第12章DNA的复制重组与修复ppt课件.ppt

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1、第十二章DNA的复制、修复和重组分子生物学的中心法则(central-dogma):1958年，由Francis.Crick提出。第一节DNA的代谢一、DNA代谢包括DNA复制、修复和重组二、大肠杆菌遗传图第二节DNA复制的一般规律一、关于模板的概念模板（template）：1.早期推测模板分子的表面可以让许多小分子按一定排列顺序排列，然后连接这些小分子形成有特定结构和功能的大分子。2.Watson-CrickDNA双螺旋结构表明，DNA双链严格按碱基配对互补，故，如以一条链为模板，可合成另一条有既定顺序的互

2、补链。二、DNA复制是半保留的半保留复制(semiconservativereplication):亲代的DNA双链，每条链都可作为模板，复制一条新链。二个子代DNA分子碱基顺序与亲代分子完全一致，其中一条链来自亲代DNA链，另一条是新合成的。TheMeselson-Stahlexperiment:1957年，由MathewMeselson和FranklinStahl设计。三、DNA复制的起点与方向复制从原点（origin）开始双向进行的JohnCairnsexperiment四、DNA的复制是半不连续的DN

3、A合成的方向为5´3´，复制是半不连续的。第三节DNA聚合酶一、DNA是由DNA聚合酶催化合成的1955年，ArthurKornberg及其同事从E.coli发现I型DNA聚合酶（DNApolymeraseI）。DNApolymeraseI催化的反应：(dNMP)n+dNTP→(dNMP)n+1+PPiDNA聚合反应的两个基本规律：1.所有DNA聚合酶催化DNA合成均需要模板（allDNApolymerasesrequireatemplate）.2.聚合反应需要引物（aprimerisrequired）.催

4、化反应的连续性（processivity）：DNA聚合酶不离开模板连续加接一定数量核苷酸的过程称为催化反应的连续性二、E.coli的三种DNA聚合酶DNApolymeraseI(polⅠ，Kornberg酶):1.催化的反应：(1)5′→3′的聚合活性;(2)5′→3′外切酶活性：切除引物，切除突变片段。(3)3′→5′外切酶活性：切除错配的碱基。2.结构及作用：Klenowfragment3.主要功能：(1)在DNA复制、重组和修复起修缮工作用（5′→3′外切酶活性）（Thisenzymeservesaho

5、stof“clean-up”functionsduringreplication,recombination,andrepair.）(2)对复制中的错误进行校读（3′→5′外切酶活性，5′→3′聚合酶活性）；切口位移作用（nicktranslation）:PolI的5´→3´外切酶活性可切除与模板链配对的RNA或DNA片段,并同时用一条新合成的DNA链取代之。DNA聚合酶Ⅱ（polⅡ）1.5′→3′聚合;2.3′→5′外切。具有高度专一的DNA修复功能（appearstohaveahighlyspeciali

6、zedDNArepairfunction）。DNA聚合酶Ⅲ（polⅢ）：为E.coli的主要复制酶（replicase）。1.全酶含10种亚基,为不对称二聚体。2.α,ε和θ组成核心酶（α具有5′→3′聚合酶活性，ε具有3′→5′外切酶活性和碱基选择功能）。3.使核心酶形成二聚体。4.γ２δδ′χψ构成钳安装复合物。5.核心酶二聚体＋钳安装复合物Ⅲ*型DNA聚合酶（连续性低）。4.β形成围绕模板链的滑动钳，使酶沿模板链滑动防止酶从模板解离连续性↑。E.colipolⅢ的β两个亚基形成环形钳子围绕DNA

7、三、DNA聚合酶催化DNA合成的精确性1.正确和错误核苷酸的区分：依靠互补碱基正确配对建立的氢键:不正确的碱基不能与模板链上的碱基形成正确的氢键。2.DNA聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能：polⅢ的ε亚基。3.复制中出错时有即时的校读功能：polⅠ的3′→5′外切酶活性。四、DNA复制需要许多酶和蛋白质因子E.coli的DNA复制需要至少20个酶和蛋白组成的DNA复制酶系统或复制体（theDNAreplicasesystemorthereplisome）解旋酶（helicases）DNA拓扑异构酶（top

8、oisomerases）DNA单链结合蛋白（singlestrandDNAbindingproteins,SSB)引物酶（primases）DNA连接酶（DNAligases）第四节细胞DNA复制的阶段性一、起始（initiation）E.coli的复制原点oriC由245bp组成：有关的酶类与蛋白:DnaA蛋白在起始阶段起关键作用（Thekeycomponentintheinitiationpro