《分子生物学》课程教学课件（讲稿）第二章 染色体与DNA（DAN复制）

第三节DNA复制想一想想一想(DNA Replication)ScAMwgww■怎样书写DNA链，怎么区分上游和下游？■DNA在什么时候进行复制？（原核、真核■怎样证明DNA复制是半保留、半不连续和向复制？DNA复制在细胞周期的S期半保留性设计的15N标记、sCI超高心实验1958 Meselson-staDNA友制的欢mammalian cell细腹生长在！IN标记培养益中一、半保留性入正中半不连续性500-5000bp/mi分高名代DN各代DNA的洋力来三夏制的原点，方向和方式四复制机构复杂性DNA: HH-+HL-E.coli37CCsCl密度梯度高心浮力密度0.5hNI5-DNA1.742g/mlN15-N11-DNA1.717g/ml105bp/minNI4-DNA1.710g/ml禁记DNDNA Replication Bubble半不连续性复制的起始和终止位点都有特殊的序列特征NA吗？三、复制的原点、方向和方式eanm1.复制的原点ta·富含AT&发夹结构许多酬的结合位点·原核生物：单个·真核生物：多个OHILDN复制叉（Replication fork）染色体中参与复制的活性区城，即复制正在发生的位点复制眼（replicationeye），电子显微镜下观豪正在复制的DNA，复制的区城形如一只眼复制子，从同一复制原点复制的一段DNA序列。AppearanceoreReplicating e structurecturebyelectronnioscopyAreplication eyeforms a thetastructure in circular DNA2、复制方向单双向复制取决于起点处有一个还是两个复制叉单面点、单方肉（原）单向复制双向复制多租点、单方肉TIONALREPLIOHNIDIRECTIONALREPLCATION方座（周推）VVAVA多刺点、双方肉（VVDAVA

线性DNA：复制叉式8复3.复制的方式线性DNA：复制叉式AA特殊机制解决未端问题，否则DNA逐渐终环形DNA：复制叉式（B-复制）V滚环复制（6-复制）Replicating e structureAppearance ofebyelectron置换式复制（D环型）mioscopyAaA replication eye forms a thetaVstructure in circular DNAEEOPRE滚环式复制（rollingPitisneno第四节原核和真核生物DNA复制circle replication)置换式(Displacement大肠杆菌DNA的复制过程：iongeongrowingstsform)由于复制时产生的滚PS起始环结构形状象，又称w.延伸csoato0S000150mee复制终止rote线粒体和叶绿体anptssntonporsnDNA的复制方式病毒、细菌因子Paeinne长245bpEcoli复创的原点oricda118，产的是限有的3NA13bp直复：复EE多物能的Pel，提的联长，自体片起进接&p2NA 能特酶的更否,胞引人受胆细,能消险正超根发、可为添疫网胶所将9bp重复：DmaA结合位点S.FDNANN的学正家能为香三家所护制BEtADLNA连找降、好台妇码，速接育体片断分于量7SKDs，每组胞30个分于，dUTPs美剪，在复制义处期开DK人加限宽，营水排ATP，分子量SKD，年期脸S个乐十#aschemmt医电安-N-第基路、从DNA上除去家电院reA,BC,DBNA豪合醇亚基，复制超始，果栏体系中合或引Oaennor我放快照C#DNA复制单性DNA站合强白，能的上能间或这内思家点健，复制文的育选引放过程，长都不加款步，图要条，分子量14KD，每期整有300个分子，te引发体及引发体组分，1分子~2分子/美制又，二要年，分子量68，每相施5 pnt预引发体及引发体能分，1分子/室制又、分子量55KD、母组胞有胎个分子若干GATC位点预引查体基引量体基分预引发体及引发体组分DnaA蛋白结合oriC,复制起始：DNA双链属郁被打开（需H表5-7引物体的组成白协助及ATP）辨认起始点亚基质量（kD)蛋白亚基结构引发体组装及引物合成DnaC蛋白使DnaB蛋白结合形成单链起始点，DnaB蛋白具有解频PriA(n)单体fo合成引发体DnaA识别并结合复制起点+DnaB·DnaC等作用合成引物二聚体11.5PriB(n)聚体形成预引发体→DnaG（引发酶）加入形成引其他蛋白及引普感加入，形单体23PriC(n)发体→引发体中的引物降合成引物RN4副发50DnaB六聚体引物合成后，DNApoIIII组装到引发的RNAIDnaC单体29完成复制体的组装单体60引物酶(DnaG)Bnn为各谈蛋白原来的表示法。1.大肠杆菌DNA聚合酶复制的延伸DNA的复制延伸用到哪些酶和蛋白质DNAplol DNAplolDNAplol进入的标志：DNApoI III把第一个核者酸加到引物引物酶（引发酶）5-+3豪合酶活性+-的3—0HDNA聚合醇（E.coli)妥棋妆复制方向：一个起点双向复制。外切降活性(1)DNA解螺旋酶(2)链的延长（有条件单链结合蛋白（SSB）外切酶活性T不连续复制前导销拓扑异构酶（旋转酶）校对功H设起始于先导链进入延后随镜(proofreading)DNA连接酶冈崎片段1000OOON功能修补引物修复复制核糖核酸酶H(RNaseH)单制速度：50.000bp/mit修复区

DNApoII的5-3外切DNApolI和DNApol ⅢI的结构活性有以下三个特点：Pol1为单体酶必须有5°一磷酸末竭被除去的核苷歌必须Nckponorams.CH,sPgoup外包是已经配对的被除去的可以是脱氧奶口（放大）25核糖核苷酸，或核糖核结物城Pol→?外切醇82:87甘醇（切刻平移）82断片小图5-11Pol1的结构域DNApoIⅡ全幕有十种共22个亚基来32DNA原合牌系全期的亚基及亚系售88xd■1957年，科恩伯格（ArthurKornberg）分离纯RE(KD)王著田中的及本的系更来体了DNA豪合酶I，又称科恩伯格酶”原合牌■1970年，丹麦克莱诺夫（H.Klenow）用枯草样tO养们房/收对动01核心Poi晨10菌蛋白切割大肠杆菌DNA亲合酶I，电泳器临海食习精装经合ATP#E得大小两个片段。大片段保审了豪合醇和3°-文格四子！过安汉保方纸变复合外切酶活性，但丧失了5→3外切酶活性，福业地工复合位最息复合体为"Klenow"，又称“Klenow醇”使全库具有进行性6.DNA连接醇连接双链中的单链缺口，使3-OH末2.解螺旋醇（helicase）：又称解旋酶。大肠杆HHcoeDran5ghoicaso(5-)380KDhwano增和-P末增形成了，二楼的解螺旋醇为DnaB。ne13ap ptwe-Rx单链结合蛋白(SSBsingle-strand bindingdprotein），结合并保护模板不受核酸酶的降解oPo（topoisomerase）：原核生物报4.拓扑异构酶S58angestarabndngproit74kostamtPiPe异构酵I（蛋白）松驼负超，拓扑异构酶ⅡI转酶gyrase）松驰正超、产生负超PeE5.引发酶(primase)：大肠杆菌dnaG编码，一种RNA聚合醇，在复制的起始点处以DNABe儿PoeRRPRe板，催化合成一小段互补的RNA。-核酸内切酶endonuclease■水解DNA分子链内部磷酸二酯键生成寡/核酸内切酶cndonuc■核糖核酸醇H(RNaseH)聚核苷酸的酶[DNasel等仅外期BNA的配种核糖核酸内切酵，它能够特异快DAER■从对底物的特异性来看，可分为的核酸酶联分DNA文分解RN地水解杂交到DNA链上的RNA磷酸一酯键其般来题：大营不只服基替异性，但电有能能识别并切断特定的仅分解DNA的随，DNase1，DNase等故能分解RNA/DNA杂交体系中的RNA链。该仅分解RNA的醇，解耻RNAsc、RNAsCTI等■核酸外切牌酶不能消化单链或双链DNA既分解DNA叉分解RNA的酵如硅孢毒（Neumospon）的单链的核酸外切菌修酸型双铣的核酸外切酸■一般来说，，大都不具碱基特异性，但也有■核糖核酸牌人（RNaSCA可以用来去除DNA制品中的河案RNA能够识别并切断特定的碱基或碱基序列的醉，如HindlII、EcoRI等限制酶双链的核酸外切酶单链的核酸外切酶■包括大肠杆菌核酸外切酶（exolll）天噬菌体■只切割未端有单链突出的DNA分了核酸外切酶cxonucleas酸外切酶AexO）以及T7噬菌体核酸外切醛等一类能从多核首酸链的一端开始按序催化■包括大肠杆菌核酸外切酶丨（cexoI）和核大肠杆菌核酸外切酶Ⅲ（exo Il）具有多种催化能，其中主要的催化活性是催化双链DNA按3水解3、5-磷酸二酯键，降解核苷酸的酶酸外切酶VI（exoVI）的方问从3一0末端释放5一单核苷酸■其水解的最终产物是单个的核苷酸（DNA■核酸外切酶VI（exoVI）能够从5-未端或3■人噬菌体核酸外切酶（入exo）最初是从感染了入未端呈单链状态的DNA分子上降解DNA为NTP，RNA为NTP菌体的大肠杆留细胞中纯化出来的。这种酵催化产生出寡核芦酸短片段：?是唯一不需要■分为单链的核酸外切酶和双链的核酸外切链DNA分子从5-P末端进行逐步的水解释放出5Mg2+离子的活性酶，是一种耐受性很强的单核苷酸。但不能降解5°-01末端核酸酶

分子的DNADOIIIL协同合成前导链和后障其他发体成分Leading atDNApolymeraseDNAENSIll dime核糖核酸酶A(RNaseA):对核糖核酸有水解DnaHDma0Helicasesb能t作用，但对脱氧核糖核酸则不起作用，1发糖核酸酶A在C端和U端残基处地催化1物RNRNA的核糖部分3-与5-磷酸二酯键的裂升形成具有2.3'-环磷酸衍生物桌聚核苷酸。可以用来去除DNA制品中的污染RNA。(DNAByTaseoDNA聚合阶3Lagging itPrimeRNAprim先导的FRI三、复制的终止1.终止位点序列Ter22个破基2.专一性终止蛋白Tus（terminusutilizationsubstance)通过制DNA解螺放酶（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照5-24复制文处急导链和后随部同时置制的工作损型复制叉2E.coli细胸加倍时间与复削起始加倍时间aricDNAaccessibleDNAblocked37℃<20min~10hReplicationproceedsReplication terminates复制时间：40min左右E.colTus蛋白单ferE染色体（850换音胶/秒）TUserD分裂过程中其它事件的带复制叉1终点20min（组分、隔膜）复制叉anaea送此一加倍时门少于60mim复制叉2终点的细朋两艳复刺有共用时间图4-20大肠杆菌复制终止区域的结构Bwad8每个细胸周期复制一次可能ΦX174DNA的复制lechedlomenorao受OriC甲基化的控制SPLEBCRaCanmeCDauhed tomemesonGATC 11 copies in OriCcoli)DNA每个细胞EAS细E010Espun.growsAte ongCAS NH BIEETERepicatonCOOnotumdvdesceTVASCANNNNNNNEAsmme00AISNMNNNAAAΦX174的复制周期阶段时间（分钟变化真核生物DNA的复制33℃a、SS DNA(+)DNARFI）式的(DNAreplication in Eukaryote)b、(-)DNA+（+）DNA:滚环复制SS.RF0~1病毒单链变为复制形式RF1:RFI转录SSDNA+RFI多复制子（multiplereplicon），复多搏贝RF的合成RF-RF1-20RF1复制形成60个后代RF1制终止通过复制叉的相退而终止5种DNA聚合2.后代单（SS）DNA的合成2RFI维续复制，寄主DNA合成停止A端粒复制A蛋白（gPA）RF-SS20~30形成约35个滚环，滚出越500个单链分于，装入做白外责Rep蛋白—一解爽脖细菌游解40

1.多个起点，双向复制线性DNA复制完成后子代DNA分子哪条链的呼一增3、端粒的复制会编短？ARS：自主复制序列，醇母等的复制原点，150bp高鸡粒(telomere)：指真核生物染色体线性DNA含AT分子末增的结构。ORC：起始点识别复合物，六案体，结合在ARS3功能·维持染色体的稳定性复制子相对较小（13-900kb）保证染色体末璃DNA复制的完整性复制速度较慢、大约500~5000bp/min50bp/s）风吨片段锯100～200NT2、真核生物的DNA合酶常见：0、β、0、6、五种RN为什么端粒酶是一种逆转录酶？2009年生班学或医学奖端粒5墙粒酶（Telomerase）催化三位美国科学家伊丽莎白一布赖克本(ElizabethH.Blackburn)卡罗尔一格雷德逆转录聘（CarolW.Greider）和杰克一绍斯塔克（lack核糖核蛋白（ribonuclRNP)aoteinW.Szostak)爬b、合约长150NT的RNA，其中含1~5将贝的CXAy直复序列研究主题是“染色体如何受到增粒和增粒脾的保技行m是合成增粒TG序列的损板游C、延长的3-TG增（一cDNA）作为5-端DNA合成的机械TTTTGGGG(TTTTGGGG),TTTTGGGGTTTTGGGG0当啪粒长度下降到茶一临界值时，细胞续止分裂通过TG链的回折形成发夹结构（G·G氢健）袁老、死亡TTTTGGGG(TTTTGGGG),TTTTGGGGT T(3"HOGOGOT)营恭养养业C饿-T,G-TTGGGGTTGGGGTTGGGGTGGGGTTGGGCDNA聚合藤复制子链格-A.G盛饨多菊“的衰老TTTGGGG/TTTTGGGGTTGGGGTT三螺旋DNA研光墙粒丢失的速率，预测人类的AAAACCCCAAAACCCCAAAAGGGGTTCE-T,G---TTGGGGggggttgyXXXYwhy?C楼-A,C,--AACCCCAAg8Bg11gB研究推测增粒酶与肿瘤的关系进一步加工ATCGATCG线状DNA的复制5末增短绪的解决模式一-TAGTAGO藤病毒（Adnovirus-2）DNA的复剂从开始就采取环化的形式：蒙商体1senne:0象17晚菌件一样采取连环分子的形式Holypeptide.chaPctypeptide chal噬菌体的利用自身势性DNA末增的重复序列、遇过末增互补成速环分子晨休FODTHON最直接的办法引入蛋白质直接从末增起始复制末谐复制方如腿病率-2、phagep29、背盘灰质炎病率盗痛病寒的求增由发夹姑构连接，复制完成后情切01腺病毒DNA复制起始Tomn环状DNA的复制不存在这样的间3'-0HONHHpppA

自主学习指导病毒(prion)与蛋白质遗传思考题1.核酸内切酶、外切酶的区别及常见种类。■病毒是一种能够迅速紫殖、传束的蛋白质病2大肠杆菌啦菌体ΦX174DNA的复制过程。体。它只含蛋白质，不含核酸。DNA复制的忠实性如何保证3.了解诺贝尔奖一端粒及端粒酶的研究背病毒蛋白(prionprotein)：PrPc和PrPsc和成果。■PrPsc以其本身为棋板，把细胞中具有正常功能的PrPc转变为病原体PrPsc。这二种蛋白质分子的一级结构是相同的，也就是说，它们被同一因所编码。但它们的立体构象不同