分子生物学第5章 DNA的复制-temp.pptVIP

５.１DNA复制概述 生命的遗传实际上是染色体DNA自我复制的结果。 染色体DNA的自我复制是半保留复制，以亲代DNA分子为模板合成子代DNA。 细胞分裂时，通过DNA准确地自我复制(self-replication)，亲代细胞所含的遗传信息就原原本本地传送到子代细胞。 ５.１.1 DNA的半保留复制机理 DNA分子由两条多核苷酸链组成，一条链上的碱基G只能与另一条链上的C相配对，A只能与T相配对，所以，两条链是互补的，一条链上的核苷酸排列顺序决定了另一条链上的核甘酸排列顺序。 DNA分子的每一条链都含有合成它的互补链所需的全部信息。 真核生物的半保留复制也可用现代技术姐妹染色体色差方法加以证明。在复制过程中用胸苷尿嘧啶的类似物5溴脱氧尿嘧啶（5-Bromodeoxy uridine，简称BUdR）可以掺入到新合成的DNA中。无论在何时，新合成链中的T被BUdR所取代。这样母链中含有T，而新合成的链中含的是BUdR。若用荧光染料染色的话，正常链和T－BUdR杂种链都可以染色，但含BUdR的双链是不能染色的，这样在荧光显微镜下可观察到两条姐妹染色单体的荧光强弱不同。 姐妹染色单体差别染色方法 （sister- chromatid differential staining） Cairns实验 半保留复制 （1）定义： DNA在复制时,以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保留复制(semi-conservative replication). 5.1.2 DNA复制的一些概念 复制子：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。 含有复制起点和终止点。 5.1.2 DNA复制的一些概念 2. 复制起点： 3. 复制终点： 4. 复制叉：复制时，双链解开成两股链分别进行，起点呈现叉子。 5：复制方向： 相向复制 单向复制 双向复制 不同生物体内DNA各不相同(大、小、线性、环状)，功能也不一样(保守、活跃)，反映在复制方式上就有差别。 (1) 线性DNA双链的复制 复制叉生长方式有单一起点的单向(如腺病毒)。 (2) 环状和多个起始点的双向复制。 环状双向复制(如环状细菌)。 多个起始点的双向复制（真核生物）。 酶和蛋白质因子 　　在细胞中，双螺旋DNA复制是DNA聚合酶催化的酶促反应过程。但DNA聚合酶只能延长已有的DNA或RNA引物链，不能从头起始DNA链的合成；而且在DNA复制中形成特殊的复制叉(或生长叉)结构区内，DNA双螺旋中的两条链缠绕在一起，要拷贝每一条链都必须将双螺旋DNA解旋(unwinding)，并释放或吸收由此产生的扭力，这就要求双螺旋和超螺旋的解旋与重新形成，DNA聚合酶不能完成这一过程； 聚合反应的特点 DNA 新链生成需引物和模板； 新链的延长只可沿5? → 3?方向进行 。 二、DNA聚合酶 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase) 简称：DNA-pol 原核生物中的三种DNA聚合酶? polⅠ为单一肽链的大分子蛋白质,可被特异的蛋白酶水解为两个片段，其中的大片段称为Klenow fragment，具有5→3聚合酶活性和3→5外切酶的活性。 （一）DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读 （二）复制的保真性和碱基选择 ? DNA聚合酶靠其大分子结构协调非共价（氢键）与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。 ? 嘌呤的化学结构能形成顺式和反式构型，与相应的嘧啶形成氢键配对，嘌呤应处于反式构型。 （二）DNA旋转酶与DNA超螺旋的松驰 （三）DNA解旋酶和单链结合蛋白 单链DNA结合蛋白 单链DNA结合蛋白（single strand binding protein, SSB）又称螺旋反稳蛋白（HDP）。这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作用为：① 使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNA，便于以其为模板复制子代DNA；② 保护单链DNA，避免核酸酶的降解。 四）引发酶与引物RNA的合成 DNA连接酶催化的条件是(1)需一段DNA片段具有3-OH，而另一段DNA片段具有5-Pi基；(2)未封闭的缺口位于双链DNA中，即其中有一条链是完整的；(3)需要消耗能量，在原核生物中由NAD+供能，在真核生物中由ATP供能。 2.3.2 复制的起点、方向和速度 复制叉： DNA链的复制过程示意图 双向复制 原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。 真核生物每个染色体有多