页数：45页文件大小：2.14 MB来源： 生物化学ppt课件
本课件讲述以亲代DNA为模板合成子代DNA的复制过程，先说明半保留复制、双向复制与半不连续复制等基本规律，再介绍底物、模板、引物与聚合酶组成的复制体系，随后分述原核与真核生物的复制过程，最后讲解端粒与DNA损伤修复。
(DNA Biosynthesis，Replication)DNA的生物合成(复制)复制是指以亲代DNA为模板合成子链DNA的过程。AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+亲代DNA复制叉子代DNA
(Basic Rules and System of DNA Replication )第一节复制基本规律与体系复制的方式——半保留复制固定起始点双向复制半不连续复制复制的高保真性基本规律一、复制的基本规律
2.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。复制子是独立完成复制的功能单位。5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’复制子3’
(四)复制的半不连续性3535解链方向3´5´3´3´5´领头链(leading strand)随从链(lagging strand)顺解链方向生成的子链，复制为连续进行，称为领头链。另一股链复制方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，称为随从链。复制中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。
二、DNA复制的体系
(1)活性：53的聚合活性；35外切酶活性能辨认错配的碱基对，并将其水解；53外切酶活性能切除突变的DNA片段。5´A G C T T C A G G A TA3´| | | | | | | | | | |3´T C G A A G T C C T A G C G A C 5´?
大肠杆菌中的三种DNA聚合酶：下表比较三者的分子量、聚合速率、酶活性与生物学功能。
| 项目 | DNA-pol Ⅰ | DNA-pol Ⅱ | DNA-pol Ⅲ |
|---|---|---|---|
| 分子量（kD） | 109 | 120 | 900 |
| 聚合速率（核苷酸/分） | 1000 | — | 60000 |
| 5′→3′聚合酶活性 | + | + | + |
| 3′→5′外切酶活性 | + | + | + |
| 5′→3′外切酶活性 | + | — | — |
| 生物学功能 | 切除引物、延长冈崎片段、DNA损伤修复、校读作用 | DNA损伤修复、校读作用 | 延长子链、校读作用 |
①DNA-polⅠ(109kD)小片段5核酸外切酶活性大片段/Klenow片段DNA聚合酶活性，5核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-pol ⅠKlenow片段是实验室合成DNA的常用工具酶。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。
真核生物的DNA聚合酶：下表列出五种聚合酶的分子量、外切酶活性与功能。
| 项目 | pol α | pol β | pol γ | pol δ | pol ε |
|---|---|---|---|---|---|
| 分子量（kD） | 16.5 | 4.0 | 14.0 | 12.5 | 25.5 |
| 5′→3′聚合活性 | 中 | ？ | 高 | 高 | 高 |
| 3′→5′外切酶活性 | — | — | + | + | + |
| 功能 | 起始引发，引物酶活性 | 参与损伤与修复 | 线粒体DNA复制 | 延长子链的主要酶，解螺旋酶活性 | 填补引物空隙，切除修复，重组 |
复制相关的其他酶与蛋白因子：下表列出各因子的通用名与功能。
| 蛋白因子 | 通用名 | 功能 |
|---|---|---|
| DnaA（dnaA） | DnaA | 辨认起始点 |
| DnaB（dnaB） | 解螺旋酶 | 解开DNA双链 |
| DnaC（dnaC） | DnaC | 运送和协同DnaB |
| DnaG（dnaG） | 引物酶 | 催化RNA引物生成 |
| SSB | 单链DNA结合蛋白 | 稳定已解开的单链 |
108局部解链后
(5)DNA连接酶(DNA ligase)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。3’HO5’3’3’5’DNA连接酶ATPADP5’3’5’
第二节DNA复制的过程(The Process of DNA Replication)(一)复制的起始需要解决两个问题DNA解开成单链，提供模板。合成引物，提供3-OH末端。一、原核生物的DNA生物合成
E.coli复制起始点oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···1 13 17 29 32 44···TGTGGATTA-‖-ACACATATT-‖-TTTGGATAA-‖-ACACCTATT58 66 166 174 201 209 237 245串联重复序列反向重复序列53531.DNA解链的起始点
Dna ADna B、Dna CDNA拓扑异构酶引物酶SSB35352.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。
5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 3'3'DNA-pol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。(二)复制的延长
领头链的合成1.领头链的延长领头链沿着5/→ 3/方向可以连续的延长。
随从链延长示意图，展示与解链方向相反的模板链以冈崎片段形式分段不连续合成
。DNA复制简图，整体呈现复制叉处亲代双链解链与两条子链同时合成的结构关系
。DNA复制延长动画页，动态演示复制叉移动过程中领头链与随从链的合成与连接
。555RNA酶OHP5DNA-pol ⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA连接酶2.随从链上不连续性片段的连接
哺乳动物的细胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DNA生物合成真核生物DNA复制在细胞周期的S期进行，也可分为起始、延长和终止三个阶段，每个阶段的基本过程与原核生物DNA复制相似，但存在不少差异。
3553领头链3535亲代DNA随从链引物核小体(二)复制的延长真核生物的聚合酶δ催化子链的延长，并有校正功能。引物和冈崎片段(约200bp)都比较短。
53355335+5333355
5.端粒酶催化作用的爬行模型真核DNA复制后，两个5ˊ末端的引物被切除，缺口无法填补，故DNA将面临多次复制而逐渐缩短的问题。
第三节DNA损伤与修复突变(Mutation)是指DNA分子中碱基序列的改变，又称为DNA损伤(DNA damage)。意义突变是进化、分化的分子基础突变导致基因型改变突变导致死亡突变是某些疾病的发病基础(DNA Damage and Repair)
一、引发突变的因素
常见的化学诱变剂：下表列出各类诱变剂的作用点与引起的分子改变。
| 化合物类别 | 作用点 | 分子改变 |
|---|---|---|
| 碱基类似物（如5-FU） | A→5-FU→G | A-T→G-C |
| 羟胺类（NH2OH） | T→C | T-A→C-G |
| 亚硝酸盐（NO2） | C→U | G-C→A-T |
| 烷化剂（如氮芥类） | G→mG | DNA缺失G |
二、DNA损伤的修复修复(repairing)：是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复原有的天然状态。光修复(light repairing)切除修复(excision repairing)重组修复(recombination repairing)SOS修复类型
PRRNNHOOCH3NNHOOCH3PRRNNHOOCH3NNHOOCH3(一)光修复光修复酶(photolyase)UV
切除修复动画页，动态演示损伤DNA片段被切除、填补空隙并连接成完整链的全过程
。下载地址：{{downurl}}
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