第十三章DNA的生物合成方案.ppt

第十三章 DNA的生物合成 一、DNA的半保留复制 (semi-conservative replication) 半保留复制是指DNA复制时，由亲代DNA生成子代DNA时，每条新形成的子代DNA中，一条链来自于亲代，另一条链则完全从新合成。这种复制方式称为半保留复制。 1953年，Watson Crick在DNA双螺旋基础上提出。 DNA复制的假设： 1）全保留式； 2）半保留式； 3）混合式。 3、意义： DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代，两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。 二、DNA复制的起点和方向 原核生物复制时，DNA从原点 (复制的起始点)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。 3、复制叉： （Replication fork） DNA 复制是边解链边复制，复制中的DNA在复制点呈分叉状，这个分叉点称复制叉 大肠杆菌的DNA是环状的，存在复制叉，且双向复制，故呈现典型的“?”，称复制眼或复制泡。 真核生物每个染色体有多个复制原点，是多复制子的复制。 习惯上把两个相邻复制原点之间的距离定为一个复制子(replicon) ，即能够独立完成复制的功能单位。 一、参与DNA复制的酶和蛋白质 全称： DNA依赖的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase, DDDP) 简称：DNA-pol DNA复制为什么要用RNA引物？为什么DNA聚合酶要用引物，RNA聚合酶不需要引物？ ⑴从模板复制最初几个核酸时，碱基堆集力和氢键都较弱，易发生错配； ⑵新复制的最初几个核苷酸，没有与模板形成稳定双链，DNA聚合酶的5→3校对功能难发挥作用。 第三节 DNA的复制过程（DNA指导下的DNA的合成） 聚合子代DNA：由DNA聚合酶催化，以3‘→5’方向的亲代DNA链为模板，从5‘→3’方向聚合子代DNA链。在原核生物中，参与DNA复制延长的是DNA聚合酶Ⅲ。 去除引物，填补缺口： 在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ来水解去除RNA引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。 连接冈崎片段： 在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。 复制的起始需要 DNApol α：引物酶活性 DNApol δ：解螺旋酶活性 拓扑异构酶：消除拓扑张力 增殖细胞核抗原(PCNA) DNA-polδ和polα分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。在复制叉及引物生成后，DNA-polδ通过PCNA的协同作用，逐步取代polα，在RNA引物的3?-OH基础上连续合成前导链和滞后链。 三、生物细胞DNA复制的基本特点 ——小结 复制是半保留的 原核生物只有一个复制原点，真核生物有多个原点 复制可以单向，也可以双向进行，后者较常见 复制时DNA两条链都从5’端向3’端延伸 复制是半不连续的，前导链连续合成，滞后链形成冈崎片断（不连续合成），再连接起来 冈崎片断合成起始于小段RNA引物后被酶切除，缺口由脱氧核苷酸补满后，再与新生DNA链连在一起 复制有多种机制 物理因素：紫外线和各种辐射 化学因素： 常见的化学诱变剂 修复 (repairing)：是指针对已发生的缺陷而进行的补救机制，使其恢复为原有的天然状态。 生物细胞在长期进化过程中获得的一种保护机制，能在一定条件下使DNA的损伤得到修复。 3、错配修复 4、重组修复 5、SOS修复 是一种应急修复，是细胞DNA损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，为求得生存而出现的应急效应。 SOS反应诱导的修复系统包括避免差错的修复和易产生差错的修复两类。 SOS修复导致两种结果：DNA修复和导致变异 （一）DNA损伤 第四节、DNA损伤与修复 DNA Damage Repair DNA损伤 (DNA damage)：某些生物因素或物理化学因子如紫外线、电离辐射和化学诱变剂能使细胞DNA受到损伤因而引起生物的突变(mutation)或致死。从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基的改变。 主要有物理因素、化学因素和生物因素（病毒） G →mG 烷化剂 (如：氮芥类) C →U 亚硝酸盐 (NO2-) T →C 羟胺类 (NH2OH) A→5-BU →G 碱基类似物 (如：5-BU) 分子改变 化合物