生物化学中英双语版课件13DNA的复制、修复及重组

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1、生物化学原理PrinciplesofBiochemistry杨帆fan_yang@zju.edu.cnDNARNA蛋白质转录翻译逆转录复制遗传中心法则第十三章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：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StahlDNA的复制：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

2、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DNA的复制：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DNA的复制：4.大肠杆菌DN

3、A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⑵3’5’核酸外切酶活性：由3‘端开始水解DNA链⑶5’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，

4、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Sl

5、idingclampsubunitsCatalyticsubunitCatalyticsubunit3’5’exonucleasesubunits大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ的结构示意图催化亚基3’5’核酸外切酶活性大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲβ亚基－DNA结合示意图亚基与模板的结合大肠杆菌三种DNA聚合酶的比较DNA的复制：5.DNA的半不连续复制：DNA分子是反向平行的；体内所有已知的DNA聚合酶的合成方向都是5’3’。前导链滞后链冈崎片段前导链后续链DNA的复制：6.DNA的复制需要有RNA引物：所有已知的DNA聚合酶都不能从头合成新链；RNA聚合酶则可在有DNA模板的基

6、础上，合成新的RNA。DNA合成需要引物，而RNA合成不需要引物。⑴DNA复制起始的RNA引物是在DNA模板链的一定部位合成的，由引物合成酶催化，一般长为几个至10几个核苷酸。⑵DNA复制完成后，RNA引物的消除和缺口的填补是由DNA聚合酶Ⅰ来完成的。DNA的复制：7.DNA的高保真性：⑴利用DNA聚合酶反应的保真机制⑵利用DNA聚合酶的3’5’核酸外切酶活性⑶利用体内的各种修复系统DNA的复制：8.DNA复制体：指与DNA复制相关的30多种蛋白质和酶组成的高效的、高精度复制的完整复合物。解旋酶（helicase）：利用ATP水解释放的能量解开双链DNA的负超螺旋。单链

7、结合蛋白（SSB）：结合在单链DNA上，维持单链DNA的完整性和稳定性。拓扑异构酶Ⅱ：通过改变DNA的超螺旋状态，降低复制叉前进时带入的扭曲张力，促进双链的解开。DNA连接酶：连接DNA片段引物酶：合成DNA复制过程中所需要的RNA引物。DNA聚合酶：新生DNA链的延长DNA的复制DNA复制的过程：1.复制的起始：DanAHuDanB，DanCDNA复制的过程：2.链的延伸前导链的延伸DNA拓扑异构酶解旋酶DNA聚合酶单链结合蛋白DNA复制叉的结构示意图滞后链的延伸：冈崎片段的合成RNA引物DNA引物酶DNA拓扑异构酶解链酶滞