA聚合酶(DDDP)（一）種類和生理功能：原核生物

DNA聚合酶Ⅰ（polⅠ）1958年A.KornbergDNA聚合酶Ⅱ（polⅡ）DNA聚合酶Ⅲ（polⅢ）主力DNA聚合酶(DDDP)（一）種類和生理功能：54polⅢ由十種亞基組成全酶的核心部分（核心酶）α、ε和θ三種亞基組成α亞基5’→3’聚合活性ε亞基3’→5’外切活性保證DNA復(fù)制的精確性/保真性polⅢ無5’→3’外切活性polⅢ由十種亞基組成55外切酶活性的方向ATTAGCACCAMP+TTAGCACCCMP+ATTAGCAC外切酶活性的方向ATTAGCACC56分子生物學(xué)——復(fù)制課件57亞基與模板的結(jié)合亞基與模板的結(jié)合58亞基形成一個圍繞DNA的環(huán)狀鉗亞基形成一個圍繞DNA的環(huán)狀鉗59polⅠ單一肽鏈可被某些蛋白酶水解為兩個片段大片段稱為Klenowfragment常用的工具酶polⅠ單一肽鏈60323個氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Klenow片段

604個氨基酸DNA聚合酶活性

5核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠKlenow片段是實驗室合成DNA，進(jìn)行分子生物學(xué)研究中常用的工具酶。

323個氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Kl61原核生物中的三種DNA聚合酶

原核生物中的三種DNA聚合酶

62真核生物五種polα、polβ、polγ、polδ、polεpolα具有引物酶活性polδ主力Polγ參與線粒體DNA復(fù)制Polε損傷修復(fù)、校讀和填補(bǔ)缺口polβ低保真參與應(yīng)急修復(fù)

真核生物五種63三、復(fù)制保真性的酶學(xué)依據(jù)堿基配對酶學(xué)機(jī)制：（一）核酸外切酶活性和及時校讀

（二）堿基選擇三、復(fù)制保真性的酶學(xué)依據(jù)堿基配對64（一）DNA-pol的核酸外切酶活性和及時校讀A：切除錯配堿基；B：配對正確不表現(xiàn)外切活性。（一）DNA-pol的核酸外切酶活性和及時校讀A：切除錯配堿65（二）復(fù)制的保真性和堿基選擇?DNA聚合酶靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)非共價（氫鍵）與共價（磷酸二酯鍵）鍵的有序形成。?嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)能形成順式和反式構(gòu)型，與相應(yīng)的嘧啶形成氫鍵配對，嘌呤應(yīng)處于反式構(gòu)型。

（二）復(fù)制的保真性和堿基選擇?DNA聚合酶靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)66堿基配對堿基選擇及時校讀DNA復(fù)制的保真性堿基配對DNA復(fù)制的保真性67DNA連接酶DNA連接酶(DNAligase)催化DNA片段之間磷酸二酯鍵形成DNA連接酶DNA連接酶(DNAligase)68DNA連接酶催化的條件是：3‘-OH，5’-P未封閉的缺口位于雙鏈DNA中（局部）消耗能量原核生物中由NAD+供能真核生物中由ATP供能。DNA連接酶催化的條件是：69HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’70DNA連接酶在復(fù)制中起接合缺口的作用在DNA修復(fù)、重組及剪接中起同樣作用基因工程的重要工具酶DNA聚合酶、DNA連接酶、拓?fù)涿付夹纬闪姿岫ユI區(qū)別？DNA連接酶在復(fù)制中起接合缺口的作用DNA聚合酶、DNA連接71小結(jié)基本特征origin

semiconservativesemi-discontinuous

Primer主要酶DnaB，ssb，topoPrimaseDNAPolymeraseⅢδDNAligase小結(jié)基本特征72一、復(fù)制的起始預(yù)引發(fā)：DnaA+DnaB+DnaC+SSB解旋解鏈，形成復(fù)制叉：組裝引發(fā)體：引發(fā)引物酶合成引物 DnaG拓?fù)涿附庑谌?jié)DNA生物合成過程

一、復(fù)制的起始第三節(jié)DNA生物合成過程73oriC結(jié)構(gòu)特征含三組串連重復(fù)序列富含AT2對反向重復(fù)序列兩個相同順序的互補(bǔ)拷貝在同一DNA鏈上反向排列而成復(fù)制起始識別區(qū)oriC結(jié)構(gòu)特征含三組串連重復(fù)序列74分子生物學(xué)——復(fù)制課件75分子生物學(xué)——復(fù)制課件76分子生物學(xué)——復(fù)制課件77分子生物學(xué)——復(fù)制課件78分子生物學(xué)——復(fù)制課件79二、復(fù)制的延長

（一）聚合子代DNA：DNA聚合酶沿模板鏈3‘→5’方向滑動，在5‘→3’方向聚合子代DNA鏈二、復(fù)制的延長（一）聚合子代DNA：80（二）引發(fā)體移動：引發(fā)體向前移動，解開新的局部雙螺旋，形成新的復(fù)制叉，隨從鏈重新合成RNA引物，繼續(xù)進(jìn)行鏈的延長。

（二）引發(fā)體移動：81分子生物學(xué)——復(fù)制課件82分子生物學(xué)——復(fù)制課件83分子生物學(xué)——復(fù)制課件84三、復(fù)制的終止

（一）去除引物，填補(bǔ)缺口：DNA聚合酶Ⅰ5‘－>3’外切酶活性5’－>3’聚合酶活性三、復(fù)制的終止（一）去除引物，填補(bǔ)缺口：85分子生物學(xué)——復(fù)制課件86（二）連接岡崎片段：在DNA連接酶的催化下，形成最后一個磷酸酯鍵，將岡崎片段連接起來，形成完整的DNA長鏈。

（二）連接岡崎片段：87分子生物學(xué)——復(fù)制課件88分子生物學(xué)——復(fù)制課件89（三）真核生物端粒的形成：端粒（telomere）真核生物染色體末端的結(jié)構(gòu)通常膨大成粒狀富含G、T的短重復(fù)序列構(gòu)成末端由于引物RNA的水解而可能縮短（三）真核生物端粒的形成：90分子生物學(xué)——復(fù)制課件91端粒酶端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)端粒酶協(xié)同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(humantelomerasereversetranscriptase,hTRT)端粒酶92端粒酶(telomerase)的作用機(jī)制端粒酶(telomerase)的作用機(jī)制93第四節(jié)逆轉(zhuǎn)錄和其它復(fù)制方式

自學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄酶cDNA文庫其它復(fù)制方式滾環(huán)復(fù)制——噬菌體DNAD環(huán)復(fù)制——線粒體DNA第四節(jié)逆轉(zhuǎn)錄和其它復(fù)制方式

自學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒94第五節(jié)DNA的損傷與修復(fù)DNA損傷——突變mutation突變的意義突變的類型突變的效應(yīng)損傷修復(fù)直接修復(fù)取代修復(fù)——涉及DNA的合成第五節(jié)DNA的損傷與修復(fù)DNA損傷——突變mut95第五節(jié)DNA的損傷與修復(fù)

DNA一級結(jié)構(gòu)的任何改變稱為突變mutation常見形式堿基脫落堿基修飾/去修飾交聯(lián)鏈的斷裂重組

第五節(jié)DNA的損傷與修復(fù)96一、突變的意義突變是演化的分子基礎(chǔ)橫向——自然界生命的多樣性縱向——生命的復(fù)雜性突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)一、突變的意義突變是演化的分子基礎(chǔ)97二、引起突變的因素自發(fā)因素：自發(fā)脫堿基：糖苷鍵的自發(fā)斷裂，引起堿基脫落自發(fā)脫氨基C->UA->H復(fù)制錯配二、引起突變的因素自發(fā)因素：98分子生物學(xué)——復(fù)制課件99物理因素：紫外線、電離輻射、X射線X射線和電離輻射常引起DNA鏈的斷裂紫外線常引起嘧啶二聚體的形成TT，TC，CC等二聚體引起復(fù)制障礙。

物理因素：100化學(xué)因素脫氨劑：亞硝酸與亞硝酸鹽，可加速C生成U，A生成H烷基化劑DNA加合劑苯并芘堿基類似物斷鏈劑過氧化物，巰基化合物化學(xué)因素脫氨劑：101三、DNA突變的類型點突變轉(zhuǎn)換–––同類型堿基的取代顛換–––不同類型堿基的取代鐮形紅細(xì)胞貧血β鏈第6位氨基酸突變CTC-CAC

插入–––增加一堿基對缺失–––減少一堿基對三、DNA突變的類型點突變102堿基的轉(zhuǎn)換堿基的轉(zhuǎn)換103三、DNA突變的類型復(fù)突變插入–––增加一段順序缺失–––減少一段順序倒位–––一段堿基順序發(fā)生顛倒移位–––一段堿基順序的位置發(fā)生改變重排–––一段堿基順序與另一段堿基順序發(fā)生交換三、DNA突變的類型復(fù)突變104DNA突變的效應(yīng)同義突變有時引起翻譯效率下降誤義突變氨基酸順序改變無義突變多肽鏈提前終止移碼突變(框移突變)

DNA突變的效應(yīng)同義突變105四、DNA損傷的修復(fù)

DNA損傷的修復(fù)方式可分為直接修復(fù)和取代修復(fù)兩大類。

四、DNA損傷的修復(fù)DNA損傷的修復(fù)方式可分為直接修復(fù)和取106（一）直接修復(fù)：1．光復(fù)活：（lightrepairing）：修復(fù)嘧啶二聚體的損傷修復(fù)過程光復(fù)活酶（photolyase)識別嘧啶二聚體并與之結(jié)合形成復(fù)合物300～600nm可見光獲得能量將嘧啶二聚體的丁酰環(huán)打開光復(fù)活酶從DNA上解離。

（一）直接修復(fù)：1072．轉(zhuǎn)甲基作用轉(zhuǎn)甲基酶去除修飾的甲基

3．直接連接DNA連接酶

2．轉(zhuǎn)甲基作用108（二）取代修復(fù)：1．切除修復(fù)(excisionrepairing)：廣泛存在的修復(fù)機(jī)制，可適用于多種DNA損傷的修復(fù)核酸內(nèi)切酶；DNA糖苷酶。

（二）取代修復(fù)：109切除修復(fù)的過程DNA糖苷酶切除堿基形成AP位點無堿基的片斷核酸內(nèi)切酶PolεDNA連接酶切除修復(fù)的過程DNA糖苷酶切除堿基形成AP位點110分子生物學(xué)——復(fù)制課件111著色性干皮病

(xerodermapigmentosis，XP)切除修復(fù)缺陷性遺傳病不能修復(fù)紫外線照射引起的DNA損傷，易發(fā)生皮膚癌。著色性干皮病

(xerodermapigmentosis，1122．重組修復(fù)(recombinationrepairing)：這是DNA的復(fù)制過程中所采用的一種有差錯傾向的修復(fù)方式。重組蛋白RecA、B、C等催化2．重組修復(fù)(recombinationrepairi1133．SOS修復(fù)：DNA復(fù)制過程中出現(xiàn)DNA分子受到長片段高密度損傷

特異性較低的DNA聚合酶重組酶等

3．SOS修復(fù)：114小結(jié)DNA復(fù)制特點origin條件primer方向過程真核生物端粒小結(jié)DNA復(fù)制115基因信息的傳遞地球生命的傳奇基因信息的傳遞地球生命的傳奇116生命簡史TheBigBang150－200億年MilkyWaygalaxy136億年solarsystem46億年生命簡史TheBigBang150－2117分子生物學(xué)——復(fù)制課件118分子生物學(xué)——復(fù)制課件119TheLifeStory40億年古細(xì)菌、真細(xì)菌、真核原生生物TheLifeStory40億年古細(xì)菌、120TheLifeStory40億年寒武紀(jì)生命大爆炸5－6億年多細(xì)胞生物植物登陸 4億年 動物登陸 3.6億年哺乳動物誕生 2.3億年靈長類動物誕生 5500萬－8000萬年人類直系祖先誕生700萬－500萬現(xiàn)代人誕生 5－10萬年人類文明史1萬年TheLifeStory40億年寒武紀(jì)生命121科學(xué)家復(fù)原的“杜馬伊”形象科學(xué)家復(fù)原的“杜馬伊”形象122學(xué)科簡史1859年CharlesRobertDarwin學(xué)科簡史1859年CharlesRobertDar1231865年Mendel’sPea1941年OneGene,OneEnzyme1953年DNAdoublehelix1966年GeneticCodeCracked1972年FirstrecombinantDNA1982年Firsttransgenicmice2003年人類基因組測序基本完成1865年Mendel’sPea124分子生物學(xué)發(fā)展階段準(zhǔn)備和醞釀階段蛋白質(zhì)是生命的主要基礎(chǔ)物質(zhì)生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和發(fā)展階段遺傳信息傳遞——中心法則的建立分子生物學(xué)發(fā)展階段準(zhǔn)備和醞釀階段125分子生物學(xué)發(fā)展階段初步認(rèn)識生命本質(zhì)及改造生命的深入發(fā)展階段重組DNA技術(shù)的建立和發(fā)展基因組研究的發(fā)展單克隆抗體及基因工程抗體的建立和發(fā)展基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理研究成為新的前沿領(lǐng)域分子生物學(xué)發(fā)展階段初步認(rèn)識生命本質(zhì)及改造生命的深入發(fā)展階段126分子生物學(xué)——復(fù)制課件127分子生物學(xué)——復(fù)制課件128分子生物學(xué)——復(fù)制課件129分子生物學(xué)——復(fù)制課件130第十章DNA的生物合成

BiosynthesisofDNA復(fù)制過程起始、延伸、終止損傷修復(fù)光、切除、重組、SOS修復(fù)復(fù)制條件其它蛋白酶聚合酶引物酶—引發(fā)體連接酶復(fù)制特點半保留復(fù)制半不連續(xù)合成——岡崎片斷第十章DNA的生物合成

Bios131復(fù)制DNA遺傳信息親代——>子代；轉(zhuǎn)錄和翻譯——基因表達(dá)基本的三類RNA制造蛋白質(zhì)，決定生物的表現(xiàn)型中心法則

thecentraldogma復(fù)制DNA中心法則

thecentraldogma132中心法則的補(bǔ)充RNA病毒復(fù)制RNA遺傳信息親代——>子代逆轉(zhuǎn)錄RNA——>DNA中心法則的補(bǔ)充RNA病毒133DNAdependentDNApolymerase——DDDPDNAdependentRNApolymerase——DDRPRNAdependentRNApolymerase——RDRPRNAdependentDNApolymerase——RDDPDNAdependentDNApolymerase—134第一節(jié)復(fù)制基本規(guī)律

——復(fù)制的特點

一、半保留復(fù)制semiconservativereplication親代DNA鏈為模板，合成子代DNA鏈子代DNA雙鏈中含一條親代DNA鏈

第一節(jié)復(fù)制基本規(guī)律

——復(fù)制的特135DNA復(fù)制機(jī)制的三種假說DNA復(fù)制機(jī)制的三種假說136使子代DNA與親代DNA不同使子代DNA與親代DNA不同1371958年M.Messelson和F.Stahl15N培養(yǎng)基→14N培養(yǎng)基提取DNA，作密度梯度離心

復(fù)制基本方式的證明1958年M.Messelson和F.Stahl138分子生物學(xué)——復(fù)制課件139闡明半保留復(fù)制的意義從原則上保證了遺傳的相對保守性奠定了DNA是遺傳物質(zhì)的地位闡明半保留復(fù)制的意義從原則上保證了遺傳的相對保守性140二、復(fù)制起始點originDNA復(fù)制從特定的位點起始（復(fù)制子）富含AT原核生物一個真核生物多個

二、復(fù)制起始點origin141三、雙向復(fù)制

bidirectionalreplication復(fù)制起始點為中心，向兩個方向同時進(jìn)行復(fù)制微生物中，也可進(jìn)行單向復(fù)制如滾環(huán)復(fù)制三、雙向復(fù)制

bidirectionalreplicati142分子生物學(xué)——復(fù)制課件143分子生物學(xué)——復(fù)制課件144四、需要引物primer

DNAPolymerase不能從頭開始只能延伸已有核酸鏈引物酶Primase合成一小段RNA鏈(引物)提供3’端自由羥基（3’-OH）引物的大小原核生物:50～100個核苷酸真核生物：約為10個核苷酸

四、需要引物primer145分子生物學(xué)——復(fù)制課件146五、半不連續(xù)復(fù)制DNA聚合酶合成方向5‘——>3’DNA雙鏈逆向平行DNA的解鏈和復(fù)制同時進(jìn)行五、半不連續(xù)復(fù)制1475′端3′端CGA5′端3′端CGA1485‘——>3’ATAT

TTTTTATATATATTTTTT5‘——>3’ATAT149分子生物學(xué)——復(fù)制課件150分子生物學(xué)——復(fù)制課件151領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)連續(xù)隨從鏈(laggingstrand)不連續(xù)岡崎片斷(Okazakifragment)原核生物1K～2K真核生物100領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)152分子生物學(xué)——復(fù)制課件153分子生物學(xué)——復(fù)制課件154第二節(jié)酶學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)變化

DNA復(fù)制的條件

底物&模板解旋解鏈DNA聚合酶DNA連接酶第二節(jié)酶學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)變化

DNA復(fù)制的條件底物&155底物substrate模板templatedATP，dGTP，dCTP，dTTP

DNA復(fù)制是模板依賴性的(dNMP)n+1+PPi(dNMP)n+dNTPDNA底物substrate模板templatedATP，dG156解鏈及拓?fù)鋵W(xué)變化解鏈及拓?fù)鋵W(xué)變化157解螺旋酶（unwindingenzyme）解鏈酶或rep蛋白解開DNA雙鏈2ATP/bpbasepair

解螺旋酶解螺旋酶（unwindingenzyme）解螺旋酶158分子生物學(xué)——復(fù)制課件159引發(fā)體和RNA引物引發(fā)體: 引發(fā)前體+引物酶引發(fā)前體:由若干蛋白因子聚合而成DnaA蛋白識別復(fù)制起始點，并具有ATPase活性。引物酶特殊的DDRP引發(fā)體和RNA引物引發(fā)體: 引發(fā)前體+引物酶160單鏈DNA結(jié)合蛋白單鏈DNA結(jié)合蛋白（singlestrandbindingprotein,SSB）又稱螺旋反穩(wěn)蛋白（HDP）穩(wěn)定ssDNA，便于復(fù)制保護(hù)ssDNA，免受核酸酶的降解單鏈DNA結(jié)合蛋白單鏈DNA結(jié)合蛋白（singlestra161分子生物學(xué)——復(fù)制課件162拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中的一條鏈松開雙螺旋后再將DNA鏈連接起來避免出現(xiàn)鏈的纏繞。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ可切斷DNA雙鏈?zhǔn)笵NA的超螺旋松解后，再將其連接起來。拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ163解鏈過程中正超螺旋的形成解鏈過程中正超螺旋的形成164分子生物學(xué)——復(fù)制課件165分子生物學(xué)——復(fù)制課件166分子生物學(xué)——復(fù)制課件167分子生物學(xué)——復(fù)制課件168DNA聚合酶(DDDP)（一）種類和生理功能：原核生物

DNA聚合酶Ⅰ（polⅠ）1958年A.KornbergDNA聚合酶Ⅱ（polⅡ）DNA聚合酶Ⅲ（polⅢ）主力DNA聚合酶(DDDP)（一）種類和生理功能：169polⅢ由十種亞基組成全酶的核心部分（核心酶）α、ε和θ三種亞基組成α亞基5’→3’聚合活性ε亞基3’→5’外切活性保證DNA復(fù)制的精確性/保真性polⅢ無5’→3’外切活性polⅢ由十種亞基組成170外切酶活性的方向ATTAGCACCAMP+TTAGCACCCMP+ATTAGCAC外切酶活性的方向ATTAGCACC171分子生物學(xué)——復(fù)制課件172亞基與模板的結(jié)合亞基與模板的結(jié)合173亞基形成一個圍繞DNA的環(huán)狀鉗亞基形成一個圍繞DNA的環(huán)狀鉗174polⅠ單一肽鏈可被某些蛋白酶水解為兩個片段大片段稱為Klenowfragment常用的工具酶polⅠ單一肽鏈175323個氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Klenow片段

604個氨基酸DNA聚合酶活性

5核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠKlenow片段是實驗室合成DNA，進(jìn)行分子生物學(xué)研究中常用的工具酶。

323個氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Kl176原核生物中的三種DNA聚合酶

原核生物中的三種DNA聚合酶

177真核生物五種polα、polβ、polγ、polδ、polεpolα具有引物酶活性polδ主力Polγ參與線粒體DNA復(fù)制Polε損傷修復(fù)、校讀和填補(bǔ)缺口polβ低保真參與應(yīng)急修復(fù)

真核生物五種178三、復(fù)制保真性的酶學(xué)依據(jù)堿基配對酶學(xué)機(jī)制：（一）核酸外切酶活性和及時校讀

（二）堿基選擇三、復(fù)制保真性的酶學(xué)依據(jù)堿基配對179（一）DNA-pol的核酸外切酶活性和及時校讀A：切除錯配堿基；B：配對正確不表現(xiàn)外切活性。（一）DNA-pol的核酸外切酶活性和及時校讀A：切除錯配堿180（二）復(fù)制的保真性和堿基選擇?DNA聚合酶靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)非共價（氫鍵）與共價（磷酸二酯鍵）鍵的有序形成。?嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)能形成順式和反式構(gòu)型，與相應(yīng)的嘧啶形成氫鍵配對，嘌呤應(yīng)處于反式構(gòu)型。

（二）復(fù)制的保真性和堿基選擇?DNA聚合酶靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)181堿基配對堿基選擇及時校讀DNA復(fù)制的保真性堿基配對DNA復(fù)制的保真性182DNA連接酶DNA連接酶(DNAligase)催化DNA片段之間磷酸二酯鍵形成DNA連接酶DNA連接酶(DNAligase)183DNA連接酶催化的條件是：3‘-OH，5’-P未封閉的缺口位于雙鏈DNA中（局部）消耗能量原核生物中由NAD+供能真核生物中由ATP供能。DNA連接酶催化的條件是：184HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’185DNA連接酶在復(fù)制中起接合缺口的作用在DNA修復(fù)、重組及剪接中起同樣作用基因工程的重要工具酶DNA聚合酶、DNA連接酶、拓?fù)涿付夹纬闪姿岫ユI區(qū)別？DNA連接酶在復(fù)制中起接合缺口的作用DNA聚合酶、DNA連接186小結(jié)基本特征origin

semiconservativesemi-discontinuous

Primer主要酶DnaB，ssb，topoPrimaseDNAPolymeraseⅢδDNAligase小結(jié)基本特征187一、復(fù)制的起始預(yù)引發(fā)：DnaA+DnaB+DnaC+SSB解旋解鏈，形成復(fù)制叉：組裝引發(fā)體：引發(fā)引物酶合成引物 DnaG拓?fù)涿附庑谌?jié)DNA生物合成過程

一、復(fù)制的起始第三節(jié)DNA生物合成過程188oriC結(jié)構(gòu)特征含三組串連重復(fù)序列富含AT2對反向重復(fù)序列兩個相同順序的互補(bǔ)拷貝在同一DNA鏈上反向排列而成復(fù)制起始識別區(qū)oriC結(jié)構(gòu)特征含三組串連重復(fù)序列189分子生物學(xué)——復(fù)制課件190分子生物學(xué)——復(fù)制課件191分子生物學(xué)——復(fù)制課件192分子生物學(xué)——復(fù)制課件193分子生物學(xué)——復(fù)制課件194二、復(fù)制的延長

（一）聚合子代DNA：DNA聚合酶沿模板鏈3‘→5’方向滑動，在5‘→3’方向聚合子代DNA鏈二、復(fù)制的延長（一）聚合子代DNA：195（二）引發(fā)體移動：引發(fā)體向前移動，解開新的局部雙螺旋，形成新的復(fù)制叉，隨從鏈重新合成RNA引物，繼續(xù)進(jìn)行鏈的延長。

（二）引發(fā)體移動：196分子生物學(xué)——復(fù)制課件197分子生物學(xué)——復(fù)制課件198分子生物學(xué)——復(fù)制課件199三、復(fù)制的終止

（一）去除引物，填補(bǔ)缺口：DNA聚合酶Ⅰ5‘－>3’外切酶活性5’－>3’聚合酶活性三、復(fù)制的終止（一）去除引物，填補(bǔ)缺口：200分子生物學(xué)——復(fù)制課件201（二）連接岡崎片段：在DNA連接酶的催化下，形成最后一個磷酸酯鍵，將岡崎片段連接起來，形成完整的DNA長鏈。

（二）連接岡崎片段：202分子生物學(xué)——復(fù)制課件203分子生物學(xué)——復(fù)制課件204（三）真核生物端粒的形成：端粒（telomere）真核生物染色體末端的結(jié)構(gòu)通常膨大成粒狀富含G、T的短重復(fù)序列構(gòu)成末端由于引物RNA的水解而可能縮短（三）真核生物端粒的形成：205分子生物學(xué)——復(fù)制課件206端粒酶端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)端粒酶協(xié)同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(humantelomerasereversetranscriptase,hTRT)端粒酶207端粒酶(telomerase)的作用機(jī)制端粒酶(telomerase)的作用機(jī)制208第四節(jié)逆轉(zhuǎn)錄和其它復(fù)制方式

自學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄酶cDNA文庫其它復(fù)制方式滾環(huán)復(fù)制——噬菌體DNAD環(huán)復(fù)制——線粒體DNA第四節(jié)逆轉(zhuǎn)錄和其它復(fù)制方式

自學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒209第五節(jié)DNA的損傷與修復(fù)DNA損傷——突變mutation突變的意義突變的類型突變的效應(yīng)損傷修復(fù)直接修復(fù)取代修復(fù)——涉及DNA的合成第五節(jié)DNA的損傷與修復(fù)DNA損傷——突變mut210第五節(jié)DNA的損傷與