第四章DNA的復制

1、基因信息的傳遞基因信息的傳遞 * * DNA通過復制，將基因信息代代相傳通過復制，將基因信息代代相傳 * * DNA通過基因表達，決定了蛋白質的結構和功能通過基因表達，決定了蛋白質的結構和功能 * * RNA參與參與DNA遺傳信息的表達遺傳信息的表達 * * RNA也可作為某些病毒遺傳信息的載體也可作為某些病毒遺傳信息的載體 決定蛋白質的功能決定蛋白質的功能 將基因信息代代相傳將基因信息代代相傳 n復制（復制（replicationreplication） n基因表達基因表達 （gene expression)gene expression) n基因表達調控基因表達調控 本本 篇篇 主主 要要

2、 內(nèi)內(nèi) 容容 轉錄（轉錄（transcriptiontranscription） 翻譯（翻譯（translationtranslation） （control of gene expression)control of gene expression) 第四章 DNA的復制 內(nèi)容提要： 4.1 復制的基本規(guī)律 4.2 復制的酶學和拓撲學變化 4.3 DNA的復制過程 4.4 逆轉錄和其他復制方式 復制復制 ( (replication)replication) 由親代由親代DNA合成兩個相同的子代合成兩個相同的子代 DNA的過程的過程。 親代親代DNA 復制復制 子代子代DNA 4.1 復制的

3、基本規(guī)律復制的基本規(guī)律 n4.1.1 半保留復制半保留復制 (semi-conservative replication) n4.1.2 雙向復制雙向復制 （bidirectional replication） n4.1.3 半不連續(xù)復制半不連續(xù)復制 （semi-discontinuous replication） n4.1.4 復制的高度保真性復制的高度保真性 （high fidelity） 子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式 定義：由親代DNA生成子代DNA時，每個新形成的子 代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新 合成的，這種復制方式稱半保留

4、復制。 4.1.1 4.1.1 DNA的半保留復制的半保留復制 （semi-conservative replication） A A G G A A A A C C T T T T T T C C T T T T G G A A A A T T C C T T T T G G A A A A A A G G A A A A C C T T T T A A G G A A A A C C T T T T T T C C T T T T G G A A A A 母代母代DNA 子代子代DNA 中國科學院上海生化與細胞所2002年招收碩士 研究生分子遺傳學入學考試： 請設計一個實驗來證明DNA復制

5、是以半保留方 式進行的（8分）。 實驗證據(jù)（1958 Meselson 和Stahl） Matthew Messelson Franklin Stahl DNA半保留復制的生物學意義： DNA的半保留復制表明DNA在代謝上的穩(wěn) 定性，保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代。 DNA的復制有特定的起始位點，叫做復制原點。 ori(或o）、富含A、T的區(qū)段。 基本概念： 上海生化所1998年分子遺傳學試題： 真核生物復制起始點的特征包括（ ） A 富含GC區(qū) B 富含AT區(qū) C Z DNA D 無明顯特征 4.1.2 雙向復制雙向復制 復制起始點（復制起始點（E.coli-oriC） 從復制原點到終點

6、，組成一個復制單位，叫從復制原點到終點，組成一個復制單位，叫復制子復制子 復制時，解鏈酶等先將DNA的一段雙鏈解開，形成復 制點，這個復制點的形狀象一個叉子，故稱為復制叉 基本概念： 復制叉復制叉 復制叉復制叉 雙向復制雙向復制 n復制時，復制時，DNA從從起始點（起始點（origin）向兩個方向解鏈，向兩個方向解鏈， 形成兩個延伸方向相反的復制叉，稱為形成兩個延伸方向相反的復制叉，稱為雙向復制雙向復制 （bidirectional replication）。）。 復制中的放射自顯影圖象復制中的放射自顯影圖象 基本概念： ori ter A B C A. 環(huán)狀雙鏈環(huán)狀雙鏈DNA及復制起始點及復

7、制起始點 B. 復制中的兩個復制叉復制中的兩個復制叉 C. 復制接近終止點復制接近終止點(termination, ter) 原核生物的雙向復制原核生物的雙向復制 型：型： 環(huán)狀環(huán)狀DNA分子的雙向復制方式分子的雙向復制方式 真核生物的雙向復制真核生物的雙向復制 n真核生物每個染色體有多個起始點，是多復制真核生物每個染色體有多個起始點，是多復制 子的復制。子的復制。 n習慣上把兩個相鄰起始點之間的距離定為一個習慣上把兩個相鄰起始點之間的距離定為一個 復制子復制子(replicon) 。復制子是獨立完成復制的功復制子是獨立完成復制的功 能單位。能單位。 5 3 oriorioriori 5 3

8、5 5 3 復制子復制子 3 5 5 3 3 復制方向和速度： 單單起點、起點、雙雙向等速向等速 多多起點、起點、雙雙向等速向等速 4.1.3 復制的半不連續(xù)性復制的半不連續(xù)性 nDNA雙螺旋的兩條鏈是反平行的，而雙螺旋的兩條鏈是反平行的，而DNA合成的方向只能是合成的方向只能是 53 。 n在在DNA復制時，復制時，1條鏈的合成方向和復制叉的前進方向相同，條鏈的合成方向和復制叉的前進方向相同， 可以連續(xù)復制，叫作可以連續(xù)復制，叫作前導鏈前導鏈（leading strand）；）；而另一條鏈的而另一條鏈的 合成方向和復制叉的前進方向正好相反，不能連續(xù)復制，只能合成方向和復制叉的前進方向正好相反

9、，不能連續(xù)復制，只能 分成幾個片段（分成幾個片段（岡崎片段）岡崎片段）合成，稱之為合成，稱之為滯后鏈滯后鏈（lagging strand）。）。 n領頭鏈連續(xù)復制而隨從鏈不連續(xù)復制，就是復制的領頭鏈連續(xù)復制而隨從鏈不連續(xù)復制，就是復制的半不連續(xù)性半不連續(xù)性。 3 5 3 5 解鏈方向解鏈方向 3 5 3 3 5 4.1.4 復制的高保真性復制的高保真性 nDNA復制的精確度極高，誤差率很低，以保證物種復制的精確度極高，誤差率很低，以保證物種 在維持遺傳保守性的同時，還要通過變異不斷進化。在維持遺傳保守性的同時，還要通過變異不斷進化。 nDNA復制的高度忠實性至少要依賴三種機制：復制的高度忠實性

10、至少要依賴三種機制： 1、遵守嚴格的堿基配對規(guī)律；、遵守嚴格的堿基配對規(guī)律； 2、DNA聚合酶在復制延長中對堿基的選擇功能；聚合酶在復制延長中對堿基的選擇功能； 3、復制出錯時，、復制出錯時，DNA聚合酶的即時校讀功能。聚合酶的即時校讀功能。 4.2 DNA復制的酶學復制的酶學 4.2.1 復制的化學反應復制的化學反應 n復制的反應體系復制的反應體系 底物：四種脫氧核苷三磷酸底物：四種脫氧核苷三磷酸dNTP： dATP 、dTTP、 dGTP、 dCTP 聚合酶：依賴聚合酶：依賴DNA的的DNA聚合酶，聚合酶，DNA-pol； 模板：指解開成單鏈的模板：指解開成單鏈的DNA母鏈；母鏈； 引物：

11、提供引物：提供3OH末端，使末端，使dNTP可以依次聚合；可以依次聚合； 其他酶和蛋白質因子。其他酶和蛋白質因子。 4.2.2 參與復制的主要酶類參與復制的主要酶類 nDNA聚合酶聚合酶 n解鏈解旋酶解鏈解旋酶 n引物酶引物酶 nDNA連接酶連接酶 DNA聚合酶聚合酶 n全稱：依賴全稱：依賴DNA的的DNA聚合酶聚合酶 縮寫：縮寫：DNApol n活性：活性： 1. 53 的聚合活性的聚合活性 2. 核酸外切酶核酸外切酶活性活性 核酸外切酶活性核酸外切酶活性 5 A G C T T C A G G A T A 3 | | | | | | | | | | | 3 T C G A A G T C

12、C T A G C G A C 5 3 5 外切酶活性外切酶活性 能辨認錯配的堿基對，并將其水解。能辨認錯配的堿基對，并將其水解。 5 3 外切酶活性外切酶活性 能切除能切除RNA引物和突變的引物和突變的 DNA片段。片段。 原核生物的原核生物的DNA聚合酶聚合酶 n DNA-pol I n DNA-pol II n DNA-pol 性質 聚合酶聚合酶聚合酶 3 5外切活性+ + + + 5 3外切活性+- 5 3聚合活性+ 中+ 很低+ 很高 新生鏈合成-+ 主要是對主要是對DNADNA損傷的修損傷的修 復；以及在復；以及在DNADNA復制時復制時 切除切除RNARNA引物并填補其引物并填補

13、其 留下的空隙。留下的空隙。 修復紫外修復紫外 光引起的光引起的 DNADNA損傷損傷 DNA DNA 復制的主要復制的主要 聚合酶，還具有聚合酶，還具有 3-53-5外切酶的外切酶的 校對功能，提高校對功能，提高 DNADNA復制的保真性復制的保真性 原核生物中的DNA聚合酶(大腸桿菌） 真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶 nDNApol ，。 nDNApo1：延長領頭鏈和隨從鏈；延長領頭鏈和隨從鏈； nDNApoI：合成合成RNA引物；引物； nDNApol：校讀、修復和填補缺口。校讀、修復和填補缺口。 nDNApol：在沒有其他在沒有其他DNApol時，發(fā)揮催化功能。時，發(fā)揮催化功能

14、。 nDNApo1：催化線粒體催化線粒體DNA的合成。的合成。 與復制起始及解鏈解旋相關的酶類與復制起始及解鏈解旋相關的酶類 n在復制起始時需要多種酶和蛋白因子，共同起在復制起始時需要多種酶和蛋白因子，共同起 解開、理順解開、理順DNA鏈，維持鏈，維持DNA在一段時間內(nèi)在一段時間內(nèi) 處于單鏈狀態(tài)的作用。處于單鏈狀態(tài)的作用。 理理順順DNA鏈鏈拓拓撲撲異異構構酶酶 (gyrA, B) 穩(wěn)穩(wěn)定定已已解解開開的的單單鏈鏈單單鏈鏈DNA 結結合合蛋蛋白白 SSB 催催化化RNA引引物物生生成成引引物物酶酶DnaG (dnaG) 運運送送和和協(xié)協(xié)同同DnaB DnaC (dnaC) 解解開開DNA雙雙鏈

15、鏈 解解螺螺旋旋酶酶DnaB (dnaB) 辨辨認認起起始始點點 DnaA (dnaA) 蛋蛋白白質質（基基因因）通通用用名名功功能能 原原核核生生物物復復制制起起始始的的相相關關蛋蛋白白質質 E. Coli 基因圖基因圖 與復制起始及解鏈相關的酶類及蛋白與復制起始及解鏈相關的酶類及蛋白 n DnaA蛋白蛋白 n DnaB蛋白（解螺旋酶）蛋白（解螺旋酶） n DnaC蛋白蛋白 DnaA蛋白蛋白 nDnaA蛋白是由相同亞基組成的四聚體。蛋白是由相同亞基組成的四聚體。 n復制起始時，復制起始時， DnaA蛋白辨認并結合蛋白辨認并結合E.coli上復上復 制起始點制起始點oriC，1020個個Dna

16、A蛋白相互靠近形蛋白相互靠近形 成成DNA蛋白質復合體結構，促使蛋白質復合體結構，促使oriC局部解鏈。局部解鏈。 DnaB蛋白蛋白 n解解螺旋酶螺旋酶，利用，利用ATP供能，作用于氫鍵，使供能，作用于氫鍵，使 DNA雙鏈解開成為兩條單鏈。雙鏈解開成為兩條單鏈。 Dna B Dna C 解鏈方向解鏈方向 DnaC蛋白蛋白 nDna C蛋白的作用是將具有解鏈酶活性的蛋白的作用是將具有解鏈酶活性的 Dna B蛋白運送到復制模板，并協(xié)同蛋白運送到復制模板，并協(xié)同Dna B 蛋白的作用。蛋白的作用。 DnaA蛋白復合物蛋白復合物 DnaB、DnaC DnaG（引物酶）引物酶） 解鏈過程中，解鏈過程中，

17、DNA分子會過度擰緊、打結、分子會過度擰緊、打結、 纏繞、連環(huán)等現(xiàn)象。纏繞、連環(huán)等現(xiàn)象。 Unwound Parental Duplex Over- Wound region DNA拓撲異構酶拓撲異構酶 （DNA topoisomerase） DNA拓撲異構酶拓撲異構酶 （DNA topoisomerase） nDNA拓撲異構酶，改變拓撲異構酶，改變DNA分子構象，理順分子構象，理順DNA 鏈，使復制能順利進行。鏈，使復制能順利進行。 n分類：拓撲酶分類：拓撲酶和拓撲酶和拓撲酶 n作用特點：對作用特點：對DNA分子的作用是既能水解，又能分子的作用是既能水解，又能 連接磷酸二酯鍵。連接磷酸二酯鍵

18、。 nDNA分子一邊解鏈，一邊復制，拓撲酶是在復制分子一邊解鏈，一邊復制，拓撲酶是在復制 全過程中都是有作用的。全過程中都是有作用的。 作用機制作用機制 拓撲異拓撲異 構酶構酶 切斷切斷DNA雙鏈中雙鏈中一股一股鏈，使鏈，使DNA 解鏈旋轉不致打結；適當時候封解鏈旋轉不致打結；適當時候封 閉切口，閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。 反應反應不需不需ATP。 拓撲異拓撲異 構酶構酶 切斷切斷DNA分子分子兩股兩股鏈，斷端通過鏈，斷端通過 切口旋轉使超螺旋松弛。切口旋轉使超螺旋松弛。 利用利用ATP供能，連接斷端，供能，連接斷端， DNA 分子進入負超螺旋狀態(tài)。分子進入負超螺旋狀態(tài)。 上海生

19、化所1998年分子遺傳學試題： 拓撲異構酶 單鏈單鏈DNA結合蛋白結合蛋白 n單鏈單鏈DNA結合蛋白（結合蛋白（single stranded DNA binding protein，SSB） 的作用是在復制中維持模板處于單的作用是在復制中維持模板處于單 鏈狀態(tài)并保護單鏈的完整。鏈狀態(tài)并保護單鏈的完整。 n模板的模板的DNA總要處于單鏈狀態(tài)，而總要處于單鏈狀態(tài)，而DNA分子只要分子只要 符合堿基配對，又總會有形成雙鏈的傾向，以使分符合堿基配對，又總會有形成雙鏈的傾向，以使分 子達到穩(wěn)定狀態(tài)和免受胞內(nèi)廣泛存在的核酸酶降解。子達到穩(wěn)定狀態(tài)和免受胞內(nèi)廣泛存在的核酸酶降解。 引發(fā)酶引發(fā)酶 nDNA聚合

20、酶不能從頭合成聚合酶不能從頭合成DNA鏈，只能延長已有的鏈，只能延長已有的 DNA或或RNA引物鏈。引物鏈。 n引發(fā)酶引發(fā)酶（primase）在復制起始時催化在復制起始時催化引物引物（primer） 合成，提供合成，提供3 -OH末端，使末端，使DNA-pol能夠催化能夠催化dNTP聚合。聚合。 n引發(fā)酶屬引發(fā)酶屬DNA指導的指導的RNA 聚合酶，但不同于催化轉錄聚合酶，但不同于催化轉錄 過程的過程的RNA聚合酶。在聚合酶。在E.coli，引發(fā)酶是引發(fā)酶是dnaG基因的產(chǎn)基因的產(chǎn) 物物DnaG。 DNA連接酶連接酶 （DNA ligase） DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：若雙鏈DNA中一條鏈

21、有切口， 一端是3-OH，另一端是5-磷酸基，連接酶可催化這兩端 形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。 但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來 DNA連接酶連接酶在在DNA復制、損傷修復、重組等過程中起復制、損傷修復、重組等過程中起 重要作用重要作用 3 5 3 5 OHOHP P 4.3 DNA的復制過程的復制過程 4.3.1 原核生物原核生物DNA的復制的復制 n復制的起始復制的起始 n復制的延伸復制的延伸 n復制的終止復制的終止 復制的起始復制的起始 nDNA解解鏈鏈 n引發(fā)體的形成并合成引物引發(fā)體的形成并合成引物 n超螺旋的轉型超螺旋的轉型 大約大約20個個DnaA 蛋白在蛋白在ATP的的

22、 作用下與作用下與oriC 處的處的4個個9bp保保 守序列相結合守序列相結合 在多種蛋白質參與下在多種蛋白質參與下, ,DNA解開成單鏈解開成單鏈 在在HU蛋白和蛋白和ATP的共同的共同 作用下作用下，Dna復制起始復復制起始復 合物使合物使3個個13bp直接直接重復重復 序列變性，形成開鏈序列變性，形成開鏈 組蛋白樣蛋白（組蛋白樣蛋白（HU）、）、旋轉酶旋轉酶 解鏈酶六體分解鏈酶六體分 別與單鏈別與單鏈DNA 相結合相結合(需需DnaC 幫助幫助)，進一步進一步 解開解開DNA雙鏈雙鏈 SSBSSB維持單鏈穩(wěn)定維持單鏈穩(wěn)定 雙鏈解開過程 引發(fā)體的形成引發(fā)體的形成 Dna A 引物引物 酶酶

23、 Dna B、 Dna C 3 5 DNA拓撲異構酶拓撲異構酶 SSB 含有解螺旋酶、含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引發(fā)酶和蛋白、引發(fā)酶和DNA 復制起始區(qū)域的復合結構稱為復制起始區(qū)域的復合結構稱為引發(fā)體引發(fā)體。 5 3 引物的合成引物的合成 DnaB蛋白活化引物合成酶，引發(fā)RNA引物的合成。 引物長度約為幾個至10個核苷酸。 基因組DNA復制時，先導鏈的引物是DNA，后隨 鏈的引物是RNA (-) 2002年上海生化與細胞所 Dna A Dna B、 Dna C 引發(fā)酶引發(fā)酶 引發(fā)酶引發(fā)酶 DNA拓撲異構酶拓撲異構酶 OH OH 5 3 3 5 引物的合成引物的合成 n引發(fā)體的蛋白質部分在引發(fā)

24、體的蛋白質部分在DNA鏈上可以移動，并鏈上可以移動，并 需由需由ATP供給能量。引發(fā)體到達適當位置就可供給能量。引發(fā)體到達適當位置就可 按照模板的配對序列，催化按照模板的配對序列，催化NTP（不是不是dNTP） 的聚合，生成引物。的聚合，生成引物。 nDNA復制是半不連續(xù)，一股鏈是可以連續(xù)進行復制是半不連續(xù)，一股鏈是可以連續(xù)進行 的，另一股鏈是不連續(xù)復制的，在不連續(xù)復制的，另一股鏈是不連續(xù)復制的，在不連續(xù)復制 的鏈上，引發(fā)體需多次生成的鏈上，引發(fā)體需多次生成。 超螺旋的轉型超螺旋的轉型 n解鏈將導致下游發(fā)生打結現(xiàn)象或解鏈將導致下游發(fā)生打結現(xiàn)象或DNA超螺旋的其他超螺旋的其他 部分過度擰轉。部分

25、過度擰轉。 n拓撲酶通過切斷、旋轉和再連結的作用，實現(xiàn)拓撲酶通過切斷、旋轉和再連結的作用，實現(xiàn)DNA 超螺旋的轉型，即把正超螺旋變?yōu)樨撀菪?。超螺旋的轉型，即把正超螺旋變?yōu)樨撀菪?n實驗證明，負超螺旋比正超螺旋有更好的模板作用。實驗證明，負超螺旋比正超螺旋有更好的模板作用。 n1DnaA蛋白辨認結合蛋白辨認結合oriC的重復序列，并與的重復序列，并與DNA形成復形成復 合物，引起解鏈；合物，引起解鏈； n2DnaB在在DnaC的輔助下結合于初步打開的雙鏈，并用的輔助下結合于初步打開的雙鏈，并用 其解螺旋酶活性開鏈；其解螺旋酶活性開鏈； n3拓撲酶通過切斷、旋轉和再連結的作用，實現(xiàn)拓撲酶通過切斷

26、、旋轉和再連結的作用，實現(xiàn)DNA超超 螺旋的轉型；螺旋的轉型； n4SSB結合在已開鏈的結合在已開鏈的DNA模板上，使模板上，使DNA在一定的范在一定的范 圍內(nèi)保持開鏈狀態(tài)。圍內(nèi)保持開鏈狀態(tài)。 n5引發(fā)酶介入，形成的引發(fā)體，可按照模板的配對序列，引發(fā)酶介入，形成的引發(fā)體，可按照模板的配對序列， 催化催化NTP的聚合，生成引物。的聚合，生成引物。 復制起始的過程復制起始的過程 DNA的半不連續(xù)復制 （semi-discontinuous replication) DNA復制時其中一條子鏈的合成是連續(xù)的，而另 一條子鏈的合成是不連續(xù)的，故稱半不連續(xù)復制。 在DNA復制時，合成方向與復制叉移動的方向

27、一致 并連續(xù)合成的鏈為前導鏈；合成方向與復制叉移動 的方向相反，形成許多不連續(xù)的片段，最后再連成 一條完整的DNA鏈為滯后鏈。 復制的延伸復制的延伸 在DNA復制過程中，前導鏈能連續(xù)合成，而 滯后鏈只能是斷續(xù)的合成53 的多個短片段， 這些不連續(xù)的小片段稱為岡崎片段。 在同一個復制叉上，領頭鏈在同一個復制叉上，領頭鏈 的復制先于后隨鏈，但兩鏈是在的復制先于后隨鏈，但兩鏈是在 同一同一DNApol催化下進行。即隨催化下進行。即隨 從鏈的模板可折疊或環(huán)繞成環(huán)狀，從鏈的模板可折疊或環(huán)繞成環(huán)狀， 與前導鏈正在延長的區(qū)域對齊，與前導鏈正在延長的區(qū)域對齊， 使領頭鏈和隨從鏈的生長點都處使領頭鏈和隨從鏈的生

28、長點都處 在在DNApol 催化位點上。催化位點上。 解鏈方向就是酶的前進方向，也解鏈方向就是酶的前進方向，也 是復制叉延伸方向。是復制叉延伸方向。 華中科技大學2004年生物化學與分子生物學 碩士研究生入學試題 名詞解釋 ：岡崎片段（3分） 武漢大學2003年碩士研究生入學分子生物學試題： Replicon、 semi-conservative replication 華中科技大學2004年生物化學與分子生物學碩士 研究生入學試題 原核DNA合成酶中（ ）的主要功能是合成前導 鏈和岡崎片段 A、DNA聚合酶 B、DNA聚合酶 C、DNA聚 合酶 D、引物酶 復制的終止復制的終止 n原核生物基

29、因是環(huán)狀原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復制的復制片段雙向復制的復制片段 在復制的終止點在復制的終止點(ter)處匯合。處匯合。 n復制的起始點和終止點剛好把環(huán)狀復制的起始點和終止點剛好把環(huán)狀DNA分為兩個分為兩個 半圓，兩個方向各進行半圓，兩個方向各進行180，同時在終止點匯合。，同時在終止點匯合。 n為了定位方便，習慣把為了定位方便，習慣把E.coli的的DNA分為分為100等分。等分。 E.coli復制起始點復制起始點oriC在在82位點，復制終點位點，復制終點ter （termination）在在32位點。位點。 ori ter E.coli 82 32 E.coli 基因圖基因圖 切除

30、切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段片段 （復制終止）（復制終止） 在DNA聚合酶催化下切除RNA引物；留下的空隙 由DNA聚合酶催化合成一段DNA填補上；在DNA連 接酶作用下，連接相鄰的DNA鏈 4.3.2 真核生物的真核生物的DNA生物合成生物合成 DNA合成合成 (synthesis) 期期 人人 為為 分分 成成 起始、延伸、終止三個階段起始、延伸、終止三個階段 M G2 S G1 哺乳動物的細胞周期哺乳動物的細胞周期 復制的起始復制的起始 n真核生物每個染色體有多個起始點，是多復制子復制。真核生物每個染色體有多個起始點，是多復制子復制。 復制有時

31、序性復制有時序性，即復制子以分組方式激活而不是同步，即復制子以分組方式激活而不是同步 起動。起動。 n復制的起始需要復制的起始需要DNA-pol（引物酶活性）和引物酶活性）和pol（解解 螺旋酶活性）參與螺旋酶活性）參與, 還需拓撲酶和復制因子還需拓撲酶和復制因子 (replication factor, RF)。 n增殖細胞核抗原增殖細胞核抗原(proliferation cell nuclear antigen, PCNA)在復制起始和延長中起關鍵作用。在復制起始和延長中起關鍵作用。 復制的延伸復制的延伸 復制的終止復制的終止 n染色體染色體DNA呈線狀，復制在末端停止。呈線狀，復制在末端

32、停止。 n復制中崗崎片段的連接，復制子之間的連接。復制中崗崎片段的連接，復制子之間的連接。 n染色體兩端染色體兩端DNA子鏈上最后復制的子鏈上最后復制的RNA引物，引物， 去除后留下空隙。去除后留下空隙。 Contents n端粒和端粒酶介紹端粒和端粒酶介紹 n端粒酶的作用機制端粒酶的作用機制 n端粒與衰老的關系？端粒與衰老的關系？ n端粒（端粒（telomeretelomere）是指真核生物染色體線性）是指真核生物染色體線性DNADNA分分 子末端的結構部分，通常膨大成粒狀。子末端的結構部分，通常膨大成粒狀。 結構特點結構特點: : 由末端單鏈由末端單鏈DNA序列和蛋白質構成。序列和蛋白質構

33、成。 末端末端DNA序列是多次重復的富含序列是多次重復的富含G堿基的堿基的 短序列。短序列。 TTTTGGGGTTTTGGGG 功能功能: : 維持染色體的穩(wěn)定性維持染色體的穩(wěn)定性 維持維持DNA復復制的完整性制的完整性 線性線性DNA在復制完成后，其末端由于引物在復制完成后，其末端由于引物RNA的的 水解而可能出現(xiàn)縮短。故需要在端粒酶（水解而可能出現(xiàn)縮短。故需要在端粒酶（telomerase） 的催化下，進行延長反應。的催化下，進行延長反應。 5 3 3 5 5 3 3 5 端粒酶端粒酶 n是端粒復制所必須的一種特殊的是端粒復制所必須的一種特殊的DNA聚合酶聚合酶 n是一種是一種RNA-蛋白

34、質復合體，具有逆轉錄酶活性蛋白質復合體，具有逆轉錄酶活性 n能以能以RNA為模板，向染色體末端添加重復序列為模板，向染色體末端添加重復序列 端粒酶端粒酶RNA (telomerase RNA, hTR) 端粒酶協(xié)同蛋白端粒酶協(xié)同蛋白(telomerase associated protein 1, hTP1) 端粒酶逆轉錄酶端粒酶逆轉錄酶(telomerase reverse transcriptase, hTRT) 端粒酶的組成 5 oH3 3 5 3 5 5 端粒酶的爬行模型（動畫演示）端粒酶的爬行模型（動畫演示） 我的端粒哪我的端粒哪 去了？去了？ 胖子短命的胖子短命的DNA 4.4 逆

35、轉錄和其他復制方式逆轉錄和其他復制方式 Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways 4.4.1 逆轉錄病毒和逆轉錄酶逆轉錄病毒和逆轉錄酶 逆轉錄逆轉錄 逆轉錄酶逆轉錄酶(reverse transcriptase) 逆轉錄酶逆轉錄酶 逆轉錄逆轉錄 n在逆轉錄酶的作用下以在逆轉錄酶的作用下以RNA為模板合成為模板合成DNA的過程。的過程。 此過程中，核酸合成與轉錄（此過程中，核酸合成與轉錄（DNARNA）過程遺過程遺 傳信息的流動方向相反（傳信息的流動方向相反（RNADNA），），故稱為故稱為逆逆 轉錄（轉錄（reverse transcription) 。 逆轉錄病毒逆轉錄病毒 nRNA病毒的基因組是病毒的基因組是RNA而不是而不是DNA，其復制方其復制方 式是逆轉錄，故稱為式是逆轉錄，故稱為逆轉錄病毒（逆轉錄病毒（retrovirus）。）。 nRNA病毒感染活細胞后，要先經(jīng)逆轉錄成為雙鏈病毒感染活細胞后，要先經(jīng)逆轉錄成為雙鏈 DNA，通過基因重組方式，參加入宿主細胞基因通過基因重組方式，參加入宿主細胞基因 組，并隨宿主細胞復制和表達。這種重組方式稱組，并隨宿主細胞復制和表達。這種重組方式稱 為整合（為整合（integration）。）。 n病毒基因的整合可能是病毒致癌的重要方式。病毒基因的整合可能是病毒致