原核生物DNA復(fù)制的特點.PPT

1、1 2.4.12.4.1原核生物原核生物DNADNA的復(fù)制特點的復(fù)制特點 - -分子生物學(xué)分子生物學(xué)主講人：羅龍欣主講人：羅龍欣2以大腸桿菌為例以大腸桿菌為例一一. .基因組簡介基因組簡介1.1.雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀DNADNA分子分子2.2.復(fù)制起始區(qū)位于其復(fù)制起始區(qū)位于其遺傳圖的遺傳圖的84min84min附近附近34大腸桿菌染色體的復(fù)制是朝兩個方向進(jìn)大腸桿菌染色體的復(fù)制是朝兩個方向進(jìn)行的，環(huán)形行的，環(huán)形DNA復(fù)制時，復(fù)制時，DNA會形成類會形成類似字母似字母的形狀，兩個復(fù)制叉在距起始點的形狀，兩個復(fù)制叉在距起始點180處會合。處會合。5一、原核生物一、原核生物DNA的復(fù)制特點的復(fù)制特點 1、

2、DNA雙螺旋的解旋雙螺旋的解旋 2、DNA復(fù)制的引發(fā)復(fù)制的引發(fā) 3、DNA復(fù)制的復(fù)制的延伸延伸 4、DNA復(fù)制的終止復(fù)制的終止 5、DNA聚合酶聚合酶6 DNA DNA 復(fù)制時，雙鏈?zhǔn)紫冉忾_，形成復(fù)復(fù)制時，雙鏈?zhǔn)紫冉忾_，形成復(fù)制叉，復(fù)制叉的形成過程有多種酶和蛋白制叉，復(fù)制叉的形成過程有多種酶和蛋白質(zhì)參與。將主要的酶和蛋白質(zhì)介紹如下。質(zhì)參與。將主要的酶和蛋白質(zhì)介紹如下。1 1、DNADNA雙螺旋的解旋雙螺旋的解旋71 1)DNA )DNA 解鏈酶（解鏈酶（ DNAhelicase DNAhelicase ） 用于把用于把 DNA DNA 雙鏈解開形成單鏈雙鏈解開形成單鏈。利利用水解用水解 ATP

3、 ATP 釋放的能量，催化雙鏈釋放的能量，催化雙鏈 DNA DNA 解鏈解鏈。8 SSB SSB 蛋白可牢固地結(jié)合在單鏈蛋白可牢固地結(jié)合在單鏈 DNA DNA 上，在上，在原核生物中表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，如第一個原核生物中表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，如第一個 SSB SSB 蛋白蛋白結(jié)合到結(jié)合到DNA DNA 上去的能力為上去的能力為 1 1 ，第二個，第二個 SSB SSB 蛋白蛋白結(jié)合能力則高達(dá)結(jié)合能力則高達(dá) 10103 3 。 SSB SSB 蛋白的蛋白的作用作用是保證是保證被解鏈酶解開的單鏈在復(fù)制完成前能保持單鏈結(jié)被解鏈酶解開的單鏈在復(fù)制完成前能保持單鏈結(jié)構(gòu)，它以四聚體形式存在于復(fù)制叉處，待單鏈復(fù)構(gòu)，它

4、以四聚體形式存在于復(fù)制叉處，待單鏈復(fù)制后才掉下，重新循環(huán)。所以，制后才掉下，重新循環(huán)。所以， SSB SSB 蛋白只保持蛋白只保持單鏈的存在，并不起解鏈的作用。單鏈的存在，并不起解鏈的作用。2 2）單鏈結(jié)合蛋白（）單鏈結(jié)合蛋白（ SSB SSB 蛋白）蛋白）9 DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶在拓?fù)洚悩?gòu)酶在DNA解鏈時在將要打結(jié)解鏈時在將要打結(jié)或已打結(jié)處作切口。下游的或已打結(jié)處作切口。下游的DNA穿越切口穿越切口并作一定程度的旋轉(zhuǎn)，把結(jié)打開或解松，并作一定程度的旋轉(zhuǎn)，把結(jié)打開或解松，然后旋轉(zhuǎn)復(fù)位連結(jié)。這樣解鏈就不因打結(jié)然后旋轉(zhuǎn)復(fù)位連結(jié)。這樣解鏈就不因打結(jié)的阻絆而繼續(xù)下去。即使出現(xiàn)打結(jié)現(xiàn)象，的阻絆而繼續(xù)下去。即

5、使出現(xiàn)打結(jié)現(xiàn)象，雙鏈的局部打開，也會導(dǎo)致雙鏈的局部打開，也會導(dǎo)致DNA超螺旋的超螺旋的其他部分過度擰轉(zhuǎn)，形成正超螺旋。拓?fù)淦渌糠诌^度擰轉(zhuǎn)，形成正超螺旋。拓?fù)涿竿ㄟ^切斷、旋轉(zhuǎn)和再連接的作用，實現(xiàn)酶通過切斷、旋轉(zhuǎn)和再連接的作用，實現(xiàn)DNA超螺旋的轉(zhuǎn)型，即把正超螺旋變成負(fù)超螺旋的轉(zhuǎn)型，即把正超螺旋變成負(fù)超螺旋。超螺旋。3 3)DNA )DNA 拓?fù)渫負(fù)洚悩?gòu)酶（異構(gòu)酶（DNA topoisomeraseDNA topoisomerase）102、DNA復(fù)制的引發(fā)開始開始DNA合成時，都需要合成時，都需要RNA引物引發(fā)復(fù)引物引發(fā)復(fù)制，前導(dǎo)鏈只要有一段制，前導(dǎo)鏈只要有一段RNA引物，引物，DNA聚聚合酶

6、就可以一直合成下去，而后隨鏈的引合酶就可以一直合成下去，而后隨鏈的引發(fā)過程比較復(fù)雜。發(fā)過程比較復(fù)雜。11后隨鏈的引發(fā)過程后隨鏈的引發(fā)過程 引發(fā)前體引發(fā)前體:它由多種蛋白質(zhì)它由多種蛋白質(zhì)dnaA、dnaB、dnaC、n、n、n和和i組成。引發(fā)前體再與組成。引發(fā)前體再與引發(fā)酶引發(fā)酶(RNA聚合酶聚合酶)結(jié)合組裝成引發(fā)體。結(jié)合組裝成引發(fā)體。 引發(fā)體引發(fā)體可以沿模板鏈可以沿模板鏈5 3方向移動方向移動,具有具有識別合成起始位點的功能，移動到一定位識別合成起始位點的功能，移動到一定位置上即可引發(fā)置上即可引發(fā)RNA引物的合成。引物的合成。 移動和引發(fā)均需要移動和引發(fā)均需要ATP提供能量，提供能量， n蛋白

7、蛋白具有具有ATP酶的活力。引發(fā)體的移動與復(fù)制酶的活力。引發(fā)體的移動與復(fù)制叉移動的方向相同，與岡崎片段的合成方叉移動的方向相同，與岡崎片段的合成方向相反。向相反。12133、DNA復(fù)制的延伸復(fù)制的延伸 前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成同時進(jìn)行。前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成同時進(jìn)行。 DNA 的復(fù)制過程中，所有的復(fù)制過程中，所有DNA 聚合酶的方聚合酶的方向都是向都是 5 3 ，而不是，而不是 3 5 。前導(dǎo)鏈。前導(dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)復(fù)制的，為了解釋是連續(xù)復(fù)制的，為了解釋 3 5 是如何合是如何合成后成后隨隨鏈的，岡崎提出了鏈的，岡崎提出了 DNA 的半不連續(xù)的半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制。即即后隨鏈?zhǔn)峭ㄟ^岡崎片段的連接來后隨鏈?zhǔn)峭ㄟ^岡

8、崎片段的連接來合成的，是不連續(xù)的，稱之為合成的，是不連續(xù)的，稱之為 DNA 的半不的半不連續(xù)復(fù)制。連續(xù)復(fù)制。14154、DNA復(fù)制的終止165、DNA聚合酶17DNA聚合酶18DNA聚合酶19DNA聚合酶2021222324 總結(jié)總結(jié) 歸納起來，在歸納起來，在復(fù)制叉處復(fù)制叉處DNA的合成的合成可以分為以下可以分為以下幾步：幾步： （1）首先由）首先由解鏈蛋白和解解鏈蛋白和解旋蛋白使旋蛋白使DNA雙鏈解雙鏈解開。開。解旋酶DNA聚合酶III解鏈酶RNA引物引物酶和引發(fā)體DNA聚合酶ISSB335355RNA引物25 （2）前導(dǎo)鏈的合）前導(dǎo)鏈的合成是按成是按5 3方向方向連續(xù)合成（復(fù)制叉連續(xù)合成（

9、復(fù)制叉移動方向）；滯后移動方向）；滯后鏈的合成是：在單鏈的合成是：在單鏈模板的崗奇片段鏈模板的崗奇片段起點上，由起點上，由RNA聚聚合酶合成一小段合酶合成一小段RNA或結(jié)合一小段或結(jié)合一小段預(yù)先形成的預(yù)先形成的RNA。解旋酶DNA聚合酶III解鏈酶RNA引物引物酶和引發(fā)體DNA聚合酶ISSB335355RNA引物26 3）以此）以此RNA為引為引物，從物，從5 3方方向合成向合成DNA片段片段（崗奇片段），直（崗奇片段），直到另一到另一RNA引物引物的的5-末端。該反末端。該反應(yīng)由應(yīng)由DNA聚合酶聚合酶或相應(yīng)的或相應(yīng)的DNA聚合酶所催化。聚合酶所催化。解旋酶DNA聚合酶III解鏈酶RNA引物引物酶和引發(fā)體DNA聚合酶ISSB335355RNA引物27 4）在）在DNA聚合酶聚合酶的的5 3 核酸核酸外切酶作用下，外切酶作用下，水解除去水解除去RNA引引物，所出現(xiàn)的缺物，所出現(xiàn)的缺口由