第四章 遗传信息复制.pptVIP

第四章遗传信息的复制遗传信息的传递途径中心法则复制转录翻译DNARNA蛋白质逆转录RNA复制第一节DNA的复制在细胞分裂过程中，以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程是DNA复制。DNA复制是遗传信息由亲代向子代传递的过程。目前对复制过程的了解主要来自于原核生物。一、DNA复制的基本特点DNA复制是半保留的还是全保留的？基因组上是否有DNA复制的固定起始点？是单起始点还是多起始点？复制是什么方向的？1.DNA复制是半保留的DNA复制时子代DNA双链各保留亲代一条单链的情况称半保留复制。Messelson与Stahl的实验以15NH4Cl为氮源培养细菌若干代，则亲代DNA链为重链。换用14NH4Cl为氮源培养细菌，则新生的子代DNA为轻链。利用CsCl密度梯度离心，可以鉴定DNA分子的密度以辨别子代链的组成。DNA重链与DNA轻链子一代与子二代DNA的密度半保留复制的生物学意义2.原核生物的复制起始点同位素标记，放射自显影，电镜观察，可见复制期间的DNA呈θ状。复制起点是单一的。原核生物具有固定复制起始点细菌生长同步化后同位素标记新生DNA。用已知位点基因序列进行杂交检测。复制有单一固定起点，双向复制。3.真核生物的复制起始点真核生物为多复制起点。依据复制速度推断：人类基因组6×109bp，单一起点需3天。事实上完成S期只需要6－8小时。电镜观察可见多复制起点。由一个复制起点引导复制的区域是一个复制子。哺乳动物的复制子大约在100－200kb之间。4.双向复制右图：对细菌进行一段时间的低放射性标记后进行短时间强放射性标记，然后放射自显影。下图：果蝇DNA，短暂强放射性后弱放射性标记。复制叉两条DNA单链的复制是不对称的。一条链连续合成，为前导链(leading)。另一条链不连续合成，为随从链(lagging)。5.DNA复制是半不连续的随从链上新生的不连续片段称冈崎片段。因冈崎首先发现而得名。二、原核生物染色体DNA的复制DNA复制的基本条件：核苷酸单体：dNTP遗传信息的指导：模板DNA酶与蛋白因子：DNA聚合酶解螺旋酶引物酶拓扑异构酶连接酶单链结合蛋白(一)参与DNA复制的酶和蛋白质反应：(dNTP)n＋dNTP→(dNTP)n＋1＋Ppi特点：需要引物与模板，有方向性。1.DNA聚合酶DNA-dependentDNApolymerase，DDDP.1958年，Kornberg首先自大肠杆菌纯化了DNA聚合酶I。在具有模板、底物与引物的条件下，可以在体外催化DNA新链的合成。目前在细菌中发现了5类DNA聚合酶，在真核细胞中也发现了5类DNA聚合酶。DNA聚合酶I需要模板(ssDNA)与引物(DNA/RNA)。具有3种基本活性：5，→3，聚合活性：合成作用。3，→5，外切活性：校读作用。5，→3，外切活性：切除RNA引物。DNA聚合酶I的校读作用DNApolI聚合活性远高于3，→5，外切活性。发生错配时聚合活性降低，外切活性起作用。错误参入率约10－5，校读后为10－10。DNA聚合酶I的结构109kDa单一多肽链，在枯草杆菌蛋白酶作用下可被裂解为大片段与小片段。大片段具有聚合与校读活性，称Klenow片段。DNA聚合酶I的作用DNApolI不是DNA复制中起主要作用的酶。延伸速度较慢：20nt/sec。持续合成能力约200bp。大肠杆菌基因组DNA长度为4×106bp，以polI完成复制需一天时间。大肠杆菌20min分裂一代，完成复制只需40min。DNA聚合酶I的作用功能：DNA损伤修复；在复制过程中起辅助作用。突变株(只有正常活性的1％)不致死，只是对紫外线敏感。5，→3，外切活性缺陷则致死。每个大肠杆菌约含有几百个polI，含