DNA復(fù)制基礎(chǔ)知識(shí)

1、 2.2 不同生物復(fù)制子的數(shù)目不同生物復(fù)制子的數(shù)目復(fù)制眼：在一個(gè)長的未復(fù)制區(qū)域內(nèi)復(fù)制眼：在一個(gè)長的未復(fù)制區(qū)域內(nèi)DNA已經(jīng)復(fù)制的區(qū)域已經(jīng)復(fù)制的區(qū)域Replication eye復(fù)制叉復(fù)制叉:雙螺旋雙螺旋DNA兩條親本鏈分開使復(fù)制能進(jìn)行的部位。兩條親本鏈分開使復(fù)制能進(jìn)行的部位。2.4 復(fù)制叉的概念及其移動(dòng)方向的確定復(fù)制叉的概念及其移動(dòng)方向的確定放射性自顯影法：放射性自顯影法：對(duì)于大基因組內(nèi)的不確定區(qū)域，對(duì)于大基因組內(nèi)的不確定區(qū)域，兩次連續(xù)的放射脈沖可以用來標(biāo)兩次連續(xù)的放射脈沖可以用來標(biāo)記復(fù)制的移動(dòng)。如果一個(gè)脈沖比記復(fù)制的移動(dòng)。如果一個(gè)脈沖比另一個(gè)脈沖強(qiáng)，我們可以用相對(duì)另一個(gè)脈沖強(qiáng)，我們可以用相對(duì)的

2、標(biāo)記強(qiáng)度來區(qū)分，這些可用放的標(biāo)記強(qiáng)度來區(qū)分，這些可用放射自顯影觀察。射自顯影觀察。單向復(fù)制：單向復(fù)制：在復(fù)制眼的一端，一在復(fù)制眼的一端，一種類型的標(biāo)記后緊跟著另一種標(biāo)種類型的標(biāo)記后緊跟著另一種標(biāo)記；記；雙向復(fù)制：雙向復(fù)制：在復(fù)制眼的兩端產(chǎn)生在復(fù)制眼的兩端產(chǎn)生一種（對(duì)稱的）模式。在真核生一種（對(duì)稱的）模式。在真核生物中普遍存在。物中普遍存在。2.5 2.5 復(fù)制的模式復(fù)制的模式-起點(diǎn)、方向和速度起點(diǎn)、方向和速度單起點(diǎn)、單方向多多起點(diǎn)、起點(diǎn)、單單方向方向單單起點(diǎn)、起點(diǎn)、雙雙方向方向多多起點(diǎn)、起點(diǎn)、雙雙方向方向 所有已知的核酸聚合酶，無論是所有已知的核酸聚合酶，無論是DNA聚合酶還是聚合酶還是RNA

3、聚合聚合酶都只從聚合聚合酶都只從5端向端向3端移動(dòng)，端移動(dòng)，新鏈的合成方新鏈的合成方向與聚合酶移動(dòng)方向一致，即只能是向與聚合酶移動(dòng)方向一致，即只能是5 3； 而對(duì)于而對(duì)于DNA的合成必需一段的合成必需一段引物引物的存在，體內(nèi)的存在，體內(nèi)DNA復(fù)制時(shí)，由一段復(fù)制時(shí)，由一段RNA引物起始引物起始DNA合成，起始后它必須合成，起始后它必須切除，切除后，切除，切除后，5端如何起始呢？端如何起始呢？ 這就提出了這就提出了線性線性DNA末端復(fù)制末端復(fù)制的問題。的問題。復(fù)制能在新合成鏈的復(fù)制能在新合成鏈的3端結(jié)束，它如何在端結(jié)束，它如何在5端啟動(dòng)呢？端啟動(dòng)呢？The rolling circle repli

4、cates DNAPhage A rolling circle appears as a circular molecule with a linear tail by electron microscopy. Adenovirus terminal protein binds to the 5 end of DNA and provides a C-OH end to prime synthesis of a new DNA strand.Adenovirus DNA replication is initiated separately at the two ends of the mol

5、ecule and proceeds by strand displacement. A typical telomere has a simple repeating structure with a G-T-rich strand that extends beyond the C-A-rich strand. The G-tail is generated by a limited degradation of the C-A-rich strand.A loop forms at the end of chromosomal DNA.The 3 single-stranded end

6、of the telomere (TTAGGG)n displaces the homologous repeats from duplex DNA to form a t-loop. 3.2.1 -復(fù)制復(fù)制3.2.2 滾環(huán)復(fù)制滾環(huán)復(fù)制3.2.3 D-環(huán)復(fù)制環(huán)復(fù)制3.2.2 滾環(huán)復(fù)制滾環(huán)復(fù)制replication by rolling cycles structureThe A protein is cis-acting3.2.3 D-環(huán)復(fù)制環(huán)復(fù)制Replication by displacement loop structureD-環(huán)復(fù)制環(huán)復(fù)制（Replication by displace

7、ment loop structure)4.1 大腸桿菌大腸桿菌DNA聚合酶的種類及其功能聚合酶的種類及其功能4.2 真核生物真核生物DNA聚合酶的種類及其功能聚合酶的種類及其功能4.3 DNA聚合酶所具有的共同結(jié)構(gòu)聚合酶所具有的共同結(jié)構(gòu)4.1 大腸桿菌大腸桿菌DNA聚合酶的種類及其功能聚合酶的種類及其功能SOS 修復(fù)修復(fù)4.1.1 大腸桿菌大腸桿菌DNA聚合酶聚合酶 I、II、 III 的性質(zhì)比較的性質(zhì)比較4.1.2 DNA聚合酶聚合酶 I 與缺口平移法制備探針與缺口平移法制備探針Nick translation replaces part of a pre-existing strand

8、of duplex DNA with newly synthesized material. DNase 4.2 真核生物真核生物DNA聚合酶的種類及其功能聚合酶的種類及其功能The common organization of DNA polymerases has a palm that contains the catalytic site, fingers that position the template, a thumb that binds DNA and is important in processivity, an exonuclease domain with its

9、own active site, and an N-terminal domain.5.1 DNA復(fù)制的起始復(fù)制的起始5.2 DNA合成鏈的延伸合成鏈的延伸5.3 DNA復(fù)制的終止復(fù)制的終止Replication machineryreplicationPositive supercoilBreak DNATopoisomerase IIpass DNA through the breaknegative supercoilX174 噬菌體的噬菌體的DNA在在三種功能蛋白先后作用下三種功能蛋白先后作用下分開成為單鏈：分開成為單鏈：在復(fù)制起始點(diǎn)，在復(fù)制起始點(diǎn)，噬菌體噬菌體A蛋白蛋白使病毒（使病毒

10、（+）鏈產(chǎn)生）鏈產(chǎn)生缺口。缺口。Rep蛋白蛋白提供解旋提供解旋酶活性，它使兩鏈分離。酶活性，它使兩鏈分離。SSB包繞單鏈形成穩(wěn)定包繞單鏈形成穩(wěn)定的單鏈形式。的單鏈形式。Three proteins unwind X174 DNA1)1)3)3)2)2) DNA在復(fù)制時(shí)，兩條鏈解開分在復(fù)制時(shí)，兩條鏈解開分別作為模板，在別作為模板，在DNA聚合酶的聚合酶的催化下按堿基互補(bǔ)的原則合成催化下按堿基互補(bǔ)的原則合成兩條與模板鏈互補(bǔ)的新鏈，以兩條與模板鏈互補(bǔ)的新鏈，以組成新的組成新的DNA分子。這樣新形分子。這樣新形成的兩個(gè)成的兩個(gè)DNA分子與親代分子與親代DNA分子的堿基順序完全一樣。由分子的堿基順序完全

11、一樣。由于子代于子代DNA分子中一條鏈來自分子中一條鏈來自親代，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，親代，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制 (semiconsertive replication)。 19581958年年Meselson Meselson & stahl& stahl用同位素用同位素（1515N N）示蹤標(biāo)記示蹤標(biāo)記加密度梯度離心技加密度梯度離心技術(shù)實(shí)驗(yàn)術(shù)實(shí)驗(yàn), ,該實(shí)驗(yàn)跟該實(shí)驗(yàn)跟蹤了生長了三代的蹤了生長了三代的大腸桿菌，大腸桿菌，證明了證明了DNADNA是采取半保留是采取半保留的方式進(jìn)行復(fù)制的方式進(jìn)行復(fù)制。15N15N-14N14N15

12、N-14N15N-14NThe two new DNA strands have different featuresOkazaki fragment 細(xì)菌的細(xì)菌的DNA聚聚合酶仔細(xì)檢查合酶仔細(xì)檢查延長鏈末端的延長鏈末端的堿基對(duì)，如果堿基對(duì)，如果是錯(cuò)誤的會(huì)予是錯(cuò)誤的會(huì)予以切除。以切除。DNA polymerases have exonuclease activity 修復(fù)會(huì)把含損傷堿基的一小段修復(fù)會(huì)把含損傷堿基的一小段DNA替換替換掉掉 真核生物真核生物DNADNA復(fù)制復(fù)制 P47-48P47-487 DNA7 DNA復(fù)制的調(diào)控復(fù)制的調(diào)控 P48-50P48-50 復(fù)制子、復(fù)制眼、復(fù)制叉的概念

13、復(fù)制子、復(fù)制眼、復(fù)制叉的概念 線狀線狀DNA分子復(fù)制時(shí)末端問題的解決分子復(fù)制時(shí)末端問題的解決 DNA通過半保留半不連續(xù)方式合成通過半保留半不連續(xù)方式合成 細(xì)菌和真核生物都有一種以上的細(xì)菌和真核生物都有一種以上的DNA聚合酶。聚合酶。 起始起始(initiation)(initiation)：涉及一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，它識(shí)別復(fù)：涉及一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，它識(shí)別復(fù)制起始點(diǎn)制起始點(diǎn)(origin)(origin)。在。在DNADNA合成之前，母鏈必須分開，合成之前，母鏈必須分開，并（短暫地）保持單鏈狀態(tài)，然后在復(fù)制叉處起始子鏈并（短暫地）保持單鏈狀態(tài)，然后在復(fù)制叉處起始子鏈的合成；的合成； 延伸延伸(elongation)(elongation)：由另一個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合體完成。只有：由另一個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合體完成。只有當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)復(fù)合體和當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)復(fù)合