生物化学课件第12章DNA的生物合成PPT推荐.ppt

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复制复制（replication）是指遗传物质的传代，以亲代是指遗传物质的传代，以亲代DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA的过程。

的过程。

亲代亲代DNA复制复制子代子代DNA目录目录n本章主要内容：

本章主要内容：

复制的基本规律复制的基本规律DNA复制的反应体系复制的反应体系复制的过程复制的过程逆转录逆转录DNA损伤与修复损伤与修复复制复制（replication）（replication）DNADNA的复制的复制DNAReplication第第一一节节目录目录复制的方式复制的方式半保留复制半保留复制（semi-conservativereplication）半不连续复制半不连续复制（semi-discontinuousreplication）双向复制双向复制（bidirectionalreplication）复制的高保真性复制的高保真性（highfidelity）一一.复制的基本规律复制的基本规律目录目录1、半保留复制半保留复制是是DNA复制的基本特征复制的基本特征DNA生生物物合合成成时时，母母链链DNADNA解解开开为为两两股股单单链链，各各自自作作为为模模板板（template）按按碱碱基基配配对对规规律律，合合成成与与模模板板互互补补的的子子链链。

子子代代DNA，一一条条单单链链从从亲亲代代完完整整地地接接受受过过来来，另另一一条条单单链链则则完完全全从从新新合合成成。

两两个个子子代代DNA都都和和亲亲代代DNA碱碱基基序序列列一一致致。

这这种种复复制方式称为制方式称为半保留复制半保留复制。

n半保留复制的概念半保留复制的概念:

AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链母链DNA复制过程中形成复制过程中形成的复制叉的复制叉子代子代DNA目录目录n子链继承母链遗传信息的几种可能方式子链继承母链遗传信息的几种可能方式:

全保留式全保留式半保留式半保留式混合式混合式密度梯度离心实验密度梯度离心实验含含15N-DNA的细菌的细菌培养于普通培养于普通培养液培养液（14N）第一代第一代继续培养于继续培养于普通培养液普通培养液第二代第二代实验结果支持实验结果支持半保留复制半保留复制的设想。

的设想。

15N-DNA14N-DNA混合混合目录目录按按半半保保留留复复制制方方式式，子子代代DNA与与亲亲代代DNAA的的碱碱基基序序列列一一致致，即即子子代代保保留留了了亲亲代代的的全全部部遗遗传信息，体现了遗传的传信息，体现了遗传的保守性保守性。

n半保留复制的意义半保留复制的意义:

目录目录2、DNA一股子链复制的方向与解链一股子链复制的方向与解链方向相反导致方向相反导致半不连续复制半不连续复制53解链方向解链方向35领头链领头链（leadingstrand）随从链随从链（laggingstrand）353535领头链连续复制，领头链连续复制，随从链不连续复制，随从链不连续复制，这就是复制的半不连续性这就是复制的半不连续性冈崎片段冈崎片段半不连续复制半不连续复制半不连续复制半不连续复制目录目录顺顺着着解解链链方方向向生生成成的的子子链链，复复制制是是连连续续进进行行的的，这股链称为这股链称为领头链领头链（leadingstrand）。

另另一一子子链链因因为为复复制制的的方方向向与与解解链链方方向向相相反反，不不能能顺顺着着解解链链方方向向连连续续延延长长，这这条条不不连连续续复复制制的的链链称称为为随随从从链链（laggingstrand）。

复复制制中中的的不不连连续续片段称为片段称为冈崎片段冈崎片段（okazakifragment）。

领领头头链链连连续续复复制制而而随随从从链链不不连连续续复复制制，就就是是复复制的制的半不连续性半不连续性。

目录目录原原核核生生物物复复制制时时，DNA从从起起始始点点（origin）向向两两个个方方向向解解链链，形形成成两两个个延延伸伸方方向向相相反反的的复复制制叉叉，称为称为双向复制双向复制。

3、DNA复制从起始点向两个方向延复制从起始点向两个方向延伸形成伸形成双向复制双向复制A.环状双链环状双链DNA及复制起始点及复制起始点B.复制中的两个复制叉复制中的两个复制叉C.复制接近终止点复制接近终止点（termination,ter）oriterABC目录目录真真核核生生物物每每个个染染色色体体有有多多个个起起始始点点，是是多多复复制制子子的的复复制制。

习习惯惯上上把把两两个个相相邻邻起起始始点点之之间间的的距距离离定定为为一一个个复复制制子子（replicon）。

复复制制子子是是独独立完成复制的功能单位。

立完成复制的功能单位。

53oriorioriori53复制子复制子真核生物的多复制子复制53oriorioriori5355335533复制子复制子已完成复制的复制子已完成复制的复制子复复制制进进程程目录目录复制起始点、复制子与复制叉复制起始点、复制子与复制叉目录目录2.酶在复制延长时酶在复制延长时对碱基的选择功能对碱基的选择功能1.遵守严格的遵守严格的碱基配对规律碱基配对规律3.复制出错时酶的复制出错时酶的及时校读功能及时校读功能DNA复制的复制的保真性保真性至少要依赖至少要依赖三种机制三种机制4、复制的高保真性、复制的高保真性目录目录复制的自发突变率约有复制的自发突变率约有1010-9-9，也就是每复制，也就是每复制101099个个碱基碱基有一个碱基发生与有一个碱基发生与原原DNADNA模板不配对模板不配对的情况的情况复制的自发突变率复制的自发突变率自发突变自发突变自发突变自发突变变异变异变异变异进化进化进化进化目录目录半保留复制半保留复制semi-conservativereplication半不连续复制半不连续复制semi-discontinuousreplication复制方向为双向复制方向为双向bidirectionalreplication高保真性复制高保真性复制highfidelity复制的特点复制的特点目录目录二二.DNA.DNA复制的反应体系复制的反应体系TheEnzymologyandTopologyofDNAReplication目录目录n参与参与DNA复制的物质复制的物质:

底物底物（substrate）:

dATP,dGTP,dCTP,dTTP；

（dNTP）聚聚合合酶酶（polymerase）:

依依赖赖DNA的的DNA聚聚合合酶酶，简简写写为为DNA-pol；

模板模板（template）:

解开成单链的解开成单链的DNA母链；

母链；

引物引物（primer）:

与模板互补的与模板互补的RNA片段，提供片段，提供3-OH末末端使端使dNTP可以依次聚合；

可以依次聚合；

其他的其他的酶和蛋白质因子。

酶和蛋白质因子。

目录目录参与DNA复制的物质DNA复复制系统制系统底物底物dNTPdNTP聚合酶聚合酶DNA-polDNA-pol模板模板解成单链解成单链的的DNADNA母链母链引物引物与模板互补的与模板互补的RNARNA片段片段其它酶其它酶和蛋白质因子和蛋白质因子底物底物（substrate）:

dATP,dGTP,dCTP,dTTP聚合酶聚合酶（polymerase）:

依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶简写简写为为DNA-pol模板模板（template）:

解开成单链的解开成单链的DNA母链母链引物引物（primer）:

提供提供3-OH末端使末端使dNTP可以依次聚合可以依次聚合解螺旋酶解螺旋酶引物酶引物酶单链单链DNA结合蛋白结合蛋白DNA连接酶等连接酶等目录目录1、核苷酸和核苷酸之间生成、核苷酸和核苷酸之间生成磷酸二酯键磷酸二酯键是复制的基本化学反应是复制的基本化学反应（dNMP）n+dNTP（dNMP）n+1+PPiHOPPPGPPi5端端3端端CGA聚合反应机理聚合反应机理目录目录2、DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合聚合酶催化核苷酸之间聚合全称：

全称：

依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶（DNA-dependentDNApolymerase）简称：

简称：

DNA-pol活性：

活性：

1.53的聚合活性的聚合活性2.核酸外切酶活性核酸外切酶活性5AGCTTCAGGATA3|3TCGAAGTCCTAGCGAC535外切酶活性外切酶活性:

53外切酶活性外切酶活性:

?

能切除突变的能切除突变的DNA片段或片段或RNA引物。

引物。

能辨认错配的碱基对，并将能辨认错配的碱基对，并将碱基错配核苷酸碱基错配核苷酸水解。

水解。

n核酸外切酶活性核酸外切酶活性:

目录目录

（一）原核生物的

（一）原核生物的DNA聚合酶分为三型聚合酶分为三型DNA-polDNA-polDNA-pol原核生物中的三种DNA聚合酶目录目录n功能：

功能：

DNA-pol（109kD）对复制中的错误进行校读，对复制和修复对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。

中出现的空隙进行填补。

1、DNA聚合酶活性聚合酶活性2、5核酸外切酶活核酸外切酶活性性3、5核酸外切酶活性核酸外切酶活性目录目录DNA-pol的核酸外切酶校读活性的核酸外切酶校读活性BB：

如果碱基配对正确，：

如果碱基配对正确，DNA-DNA-polIpolI则不表现外切酶活性；

只表则不表现外切酶活性；

只表现聚合酶活性。

现聚合酶活性。

DNA-polI外切活性外切活性聚合活性聚合活性dCTPAA：

碱基配对错误，：

碱基配对错误，DNA-DNA-polIpolI表现外切酶活性，切表现外切酶活性，切除错配碱基；

并用其聚合除错配碱基；

并用其聚合活性掺入正确配对的底物活性掺入正确配对的底物模板链模板链新合成链新合成链模板链模板链新合成链新合成链目录目录n功能：

DNA-pol（250kD）是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。

是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。

1、DNA聚合酶活性聚合酶活性2、5核酸外切酶活核酸外切