DNA的复制、RNA转录

亲代DNA
复制
子代DNA
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一、DNA的复制方式——半保留复制
• DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成 完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都 含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留 复制(semi-conservative replication)。
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• pol Ⅰ 为 具 有 三种 酶活 性的单一肽链的大分子 蛋白质，可被特异的蛋 白酶水解为两个片段， 其中的大片段保留了两 种 酶 活 性 , 即 5'→3' 聚 合 酶和3'→5'外切酶活性。
编辑课件ppt Klenow片段的分子结2构8
B蛋白、拓扑异构酶、引物酶、DNA聚合酶和DNA连接 酶等许多因素。
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1、DNA的复制起始点
• DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有 特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点(origin) 。
• 在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生 物中则为多个。
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第十四章 DNA的复制与修复
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第一节 DNA的复制
• DNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子， 是遗传信息的携带者。
• 生物体的遗传信息就贮存在DNA的四种脱氧核糖核 酸的排列顺序中。
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复制(replication)
是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板 合成子链DNA的过程。
ori
3’
5’ 3’
ori
ori
ori
3’
5’
3’ 5’
5’
3’
复制子
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3’ 5’
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复制起始点、复制子与复制叉（动画演示）
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2、DNA复制时双螺旋的解旋与超螺旋形 成
• 在DNA复制时，解旋作用使复制叉的下游出现正超螺 旋，这样会影响双链的进一步解旋。为了使DNA复制 能够继续进行，正超螺旋必须放松。
(dNMP)n + dNTP
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(dNMP)n+1 +PPi
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• 在原核生物中，目前发现的DNA聚合酶有三种，分 别命名为DNA聚合酶Ⅰ（pol Ⅰ），DNA聚合酶Ⅱ （pol Ⅱ），DNA聚合酶Ⅲ（pol Ⅲ），这三种酶都 属于具有多种酶活性的多功能酶。
• 参与DNA复制的主要是pol Ⅲ和pol Ⅰ。
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DNA半保留复制示意图
复制 亲代DNA
子代DNA
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DNA半保留复制的实验证明
• DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Me selson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。
• 该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约 十五代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。然一代、 二代、三代。分别提取DNA，作密度梯度离心，将 具有不同密度的DNA分离开。
制时常有多个起始位点。
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• 习惯上把两个相邻DNA复制起始点之间的距离（或 DNA片段）定为一个复制子(replicon) 。
• 复制子是独立完成复制的功能单位。
• DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链， 这种叉状结构称为复制叉。
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复制起始点与复制子示意图
5’
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DNA的双向复制示意图
ori ter
A
B
A. 环状双链DNA及复制起始点 B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点编辑(课te件rpmpt ination, ter)
C
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（2）真核细胞DNA复制的起始： 真核细胞DNA合成通常在S期进行。 细胞进入S期首先必须接受细胞分裂信号，这个
信号一般由细胞外的生长因子提供。 真核细胞DNA多为线性分子，长度相对较长。复
• 保护单链DNA，避免核酸酶的降解。
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4、DNA合成的基本反应和DNA聚合酶
• 以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotide triphospha te)为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。在聚 合酶的催化下，dNTP按模板的要求连接到前一段多 聚核苷酸的3’-OH端，释放出PPi。
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DNA半保留复制研究实验结果示意图
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半保留复制的意义
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。 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是 绝对的。
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二、DNA的复制过程
• DNA的复制可以分成起始、延长和终止三个阶段。 • DNA的复制是一个很复杂的过程，它需要解链酶、SS
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（1）原核细胞（大肠杆菌）DNA复制的起始： 大肠杆菌的DNA是环状的，复制只有一个起点，
并富含A-T的专一序列。 复制开始时，这各序列首先被一个蛋白质DnaA
所识别。该蛋白可使DNA的双链分开，并使另一个蛋 白质DnaB连接到分开的双链上，使双链向两个方向 解旋，称为单起点双向复制。
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分子进入负超螺旋状态。
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3、单链DNA结合蛋白
• 单链DNA结合蛋白（single strand binding protei n, SSB），又称螺旋反稳蛋白(HDP)，是一些能够 与单链DNA结合的蛋白质因子。
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SSB的生理作用
• 使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在，即稳定 单链DNA，便于其作为模板复制子代DNA；
分类
拓扑异构酶Ⅰ 拓扑异构酶Ⅱ
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DNA拓扑异构酶的作用机制
拓扑异 构酶Ⅰ
拓扑异 构酶Ⅱ
切断DNA双链中一股链，使DNA 解链旋转不致打结；适当时候封 闭切口，DNA变为松弛状态。
反应不需ATP。只能放松负超螺 旋。
切断DNA分子两股链，断端通过 切口旋转使超螺旋松弛。
利用ATP供能，连接断端， DNA
• 能够使超螺旋放松的因素主要是拓扑异构酶。
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DNA复制过程中正超螺旋的形成
局部解链后
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8
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解链过程中正超螺旋的形成
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DNA拓扑异构酶
能够松解DNA超螺旋结构的酶。
人类拓扑编异辑构课件酶pptⅠ的分子结构
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拓扑异构酶的作用特点
既能水解 、又能连接磷酸二酯键