第四章 遗传信息的的复制.

Presentation on theme: "第四章 遗传信息的的复制."— Presentation transcript:

1 第四章 遗传信息的的复制

2 DNA by RNA中间体复制（少数DNA病毒） RNA复制 （RNA病毒） RNA by DNA 中间体复制（逆转录病毒，
基因组复制的四种形式： DNA复制 DNA by RNA中间体复制（少数DNA病毒） RNA复制 （RNA病毒） RNA by DNA 中间体复制（逆转录病毒， 真核生物端粒DNA）

3 第一节 DNA复制（replication）
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 一、复制特点 1、起始点和方向 （1）复制起始点（origin of replication，ori）： 原核生物 只有一个. 真核生物有多个. 单向复制: 从两个起点,以反向单一方向复制 从一个起点以同一方向复制 双向复制: 从一个起点,以两个相反方向复制. (2) 方向: P52

4 2.复制的方式 （1）半保留复制(semi-conservative replication)
（2）半不连续复制(semi-discontinuous replication ) DNA 聚合酶只能以5＇3＇方向催化合成 前导链(leading strand) 后随链(lagging strand) :岗崎片段

5

6 复制的起始 DNA链的延长 复制的终止 (3)基本过程: 小电影 DNA解旋、解链 RNA引物合成 DNA链的延长 切除引物、填补缺口 切除和修复错配碱基 具体:

7 冈奇片段中引物的切除

8

9 二、原核生物DNA的复制 （一）参与复制的酶与蛋白质 30多种酶与pr参与 1、DNA聚合酶（DNA polymerase，DNA pol）
作用：催化DNA合成，需Mg2+ 大肠杆菌有三种： A：聚合作用：5‘3’，10nt/sec，20个nt后脱落 B：3＇5＇外切酶活性：校对功能 C：5‘3’外切酶活性：参与RNA引物的切除、 修复作用 DNA pol 1 (三种功能) DNA pol 2 功能不清楚 真正的复制酶，10个亚基组成， 1000nt/sec，5000 nt后脱落 3＇5＇外切酶活性：校对功能 DNA pol 3

10 2、引物酶： DNA pol只能延长，不能从头合成 需一小段RNA（RNA聚合酶（primase）催化完成） 3、解旋及解链的蛋白质 解链酶（DNA helicase） 拓扑异构酶（DNA topoisomerase，topo） 单链结合蛋白（single strand DNA binding pr，SSB） 4、DNA连接酶(DNA ligase): 连接DNA分子中的缺口,需ATP.

11

12 (二)复制过程 原核生物---大肠杆菌 1. 复制的起始: 起始复合物的形成 : oriC + DnaA pr（局部解链）
DnaA引导DnaB/ DnaC 进入 引发前体形成 : DnaB是一种解链酶 Topo2 打结 SSB结合到单链 解链酶解链: 引物合成: RNA引物合成酶 DNA pol 3 进入复合体: 亚基识别引物3＇－ＯＨ

13 3个13bp 序列 大肠杆菌oriC基因排列示意图 4个9bp序列，DnaA蛋白结合位点

14 2、DNA链的延长 DNA pol 三个作用特点决定了DNA链延长的特点 必须以DNA为模板DNA的复制为半保留复制 DNA pol 只能延长,不能从头合成需要RNA引物 合成方向只能5＇3＇, 半不连续复制　 3.复制的终止 一般无特殊的终止信号 到DNA分子末端or两个复制叉相遇即终止

15 三、其他环状DNA的复制 1、复制: 环状DNA在 ori处解链，两条链分别作为模板进行 复制。

16 2、滚环复制 环状DNA 一条链解开，以未解开的链为模板，在开链的3＇端不断加上核苷酸。

17 3、D环复制: 线粒体DNA的复制。

18 四、真核生物染色体DNA的复制 （一）复制起始点及方向： 多起点、双向复制

19 （二）DNA pol ： 、、、 四种 ：DNA链合成的引发 ：链的延长 RNA引物空隙的填补 ：外切酶活性修复和校正 作用 ：线粒体DNA复制 （三）末端复制与端粒酶 由端粒酶（telomerase）参与完成 逆转录酶（由RNA和蛋白质组成）

20 合成过程（图4-11）： 端粒酶中RNA模板与DNA中的TG引物结合 端粒酶以RNA为模板在DNA末端聚合（加nt） 移位：DNA与RNA重新配对 聚合 至于CA链的合成，目前不清楚

21

22 真核复制与原核复制不同点： 1.真核中，引物及岗崎片段较小 2.真核中，同步合成组蛋白，形成核小体
3.真核中，在全部染色体复制完成以前，各ori不能开始下 一轮复制.

23 第二节 DNA的损伤与修复 一、DNA的损伤 复制过程中发生的DNA 突变 常见方式有四种： 点突变 1、嘌呤嘌呤（AT）
point mutation 1、嘌呤嘌呤（AT） 嘧啶嘧啶（CG） 转换（transition） 颠换（transversion） 2、嘧啶嘌呤 3.移码突变（frame shift mutation） ：丢失or插入一个or 一段nts 4、链内或链间发生共价连接 .如 T-T, C-T,C-C

24 二、DNA损伤的修复 （一）光修复： 图 光复活酶（photolase）

25 （二）切除修复：图4-13 主要修复方式 内切酶切除损伤DNA  DNA pol 1 填补空隙 DNA连接酶封口

26 （三）重组修复（recombination repairing）
损伤面积较大DNA，先复制后修复 复制（损伤部位调过）  重组修补缺口（从另一DNA分子上移过来） 修复（正常DNA上的缺口补齐）

27 DNA损伤严重，细胞处于危急状态  recA 蛋白酶被激活 水解lexA（抑制蛋白） SOS修复酶系大量表达
（四）SOS修复（SOS repairing） 应急修复机制 DNA损伤严重，细胞处于危急状态  recA 蛋白酶被激活 水解lexA（抑制蛋白） SOS修复酶系大量表达

28 指以RNA为模板，RNA指导的DNA聚合酶以5＇3＇方向合成与RNA互补的DNA链的过程。
第三节 逆转录 指以RNA为模板，RNA指导的DNA聚合酶以5＇3＇方向合成与RNA互补的DNA链的过程。 一、 逆转录酶(reverse transcriptase) 1970年在鸡肉瘤病毒Rous中首次发现 多功能酶: A：具有RNA指导的DNA Pol活性,沿5＇3＇方向合成,需引物 B：具有RNA 酶H(RNase H)活性,可特异水解RNA-DNA上的RNA. C：具有DNA 指导的DNApol活性,可以cDNA为模板合成互补NDA D：对DNA无3＇-5＇外切酶活性,所以无核对功能.

29 二、逆转录病毒的基因组复制过程 逆转录病毒的基因组为RNA 在宿主cell中必须转变为DNA，才能进行基因表达和基因组复制. 过程: 逆转录病毒的结构

30 (1)以+RNA为引物合成一小段(-)cDNA(5＇3＇)
　 (2)RNase H活性切去DNA-RNA中的RNA （3）DNA R与RNA3＇端R结合 （第一次跳跃）  (4) (-)cDNA合成(5＇3＇)  (5)RNase H除去DNA-RNA中的大部分RNA (6)合成一部分(+)DNA(5＇3＇)包括PB- (7)除去RNA(tRNA,RNA中的PB+区) (8)(+)、(-)股DNA中的PB-结合(第二次跳跃)

31 (9)合成剩余的(+)DNA(5＇3＇)  形成双链DNA 可随机插入宿主细胞染色体.

32

33 第四节 RNA的复制 某些大肠杆菌噬菌体(f2、MS2、R17、Qetc)和动物RNA病毒.
以RNA为模板,在RNA指导的RNA聚合酶作用下,按5＇-3＇方向合成互补RNA的过程 RNA复制酶(RNA replicase)： A：由四个亚基组成,只有一个为病毒产物 B：缺乏校对功能,错误率较高 C：只特异地对病毒RNA起作用