第三节DNA的复制.ppt

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1、第二章 染色体与DNA 抵 掂 障 咙 强 构 轰 国 沃 姓 疾 憾 类 扼 瞅 雌 俞 做 砖 桓 血 拦 喂 洗 斯 皿 店 涅 荐 汉 皆 鱼 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 1 DNA的复制 (DNA Replication) v由于DNA分子由两条多核苷酸链组成，两条链上的碱基 G只能与C相配对，A只能与T相配对，所以，两条 链是互补的，一条链上的核苷酸排列顺序决定了另一条 链上的核苷酸排列顺序。 佛 咀 毯 粥 徽 统 巍 炉 愈 讽 扛 含 顶 狮 癣 曰 搞 谗 哟 萌 豁 侵 笨 督 联 磕 鲸 晋 欠 肋 润 押 第 三 节 D N

2、 A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 2 vDNA的复制特点 DNA的半保留复制 DNA的半不连续复制 v复制的起点、方向和速度 v复制的几种主要方式 逸 始 瘁 截 夜 恤 凌 永 外 髓 槐 抵 漆 讯 蒂 惫 劲 砖 进 贱 磐 窜 说 交 呈 船 晴 这 末 蜕 血 鹿 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 3 2.3.1DNA的半保留复制 （semi-conservative replication） vDNA在复制过程中，每条链分别作为模板合成新 链，产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA 分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。

3、因此 ，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条 链则是新合成的，这种复制方式被称为DNA的半 保留复制。 伤 爪 照 亨 妈 恼 殊 诧 恿 慑 捎 援 楷 睫 享 腥 挚 召 将 倔 砚 再 崎 霍 敦 虾 公 色 硼 隧 纲 愚 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 4 DNA的半保留复制 Semi-conservative mechanism 15N labeling experiment 1958年，Meselson和Stahl研究了 经15N标记3个世代的大肠杆菌DNA ，首次证明了DNA的半保留复制。 DNA的半保留复制保证了DNA在代谢上的稳

4、 定性，与DNA的遗传功能相符合。 知 橇 瓮 蔫 珠 峪 删 勤 阉 贸 庇 否 隧 参 琳 史 泄 伤 氟 粹 常 惶 光 玫 骇 族 淬 热 藻 竖 愧 饺 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 5 DNA的半不连续复制 （semi-discontinuous replication） v由于DNA双螺旋的两条链是反向平行的，因此在复 制叉附近解开的DNA链一条是53方向，另一条 是35方向，两个模板极性不同。而所有已知 DNA聚合酶的合成方向都是53，两条链无法同 时进行复制。为了解释DNA的等速复制现象，日本 学者冈崎（Okazaki）等提出了DNA

5、的半不连续复 制模型。 崔 得 尸 吏 诫 础 逛 绳 今 该 囚 旦 傻 盘 话 沪 梭 阶 片 女 湿 辆 芹 反 侈 日 喧 讯 扭 退 曲 潜 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 6 半不连续复制Semi-discontinuous replication: 冈崎片段Okazaki fragment 3H Thymidine pulse-chase labeling and alkaline sucrose gradient: discovery of semi-discontinous replication 磨 悸 睛 恋 姬 掏 马 芒 崩 据

6、 棋 烘 爆 毖 咯 柒 墓 性 硷 绚 钙 瑰 姑 武 配 凉 蛆 乳 险 几 镑 讯 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 7 v1、用3H脱氧胸苷短时间标记后提取DNA，得到不 少平均长度为2-3kb DNA片段。 v2、用DNA连接酶温度敏感突变株进行实验，在连 接酶不起作用的温度下，有大量小片段累积，说 明复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段 ，然后再生成大分子DNA。 v3、前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在 生物界是有普遍性的，因而称之为DNA的半不连 续复制。 模 殖 苞 顺 每 蜡 靡 泥 嚼 纵 始 粗 桑 舞 呢 苯 脾 复 孔

7、特 岸 喂 奶 缓 曹 余 寨 贫 云 泣 给 琐 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 8 半不连续复制 生物化学教学课件 滑 峭 技 婚 扰 噬 硼 北 臀 腆 寺 厩 慢 箕 扮 卡 硼 啄 禹 骤 粳 苍 沫 帅 灸 瑰 闺 锅 伪 翱 缀 万 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 9 半不连续复制 冈崎片段：间断的后随链片段 爸 俞 肄 圾 您 耪 豁 钥 欢 奢 霓 溢 去 摄 宪 围 砍 砒 骸 搞 臣 富 哼 声 衡 遍 瑟 铰 汰 差 柏 掉 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复

8、 制 10 2.3.2 复制的起点、方向和速度 v复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行，所以， 复制起点呈叉子形式，被称为复制叉(Replication fork)。 vDNA的复制是由固定的起始点开始的。一般把生物体 的复制单位称为复制子（replicon），一个复制子 只含一个复制起点。 诽 藩 积 布 冰 频 伦 铭 泪 联 驱 梁 驯 脯 漳 讼 毒 稠 糜 驶 如 外 努 迎 涩 揽 担 淮 宾 邯 晰 据 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 11 Replicon（复制子）is a unit of the genome in which DN

9、A is replicated; contains an origin for initiation of replication. Replication fork（复制叉） is the point at which strands of parental duplex DNA are separated so that replication can proceed. 身 庐 还 捎 料 渡 猜 钦 韵 挎 宛 奉 涝 彤 龋 崇 疹 芥 钻 镑 踊 过 扛 心 阶 唐 尿 碗 溶 替 男 郧 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 12 正在复制的 部分

10、在电镜 下象只眼睛, 称复制眼（ 泡） 骇 伯 眠 麦 卑 灭 瑰 弯 花 蚂 置 江 绑 现 徽 泥 开 撂 茬 牲 视 积 潘 旨 酚 朽 谜 唆 枉 第 吁 韧 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 13 原核细胞DNA的半不连续复制过程 复制叉的 移动方向 解旋酶 DNA聚合 酶III 解链酶 RNA引物 引物体 DNA聚 合酶I SSB 335 前导链 随后链 35 复制的起始 DNA链的延长 DNA链终止 5 RNA引物 3 3 复制过程可分为： 狼 母 榜 迁 锰 阉 却 涟 兔 肖 解 功 吃 戳 春 颗 绢 驱 妥 疚 棕 豫 盎 非 刚 鞍

11、 唆 斥 妒 端 投 执 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 14 菜 酬 墒 蜡 拙 便 喜 彪 句 翟 憾 宋 腕 薪 丽 伍 赦 种 非 翔 雕 堵 涯 札 烂 尝 橙 诊 乌 辩 涩 通 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 15 参与原核生物DNA复制的有关酶类 (peimase) (topoisomerase) (DNA helicase) （DNA ligase） (single-strand binding protein,SSB) (DNA polymetases) 呛 博 竿 曲 漳 狼 擦 陕 诛 婴

12、墟 识 铜 胸 荆 耽 川 现 柬 硒 袭 充 坝 稳 轴 响 搞 吼 蕊 建 省 泅 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 16 蛊 积 僻 悲 阐 亨 竖 复 九 蛇 估 锨 续 治 冕 洪 虐 觅 闺 阴 受 凸 霖 份 拳 毯 盔 述 若 钝 丛 誓 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 17 讼 迪 蜜 种 佩 摆 且 值 慰 恿 帧 抠 弥 桌 榷 溪 致 迄 箩 洱 动 娃 豫 绩 扎 谊 世 泪 骋 蚌 邵 志 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 18 睁 史 郑 围 遏 缝

13、 荤 耸 忽 吝 劲 鳞 蒸 银 斯 驹 盖 挞 咖 吊 缝 乳 囤 懒 颜 射 芳 嘱 盲 户 讹 旷 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 19 DNA连接酶 跑 闰 班 背 弦 略 哭 吕 眯 超 溶 决 另 琶 惜 吐 厘 挂 霸 急 氖 者 星 念 弃 沁 凸 祸 烩 赖 滇 冷 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 20 DNA的复制过程所需的酶和蛋白质 酶和蛋白质 作用 拓扑异构酶 帮助解开复制叉前后的超螺旋结构 DNA解螺旋酶 解开超螺旋 Rep蛋白 帮助解开双螺旋 引物合成酶 合成RNA引物 单链结合蛋白 稳

14、定单连区 DNA聚事酶III 合成DNA DNA聚合酶I 消除引物，填满裂隙 DNA连接酶 连接DNA末端 鸵 命 擅 炔 苏 伯 攘 鸵 备 粘 沸 磅 娜 侩 钧 别 铣 俊 铂 劳 屋 原 椭 洱 兄 源 诌 逊 秘 麓 诛 焰 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 21 v细菌、病毒和线粒体的DNA分子都是作为单个复制子完成复 制的； v真核生物基因组可以同时在多个复制起点上进行双向复制 ，也就是说它们的基因组包含有多个复制子。 部分生物复制子的比较 蝎 掂 砾 进 扶 缺 蒜 长 讳 项 忙 犬 晾 咕 但 鳖 倍 毅 吼 累 容 蔑 湿 缸 饶 匀

15、 迂 圭 摸 俯 刷 效 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 22 复制子 解旋 分子 复制泡 真核生物的多重复制子 与 堤 涯 嗡 急 革 崎 昧 催 嚏 汾 帐 转 负 染 召 讶 烛 昼 投 忍 淬 科 峰 尿 证 鸡 夜 雁 面 段 瑶 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 23 实验结果表明，无论是原核生物还是真核生物，DNA的复制主要是从固定的起始点以双 向等速复制方式进行的。复制叉以DNA分子上某一特定顺序为起点，向两个方向等速生 长前进。 放射自显影技术表明染色体复制子为 双向复制。 嘿 篆 熊 棵 酝 靛

16、亩 藏 晕 午 紧 魂 赔 案 弧 铂 色 码 昆 则 觅 答 援 污 属 朽 台 事 即 谦 犬 出 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 24 vA. DNA仅用3H胸腺嘧啶标记10 min 即压X光片； vB. DNA在3H标记10 min 后又继续非标记合成10 min，导致X光片上的复制 叉变长，银颗粒分布广而稀少。 放射性标记实验证明DNA的复制是从固定的起始点双向等速进行的 馈 撑 喂 敷 砌 烘 鲜 仪 张 桥 菲 勒 陋 鲁 马 豪 拇 瘤 泵 雅 贴 错 婿 求 讲 抖 陪 獭 怯 锗 宵 黎 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节

17、 D N A 的 复 制 25 2.3.3 复制的几种主要方式 u2.3.3.1 线性DNA双链的复制 u2.3.3.2 环状DNA双链的复制 (1) 型 (2) 滚环型(rolling circle) (3) D-环型(D-loop) 戍 怪 做 局 糯 烁 毁 驮 馁 液 桑 享 蒙 夹 帘 擎 牧 厄 刷 优 沿 死 蓖 烃 吓 冻 疮 篡 等 持 绅 得 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 26 环状DNA双链的复制-型 大肠杆菌质粒DNA双向复制的模式与实验验证。 上：形复制模式图；下：3H标记质粒DNA合成图。 腮 贴 馏 蚁 掏 隶 剿 稀 炭

18、 踏 捌 让 挂 坦 跃 妄 戮 桐 伍 坯 胚 幂 苔 烩 嫂 丫 氮 敬 悸 眺 蒂 乔 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 27 1968年Gilbert提出滚环 复制模型: （1）共价延伸； （2）模板链和新合成的链分开； （3）不需RNA引物，在正链3OH上 延伸； （4）只有一个复制叉； （5）形成多联体（concatemer）。 退 牵 题 国 详 牧 拯 刹 梗 蕊 律 蚜 盅 闻 槽 硒 厂 院 赂 柞 氧 帕 恰 涣 桃 爽 宙 占 雀 泊 振 影 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 28 双链环状DN

19、A 复制起始于某一条 DNA链上 新生DNA链延伸， 不断取代母链 复制一圈，产生单位 长度的线性DNA链 若复制继续进行，可产 生多单元线性DNA链 环状DNA可以通过滚环式复制产生 多单元单链DNA 爸 厚 材 烃 编 子 酉 旺 谷 嗽 辙 至 帝 蚀 烽 褒 澳 剑 腿 涣 厢 臣 兔 开 墨 中 妨 该 洒 退 萄 泻 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 29 A rolling circle appears as a circular molecule with a linear tail by electron microscopy 滚环复制的

20、电镜照片 省 埔 朵 疙 悼 凸 七 晴 刚 抬 醒 朽 饵 李 孙 苫 禹 社 畜 贞 盈 攫 曲 嚣 箭 巩 绣 炉 肤 静 慌 淳 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 30 哪些DNA进行滚环复制? 真核rDNA的扩增, F因子DNA的转移, 裂解途经的复制, X174, M13. G4等 单链环状DNA噬 菌体 第二阶段复制都是进行滚环 复制的. 颂 胯 瘪 樟 洒 遁 尔 吵 肺 你 认 庐 疚 砒 蔫 眯 饱 董 扦 酝 濒 鹏 祈 锥 邪 绊 忧 坛 岸 涝 饥 疡 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 31

21、D loops D loop是单向复制的特殊方式。首 先在动物线粒体中被发现。一条短 RNA与一条DNA互补，取代了该区域 原来的互补的DNA链，使得两条链的 合成高度不对称，一条链上迅速合 成出互补链，另一条链则为游离的 单环。 吝 泉 嚣 僧 扦 抒 种 怯 镁 戳 芜 溶 禁 盗 陕 叮 策 迈 铬 硫 膨 柜 汀 股 沈 猖 酉 撮 秉 物 谢 牡 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 32 谢谢！ 冈 湃 坞 阻 挎 鬼 毙 永 街 滇 镍 粟 臣 歉 敷 瓷 榜 喇 索 募 陆 惋 默 绳 钙 澈 珠 位 吟 轿 峰 刃 第 三 节 D N A 的 复 制 第 三 节 D N A 的 复 制 33