DNA的生物合成——复制

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1、基因信息的传递第三篇ThebiochemistryandmolecularbiologydepartmentofCMU基因(gene)：为蛋白质或RNA编码的DNA功能片段，是以碱基排列顺序的方式储存的遗传信息。基因组（enomge)：某一物种拥有的全部遗传物质，从分子意义上说，是指全部DNA序列。转录翻译复制DNARNA蛋白质逆转录*中心法则(thecentraldogma)转录翻译复制DNARNA蛋白质逆转录转录翻译复制DNARNA蛋白质逆转录转录翻译复制DNARNA蛋白质逆转录转录翻译复制DNARNA蛋白质逆转录转录翻译复制DNARNA蛋白质逆转录主要内容●D

2、NA的生物合成——复制●RNA的生物合成——转录●蛋白质的生物合成——翻译●基因表达调控●基因重组与基因工程DNA的生物合成(复制)DNABiosynthesis(Replication)第十一章DNA的生物合成复制(replication)：以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。复制逆转录复制亲代DNA子代DNA本章主要内容：•复制的基本规律•DNA复制的酶学和拓扑学变化•复制的过程•逆转录和其他复制方式•DNA损伤(突变)与修复复制的基本规律BasicRulesofDNAReplication第一节半保留复制(semi-conservativereplicat

3、ion)双向复制(bidirectionalreplication)半不连续复制(semi-discontinuousreplication)方向性和高保真性DNA复制的特征一、半保留复制的实验依据和意义DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。半保留复制的概念全保留式　半保留式混合式DNA复制的三种可能方式DNA半保留复制实验含N15-DNA的细菌

4、培养于普通培养液第一代继续培养于普通培养液第二代梯度离心结果按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。半保留复制的意义遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。原核生物：•基因组是环状DNA•只有一个复制起始点复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸相反的复制叉，称为双向复制。二、双向复制复制时双链打开，分开成两股，各自作为模板，子链沿模板延长所形成的Y字形的结构称为复制叉(replicationfork)。在原核生物双向复制中，DNA被描述为眼睛状。为说明方便而做

5、的图为形。ori复制中的放射自显影图象oriC真核生物：•染色体DNA有多个复制起始点。•两个起始点之间的DNA片段称为复制子(replicon)。•复制子是独立完成复制的功能单位。真核生物多个复制起始点、复制子与复制叉真核生物的多复制子复制电镜图35353´5´3´5´解链方向领头链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)三、复制的半不连续性3´5´顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的这股链称为领头链。另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随从链。领头链连续复制而随从链不连续复

6、制，就是复制的半不连续性。冈崎片段：•1968年日本生化学者冈崎用电镜及放射自显影技术，观察到DNA复制中出现一些不连续的片段，将这些不连续的片段称为冈崎片段。•原核生物:1000~2000个核苷酸•真核生物:100~200个核苷酸半不连续复制动画DNA复制的酶学TheEnzymologyofDNAReplication第二节DNA复制的体系底物:dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)聚合酶:依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-pol)模板:解开成单链的DNA母链引物:提供3'-OH末端的寡核苷酸其他酶和蛋白质因子:拓扑异构酶、解螺旋酶、单链DNA结合蛋白

7、、引物酶、连接酶一、复制的化学反应(dNMP)n+dNTP→(dNMP)n+1+PPi聚合反应的特点DNA新链生成需引物和模板；新链的延长只可沿5→3方向进行。二、DNA聚合酶全称：依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)简称：DNA-pol活性：1.53的聚合活性2.核酸外切酶活性1959年获诺贝尔生理学或医学奖奥乔亚科恩伯格SeveroOchoaArthurKornberg聚合反应机理3535聚合反应的特点•以单链DNA为模板•以dNTP为原料•引物提供3'-OH•聚合方向为5'→3'•遵守碱基互补规