DNA的复制和修复课件.pptxVIP

DNA的复制和修复;一、DNA的复制是半保留式的 二、DNA复制所需要的酶 三、原核生物DNA复制的过程;一、DNA的复制是半保留式的;DNA的半保留式复制;二、 DNA复制所需要的酶类 ;1956 年最初从大肠杆菌中发现;DNA聚合酶的主要特点： √需要DNA为模板 √以dNTP 为原料合成与模板DNA序列 完全一致的DNA √新合成的DNA链的方向是5‘到3’,模板 链是3‘到5’, √不能从头合成DNA，dNTP 要加到已 有核苷酸的3‘-OH后。;DNA聚合酶催化的反应;;DNA聚合酶III;连接酶(ligase )的作用;超螺旋 正超螺旋 负超螺旋;超螺旋 正超螺旋 负超螺旋;生物体内，有拓扑异构酶负责DNA构象之间的变化。;拓扑异构酶的突变会抑制DNA复制。大肠杆菌DNA复制结束后，通过拓扑异构酶II的作用，使2个子代DNA分开。;拓扑异构酶II的作用;解旋酶(helicase);单链结合蛋白(single-strand DNA-binding protein);单链结合蛋白(SSB)的功能;引物合成酶(primase);;;三、原核生物DNA复制的过程;多种蛋白质和酶共同作用, 开始DNA的复制;大肠杆菌环形DNA复制时产生的复制眼结构 ，单一起点，双向复制，;复制叉上各种蛋白和酶;但是要注意DNA两条链的复制情况是不同的，因为他们的走向不同。;另外一条链的走向为5’到3’，不可以直接作为模板合成新链（请考虑为什么？），这条链叫做滞后链。;这是由DNA聚合酶的特点决定的;所以对于走向为5’到3’的模板链(滞后链)来说，复制时必须一小段一小段的复制，然后再连起来。;这“一小段DNA”叫做“冈奇片段”,每合成一次冈奇片段，就需要合成一次引物。;DNA的半不连续复制;滞后链的复制;滞后链的复制;滞后链最后一步，DNA聚合酶I将RNA引物除去，空隙填补。;复制的终止;DNA聚合酶III除了有5’到3’的DNA聚合活性外，还有3’到5’的水解酶活性，在合成时一旦发现有错误就将错误的核苷酸水解掉，这一活性称为DNA聚合酶的“校对功能”，保证DNA复制的精确性。;2条链由同一个聚合酶进行复制;观看大肠杆菌复制的动画;DNA 的复制发生细胞周期的在S期;独立进行复制的一段DNA序列，叫复制子, 含有复制起点和终点序列。 ;目前至少在真核细胞中发现9种DNA聚合酶，分别在DNA复制（染色体或线粒体复制）和DNA修复中起作用。;1) 由于有染色体结构，真核生物的复制叉移动速度比细菌慢，为1000-3000bp/min，细菌为50000bp/min。;2)真核细胞没有专门的引物合成酶，DNA聚合酶α有引物合成酶的功能。DNA聚合酶δ相当与原核生物中的DNA聚合酶III;3) DNA 聚合酶α有 RNA引物合成的活性,但没有校对功能, DNA 聚合酶δ有校对功能,但没有RNA引物合成功能。;真核生物中的前导链和滞后链是由DNA 聚合酶αδε等共同完成。;4) 真核生物中的一个冈奇片段长度与一个核小体中的DNA长度类似，100- 200bp 左右。而原核生物中冈奇片段为1000-2000 bp 。;5) DNA在染色体全部复制完全之前不开始第2次复制。在快速生长的原核生物中，起点可以连续发动复制。真核生物在快速生长时，往往采用更多的复制起点。 ;6) 染色体的复制是多起点双向复制，大肠杆菌是单一起点的双向复制。;双向复制 ;7) 真核细胞DNA复制时还会遇到线性染色体的末段复制问题和核小体的分配问题等。 ;二 生物体内DNA的修复系统 ;1 DNA 损伤的原因;单链断裂 ;脱氨基;目前发现生物体内至少有5种修复系统 ;1 错配修复;细胞可以根据甲基化程度不同而识别DNA复制过程中的母链和子链。细菌体内DNA序列的GATC序列中的A被甲基化，而新合成的链的甲基化要在复制完成之后几分钟后再进行。;在这一段时间内，负责错配修复的酶发现错配的碱基后，就在错配的碱基附近的GATC处将含有错配碱基的一段DNA切除，大约1000bp左右。随后由DNA聚合酶III和连接酶将空缺补齐修复。;大肠杆菌中参与错配修复的酶有至少12种。;错配修复的机理;错配修复;错配修复可以使DNA复制过程中的错配率大大降低。;2 直接修复(direct repair);(1) 光修复(photoreaction repair);紫外线引起的嘧啶二聚体;光修复;高度专一性，从低等单细胞生物到鸟类都有，但哺乳动物中没有，已经被其他形式取代。;(2) 暗修复(dark repair);3 切除修复(excision repair);可用于多种形式的损伤修复。;DNA糖基化酶(g