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1、,DNA的復(fù)制,,基因工程（重組DNA）相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用genetic engineering,基因診斷 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 Supermouse Super tomato,教學重點,中心法則 DNA復(fù)制的概念、特點 參與復(fù)制的主要物質(zhì)及其作用,,1. 中心法則(The Central Dogma) 遺傳與進化中的信息流,,轉(zhuǎn) 錄,,翻 譯,,,逆轉(zhuǎn)錄,DNA,RNA,蛋白質(zhì),復(fù) 制,,,,M. Temin,二、DNA的復(fù)制 DNA Replication,1.復(fù)制(replicat
2、ion) 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。,2.DNA復(fù)制的方式（特征） 半保留復(fù)制 半不連續(xù)復(fù)制,DNA復(fù)制的幾 種主要方式,半保留復(fù)制,半不連續(xù)性復(fù)制（復(fù)制叉）,領(lǐng)頭鏈 ( leading strand ),隨從鏈 ( lagging strand ),,,岡崎片段（Okazaki fragment）,領(lǐng)頭鏈 leading strand 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 lagging strand 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 okazaki fragment 在DNA復(fù)制過程中，隨
3、從鏈上初合成的不連續(xù)的DNA片段。 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。,,1）模板(template)：解開成單鏈的DNA母鏈 2）底物(substrate)或稱原料：dATP、dGTP、dCTP、dTTP 3）引物(primer)：復(fù)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）酶和蛋白質(zhì)因子：DNA聚合酶(polymerase)等,3.參與DNA復(fù)制的物質(zhì)及作用,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,（1）解鏈酶（helicase）,作用：利用ATP供能，解開DNA雙鏈 消耗 2
4、 ATP/解開 1 bp 可隨復(fù)制叉的伸展向前移動,也稱：解螺旋酶,（2）拓撲異構(gòu)酶（topoisomerase，Topo）,Topo：拓撲是指物體或圖像作彈性位移而又保持物體不變的性質(zhì) 作用：松馳DNA超螺旋，克服扭結(jié)現(xiàn)象,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,（2）拓撲異構(gòu)酶 （topoisomerase，Topo）,（3）單鏈DNA結(jié)合蛋白 (SSB)(single strand DNA binding protein),作用：能與DNA單鏈可逆的結(jié)合，其作用有二,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶
5、SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,也稱：DNA結(jié)合蛋白（DNA binding protein，DBP),防止DNA復(fù)性 防止DNA單鏈模板被水解,（4）引物酶（primase）,模板 以DNA單鏈為模板 底物 NTP（ATP、GTP、CTP、UTP） 按堿基配對原則 （A = U G C） 按5 3 方向,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,作用：復(fù)制起始時催化生成RNA引物 本質(zhì)：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）,（5）（6）DNA聚合酶,全稱：依賴DNA的DNA聚合酶 ( DNA dep
6、endent DNA polymerase ) 簡稱：DNA pol （DDDP）,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,A. Kornberg 試管內(nèi)實驗證實 加有: 模板、底物、引物 該酶可催化新鏈DNA生成,（5）（6）DNA聚合酶,DNA pol （DDDP） 主要作用：5 3的聚合活性,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,,dTTP,,,,,3,,,（5）（6）DNA聚合酶,機理： 使核苷酸之間生成3，5磷酸二酯鍵 主要作用： 5 3的聚合活性 模板 以DNA單鏈為模板 底物 dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTT
7、P） 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=T GC） 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 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,領(lǐng)頭鏈 ( leading strand ),隨從鏈 ( lagging strand ),,,岡崎片段（Okazaki fragment）,DNA聚合反應(yīng)（新鏈生成）的特點,需要 模板,具方向性 新鏈的延長 5 3,需要 引物,（5）（6）DNA聚合酶,E.coli大腸桿菌DNA聚合酶的作用,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引
8、物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,（7）DNA連接酶(DNA ligase),作用：消耗ATP，將隨從鏈中相鄰的兩個DNA片段連接起來 催化同一模板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 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,起始:形成復(fù)制叉replication fork需解決兩個問題 DNA解開成單鏈，提供模板 合成RNA引物，提供 3 -OH末端,4.DNA復(fù)制的過程,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,,起始 延長 終止,,,,Topo,引物酶,延長: DNA-pol
9、 ( DDDP- )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 = T G C） 按5 3 方向,4.DNA復(fù)制的過程,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,,起始 延長 終止,,,4.DNA復(fù)制的過程,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶 DDDP- DDDP- 連接酶,,起始 延長 終止,,,終止:隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接,解鏈酶 拓撲異構(gòu)酶 SSB 引物酶
10、DDDP- DDDP- 連接酶,,起始 延長 終止,,,,復(fù) 制 過 程 動 畫,5.半保留復(fù)制的意義,保證了物種遺傳的穩(wěn)定性(高保真性、保守性) 是物種穩(wěn)定的分子基礎(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)定性。,小結(jié)1：E.coli （原核生物）DNA復(fù)制,小結(jié)1：E.coli （原核生物）DNA復(fù)制,小結(jié)1：E.coli （原核生物）DNA復(fù)制,小結(jié)1：E.coli （原核生物）DNA復(fù)制,小結(jié)2：歸納與比較,小結(jié)2：歸納與比較,真核生物復(fù)制的特點,在原核生物中，復(fù)制起始點通常為一個，而在真核生物中則為多個。 每一輪復(fù)制必須復(fù)制完全部染色體。 復(fù)制起點被稱為自主復(fù)制序列。 具有多種DNA聚合酶。 具有端粒的復(fù)制。,謝謝大家!,
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