DNA的生物合成课件.pptxVIP

;复制(replication) 是以DNA为模板的DNA合成，是基因组的复制过程。在这个过程中，亲代DNA作为合成模板，按照碱基配对原则合成子代分子，其化学本质是酶促脱氧核苷酸聚合反应。 ;本章主要内容：;DNA复制的基本特征 Basic Rules of DNA Replication;半保留复制(semi-conservative replication) 双向复制(bidirectional replication) 半不连续复制(semi-discontinuous replication) ;一、 DNA以半保留方式进行复制;子链继承母链遗传信息的几种可能方式:;密度梯度实验:;按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。;;原核生物基因组是环状DNA，只有一个复制起点（origin）。复制从起点开始，向两个方向进行解链，进行的是单点起始双向复制。;A. 环状双链DNA及复制起始点 B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点(termination, ter);真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon) 。复制子是独立完成复制的功能单位。 ;;三、DNA复制反应呈半不连续特征;顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链(leading strand) 。 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为后随链(lagging strand) 。复制中的不连续片段称为岡崎片段(okazaki fragment)。 领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。 ;DNA复制的酶学和拓扑学变化;参与DNA复制的物质:;(dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi;聚合反应的特点:;一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合;;（一）原核生物有3种DNA聚合酶;原核生物的DNA聚合酶;２个核心酶 1个?-复合物（?、?、??、?、?、? 6种亚基） 1对?-亚基（可滑动的DNA夹子）;?亚基（130 000）主要功能是合成DNA ?亚基具有3??5?外切酶活性（复制保真性所必需）?亚基可增强其活性 ?亚基可能起组装作用 ;2个?-亚基分别和1个核心酶相互作用，其柔性连接区可以确保在复制叉1个全酶分子的2个核心酶能够相对独立运动，分别负责合成前导链和后随链。;功能：;323个氨基酸;DNA-pol Ⅱ（120kD）;（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有5种;真核生物和原核生物DNA聚合酶的比较 ;真核生物的DNA聚合酶;二、DNA聚合酶的碱基选择和校对功能实现复制的保真性;遵守严格的碱基配对规律； 聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能； 复制出错时有即时校对功能。;（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择;（二）聚合酶中的核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正;A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺入正确配对的底物。 B：碱基配对正确， DNA-pol不表现活性。;三、复制中的解链伴有DNA 分子拓扑学变化;;E. Coli 基因图;解螺旋酶(helicase)　——利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。 引物酶(primase) ——复制起始时催化生成RNA引物的酶。 单链DNA结合蛋白(single stranded DNA binding protein, SSB) ——在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整。 ;;解链过程中正超螺旋的形成;既能水解 、又能连接磷酸二酯键。;拓扑异构酶Ⅰ;拓扑酶的作用方式：;四、DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口;;DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。 在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。 也是基因工程的重要工具酶之一。;;原核生物DNA复制过程 The Process of DNA Replication in Prokaryotes;起始是复制中较为复杂的环节，在此过程中，各种酶和蛋白因子在复制起始点处装配引发体，形成复制叉并合成RNA引物。 ;E.coli复制起始点 oriC;;;;引发体和复制叉的生成 ;;二、DNA链的延长;;领头链的合成：;; 在复制叉同时合成前导链和后随链;复制过程简图;原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。;;真核生物DNA生物合成过程 The Process of DNA Biosynthesis in eukaryotes;真核生物复制子多、冈崎片段短、复制叉前进速度慢等； D