第十章DNA的復(fù)制第十章DNA的復(fù)制1

一、DNA的半保留復(fù)制1、DNA的半保留復(fù)制：2、DNA復(fù)制的起始點(diǎn)和方向：3、原核細(xì)胞DNA復(fù)制（DNA指導(dǎo)下的DNA合成）1)DNA聚合酶I：2)DNA聚合酶II：3)DNA聚合酶III：4)雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制：5)滾環(huán)復(fù)制：

一、DNA的半保留復(fù)制1、DNA的半保留復(fù)制：24、真核細(xì)胞DNA的復(fù)制（DNA指導(dǎo)下的DNA合成）需要岡崎片段、RNA引物、DNA連接酶、解旋酶和蛋白質(zhì)。5、反轉(zhuǎn)錄（RNA指導(dǎo)的DNA合成）：6、DNA的損傷與修復(fù)：4、真核細(xì)胞DNA的復(fù)制（DNA指導(dǎo)下的DNA合成）31、DNA的半保留復(fù)制1953年Watson和Crick提出。該假說(shuō)推測(cè)：復(fù)制時(shí)DNA的兩條鏈要分開(kāi)，然后用堿基配對(duì)方式按照單鏈DNA的核苷酸順序合成新鏈，以組成新DNA分子。這樣形成的兩個(gè)DNA分子與原來(lái)DNA分子的堿基順序完全一樣，每個(gè)子代分子的一條鏈來(lái)自親代DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?。這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。1958年Meselson和Stahl首次用實(shí)驗(yàn)直接證明了DNA的半保留復(fù)制。氯化銫梯度離心。1、DNA的半保留復(fù)制1953年Watson和Crick提出42、DNA復(fù)制的起始點(diǎn)和方向起始點(diǎn)：含100-200個(gè)堿基的一段DNA，形成復(fù)制叉。1）原核生物：一個(gè)起始點(diǎn)，第一個(gè)DNA的復(fù)制尚未完成，就開(kāi)始第二個(gè)DNA分子在同一起始點(diǎn)開(kāi)始復(fù)制。復(fù)制叉移動(dòng)速度約105bp/min.2）真核生物：多個(gè)起始點(diǎn),形成多個(gè)復(fù)制泡和復(fù)制眼。復(fù)制叉移動(dòng)速度約5*102-3bp/min。方向：可以朝一個(gè)方向，也可以朝兩個(gè)方向進(jìn)行。2、DNA復(fù)制的起始點(diǎn)和方向起始點(diǎn)：含100-200個(gè)堿基的51)DNA聚合酶I1956年由Kornberg從大腸桿菌中分離而來(lái)。相對(duì)分子質(zhì)量：109000。為一條單鏈，活性部位含有緊密結(jié)合的鋅離子。聚合作用：催化四種脫氧核苷酸、鎂離子、DNA模板、引物合成新的DNA鏈。3′→5′外切酶作用：5′→3′外切酶作用：1)DNA聚合酶I1956年由Kornberg從大腸桿菌62)DNA聚合酶II相對(duì)分子質(zhì)量：120000聚合作用：催化四種脫氧核苷酸、鎂離子、DNA模板、引物合成新的DNA鏈。3′→5′外切酶作用：該酶活性低，參與復(fù)制、修復(fù)DNA。2)DNA聚合酶II相對(duì)分子質(zhì)量：12000073)DNA聚合酶III相對(duì)分子質(zhì)量：140000聚合作用：催化四種脫氧核苷酸、鎂離子、DNA模板、引物合成新的DNA鏈。3′→5′外切酶作用：5′→3′外切酶作用該酶活性高，是酶I的15倍，酶II的300倍。為真正的復(fù)制酶，DNA復(fù)制主要由它起作用。3)DNA聚合酶III相對(duì)分子質(zhì)量：14000084)雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制DNA聚合酶都只能催化DNA鏈從5′→3′端延長(zhǎng)。A.岡崎片段和半不連續(xù)復(fù)制岡崎片段：DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí)先合成較短的DNA片段，接著出現(xiàn)較大的分子，這種短片段稱為岡崎片段。在細(xì)菌和真核細(xì)胞中普遍存在。DNA半不連續(xù)復(fù)制：新DNA的一條鏈按5′→3′端方向連續(xù)合成稱為“前導(dǎo)鏈”，另一條鏈的合成則是不連續(xù)的，先合成岡崎片段，再通過(guò)酶的作用將這些短片段連在一起構(gòu)成第二條子鏈，稱為“后隨鏈”。4)雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制DNA聚合酶都只能催化DNA94)雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制B.岡崎片段的RNA引物DNA聚合酶催化聚合反應(yīng)需要四個(gè)條件：四種脫氧核苷酸、鎂離子、DNA模板、與DNA模板互補(bǔ)的RNA短片段引物。RNA引物的合成稱為“引發(fā)”引物RNA一般含3-10個(gè)堿基，由酶III在引物3′端延長(zhǎng)生成岡崎片段，再用酶I除去引物，最后連成后隨鏈。4)雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制B.岡崎片段的RNA引物104)雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制C.DNA連接酶連接岡崎片段成為后隨鏈。后隨鏈的生成包括三個(gè)基本步驟：起始：RNA引物合成延長(zhǎng)：以RNA為引物合成岡崎片段終止：引物脫落，堿基互補(bǔ)，連接成為后隨鏈。4)雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制C.DNA連接酶114)雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制D.母本DNA雙鏈的分離DNA解鏈酶或解螺旋酶，解開(kāi)一個(gè)堿基對(duì)需要2ATP供能，一旦解開(kāi)馬上有幾分子的單鏈結(jié)合蛋白與之結(jié)合。DNA旋轉(zhuǎn)酶或拓?fù)洚悩?gòu)酶II：一般來(lái)說(shuō)鏈的終止不需要任何特定的信號(hào)，也不需要特殊的蛋白質(zhì)參與，后隨鏈合成后自動(dòng)生成新的雙鏈DNA。E.DNA聚合酶的“校對(duì)”作用－－復(fù)制的準(zhǔn)確性遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯。4)雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制D.母本DNA雙鏈的分離125）滾環(huán)復(fù)制1968年Gibert和Dressler提出是半保留復(fù)制的一種特殊形式噬菌體ФX174DNA是單向復(fù)制的環(huán)狀單鏈分子閉環(huán)單鏈分子→閉環(huán)雙鏈分子（外正內(nèi)負(fù)）；核酸內(nèi)切酶作用于正鏈→形成一個(gè)3′-OH和5′-磷酸末端；以負(fù)鏈為模板在正鏈切口3′-OH末端滾動(dòng)復(fù)制；正鏈5′-端從負(fù)鏈分離→核酸內(nèi)切酶作用→環(huán)化形成新的DNA分子。5）滾環(huán)復(fù)制1968年Gibert和Dressler提出134、真核細(xì)胞DNA的復(fù)制1)與原核細(xì)胞主要的不同點(diǎn)：A.多起點(diǎn)B.至少有5種DNA聚合酶：C.端粒的復(fù)制2)生物細(xì)胞DNA復(fù)制分子機(jī)制的基本特點(diǎn)：4、真核細(xì)胞DNA的復(fù)制1)與原核細(xì)胞主要的不同點(diǎn)：145種DNA聚合酶1）DNA聚合酶α：Mr:165-175*103，4種不同的亞基組成，主要復(fù)制酶，催化后隨鏈的合成，無(wú)3′

→5′外切酶活性。2）DNA聚合酶β：Mr:43*103，主要功能參與核DNA的修復(fù)。3）DNA聚合酶γ：存在于線粒體中，Mr:150*103，參與線粒體DNA復(fù)制。4）DNA聚合酶δ：主要復(fù)制酶，需要有增殖細(xì)胞核抗原存在，具有3′

→5′外切酶活性，催化前導(dǎo)鏈的合成，還可以起解旋酶作用。5）DNA聚合酶ε：結(jié)構(gòu)與性質(zhì)上與DNA聚合酶δ相似，主要功能參與DNA修復(fù)。5種DNA聚合酶1）DNA聚合酶α：Mr:165-17515生物細(xì)胞DNA復(fù)制分子機(jī)制的基本特點(diǎn)：1）復(fù)制是半保留的；2）細(xì)菌、病毒復(fù)制起始于特定位置，真核生物有多個(gè)起點(diǎn)；3）復(fù)制可以朝一個(gè)方向進(jìn)行，也可以朝兩個(gè)方向進(jìn)行，后者更為常見(jiàn)；4）復(fù)制時(shí)兩條鏈都從5′

→3′端延伸；5）復(fù)制是半不連續(xù)的；6）岡崎片段的合成需要一小段RNA引物；7）復(fù)制有多種機(jī)制。

生物細(xì)胞DNA復(fù)制分子機(jī)制的基本特點(diǎn)：1）復(fù)制是半保留的；165、反轉(zhuǎn)錄作用RNA指導(dǎo)下的DNA合成。1970年Temin和Baltimore同時(shí)從致癌RNA病毒中發(fā)現(xiàn)RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶。RNA逆轉(zhuǎn)錄酶起聚合反應(yīng)的條件：1.RNA模板2.引物3.四種dNTP4.鋅離子5.還原劑cDNA：以RNA為模板在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下生成的DNA，又稱互補(bǔ)DNA。cDNA的應(yīng)用：1.基因制作2.RNA測(cè)序。5、反轉(zhuǎn)錄作用RNA指導(dǎo)下的DNA合成。176、DNA的損傷與修復(fù)一些物理化學(xué)因子可使細(xì)胞DNA受到損傷，從而使生物基因發(fā)生突變或致死。如紫外光使相鄰嘧啶形成環(huán)形丁烷，主要產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體。細(xì)胞具有一系列機(jī)制，能在一定條件下使DNA的損傷得到修復(fù)。修復(fù)機(jī)制：光修復(fù)和暗修復(fù)光修復(fù)：可見(jiàn)光激活光修復(fù)酶，分解由于紫外光照射而產(chǎn)生的二聚體。該酶專一性較高，分布廣，但在高等哺乳動(dòng)物中不存在。暗修復(fù)：也稱切除修復(fù)，是比較普遍的一種修復(fù)機(jī)制，對(duì)多種損傷均能起修復(fù)作用。共4步。重組修復(fù)：它是受損傷的一段被另一個(gè)DNA相同片段代替。6、DNA的損傷與修復(fù)一些物理化學(xué)因子可使細(xì)胞DNA受到損傷18第十一章RNA的生物合成第十一章RNA的生物合成19一、轉(zhuǎn)錄（DNA指導(dǎo)下的RNA合成）1、概念：由DNA形成RNA的過(guò)程。2、RNA聚合酶：原核細(xì)胞RNA聚合酶:ααββ′σ;ρ因子真核細(xì)胞RNA聚合酶:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種3、合成RNA的具體過(guò)程：起始（啟動(dòng)子）、延長(zhǎng)（不需要引物）、終止（終止信號(hào)）二、以RNA為模板合成RNA——病毒p565一、轉(zhuǎn)錄（DNA指導(dǎo)下的RNA合成）20啟動(dòng)子概念：指RNA聚合酶能識(shí)別、結(jié)合和開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列，原核細(xì)胞的啟動(dòng)子約含40-60bp。啟動(dòng)子區(qū)域有三個(gè)功能部位：識(shí)別部位：-35bp附近，與σ因子結(jié)合成疏松復(fù)合物Pribnow框：-10bp處富含TATAAT序列，與酶結(jié)合緊密，成穩(wěn)定的復(fù)合物起始部位：與轉(zhuǎn)錄生成的RNA鏈中第一個(gè)核苷酸互補(bǔ)的bp真核生物的啟動(dòng)子：比原核生物更復(fù)雜和多樣性P557-558啟動(dòng)子概念：指RNA聚合酶能識(shí)別、