生物化学中英双语版 13DNA的复制、修复及重组课件.ppt

生 物 化 学 原 理Principles of Biochemistry 杨 帆 fan_yang@zju.edu.cn 第十三章 DNA的复制、修复及重组 DNA的复制 DNA的损伤与修复 遗传重组 DNA的复制 DNA复制：是指亲代的DNA双螺旋链解开，分别做为模板，指导子代DNA合成的过程。 DNA的复制： DNA的复制： DNA的复制： DNA的复制： ?亚基与模板的结合 DNA的复制： DNA的复制： DNA的复制： DNA的复制： DNA的复制 DNA复制的过程： DNA复制的过程： DNA复制的过程： 真核生物DNA的复制： 真核生物染色体有核小体结构 真核生物基因组庞大 真核生物DNA上往往有多个复制子 真核生物DNA的复制子在每个细胞周期仅起始复制一次 DNA的损伤与修复 DNA的损伤： 化学诱变：碱基置换；DNA片段的缺失和插入；移码突变；插入失活 物理因素致突变 致癌剂致突变 DNA损伤后修复： DNA损伤后修复： DNA损伤后修复： DNA损伤后修复： Summary DNA复制的特点:半保留复制，半不连续复制，双向复制 复制体的组成， DNA复制的过程 DNA的损伤后修复 滞后链合成过程中DNA聚合酶Ⅲ的移动 滞后链RNA引物的切除： DNA聚合酶Ⅰ的5’ ? 3’核酸外切酶活性 滞后链的连接： DNA连接酶 DNA聚合酶Ⅰ DNA连接酶的作用机制 DNA连接酶 3. 复制的终止：大肠杆菌染色体复制的终止 1. 直接修复：指经酶促反应进行修复的过程。包括光修复和单个酶的直接修复作用。 鸟苷酸的甲基化导致碱基的错配 甲基转移酶对甲基化鸟嘌呤碱基的作用 2. 切除修复：指在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损的部分切除掉，并以完整的那一条链为模板，合成出切除的部分，DNA结构恢复正常的过程。 核苷酸切除修复 碱基切除修复 3. 错配修复：修复在复制过程中错配且没有被校正的单个或少数碱基。 * * DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 逆转录 复制 遗传中心法则 1. 半保留复制：通过DNA复制产生的新的DNA双链中，一条链来源于亲代的DNA，另一条则是新合成的。 1958年Meselson 和Stahl 2. DNA复制的起点和方式 复制子：基因组上能独立进行复制的单位称为复制子。每个复制子都含有自己的复制起点。 双向复制：生物体中，大多数DNA的复制是双向复制。 复制叉：DNA复制过程中，亲代DNA双链由复制起点开始逐渐部分解链，形成一个复制叉结构。 大肠杆菌染色体的双向复制示意图 大肠杆菌染色体复制过程中的?形结构 双向复制及单向复制中的复制叉结构 3. DNA聚合酶：参与DNA复制的主要酶,该酶催化四种dNTP合成DNA。 DNA聚合酶 模板链 合成的新链 模板链 DNA聚合酶的反应特点: 1. 以四种dNTP为底物 2. 反应需要接受模板的指导 3. 反应需要有引物3’羟基存在 5. DNA链的合成方向为5’→3’ 4. 反应需要有二价金属（主要是Mg2+）的存在 4. 大肠杆菌DNA聚合酶：主要有三种 DNA聚合酶Ⅰ：1956年kornberg首次发现 ⑴ 具有DNA聚合酶活性 ⑵ 3’?5’核酸外切酶活性：由3‘ 端开始水解DNA链 ⑶ 5’ ? 3’核酸外切酶活性：由5’端 开始水解DNA链 ⑷ 从3’端发生焦磷酸解作用 DNA聚合酶Ⅰ的3’?5’核酸外切酶活性在DNA复制过程中起着重要的校对作用 DNA聚合酶活性位点 3’?5’核酸外切酶活性位点 DNA聚合酶Ⅰ的5’ ? 3’核酸外切酶活性一般作用于双链DNA的配对碱基，从5’ 端水解下核苷酸。DNA聚合酶Ⅰ的5’ ? 3’核酸外切酶活性在DNA复制和修复中起着重要的作用。 DNA聚合酶Ⅰ的结构：单链多肽。用枯草杆菌蛋白酶进行有限水解，可以得到两个大小不同的片段。 Klenow片段：包含有3’?5’核酸外切酶活性和DNA聚合酶活性 DNA聚合酶Ⅱ：多亚基聚合酶，含有DNA聚合酶活性和3’?5’核酸外切酶活性，不具有5’ ? 3’核酸外切酶活性。反应中需要有NH4+的激活。是一种主要起修复作用的酶。 DNA聚合酶Ⅲ：多亚基聚合酶，包含有10个亚基。其中α 、ε、和θ亚基构成所谓核心酶。被认为是大肠杆菌细胞内真正负责DNA复制的聚合酶。 1. 其α亚基具有DNA聚合酶活性，当和其他亚基构成全酶时，聚合效率可达到1000bp/sec. 2. 其ε亚基具有3’?5’核酸外切酶活性，起校对作用。 3. 不具有5’ ? 3’核酸外切酶活性 Sliding clamp subunits Catalytic subunit Catalytic subunit 3’ 5’ exonuclease subunits 大肠