2018/12/16 想一想 第十三章DNA复制和修复 (DNA Replication and Repair) ·DNA在什么时候进行复制？（原核、真核） ·什么是中心法则？ 一、半保留性 第一节DNA复制的概貌 一、半保留复制 单双向 五、DNA聚合动：珠政二酯银 DNA Replication Bubble 二、半不连续性 斋餐发定纹生的费体中与复制的 去耀 在发服于案正 冈片段 资数于州中瓷刻单位 1
2018/12/16 1 DNA在什么时候进行复制？（原核、真核） 什么是中心法则？ 想一想 第十三章 DNA复制和修复 (DNA Replication and Repair) 第一节 DNA复制的概貌 一、半保留复制 二、半不连续复制 三、复制的原点和单双向 四、复制的方式 五、DNA聚合酶：磷酸二酯键 一、半保留性 二、半不连续性 先导链 后随连 冈崎片段 复制叉（Replication fork）：染色体中参与复制的 活性区域，即复制正在发生的位点 复制眼（replication eye）：电子显微镜下观察正 在复制的DNA，复制的区域形如一只眼睛 复制子（replicon）：DNA中能独立复制的单位。 或从一复制原点复制的一段DNA序列
2018/12/16 三、DNA复制的起点和单、双向复 复制的起始与终止位点有什么特点？ 复制的原点 言含AT&发夹结构 许多酶的结合位点 原核生物：单个 其核生物：多个 *9n 问题 00 ·怎样证明DNA复制是半保留、半不连续和双 向复制？ 事起点、限方实 四、复制的方式 1线性DNA:复制叉式 线性DNA: 复制叉式（需特殊机制解决末端问恶，否则 DNA逐渐缩短) 环形DNA: 复制叉式(0复制) 滚环复制(0复制) 置换式复制(D-环型) 2
2018/12/16 2 三、DNA复制的起点和单、双向复制 环状 DNA复制时所形成 的Ɵ结构 起始点 复制叉 的推进 复制叉 起始点 起始点 起始点 复制叉 复制叉 未复制DNA 单向复制 双向复制 复制的原点 •富含AT & 发夹结构 许多酶的结合位点 •原核生物：单个 •真核生物：多个 复制的起始与终止位点有什么特点？ 单起点、单方向 （原核） 多起点、单方向 （真核） 单起点、双方向（原核） 多起点、双方向（真核） 问题 怎样证明DNA复制是半保留、半不连续和双 向复制？ 四、复制的方式 线性DNA： 复制叉式（需特殊机制解决末端问题，否则 DNA逐渐缩短） 环形DNA： 复制叉式（θ-复制） 滚环复制（σ-复制） 置换式复制（D-环型） 1.线性DNA： 复制叉式
2018/12/16 20复制 3.滚环式复制(m cirele replication) 由于复制时产生的浓 环结构形状象，又称。 复制 A replication eye forms a theta structure in circular DNA. 病率、细因于 五、DNA聚合酶：磷酸二酯健的形成 ■格式 form 粒体和叶绿外 NA的复制方 双纤 第二节原核生物DNA复制 爱餐引务来 大肠杆茵DNM的复制过程： 、终止 00 3
2018/12/16 3 A replication eye forms a theta structure in circular DNA. 2.θ-复制 3.滚环式复制（rolling circle replication） 由于复制时产生的滚 环结构形状象σ，又称σ 复制 病毒、细菌因子 4. 置换式 （Displacement form ） 线粒体和叶绿体 DNA的复制方式 五、DNA聚合酶：磷酸二酯键的形成 DNA复制不能 从头开始！ 必需有引物和 模板 DNA复制的方 向5’→3’ 第二节 原核生物DNA复制 大肠杆菌DNA的复制过程： 一、 起始 二、 延伸 三、 终止
2018/12/16 非名a著日纳卢 T. 一、复制起始 E复制的原点oriC DaaA结合位点 1辨认复剂原点、打开和NA双能 2形成引发体 3.合RNA引物 若干GATC位点 DOnaA蛋白合onC的 1 ②0nac、DnaB蛋白结合 dn怎制相关的圆：dnaA、dnaB, 形预引发体，DnmB蛋白 相应的表达产物置白量：DnaA、DnaB 具有解螺虎作用 Dna C.Dnax @DNA京魅局部被打开（需 DnaA,辨认复制起始位点 HU蛋白物助及ATP) DnaB:解旋酶 ④DmG(乳物唐)及其他 蛋白加入，形成引发体 DnaC:辅助解螺旋酶使其在起始点上 引发体中的物痛合成 结合并打开双链。 RNA引物
2018/12/16 4 一、复制起始 1.辨认复制原点、打开DNA双链 2.形成引发体 3.合成RNA引物 E.coli 复制的原点oriC ♦ 四个9bp的重复序列 DnaA结合位点 ♦ 三个13bp的 重复序列 若干GATC位点 长245bp 13bp重复： 9bp重复：DnaA结合位点 ①DnaA蛋白结合oriC的 9bp重复区 ②DnaC、DnaB蛋白结合、 形成预引发体，DnaB蛋白 具有解螺旋作用 ③DNA双链局部被打开（需 HU蛋白协助及ATP） ④ DnaG（引物酶）及其他 蛋白加入，形成引发体 ⑤引发体中的引物酶合成 RNA引物 复制相关蛋白的基因：dna A、dna B、 dna C. .dna X 相应的表达产物蛋白质：Dna A、Dna B、 Dna C . .Dna X Dna A：辨认复制起始位点 Dna B：解螺旋酶 Dna C：辅助解螺旋酶使其在起始点上 结 合并打开双链
2018/12/16 写引物酶(primase): 二、复制的延伸 伸的标志：DNApO把第一个 ·依赖DNA的RNA聚合酶 按苷酸加到引物的3-OH境 ·催化RNA引物的合成。 DNA聚合 ·在大肠杆菌，引物酶是naG基因的产物。 需要模板 需要引物 四种aNTP为底物 催化反应方向为5”3 产物性质与模板链相同 DNA的复制用到哪些酶和蛋白质？ 1.大肠杆凿DNA聚合酶 DNAplol 1引发酶（引物酶） 2DNA聚合酶（酶和酶） 3DNA解螺旋酶 4单链结合蛋白(SSB) 5拓扑异构酶（旋转酶》 DNA连接酶 2.核糖核酸酶翻(RNase H) 3外切活性有以下三 特点： HHHHHHHHHHHHHHHHHHH 0 必须有 0Pm甲 去的核酸必是已 (刻平移】 5
2018/12/16 5 引物酶 (primase): • 依赖DNA的RNA聚合酶。 • 催化RNA引物的合成。 • 在大肠杆菌，引物酶是dna G基因的产物。 DNA聚合酶 需要模板 需要引物 四种dNTP为底物 催化反应方向为5’-3’ 产物性质与模板链相同 二、复制的延伸 延伸的标志：DNApol 把第一个 核苷酸加到引物 的3’ -OH端 oriC DNA的复制用到哪些酶和蛋白质？ 1. 引发酶（引物酶） 2. DNA聚合酶（酶III和酶I) 3. DNA解螺旋酶 4. 单链结合蛋白（SSB) 5. 拓扑异构酶（旋转酶） 6. DNA连接酶 7. 核糖核酸酶H (RNase H) 1.大肠杆菌DNA聚合酶 DNAploI DNAploII DNAploIII 5’→3’聚合酶活性 需要模板、引物 + + + 5’→3’外切酶活性 （有条件） + - - 3’→5’外切酶活性 校对功能 + + + 功能 修补引物区、 DNA损伤修复 DNA损伤修 复 DNA复制 DNApol Ⅰ： 5’－3’外切活性有以下三个 特点： 必须有5’－磷酸末端 被除去的核苷酸必须是已 经配对的 被除去的可以是脱氧核糖 核苷酸，或核糖核苷酸 （切刻平移）
2018/12/16 DNADOI I的结构 D八NApol I结构：全南有十种共22个亚落 单体酶 科恩伯格(thur Korberg) 19574 集H小美合情上精台支手正有体 K1enow膏1970年 as82a B二体 一滑动阳 SB蛋白 VVM U2UA DNL连按 他条禁生整警 集中在活性转录区，同转录有关。 。可 爱 G配 6
2018/12/16 6 DNApolⅠ的结构 单体酶 科恩伯格酶（Arthur Kornberg） 1957年 Klenow酶 1970年 DNApol Ⅲ 结构：全酶有十种共22个亚基 β二聚体 －－滑动钳 SSB蛋白 DNA连接酶 拓扑异构酶І：使DNA1条单链发生断裂和再接。 作用是松解负超螺旋，反应不需要能量。主要 集中在活性转录区，同转录有关。 拓扑异构酶II：使DNA2条单链发生断裂和再接。 松弛正超螺旋、引入负超螺旋，需要由ATP提 供能量，同复制有关
2018/12/16 地催化DA-A来合体的降解，产 生不同链长带30阳和5'P来端的赛核糖核酸。 该不能消化单链或双。 惠由C的能地 分子的DNA pol III.协同合成前导链和后随银 Leading strand 大短 2000℃ 按物按体aeD:包N以到物
2018/12/16 7 核糖核酸酶H (RNase H)： 特异性地催化DNA-RNA杂合体的RNA降解，产 生不同链长带3'OH和5'P末端的寡核糖核酸。 该酶不能消化单链或双链DNA。 1.引物酶（primase ）： dnaG编码，是一种RNA聚合酶，在复制的起始点 处以DNA为模板，催化合成一小段互补的RNA。 需要引发体。 2.DNA聚合酶(DNA polymerase）：将脱氧核苷三磷酸酸聚合为新的核酸 长链。需要引物和模板。 酶III （聚合和校对活性）：完成先导链和冈崎片段的合成 酶I（聚合和校对活性、5'-3'外切活性）：填补冈崎片段间的缺口 3.解螺旋酶 （helicase）:又称解旋酶。大肠杆菌的解螺旋酶为DnaB。 4.单链结合蛋白（SSB single-strand binding protein），结合并保护模板 不受核酸酶的降解 5.拓扑异构酶 （topoisomerase） ：原核生物拓扑异构酶II（旋转酶gyrase ) 松弛正超、产生负超。 6. DNA连接酶（ ligase）：连接双链中的单链缺口，使3’-OH末端和5’-P末 端形成3’,5’磷酸二酯键。 7. 核糖核酸酶H (RNase H) ：切除RNA引物 一分子的 DNA pol III. 协同合成前导链和后随链
2018/12/16 大肠杆菌 公复制 三、复制的终止 1终止位点序列rer:22个碱基 通过神削DNA解爆旋跳DnaB而发挥终止作用 3两个复制叉的汇合点就是复制的终点 为什么复制又南2的终点交叉？ 张mne 复1峰点 压4-2》大临杆肉复制兵止父银的请钢 E.coli DNA合成的终止 E,coli细胞加倍时间与复制起始 细取加倍时 6壳88 拓扑异胸 37e20in DNA复制时间：40mim左右 (850甘藏/) 分表过程中其它率件钩 20mn组分、膜) 时间少于 藏后延有50-100p4过修更有人城种 8
2018/12/16 8 大肠杆菌： （1） 一个起点双向复制。 （2） 半不连续复制 前导链：连续复制 后随链：冈崎片段长1000～2000NT 复制速度： 50,000bp/min 三、复制的终止 1.终止位点序列Ter ：22个碱基 2.专一性终止蛋白 Tus (terminus utilization substance） : 通过抑制DNA解螺旋酶(DnaB)而发挥终止作用 3.两个复制叉的汇合点就是复制的终点 推断： 不同复制叉的 tus蛋白结合在 不同的模板连 上起作用？ 为什么复制叉1和2 的终点交叉？ ter E.coli细胞加倍时间与复制起始 细胞加倍时间 37℃ < 20min DNA复制时间：40min左右 （850核苷酸／秒） 分裂过程中其它事件约需 20min（组分、隔膜） 因此－－加倍时间少于60min 的细胞两轮复制有共用时间
2018/12/16 ⑨% 复升现整大可能 设发海个 O9出 GATC 11 copies in Oric 八八八NArm Secain vaes cet ↓ 00 八八☑入八入xw 第三节真核生物DNA的复制 想一想 (DNA replication in Eukaryote) ·大肠杆菌如何进行DNA复制？ 所需的酶 起始、延伸、终止 究 1多个怎点，双向复制 真核细胞五种心聚合降 超笑关架高T 位 解图 复前干，有对较小 线体 2 2 复制速度：较慢，大钓500~500bp/min 网暗片度：校复，00一20八NT 2,真核生物的DNA票合酶 物 常见：a、B、6、e、Y五种 理物合成 9
2018/12/16 9 细菌(E.coli)DNA每个细胞周 期只复制一次 每个细胞周期复制一次可能 受OriC甲基化的控制 GATC 11 copies in OriC 想一想 大肠杆菌如何进行DNA复制？ 所需的酶 起始、延伸、终止 第三节 真核生物DNA的复制 (DNA replication in Eukaryote) 1. 多复制子（multiple replicon ），复 制终止通过复制叉的相遇而终止 2. 5种DNA聚合酶 3. 端粒复制 起 点 起 点 起 点 起 点 起 点 起 点 1. 多个起点，双向复制 ARS:自主复制序列,酵母等的复制原点，150bp富含AT ORC:起始点识别复合物，六聚体，结合在ARS 复制子：相对较小(13-900kb), 复制速度：较慢，大 约 500~5000bp/min 冈崎片段： 较短， 100～200NT 2、真核生物的DNA聚合酶 常见： α、β、δ、ε、γ五种 真核细胞五种DNA聚合酶
2018/12/16 3、端粒的复制： ,分产的：指实钱生物东色体线性D心 ◆功能·蝶特染色体的稀定性 ·保证色体端DNA复制的完 2009诺贝尔生理学或医学奖 增粒摩(Te1om8ras8) 1.由RNA和蜜白质构成的复合物 合的长150NT的RNA,其中含1~5持贝的C小重复序列， 是合成增拉，G,序列的满板 2为特森的逆转录塘 能以自身的RNA为模板逆转录合成粒DNA 粒合成的程行模型 精散合成的完成 端粒酶 二四 人类瑞粒醇三部分 原核生物没有端拉酶 端杜醇PNA,端相酶协同餐白，端松酶逆转录骑，除开 酰干物胞。胚胎原始千细胞等细吃外，大多教正常人体细胞脸 测不到就制酶活性。毛社肿瘤彻隐中，85气一90此诚拉時强相 齿框简对作为前自标高十时海治疗乾点. 量一工 10
2018/12/16 10 端粒(telomere)：指真核生物染色体线性DNA 分子末端的结构。 功能 • 维持染色体的稳定性 • 保证染色体末端DNA复制的完整性 3、端粒的复制： 端粒酶（ Telomerase） 1. 由RNA和蛋白质构成的复合物 含约长150NT的RNA，其中含 1～5 拷贝的CxAy重复序列， 是合成端粒T2G4序列的模板 2. 为特殊的逆转录酶 能以自身的RNA为模板逆转录合成端粒DNA 端粒合成的爬行模型 3 ´ 5 ´ TTTTGGGGTTTTG 5 ´ 3´ AAAACCCCAAAACCCC CC A AA 3 ´ 5 ´ TTTTGGGGTTTTGGGGTTTTG 5 ´ 3´ AAAACCCCAAAACCC C C C A AA T T G G G T G G G T 3 ´ 5 ´ AA TTTTG 5 ´ 3´ AAAACCCCAAAACCC C C C A GTTTTG 整合和 杂交 移位和 再杂交 端粒合成的完成 5´ TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGTTTT 3´ n AA 3´ 5´ TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGT 3´ T CCCCT T n AA 3´ 5´ TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGT 3´ T T AAAACCCC AAAACCCC AAAACCCCT n 继续 进一步加工 延伸