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10 dna复制nullnull中心法则DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录第三篇 基因信息的传递nullDNA的生物合成 (复制) DNA Biosynthesis,Replication 第 十 章null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。null复制的基本规律 Basic Rules of DNA Replication 第一节null复制的高保真性(high fidelity) 复制的三个重要特点 半保留复制(semi-conservative replicat...

10 dna复制
nullnull中心法则DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录第三篇 基因信息的传递nullDNA的生物合成 (复制) DNA Biosynthesis,Replication 第 十 章null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。null复制的基本规律 Basic Rules of DNA Replication 第一节null复制的高保真性(high fidelity) 复制的三个重要特点 半保留复制(semi-conservative replication) 双向复制(bidirectional replication) 半不连续复制(semi-discontinuous replication) 一、半保留复制的实验依据和意义一、半保留复制的实验依据和意义 DNA生物合成时,母链DNA解开为两股单链,各自作为模板(template)按碱基配对规律,合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA,一股单链从亲代完整地接受过来,另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。半保留复制的概念null左:MATTHEW MESELSON;右:FRANKLIN W. STAHLnullA G G T A C T G C C A C T G GT C C A T G A C G G T G A C CC C A C T G GG G T G A C CA G G T A C T GT C C A T G A CT C C A T G A CA G G T A C T GA G G T A C T G C C A C T G GT C C A T G A C G G T G A C CA G G T A C T G C C A C T G GT C C A T G A C G G T G A C C+母链DNA 复制过程中形成的复制叉子代DNA 目 录null子链继承母链遗传信息的几种可能方式 全保留式 半保留式 混合式 密度梯度离心密度梯度离心CsCl溶液形成密度梯度加入样品超速离心(>25Krpm)进行分离超速离心分离结果null密度梯度实验 ——实验结果支持半保留复制的设想。 第一代 第二代梯度离心结果null密度梯度离心对假设的支持与否定null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。半保留复制的意义遗传的保守性,是物种稳定性的分子基础,但不是绝对的。二、双向复制二、双向复制原核生物复制时,DNA从起始点(origin)向两个方向解链,形成两个延伸方向相反的复制叉,称为双向复制。nullnullA. 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(termination, ter)null大肠杆菌染色质DNA复制的放射性自显影照片null真核生物每个染色体有多个起始点,是多复制子的复制。 习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon) 。复制子是独立完成复制的功能单位。 null三、复制的半不连续性三、复制的半不连续性领头链 (leading strand)随从链 (lagging strand)nullnull顺着解链方向生成的子链,复制是连续进行的,这股链称为领头链。 另一股链因为复制的方向与解链方向相反,不能顺着解链方向连续延长,这股不连续复制的链称为随从链。复制中的不连续片段称为岡崎片段(okazaki fragment)。 领头链连续复制而随从链不连续复制,就是复制的半不连续性。 null DNA复制的酶学 The Enzymology of DNA Replication第二节null参与DNA复制的物质 底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP 聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶,简写 为 DNA-pol 模板(template) : 解开成单链的DNA母链 引物(primer): 提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合 其他的酶和蛋白质因子null一、复制的化学反应 (dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi 目 录null5’3’聚合反应的特点聚合反应的特点DNA 新链生成需引物和模板; 新链的延长只可沿5 → 3方向进行 。二、DNA聚合酶二、DNA聚合酶全称:依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase) 简称:DNA-pol活性:1. 53 的聚合活性 2. 核酸外切酶活性null 3  5外切酶活性 5  3外切酶活性?能切除突变的 DNA片段。能辨认错配的碱基对,并将其水解。 核酸外切酶活性 目 录null首先发现DNA聚合酶的A.KornbergA.Kornberg在端详DNA聚合酶模型(摄于1965年,斯坦福大学生物化学系)A.Kornberg1959年获得诺贝尔奖后全家福,摄于斯德哥尔摩。null各种DNA聚合酶的共同三维结构示意图 聚合酶活性中心外切酶活性中心null(一)原核生物的DNA聚合酶DNA-pol Ⅰ DNA-pol Ⅱ DNA-pol Ⅲnull(一)原核生物的DNA聚合酶null功能:对复制中的错误进行校读,对复制和修复中出现的空隙进行填补。DNA-pol Ⅰ (109kD)null323个氨基酸小片段5  核酸外切酶活性大片段/Klenow 片段 604个氨基酸DNA聚合酶活性   5 核酸外切酶活性N 端C 端DNA-pol ⅠKlenow片段是实验室合成DNA,进行分子生物学研究中常用的工具酶。 nullDNA-pol Ⅱ(120kD) DNA-pol II基因发生突变,细菌依然能存活。 它参与DNA损伤的应急状态修复。 null功能 是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。 DNA-pol Ⅲ (250kD)四个功能部分: 核心酶---催化核苷酸聚合和校正 β亚基---套环,套住DNA γ复合体---加载β亚基 τ亚基 ---连接,具柔韧性DNA-pol Ⅲ 空间结构模型DNA-pol Ⅲ 空间结构模型null(二)真核生物的DNA聚合酶DNA-pol 起始引发,有引物酶活性。延长子链的主要酶,有解螺旋酶活性。参与低保真度的复制 。在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。在线粒体DNA复制中起催化作用。DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol null(二)真核生物的DNA聚合酶null三、复制保真性的酶学依据复制按照碱基配对规律进行,是遗传信息能准确传代的基本原理。 复制保真性的酶学机制: (一)复制的保真性和碱基选择 (二)DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读 null(一)DNA-pol的聚合活性中心可以选择核苷酸 与新进入的正确核苷酸形成氢键,否则聚合活性大大降低。 一旦错配,DNA将掉入外切活性中心(二)DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读(二)DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读A:DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基;并用其聚合活性掺入正确配对的底物。 B:碱基配对正确, DNA-pol不 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现外切活性。null1. 遵守严格的碱基配对规律; 2. 聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能; 3. 复制出错时DNA-pol的及时校读功能。DNA复制的保真性至少要依赖三种机制 null四、复制中的分子解链及DNA 分子拓扑学变化 DNA分子的碱基埋在双螺旋内部,只有把DNA解成单链,它才能起模板作用。 null(一)解螺旋酶、引物酶和单链DNA结合蛋白nullE. Coli 基因图目 录null解螺旋酶(helicase) ——利用ATP供能,作用于氢键,使DNA双链解开成为两条单链 引物酶(primase) ——复制起始时催化生成RNA引物的酶 单链DNA结合蛋白(single stranded DNA binding protein, SSB) ——在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整 null(二)DNA拓扑异构酶(DNA topoisomerase) null解链过程中正超螺旋的形成目 录null拓扑异构酶作用特点 既能水解 、又能连接磷酸二酯键 拓扑异构酶Ⅰ 拓扑异构酶Ⅱ分 类null拓扑异构酶Ⅰ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。拓扑异构酶Ⅱ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分子进入负超螺旋状态。作用机制 null目 录null五、DNA连接酶连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端,使二者生成磷酸二酯键,从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。 DNA连接酶(DNA ligase)作用方式nullHO5’3’3’5’DNA连接酶ATPADP5’3’5’3’目 录nullDNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。 在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。 也是基因工程的重要工具酶之一。功能nullDNA生物合成过程 The Process of DNA Replication第三节null(一)复制的起始需要解决两个问 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 :1. DNA解开成单链,提供模板。2. 合成引物,提供3-OH末端。一、原核生物的DNA生物合成 nullE.coli复制起始点 oriCDNA解链 起始点(oriC)的特殊序列null(1)DnaA蛋白首先解链DnaA蛋白结合反向重复序列更多的DnaA蛋白结合,引起DNA缠绕DnaA蛋白作用串联重复序列,引起解链null(2)DnaB蛋白解旋DnaB蛋白解旋SSB结合,保持单链null Dna A Dna B、 Dna CDNA拓扑异构酶引物酶SSB35352. 引发体和引物含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。 null3535引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。 引物引物酶null(二)复制的延长复制的延长指在DNA-pol催化下,dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上,其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。 nullOH 3'3'目 录null复制过程简图目 录null目 录一个DNA-polyⅢ同时 指导两条子链合成null辛勤工作中的DNA-poly Ⅲ模式图null原核生物基因是环状DNA,双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。(三)复制的终止null 随从链上不连续性片段的连接null目 录null• 细胞能否分裂,决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节,与蛋白激酶活性有关。 • 蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。 哺乳动物的细胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DNA生物合成 null• 真核生物每个染色体有多个起始点,是多复制子复制。复制有时序性,即复制子以分组方式激活而不是同步起动。 • 复制的起始需要DNA-polα(引物酶活性)和polδ(解螺旋酶活性)参与。还需拓扑酶和复制因子(replication factor, RF)。 • 增殖细胞核抗原(proliferation cell nuclear antigen, PCNA)在复制起始和延长中起关键作用。 (一)复制的起始null3553领头链3535亲代DNA随从链引物核小体(二)复制的延长null染色体DNA呈线状,复制在末端停止。 复制中岡崎片段的连接,复制子之间的连接。 染色体两端DNA子链上最后复制的RNA引物,去除后留下空隙。(三)复制的终止null53355335+5333355目 录null目 录null切除引物的两种机制目 录null端粒(telomere)指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。null正常端粒(telomere)null有关端粒对寿命的争论 Dolly 死于6岁 第一个克隆生物母羊多莉(1996-2003)多莉与自己的幼崽null端粒酶(telomerase)端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR) 端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1) 端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT) 组成null发现端粒酶的 Elizabeth Blackburnnull端粒酶的工作方式——爬行模型null不同细胞中端粒的长短不同干细胞永生细胞 和癌细胞衰老细胞成熟细胞null逆转录和其他复制方式 Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways第四节null逆转录酶(reverse transcriptase) 逆转录(reverse transcription) 一、逆转录病毒和逆转录酶 null逆转录病毒细胞内的逆转录现象null典型的逆转录病毒——HIV1HIV1由跨膜糖蛋白、病毒脂质膜、膜辅助蛋白、内核壳蛋白、RNA、逆转录酶组成null病毒感染过程null分子生物学研究可应用逆转录酶,作为获取基因工程目的基因的重要 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 之一,此法称为cDNA法。 以mRNA为模板,经逆转录合成的与mRNA碱基序列互补的DNA链。 试管内合成cDNAcDNA complementary DNAnull二、逆转录研究的意义 逆转录酶和逆转录现象,是分子生物学研究中的重大发现。 逆转录现象说明:至少在某些生物,RNA同样兼有遗传信息传代与表达功能。 对逆转录病毒的研究,拓宽了20世纪初已注意到的病毒致癌理论。 null 滚环复制(rolling circle replication)三、滚环复制和D环复制 是某些低等生物的复制形式,如X174和M13噬菌体等。null滚环复制目 录null D环复制(D-loop replication) 是线粒体DNA (mitochondrial DNA,mtDNA)的复制形式。 nullDNA损伤(突变)与修复 DNA Damage (Mutation) and Repair第五节null遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变,均可称为突变。在复制过程中发生的DNA突变称为DNA损伤(DNA damage)。从分子水平来看,突变就是DNA分子上碱基的改变。 null一、突变的意义(一)突变是进化、分化的分子基础 (二)突变导致基因型改变 (三)突变导致死亡 (四)突变是某些疾病的发病基础 null二、引发突变的因素物理因素 紫外线(ultra violet, UV)、各种辐射null化学因素目 录null三、突变的分子改变类型错配 (mismatch) 缺失 (deletion) 插入 (insertion) 重排 (rearrangement)nullDNA分子上的碱基错配称点突变(point mutation)。(一)错配null镰刀型红细胞贫血是一种点突变血液中有大量镰刀型红细胞血红蛋白彼此联结成纤维状null镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) β亚基正常成人Hb (HbA)β亚基null镰刀型红细胞贫血其实是一种自然选择疟疾在欧亚大陆的分布镰刀型贫血在欧亚大陆的分布null(二)缺失、插入和框移缺失:一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。插入:原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。框移突变是指三联体密码的阅读方式改变,造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。 缺失或插入都可导致框移突变 。null缺失引起框移突变null(三)重排DNA分子内较大片段的交换,称为重组或重排。 null减数分裂时发生正常重组null重组错误引起的地中海贫血的基因型目 录null四、DNA损伤的修复修复(repairing) 是对已发生分子改变的补偿 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ,使其回复为原有的天然状态。光修复(light repairing) 切除修复(excision repairing) 重组修复(recombination repairing) SOS修复 修复的主要类型null(一)光修复光修复酶(photolyase) UVnull (二)切除修复是细胞内最重要和有效的修复机制,主要由DNA-polⅠ和连接酶完成。E.coli的切除修复机制目 录null(三)重组修复(1)null(三)重组修复(2)null(四)SOS修复当DNA损伤广泛难以继续复制时,由此而诱发出一系列复杂的反应。 在E. coli,各种与修复有关的基因,组成一个称为调节子(regulon)的网络式调控系统。 这种修复特异性低,对碱基的识别、选择能力差。通过SOS修复,复制如能继续,细胞是可存活的。然而DNA保留的错误较多,导致较广泛、长期的突变。null本章完
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