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1、第四節(jié) 原核生物和真核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn),一.原核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn) 1.大腸桿菌DNA復(fù)制起始點(diǎn)（oriC）保守序列分布圖 2.由大腸桿菌oriC復(fù)制起始點(diǎn)出引發(fā)的DNA復(fù)制過(guò)程 3.參與DNA復(fù)制的酶和蛋白因子 （1 . ）DNA解鏈酶 （Helicase） 促使DNA在復(fù)制叉處打開雙鏈，與單鏈DNA結(jié)合，與ATP結(jié)合，分解成ADP+Pi，產(chǎn)生能量沿DNA鏈向前運(yùn)動(dòng)，促使DNA雙鏈解開。,（2）單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSBP） 與單鏈DNA結(jié)合，防止解開的單鏈重新配對(duì)形成雙鏈或被核酸酶降解; 使單鏈DNA呈伸展?fàn)顟B(tài)，無(wú)彎曲和結(jié)節(jié)，利于作為模板； SSBP可重復(fù)使用。 原

2、核生物的SSBP具有協(xié)同效應(yīng)。 SSBP只保持單鏈的存在，并不能起解鏈的作用。,（3）拓?fù)洚悩?gòu)酶Topoisomerase 解開負(fù)超螺旋，并與解鏈酶 共同作用解開雙鏈。 （4）引物酶 Primase 催化引物RNA分子的合成,（5）DNA聚合酶 DNA Polymerase A.概念：是指以脫氧核苷三磷酸作為底物催化合成DNA的一類酶。 B. 特點(diǎn)： a. 以dNTP為前體催化合成DNA； b. 需要模板和引物； c. 催化dNTP加到DNA鏈的3-OH端； d. 催化合成方向53 。 C. 分類： DNA聚合酶 I（主要保證DNA復(fù)制的準(zhǔn)確

3、性） DNA聚合酶II（主要起DNA修復(fù)的作用） DNA聚合酶III（DNA復(fù)制的主導(dǎo)酶）,（6）DNA連接酶 將雙鏈DNA上的切口連接起來(lái)； 主要用于岡崎片段的連接，DNA修復(fù)、重組，兩個(gè)復(fù)制單元間片段的連接。 連接雙鏈DNA的要求： 切口 3 -OH 5 -磷酸基團(tuán) 需要能量,4.岡崎片段與半不連續(xù)復(fù)制 由于DNA的兩條鏈為反向平行，以復(fù)制叉移動(dòng)的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，一條鏈為3 5 ，其新合成的DNA鏈沿5 3 連續(xù)進(jìn)行前導(dǎo)鏈 另一條鏈為5 3 ，新生的DNA鏈先合成短的岡崎片段，不連續(xù)合成滯后鏈，再由DNA連接酶連接成完整的DNA鏈。 這種前導(dǎo)鏈

4、的連續(xù)復(fù)制和滯后鏈的不連續(xù)復(fù)制稱為半不連續(xù)復(fù)制。,5. 復(fù)制的引發(fā)和終止 （1）引發(fā) 先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段 RNA引物，在由DNA聚合酶從RNA引物的 3 端開始合成新的DNA鏈。,滯后鏈的引發(fā)由引發(fā)體來(lái)完成。引發(fā)體由6種蛋白質(zhì)n、n 、n 、DnaB、C和 I共同組成。引發(fā)體在滯后鏈分叉的方向上移動(dòng)，并在模板上斷斷續(xù)續(xù)地引發(fā)生成滯后鏈的RNA引物，，再由DNA聚合酶III作用合成DNA，直到遇到下一個(gè)引物或?qū)槠螢橹埂Nase H降解RNA引物， DNA聚合酶I將缺口補(bǔ)齊，DNA連接酶將兩個(gè)岡崎片段連在一起形成大分子DNA。,（ 2.）終止 當(dāng)復(fù)制叉前移，遇到2

5、0bp重復(fù)性終止序列（Ter）時(shí)， Ter-Tus復(fù)合物能阻擋復(fù)制叉的繼續(xù)前移，等到相反方向的復(fù)制叉到達(dá)后，在拓?fù)洚悩?gòu)酶IV的作用下使復(fù)制叉解體，釋放子鏈DNA。,二. 真核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn) 1. 與原核生物相似 （1）半保留、半不連續(xù)復(fù)制 （2）復(fù)制過(guò)程：引發(fā)延伸終止三個(gè)階段 （3）需要酶和蛋白因子,2. 與原核生物不同 （1） 原核生物是單復(fù)制子，真核生物是多復(fù)制子（每條染色體上有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)）； （2） DNA全部復(fù)制完畢才進(jìn)行第二輪復(fù)制，原核生物在第一輪復(fù)制未完成就進(jìn)行第二輪復(fù)制。 （3）有5種DNA聚合酶，即聚合酶、、、、。,3.真核細(xì)胞DNA的復(fù)制調(diào)控（3個(gè)水

6、平） （1）細(xì)胞生活周期水平調(diào)控（決定細(xì)胞停留在G1期 還是進(jìn)入S期 ） （2）染色體水平調(diào)控（決定不同染色體或同一染色體不同部位的復(fù)制子按一定順序在S期起始轉(zhuǎn)錄） （3）復(fù)制子水平調(diào)控（決定復(fù)制的起始與否）,第五節(jié) DNA的修復(fù),1. 錯(cuò)配修復(fù) 該系統(tǒng)識(shí)別母鏈的依據(jù)來(lái)自Dam甲基化酶，它能使位于5 GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。一旦復(fù)制叉通過(guò)復(fù)制起始點(diǎn)，母鏈就會(huì)在幾秒至幾分鐘內(nèi)被甲基化。此后，只要兩條DNA鏈上出現(xiàn)堿基配對(duì)錯(cuò)誤，錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)“保存母鏈，修正子鏈”的原則，找出錯(cuò)誤堿基所在的DNA鏈，并在對(duì)應(yīng)于母鏈甲基化腺苷酸上游鳥苷酸的5 位置切開子鏈，再根據(jù)錯(cuò)誤堿

7、基相對(duì)于DNA切口的方向啟動(dòng)修復(fù)，合成新的子鏈片段。,2.堿基切除修復(fù) AP位點(diǎn)：由糖苷水解酶切除受損核苷酸上的N- -糖苷鍵，在DNA鏈上形成的去嘌呤或去嘧啶位點(diǎn)。 DNA分子中一旦產(chǎn)生了AP位點(diǎn)， AP核酸內(nèi)切酶就會(huì)把受損核苷酸的糖苷磷酸鍵打開，并移去包括AP位點(diǎn)核苷酸在內(nèi)的小片段DNA，由DNA聚合酶I合成新的片段，最終由DNA連接酶把兩者連成新的被修復(fù)的DNA鏈。,3.核苷酸切除修復(fù) 當(dāng)DNA鏈上相應(yīng)位置的核苷酸發(fā)生損傷，導(dǎo)致雙鏈之間無(wú)法形成氫鍵，則由核苷酸切除修復(fù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)修復(fù)。 損傷發(fā)生后，首先由DNA切割酶在已損傷的核苷酸5 和3 分別切開磷酸糖苷鍵，產(chǎn)生一個(gè)由1213（

8、原）或2729（真）個(gè)核苷酸的小片段，移去小片段后由DNA聚合酶I(原核)或（真核）合成新的片段，并由DNA連接酶完成最后修復(fù)。,4. DNA的直接修復(fù) 是在DNA光解酶的作用下把在光下或紫外光照射形成的胸腺嘧啶二聚體等還原成單體的過(guò)程。,第六節(jié) DNA的轉(zhuǎn)座,1. 轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn） 能夠進(jìn)行復(fù)制并將一個(gè)拷貝插入新位點(diǎn)的DNA序列。（能在基因組中移動(dòng)的DNA序列叫轉(zhuǎn)位因子 ）由于它可以從染色體基因組上的一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置,甚至在不同的染色體之間躍遷所以又稱跳躍基因（jump-gene） 存在： 原核生物、植物中廣泛存在，少數(shù)存在于動(dòng)物中。,2. 轉(zhuǎn)位因子的結(jié)

9、構(gòu)特點(diǎn)： （1）兩端存在末端重復(fù)序列（TIR），是轉(zhuǎn)位過(guò)程中至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)； （2）絕大多數(shù)的轉(zhuǎn)位因子含有開放閱讀框，（ORF），編碼一個(gè)轉(zhuǎn)位酶，促進(jìn)轉(zhuǎn)位因子的轉(zhuǎn)位； （3）受體DNA在接受插入DNA后，在插入序列的兩側(cè)形成同向重復(fù)序列； （4）受體（靶序列）沒有確定的特異性，但趨向于一個(gè)“熱點(diǎn)”區(qū)域即所謂“區(qū)域性優(yōu)先”。 取決于DNA雙螺旋狀態(tài)，或DNA-PRO結(jié)合狀態(tài),3. 轉(zhuǎn)位機(jī)制: 轉(zhuǎn)座子的復(fù)制; 靶序列的斷裂及倍生同向重復(fù)序列 轉(zhuǎn)位是一種復(fù)制過(guò)程。,4. 轉(zhuǎn)座作用的遺傳學(xué)效應(yīng) （1）轉(zhuǎn)座引起插入突變 （2）轉(zhuǎn)座產(chǎn)生新的基因 （3）轉(zhuǎn)座產(chǎn)生染色體畸變 （4）轉(zhuǎn)座引起生物進(jìn)化,5. 真核

10、生物中的轉(zhuǎn)座子 （1）玉米中的轉(zhuǎn)位因子 分兩類： 自主轉(zhuǎn)位因子本身可以轉(zhuǎn)位； 非自主轉(zhuǎn)位因子本身不能轉(zhuǎn)位，但在自主 因子存在下可以轉(zhuǎn)位。,,最早于20世紀(jì)40年代由美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室B.Mc Clintock發(fā)現(xiàn)玉米的顏色變化與某些基因的關(guān)啟有關(guān)，而這些基因的關(guān)啟可能與某些因子的控制有關(guān)，而這些因子在基因組中是可以移動(dòng)的控制因子。當(dāng)時(shí)這一發(fā)現(xiàn)并沒有引起人們的注意； 直到70年代Shapiro發(fā)現(xiàn)大腸桿菌的乳糖操縱子的突變是由于插入了一段序列，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了其它轉(zhuǎn)位因子后，McClintock的發(fā)現(xiàn)才被重視； 1983年Clintock榮獲諾貝爾生物學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。,,,,RNA primer,,,,5 3,,,,3 5,3 5,,,direction of leading strand synthesis,direction of lagging strand synthesis,replication fork,,