[农学]dna的复制

[农学]dna的复制

DNA的复制\n\n基因工程（重组DNA）相关技术及应用geneticengineering基因诊断疾病相关基因克隆、印迹技术、探针技术、PCR技术、DNA序列分析、生物芯片技术等基因治疗生物制药转基因动物和植物SupermouseSupertomato\n教学重点中心法则DNA复制的概念、特点参与复制的主要物质及其作用\n1.中心法则(TheCentralDogma)——遗传与进化中的信息流转录翻译逆转录DNARNA蛋白质复制M.Temin\n二、DNA的复制DNAReplication\n1.复制(replication)是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。即遗传物质的传代。复制亲代DNA子代DNA\n2.DNA复制的方式（特征）半保留复制半不连续复制\nDNA复制的几种主要方式\nAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链DNA复制过程中形成的复制叉子代DNA半保留复制\n解链方向半不连续性复制（复制叉）35353´5´3´5´3´5´领头链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)冈崎片段（Okazakifragment）\n领头链leadingstrand——合成方向与复制叉解链方向相同，并可连续合成的子链。随从链laggingstrand——合成方向与复制叉解链方向相反，并且是不连续合成的子链。岡崎片段okazakifragment——在DNA复制过程中，随从链上初合成的不连续的DNA片段。半不连续性复制——在DNA复制过程中，领头链连续复制而随从链不连续复制。\n1）模板(template)：解开成单链的DNA母链2）底物(substrate)或称原料：dATP、dGTP、dCTP、dTTP3）引物(primer)：复制需要一小段RNA作引物4）能源：需ATP供能，原料dNTP本身也是高能化合物5）酶和蛋白质因子：DNA聚合酶(polymerase)等3.参与DNA复制的物质及作用\n解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶（1）解链酶（helicase）作用：利用ATP供能，解开DNA双链消耗2ATP/解开1bp可随复制叉的伸展向前移动也称：解螺旋酶\n（2）拓扑异构酶（topoisomerase，Topo）Topo：拓扑是指物体或图像作弹性位移而又保持物体不变的性质作用：松驰DNA超螺旋，克服扭结现象解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶\n解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶（2）拓扑异构酶（topoisomerase，Topo）\n（3）单链DNA结合蛋白(SSB)(singlestrandDNAbindingprotein)作用：能与DNA单链可逆的结合，其作用有二解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶也称：DNA结合蛋白（DNAbindingprotein，DBP)①防止DNA复性②防止DNA单链模板被水解\n（4）引物酶（primase）模板以DNA单链为模板底物NTP（ATP、GTP、CTP、UTP）按碱基配对原则（A=UG≡C）按5→3方向解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶作用：复制起始时催化生成RNA引物本质：是一种RNA聚合酶（可以使两个游离的NTP聚合，此不同于催化转录过程的RNA聚合酶）\n（5）（6）DNA聚合酶全称：依赖DNA的DNA聚合酶(DNAdependentDNApolymerase)简称：DNApol（DDDP）解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶A.Kornberg试管内实验证实加有:模板、底物、引物该酶可催化新链DNA生成\n（5）（6）DNA聚合酶DNApol（DDDP）主要作用：5→3的聚合活性解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶dTTP3'3'ATGCAATTGC5'||||5TACGppiT\n（5）（6）DNA聚合酶机理：使核苷酸之间生成3，5磷酸二酯键主要作用：5→3的聚合活性模板以DNA单链为模板底物dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）引物以小片段RNA为引物注：引物的原料（ATP、GTP、CTP、UTP）按碱基配对原则（A=TG≡C）按5→3方向在RNA引物的3-OH末端上开始逐个添加dNTP解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶\n解链方向35353´3´3´领头链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)冈崎片段（Okazakifragment）5´3´5´3´5´3´DNA聚合反应（新链生成）的特点需要模板具方向性新链的延长5→3需要引物\n（5）（6）DNA聚合酶E.coli大肠杆菌DNA聚合酶的作用解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ分子数/细胞4004020聚合的核苷酸数/分钟100050150,000（2500bp/s）5→3的聚合√√√3→5的外切√√√5→3的外切√××主要作用切除引物填补空隙校读损伤修复校读损伤修复DNA复制校读\n（7）DNA连接酶(DNAligase)作用：消耗ATP，将随从链中相邻的两个DNA片段连接起来催化同一模板DNA链上的两个相邻DNA片段的3＇端与5＇端间形成磷酸二酯键，把相邻的两段DNA连成完整的链解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶DNA连接酶ATPADPHO5’3’5’3’3’5’5’3’\n起始:形成复制叉replicationfork需解决两个问题DNA解开成单链，提供模板合成RNA引物，提供3-OH末端4.DNA复制的过程解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶起始延长终止Topo引物酶\n延长:DNA-polⅢ(DDDP-Ⅲ)的5→3的聚合活性使核苷酸之间生成3，5磷酸二酯键模板以DNA单链为模板底物dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）引物以小片段RNA为引物，在RNA引物的3-OH末端上开始逐个添加dNTP按碱基配对原则（A=TG≡C）按5→3方向4.DNA复制的过程解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶起始延长终止\n4.DNA复制的过程解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶起始延长终止555DNA-polⅠOHP5DNA-polⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA连接酶终止:随从链上不连续性片段的连接\n解链酶拓扑异构酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ连接酶起始延长终止复制过程动画\n5.半保留复制的意义保证了物种遗传的稳定性(高保真性、保守性)是物种稳定的分子基础，但不是绝对的。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，体现了遗传的稳定性。\n过程酶和蛋白作用复制的条件起始延长终止小结1：E.coli（原核生物）DNA复制\n过程酶和蛋白作用复制的条件起始解链酶拓扑异构酶SSB(DBP)引物酶延长DNA-polⅢ终止DNA-polⅠDNA连接酶小结1：E.coli（原核生物）DNA复制\n过程酶和蛋白作用复制的条件起始解链酶解开DNA双链拓扑异构酶松驰超螺旋SSB(DBP)①防止复性②防止被水解引物酶合成RNA引物延长DNA-polⅢDNA链的延伸、校读终止DNA-polⅠ切除引物,填补空隙,校读DNA连接酶连接DNA片段小结1：E.coli（原核生物）DNA复制\n过程酶和蛋白作用复制的条件起始解链酶解开DNA双链模板拓扑异构酶松驰超螺旋SSB(DBP)①防止复性②防止被水解引物酶合成RNA引物RNA引物延长DNA-polⅢDNA链的延伸、校读底物dNTP终止DNA-polⅠ切除引物,填补空隙,校读DNA连接酶连接DNA片段能源ATP酶和蛋白小结1：E.coli（原核生物）DNA复制\n过程复制逆转录转录翻译概念部位底物主要酶方向过程（模型）意义特点小结2：归纳与比较\n过程复制逆转录转录翻译概念DNA→DNA部位核、线底物dNTP主要酶DDDP方向5→3过程（模型）复制叉意义DNA连接酶特点半保留半不连续小结2：归纳与比较\n真核生物复制的特点在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。每一轮复制必须复制完全部染色体。复制起点被称为自主复制序列。具有多种DNA聚合酶。具有端粒的复制。\n谢谢大家!