基因的损伤修复和基因突变xu.ppt

(2) 滚动环式复制 滚动环式(rolling circle) 复制是单向复制的特殊方式。 是很多病毒、细菌因子以及真核生物中基因放大的基础。 滚动环式复制步骤如下： 1)首先(十)链DNA 复制起点被特异性蛋白切开，形成缺口，使游离出5’和3’-OH 端游离出来， (+)链的5’端与双链脱离开； 2) 以(-)链DNA 为模板， (+)链的3’-OH 端为引物，由DNA聚合酶III 催化聚合反应，从(+)链的3’-OH 端加入dNTP ，使链不断延长， 3’端不断延伸，取代原有的(十)链，被取代的(+)链不断从(一)链上剥离出来； 3) (+)链从3’端不断被合成，好像(-)链在滚动，(+)链5’形成越来越长的“尾巴”； 4) 原来的(+)链被滚动出一定长度之后，作为模板重新合成(一)链； 5) 最后形成线性的正负双链分子，或进一步两端连接形成双链，这种双链DNA是滚动环式复制的中间产物，称为复制型(replicative form，RF) 。 滚环复制 φX174噬菌体由一个单链环状DNA组成，这条链称为正（+）链；合成的互补链称为负（一）链。 双链体的复制以滚环复制方式进行。 The A protein is cis-acting (3) D环（ D-loop) 式 另-种单向复制的特殊方式称为取代环或D环式复制。 线粒体DNA的复制即是一例（纤毛虫线粒体DNA 为线性分子，其复制方式与此不同）。 双链环在固定点解开进行复制，但两条链的合成高度不对称，一条链先复制，另一条链保持单链而被取代，在电镜下可以看到呈D 环形状。 待一条链复制到定程度，露出另一条链的复制起点时，才开始复制。表明复制起点是先以条链为模板起始合成DNA 的一段序列；两条链的起点并不在同一点上，由于两条链的起点分开一定距离，所以产生D环复制。 叶绿体DNA 的复制也采取D 环的方式，双链环两条链的起点不在同一位置，但同时在起点处解开双链，进行D 环复制，故称为2D环复制。 7. 复制速度 真核生物DNA 的复制速度比原核生物慢。 真核生物染色体DNA 的复制实为多复制子的同步复制。虽然各复制子发动复制的时间有先后之差，但就整个细胞而言，能够满足细胞对DNA 的需要。 真核生物与原核生物染色体DNA 的复制还有一个明显的区别是： 真核生物染色体在全部复制完成之前起点不再重新开始复制；而在快速生长的原核生物中，起点可以连续发动复制。真核生物在快速生长时，往往采用更多的复制起点。 4.1.3 DNA 复制的酶体系 与DNA 聚合反应有关的酶包括多种DNA 聚合酶和DNA 连接酶。 1. DNA 聚合酶催化的反应 在有适量DNA和镁离子存在时，DNA 聚合酶(DNA polymerase) 能催化4种脱氧核糖核苷三磷酸合成DNA。 反应底物为dATP 、dGTP 、dCTP 和dTTP4 种脱氧三磷酸核苷酸，统称为dNTP。 在DNA 聚合酶催化下，以有3’-羟基的核酸链作为引物， dNTP 被加到DNA链的末端，同时释放无机焦磷酸，链延长的信息来自对应的互补链。 ①以4 种dNTP 作为底物； ②反应需要接受模板指导； ③链延伸需有引物3 ’-羟基存在； ④链延伸方向为5 ’→3 ’ ； ⑤产物DNA 的极性与模板相对。 2. 大肠杆菌DNA 聚合酶 大肠杆菌中共有5 种不同的DNA 聚合酶，分别为DNA 聚合酶I 、II 、Ⅲ 、IV和V 。 3. DNA 连接酶 DNA 连接酶（DNA ligase) 催化双链DNA 切口处的5 ’-磷酸基和3 ’-羟基生成磷酸二酯键。 连接反应需要能量：大肠杆菌和其他细菌的DNA 连接酶以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)作为能量来源，动物细胞和噬菌体的连接酶则以腺苷三磷酸(ATP) 作为能量来源。 4.1.4 DNA 的半不连续复制 走向为3’→ 5’的DNA 新合成链实际上是由许多5’→ 3’方向合成的DNA 片段连接起来的。当DNA 复制时一条链连续，另一条链不连续，因此称半不连续复制。 前导链（leading strand): 以3’→5’ 链为模板，新生链以5’→3’方向连续合成； 后随链(lagging strand): 由冈崎片段连接成的DNA链为后随链。 DNA 合成的引物：所有已知的DNA 聚合酶都不能发动新链的合成，只能催化已有链的延伸反应。然而RNA 聚合酶则不同，它只需要DNA 模板存在，就可以在其上合成新的RNA 链。 研究证明，在DNA 模板上需先合成一段RNA 引物， DNA 聚合酶从RNA 引物的3-OH 端开始合成新的DNA 链。 4.1.5 DNA 合成的高保真性 DNA 的复制是一个高保真的系统。 与DNA 复制的忠实性有关的因素包括RNA 引物作用、DNA