第四章-DNA的复制PPT精品课件

15NH4Cl
14NH4Cl
14N-14N 14N-15N 15N-15N
20 min
40 min
15N//15N
重带(下部)
15N//14N
中带(中间)
14N//14N
轻带(上部)
15N //14N
中带(中间)
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4、半保留复制机制
复制时DNA双螺旋的两条链解开，并分别作为 模板指导互补链的合成。每个子代DNA的一条 链来自亲代的DNA，另一条链则是新合成的 。
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内容提要
▪ 第一节 概述 ▪ 第二节 细菌DNA的复制 ▪ 第三节 真核DNA的复制 ▪ 第四节 端粒复制 ▪ 第五节 其他DNA复制方式
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第一节 DNA复制的概述
▪ 半保留复制
▪ 复制的起点和方向
▪ DNA的半不连续复制
▪ RNA引物
▪ DNA复制的酶体系
▪ DNA合成的高保真性
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复制叉 replication fork 双螺旋DNA 两条亲本链分开使复制进行的部位 复制泡 replication bubbles
复制时，两个复制叉合起来像一个小泡
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3′
3′
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5′
3′
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5、复制的速度： 原核生物：50000bp/min 真核生物：1000~3000bp/min
作用：解开双链；ATPase Dna B (E. coli ) 2、单链结合蛋白（ssb） 作用：防止单链退火 （在原核细胞中表现出协同效应）
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3、引发酶（primase）：如Dna G (E. coli )
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2、功能
▪ RNA引物可以提供
3’-OH末端作合成新 DNA链起点；
▪ 提高了DNA复制的
准确性。
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3、引发活动
▪ 前导链 (leading strand): 引发酶（primase） ▪ 滞后链 (lagging strand): 引发体（primosome）
3’
5’
Parental strands
Daughter strands
Semi-conservative Conservative Dispersive
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3、半保留模型的证实：Meselson and Stahl （1958）
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3、半保留模型的证实：Meselson and Stahl （1958）
前导链的连续合成和滞后链的不连续合成的复制 模式
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5′ 3′
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5′
3′
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2、前导链（leading strand） 以5-3方向连续合成的DNA 链
3、滞后链（lagging strand） 总体上沿着3到5方向延伸，但以小片段形式(5-3)不
连续合成，最后共价连接起来
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一、半保留复制 （Semi-conservative Replication）
1、半保留模型的提出： 1953 Watson & Crick： DNA双螺旋模型； DNA 复制的半保留模型
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2、 DNA复制的三个模型：
▪ 半保留模型； ▪ 全保留模型；
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3’
▪ 分散模型
引发酶：在DNA复制中合成RNA引物的一种RNA 聚合酶
引发体：指在半不连续DNA复制中，每个岗崎片段 合成引发反应中涉及的蛋白质复合体。引发体能 沿着DNA 移动，参与连续的引发反应。
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五、DNA复制的酶体系 （一）参与DNA复制的蛋白质 1、DNA解旋酶（DNA helicase）
成熟前起始
（快速生长的原核细胞内）
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Continuous, semidiscontinuous, and discontinuous models of DNA replication
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三、 DNA的半不连续复制
1968年，Okazaki，半不连续复制模型
1、半不连续复制（semidiscontinuous replication）
• 如何防止和校正复制过程中的错误？
• 已经解开的单链可能产生链内碱基对，怎么办？
• 巨大的DNA分子特别是超螺旋DNA分子给复制带
来许多几何学问题？
如：E.coli复制速度为850bp/s（50000bp/min），DNA模板以此速度解旋，则相 当于每小时开70英里的汽车引擎的转动速度。
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Semi-conservative
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二、复制的起点和方向
1、复制起点 （origin）：
origin
复制起始处的特定DNA序列
2、复制终点（termini）： 复制终止处的特定DNA序列
terminus
3、复制子（replicons ）：
DNA复制起点到两端终点的DNA单位
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原核生物基因组：一个复制子
origin
terminus
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Hale Waihona Puke Baidu
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真核生物基因组：多个复制子
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4、复制方向： 双向复制：单一起点的双向和多起点的双向 （腺病毒：单向） origin
terminus
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双向复制（Bidirectional replication） 在同一复制起点两个复制叉以相反的方向移动 单向复制（Unidirectional replication） 单个复制叉从复制起点处向一个特定方向移动
4、冈崎片段（Okazaki fragment） 在不连续复制中产生的短片段，随后被连接成完整的链
E.coli 1000-2000nt
真核生物 100-200nt
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3′
3′
5′
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3′
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四、RNA引物（RNA primer）
1、定义 与一条DNA链配对的短核苷酸序列 (通常是 RNA)，提供自由3-OH末端，使DNA聚合酶 开始合成DNA链。
第四章 DNA 复制
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思考：为什么子女长的像自己的父母？
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研究DNA复制的目的
• 子代DNA为什么能够真实地获得亲 代DNA的遗传信息？
• 复制过程如何进行？ • 复制如何控制？
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有许多问题有待于进一步研究
• 如何为复制的DNA解螺旋提供能量？
• 如此众多的反应如何由一种复制体来催化完成？