高中生物-第三章-第3節(jié)-DNA的復(fù)制課件-新人教版必修2

DNA的復(fù)制(fùzhì)第一頁，共44頁。1981年

美國加利福尼亞大學(xué)柏克萊分校

波納教授

海斯教授

一枚琥珀切片

4000萬年前

一只蚊子(wénzi)的細(xì)胞

細(xì)胞結(jié)構(gòu)驚人地完整第二頁，共44頁。第三頁，共44頁?；蚬こ蹋ㄖ亟MDNA）相關(guān)技術(shù)(jìshù)及應(yīng)用

geneticengineering基因診斷(zhěnduàn)疾病相關(guān)基因克隆、印跡技術(shù)、探針技術(shù)、PCR技術(shù)、DNA序列分析、生物芯片技術(shù)等基因治療生物制藥轉(zhuǎn)基因動物和植物SupermouseSupertomato

第四頁，共44頁。地球(dìqiú)上會出現(xiàn)嗎？土豆(tǔdòu)番茄煙“魚人”新人種(rénzhǒng)愛因斯坦想象：是科學(xué)的翅膀！第五頁，共44頁。教學(xué)(jiāoxué)重點中心法則DNA復(fù)制的概念、特點參與復(fù)制的主要(zhǔyào)物質(zhì)及其作用第六頁，共44頁。一、中心法則(zhōnɡxīnfǎzé)

TheCentralDogma第七頁，共44頁。2.中心法則(TheCentralDogma)——遺傳(yíchuán)與進化中的信息流轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制M.Temin

第八頁，共44頁。二、DNA的復(fù)制(fùzhì)

DNAReplication

第九頁，共44頁。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)(jiégòu)模型中的重要知識點？第十頁，共44頁。方向相反

堿基配對(jiǎnjīpèiduì)規(guī)則

（A=TG≡C）第十一頁，共44頁。1.復(fù)制(fùzhì)(replication)是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。即遺傳物質(zhì)的傳代。復(fù)制親代DNA子代DNA第十二頁，共44頁。2.DNA復(fù)制的方式(fāngshì)（特征）

半保留復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制第十三頁，共44頁。AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA

復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子代DNA

半保留(bǎoliú)復(fù)制第十四頁，共44頁。解鏈方向半不連續(xù)性復(fù)制(fùzhì)（復(fù)制(fùzhì)叉）35353′5′3′5′3′5′領(lǐng)頭(lǐnɡtóu)鏈(leadingstrand)隨從(suícóng)鏈(laggingstrand)岡崎片段（Okazakifragment）第十五頁，共44頁。領(lǐng)頭鏈leadingstrand——合成方向與復(fù)制叉解鏈方向相同，并可連續(xù)合成的子鏈。隨從鏈laggingstrand——合成方向與復(fù)制叉解鏈方向相反，并且是不連續(xù)合成的子鏈。

岡崎片段(piànduàn)okazakifragment——在DNA復(fù)制過程中，隨從鏈上初合成的不連續(xù)的DNA片段(piànduàn)。半不連續(xù)性復(fù)制——在DNA復(fù)制過程中，領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制。第十六頁，共44頁。

1）模板(template)：解開成單鏈的DNA母鏈2）底物(substrate)或稱原料：dATP、dGTP、dCTP、dTTP3）引物(primer)：復(fù)制需要一小段RNA作引物4）能源(néngyuán)：需ATP供能，原料dNTP本身也是高能化合物5）酶和蛋白質(zhì)因子：DNA聚合酶(polymerase)等3.參與(cānyù)DNA復(fù)制的物質(zhì)及作用第十七頁，共44頁。復(fù)制過程動畫第十八頁，共44頁。解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶（1）解鏈酶（helicase）作用：利用ATP供能，解開(jiěkāi)DNA雙鏈消耗2ATP/解開(jiěkāi)1bp可隨復(fù)制叉的伸展向前移動也稱：解螺旋(luóxuán)酶第十九頁，共44頁。（2）拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶

（topoisomerase，Topo）Topo：拓?fù)涫侵肝矬w或圖像作彈性位移而又保持(bǎochí)物體不變的性質(zhì)作用：松馳DNA超螺旋，克服扭結(jié)現(xiàn)象解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶第二十頁，共44頁。解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶（2）拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶（topoisomerase，Topo）第二十一頁，共44頁。（3）單鏈DNA結(jié)合(jiéhé)蛋白(SSB)

(singlestrandDNAbindingprotein)作用(zuòyòng)：能與DNA單鏈可逆的結(jié)合，其作用(zuòyòng)有二解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶也稱：DNA結(jié)合蛋白（DNAbindingprotein，DBP)①防止DNA復(fù)性②防止DNA單鏈模板被水解第二十二頁，共44頁。（4）引物酶（primase）模板以DNA單鏈為模板底物(dǐwù)NTP（ATP、GTP、CTP、UTP）按堿基配對原則（A=UG≡C）按5→3方向解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶作用：復(fù)制起始時催化生成RNA引物本質(zhì)(běnzhì)：是一種RNA聚合酶（可以使兩個游離的NTP聚合，此不同于催化轉(zhuǎn)錄過程的RNA聚合酶）第二十三頁，共44頁。（5）（6）DNA聚合酶全稱(quánchēnɡ)：依賴DNA的DNA聚合酶(DNAdependentDNApolymerase)簡稱：DNApol（DDDP）解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶A.Kornberg試管內(nèi)實驗證實加有:模板(múbǎn)、底物、引物該酶可催化新鏈DNA生成第二十四頁，共44頁。（5）（6）DNA聚合酶DNApol（DDDP）主要(zhǔyào)作用：5→3的聚合活性解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶dTTP3'3'

ATGCAATTGC5'||||5

TACGppiT第二十五頁，共44頁。（5）（6）DNA聚合酶機理：使核苷酸之間生成3，5磷酸二酯鍵主要(zhǔyào)作用：5→3的聚合活性模板以DNA單鏈為模板底物dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）引物以小片段RNA為引物注：引物的原料（ATP、GTP、CTP、UTP）按堿基配對原則（A=TG≡C）按5→3方向在RNA引物的3-OH末端上開始逐個添加dNTP解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶第二十六頁，共44頁。解鏈方向35353′3′3′領(lǐng)頭(lǐnɡtóu)鏈(leadingstrand)隨從(suícóng)鏈(laggingstrand)岡崎片段（Okazakifragment）5′3′5′3′5′3′DNA聚合反應(yīng)（新鏈生成(shēnɡchénɡ)）的特點需要模板

具方向性新鏈的延長5→3需要引物第二十七頁，共44頁。（5）（6）DNA聚合酶E.coli大腸桿菌(dàchánɡɡǎnjūn)DNA聚合酶的作用解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ分子數(shù)/細(xì)胞4004020聚合的核苷酸數(shù)/分鐘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補空隙校讀損傷修復(fù)校讀損傷修復(fù)DNA復(fù)制校讀第二十八頁，共44頁。（7）DNA連接酶(DNAligase)作用：消耗ATP，將隨從鏈中相鄰的兩個DNA片段連接起來催化(cuīhuà)同一模板DNA鏈上的兩個相鄰DNA片段的3＇端與5＇端間形成磷酸二酯鍵，把相鄰的兩段DNA連成完整的鏈解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶DNA連接酶ATPADPHO5’3’5’3’3’5’5’3’第二十九頁，共44頁。起始:形成復(fù)制叉replicationfork需解決兩個問題DNA解開成單鏈，提供模板(múbǎn)合成RNA引物，提供3-OH末端4.DNA復(fù)制(fùzhì)的過程解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶起始延長終止Topo引物酶第三十頁，共44頁。延長(yáncháng):DNA-polⅢ(DDDP-Ⅲ)的5→3的聚合活性使核苷酸之間生成3，5磷酸二酯鍵模板以DNA單鏈為模板底物dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）引物以小片段RNA為引物，在RNA引物的3-OH末端上開始逐個添加dNTP按堿基配對原則（A=TG≡C）按5→3方向4.DNA復(fù)制(fùzhì)的過程解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶起始延長終止第三十一頁，共44頁。

5'

3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-polⅢ目錄第三十二頁，共44頁。4.DNA復(fù)制(fùzhì)的過程解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶起始(qǐshǐ)延長終止555DNA-polⅠOHP5DNA-pol

ⅠdNTP55PATP

ADP+Pi55DNA連接酶終止:隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接第三十三頁，共44頁。解鏈酶拓?fù)?tuòpū)異構(gòu)酶SSB引物酶DDDP-ⅢDDDP-Ⅰ連接酶起始延長(yáncháng)終止復(fù)制過程動畫第三十四頁，共44頁。5.半保留復(fù)制(fùzhì)的意義保證了物種遺傳的穩(wěn)定(wěndìng)性(高保真性、保守性)是物種穩(wěn)定(wěndìng)的分子基礎(chǔ)，但不是絕對的。按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA的堿基序列一致，即子代保留了親代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的穩(wěn)定(wěndìng)性。第三十五頁，共44頁。過程

酶和蛋白作用復(fù)制的條件小結(jié)1：E.coli（原核(yuánhé)生物）DNA復(fù)制第三十六頁，共44頁。過程酶和蛋白作用復(fù)制的條件起始延長終止小結(jié)1：E.coli（原核(yuánhé)生物）DNA復(fù)制第三十七頁，共44頁。過程酶和蛋白作用復(fù)制的條件起始解鏈酶拓?fù)洚悩?gòu)酶SSB(DBP)引物酶延長DNA-polⅢ終止DNA-polⅠDNA連接酶小結(jié)(xiǎojié)1：E.coli（原核生物）DNA復(fù)制第三十八頁，共44頁。過程酶和蛋白作用復(fù)制的條件起始解鏈酶解開DNA雙鏈拓?fù)洚悩?gòu)酶松馳超螺旋SSB(DBP)①防止復(fù)性②防止被水解引物酶合成RNA引物延長DNA-polⅢDNA鏈的延伸、校讀終止DNA-polⅠ切除引物,填補空隙,校讀DNA連接酶連接DNA片段

小結(jié)1：E.coli（原核(yuánhé)生物）DNA復(fù)制第三十九頁，共44頁。過程酶和蛋白作用復(fù)制的條件起始解鏈酶解開DNA雙鏈模板拓?fù)洚悩?gòu)酶松馳超螺旋SSB(DBP)①防止復(fù)性②防止被水解引物酶合成RNA引物RNA引物延長DNA-polⅢDNA鏈的延伸、校讀底物dNTP終止DNA-polⅠ切除引物,填補空隙,校讀DNA連接酶連接DNA片段

能源ATP酶和蛋白小結(jié)1：E.coli（原核(yuánhé)生物）DNA復(fù)制第四十頁，共44頁。過程復(fù)制

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