分子生物学Chapter 3 DNA 复制.ppt

Chapter 3DNA复制（Replication） 3.1 DNA复制的起点和方向 3.1.1 DNA复制的方向 通过实验判断DNA复制的方向 3.1.2 复制起点和方向的模式 复制起点的分离 3.1.4 复制起点的结构特征 复制起点的结构特征 以E.coli 的复制起点Ori C为例 是染色体上位置固定的一段DNA 富含AT 含甲基化位点：GATC 重复序列 13bp DR(Directional Repeat: 同向/直接重复) 9bp IR (Inverted Repeat: 反向重复) 复制起点的这些特征有利于在该位点快速解链以发动复制和促进DNA聚合酶的结合。 3.1.5 DNA复制的引物是RNA-- 证实实验之1 3.1.5 DNA复制的引物是RNA-- 证实实验之2 复制引物 前导链合成的引物：由RNA聚合酶引导合成的RNA（证据：实验之1）（见复制的转录激活） 后随链合成的引物（冈崎片段合成的引物）：由引物酶催化合成的RNA。 引物酶不同于转录中的RNA聚合酶。 引物酶由dnaG基因编码。 引物在完成冈崎片段合成后被降解。冈崎片段之间的缺口有DNA聚合酶Ⅰ和DNA连接酶通过缺口平移的方式填补。 引物的去除和冈崎片段的连接 复制的转录激活 3.1.6 复制的过程 起始：引发体的形成 延伸：复制体形成以及单脱氧核糖核苷酸的添加导致新链的延长 终止：子代双链分子的分离 起始：引发体的形成 复制体的形成和新链的延伸 复制的终止和子代分子的分离 3.2 复制的模式 θ复制 （ θ model） 滚环复制（Rolling-circle replication） D-环复制（Displacement-loop model） 3.2.1 新起始复制方式（de nova initiation） 新起始方式的主要特征 每次复制均从一个固定的复制起点起始 前导链连续合成，后随链由冈崎片段连接而成 3.2.2 滚环复制 Rolling-circle Model 滚环复制的特征 复制起始时，复制起点的一条单链断裂，而释放出5’端和3’端。 3’端作为前导链合成的引物，前导链连续合成。5’端游离出来，作为后随链合成的模板。 在旺盛合成时期，前导链不断合成，且连在一起形成多联体分支，并作为新的后随链合成的模板。 前导链的合成不需要另外合成的RNA引物。 3.2.3 D-环复制 （D-loop Model） D-环复制的特征 环状DNA模板的两条单链的复制起点位置不同且相距甚远。 复制起始首先在一条单链的复制起点起始，单向、连续合成前导链，并置换另一条模板单链。 当另一条单链的复制起点暴露后，起始后随链的单向、连续的合成。 两条链的复制完成有先后。 3种复制方式的主要差异 3.3 避免线性DNA复制时末端缩短的机制 环状DNA的复制不存在末端缩短的问题 线性DNA复制后出现5’末端缩短 T7噬菌体通过形成共联体避免5’末端缩短 腺病毒-2：末端起始复制 腺病毒-2：单链置换式复制 真核生物避免末端缩短的机制 端粒的发现和证实 现象： 1930s, 果蝇和玉米中，染色体末端缺失时，会出现两个姊妹染色体在末端融合；而在正常染色体中不会发生末端的融合。 1938，Muller推测染色体末端存在一种特殊结构，对未出染色体的稳定性由重要作用 – 即后来称为“端粒”的结构。 1984，Blackburn, E.研究组发现四膜虫rDNA末端在小核阶段没有重复片段 ，但在发育成大核后rDNA末端出现了370~520bp的（GGGGTT）n的重复序列。-- 推测在发育过程中添加了此重复序列。该推测通过加尾实验验证。 加 尾 实 验1984，Shampay，J Blackburn, E 加 尾 实 验（续） 加尾实验（续） 通过在酵母中的加尾实验证明：染色体末端在复制过程中可以被延长。延长的末端序列由宿主酵母决定，即细胞中有特殊的结构或机制控制末端的延长。 进一步的加尾实验： 四膜虫末端重复在体外的四膜虫细胞提取液中进行加尾实验 酵母的末端重复在体外的四膜虫细胞提取液中进行加尾实验 两个实验的结果：均出现加尾，且延长的尾巴与四膜虫的染色体末端重复一致。 但是，四膜虫末端重复的互补序列在上述体系中不能加尾。 通过端粒复制避免末端缩短 端粒长度与细胞“年龄”相关 3.4 真核生物和原核生物复制的特征 和复制调控 3.4.1 原核生物的复制特征 3.4.2 真核生物复制的特征 多复制起点和多复制子 复制的不一致性 同一个细胞中不同复制子起始复制的早晚差异 不同组织细胞复制的早晚差异 复制子的数量和复制速度随着细胞、组织和发育时期不同而有差异 只有当所有的复制子完成复制后，才能在起始点上起始下一次的复制；而且，真核生物的复制严格控