第十章 DNA的生物合成 -生命的起點課件

第十章DNA的生物合成

——生命的起點第十章DNA的生物合成

1DNA復(fù)制RNA轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)翻譯?第十章蛋白質(zhì)的復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制中心法則重點DNA復(fù)制RNA轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)翻譯?第十章蛋白質(zhì)的復(fù)制逆轉(zhuǎn)2DNA復(fù)制的基本規(guī)律DNA復(fù)制的酶學(xué)及拓?fù)鋵W(xué)變化DNA生物合成過程逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象和逆轉(zhuǎn)錄酶DNA損傷與修復(fù)DNA復(fù)制的基本規(guī)律3人體體細(xì)胞23對染色體各有一半來自于父母核酸——DNA、RNA

提問：二者區(qū)別？

堿基（A、G、C、T——A、G、C、U）

戊糖（脫氧核糖——核糖）人體體細(xì)胞23對染色體核酸——DNA、RNA

4DNA合成——復(fù)制體細(xì)胞染色體有絲分裂DNA合成——復(fù)制體細(xì)胞染色體有絲分裂5第一節(jié)半保留復(fù)制機制——半保留復(fù)制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半保留復(fù)制子代DNA一、半保留復(fù)制的實驗依據(jù)和意義第一節(jié)半保留復(fù)制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半6第十章DNA的生物合成——生命的起點課件7第十章DNA的生物合成——生命的起點課件8二、雙向復(fù)制二、雙向復(fù)制9第十章DNA的生物合成——生命的起點課件10三、復(fù)制的半不連續(xù)性三、復(fù)制的半不連續(xù)性11第二節(jié)DNA復(fù)制的酶學(xué)一、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)（dATP）m+（dGTP）n+（dCTP）y+（dTTP）z

（dAMP+dGMP+dCMP+dTMP）m+n+y+z

+（m+n+y+z）PPi第二節(jié)DNA復(fù)制的酶學(xué)一、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)12二、DNA聚合酶

大腸桿菌DNA聚合酶

分類ⅠⅡⅢ功能5′→3′聚合＋＋＋5′→3′外切＋－－3′→5′外切＋＋＋分子個數(shù)/細(xì)胞4004020聚合能力/分鐘/分子60050105基因突變后的致死性可能不可能可能二、DNA聚合酶

大腸桿菌DNA聚合酶分類13（二）真核生物DNA聚合酶分類存在部位功能α細(xì)胞核起使，引物酶，合成隨從鏈β細(xì)胞核無其他酶時起作用γ線粒體線粒體DNA復(fù)制δ細(xì)胞核合成領(lǐng)頭鏈，解螺旋酶ε細(xì)胞核校讀、修復(fù)、填補缺口（二）真核生物DNA聚合酶分類存在部位14三、DNA聚合酶外切酶活性

和復(fù)制的保真性1.嚴(yán)格遵守堿基配對規(guī)律2.聚合酶在復(fù)制延長中對堿基的選擇功能3.復(fù)制出錯時有即時的校讀功能三、DNA聚合酶外切酶活性

和復(fù)15第十章DNA的生物合成——生命的起點課件16四、復(fù)制中解鏈和DNA分子的拓?fù)鋵W(xué)變化（一）解螺旋酶與復(fù)制相關(guān)的基因：dnaA、dnaB、…dnaX相應(yīng)的基因產(chǎn)物：DnaA、DnaB…DnaXDnaA：辨認(rèn)復(fù)制起始點：oriC（originC）DnaB：解開DNA雙螺旋——解螺旋酶四、復(fù)制中解鏈和DNA分子的拓?fù)鋵W(xué)變化（一）解螺旋酶17（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶18第十章DNA的生物合成——生命的起點課件19(三）、單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）性質(zhì)：由177個氨基酸殘基組成的相同四聚體結(jié)合單鏈DNA跨度約32個核苷酸單位；隨著復(fù)制的進行而不斷地結(jié)合、脫離具有協(xié)同效應(yīng)功能：維持模板處于單鏈狀態(tài)保護單鏈免受核酸酶降解。(三）、單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）性質(zhì)：由177個氨基酸殘20四、引物酶與引發(fā)體引物酶（primase）：是dnaG的產(chǎn)物為一種特殊的RNA聚合酶；產(chǎn)物為長10～20堿基的RNA鏈；引發(fā)體（primosome）：

DnaA（辨認(rèn)起始點）、DnaB（解螺旋酶）、

DnaC、加上其他復(fù)制因子構(gòu)成復(fù)合體，結(jié)合到模板DNA上，引物酶進入后所構(gòu)成的復(fù)合物。四、引物酶與引發(fā)體引物酶（primase）：21五、DNA連接酶五、DNA連接酶22五、DNA連接酶（DNAligase）五、DNA連接酶（DNAligase）231.旋轉(zhuǎn)酶解開超螺旋。第三節(jié)DNA生物合成過程

一、復(fù)制的起始完成復(fù)制后的染色體子代細(xì)胞中的一條染色體旋轉(zhuǎn)酶1.旋轉(zhuǎn)酶解開超螺旋。第三節(jié)DNA生物合成過程

242.解螺旋酶在起點雙向打開螺旋復(fù)制起始處的DNA片段起點復(fù)制叉解螺旋酶——解開雙鏈2.解螺旋酶在起點雙向打開螺旋復(fù)制起始處的DNA片段起點復(fù)制25解螺旋酶3.DNA結(jié)合蛋白與單鏈結(jié)合并向前移動DNA結(jié)合蛋白起點提問：DNA結(jié)合蛋白的作用？ATGC防止單鏈復(fù)合解螺旋酶3.DNA結(jié)合蛋白與單鏈結(jié)合并向前移動DNA結(jié)合蛋白26起點ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.RNA聚合酶催化起點處通過堿基互補連接引物RNA鏈。作用——確定起始部位，引導(dǎo)復(fù)制開始。3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi為什么不能直接連接DNA？RNA是真正的細(xì)胞主人A—U

G—C起點ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.R27二、新鏈5`→3`延長（復(fù)制DNA）二、新鏈5`→3`延長（復(fù)制DNA）28開鏈方向起點新鏈5｀新鏈3｀新鏈3｀新鏈5｀？？父代DNA—兩鏈方向相反！必然無法連續(xù)復(fù)制開鏈方向開鏈方向起點新鏈5｀新鏈3｀新鏈3｀新鏈5｀？？父代DN297.均以5｀→3｀方向形成前導(dǎo)鏈和滯后鏈由岡崎片段連接成的新DNA鏈稱滯后鏈。與復(fù)制叉移動方向相同，可以一直復(fù)制到底的新DNA鏈稱前導(dǎo)鏈。7.均以5｀→3｀方向形成前導(dǎo)鏈和滯后鏈由岡崎片段連接成的新30（三）滾環(huán)復(fù)制（三）滾環(huán)復(fù)制31三、復(fù)制的終止（一）原核生物復(fù)制終止及不連續(xù)片段連接三、復(fù)制的終止（一）原核生物復(fù)制終止及不連續(xù)片段連接32（二）真核生物的端粒和端粒酶（二）真核生物的端粒和端粒酶333`5`5`3`5`3`3`5`5`3`5`3`34前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制滯后鏈不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制為5`→3`半不連續(xù)復(fù)制。前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制滯后鏈不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制為5`→3`半不連續(xù)35半保留——復(fù)制結(jié)果半不連續(xù)——復(fù)制過程半保留——復(fù)制結(jié)果36為什么進化出如此復(fù)雜的復(fù)制機制呢？在RNA的監(jiān)控下保持DNA復(fù)制的高度忠實性用RNA引物控制起始，同時充分發(fā)揮了DNA聚合酶的糾錯能力。第四節(jié)DNA的損傷和修復(fù)損傷——結(jié)構(gòu)破壞、功能破壞一、突變的意義二、哪些因素會引起DNA損傷？環(huán)境污染物———物理因素（紫外線、（電離、核）輻射）、化學(xué)誘變劑、病毒雜合等。為什么進化出如此復(fù)雜的復(fù)制機制呢？在RNA的監(jiān)控下保持DNA37第十章DNA的生物合成——生命的起點課件38第十章DNA的生物合成——生命的起點課件39突變的意義1.突變是進化分化的分子基礎(chǔ)2.只有基因型改變的突變3.致死性的突變4.突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)突變的意義1.突變是進化分化的分子基礎(chǔ)40……如經(jīng)DNA為什么進化出如此復(fù)雜的復(fù)制機制呢？修復(fù)后有缺陷，DNA就會發(fā)生突變………發(fā)展成癌細(xì)胞……如經(jīng)DNA為什么進化出如此復(fù)雜的復(fù)制機制呢？修復(fù)后有缺陷41三、突變分子改變的類型（一）、錯配（點突變）（二）、缺失、插入和框移突變（三）、重排三、突變分子改變的類型（一）、錯配（點突變）42第十章DNA的生物合成——生命的起點課件43第十章DNA的生物合成——生命的起點課件44第十章DNA的生物合成——生命的起點課件45四、DNA損傷的修復(fù)1.光復(fù)活TT紫外線(260nm)T(胸腺嘧啶）二聚體雙鍵打開四、DNA損傷的修復(fù)1.光復(fù)活TT紫外線(260nm)T(46紫外光T-T二聚體可見光激活該酶只有高等哺乳動物該功能退化掉了。例對細(xì)菌紫外誘變或殺滅時盡量保持暗環(huán)境。光復(fù)活酶結(jié)合于損傷部位紫外光T-T二聚體可見光激活該酶只有高等哺乳動物該功能退化掉472.切除修復(fù)核酸酶DNA聚合酶DNA連接酶屬于復(fù)制前的修復(fù)。2.切除修復(fù)核酸酶DNA聚合酶DNA連接酶屬于復(fù)制前的修復(fù)。483.重組修復(fù)復(fù)制同時的修復(fù)*復(fù)制DNA聚合酶、連接酶補缺提問：原損傷部位沒有修復(fù)，對后代影響大嗎？在后代中只有一個個體含有該條DNA，后代越多，影響比例越小，等于消除影響。3.重組修復(fù)復(fù)制同時的修復(fù)*復(fù)制DNA聚合酶、連接酶補缺提問49****4.SOS修復(fù)SOS—求救信號DNA損傷嚴(yán)重，復(fù)制受到抑制，前幾種方法難以奏效時：誘導(dǎo)校對能力差的DNA聚合酶形成，局部“亂配”********進化、變種、癌癥、誘變育種等等都是基于這一機理。為了生存——變。****4.SOS修復(fù)SOS—求救信號誘導(dǎo)校對能力差的DNA50第五節(jié)逆轉(zhuǎn)錄（RNA指導(dǎo)的DNA合成）某些病毒的生存方式。如HIV病毒、致癌病毒胞膜蛋白雙分子層衣殼蛋白RNA(病毒基因）破壞免疫識別機制，引起免疫系統(tǒng)失效！逆轉(zhuǎn)錄酶第五節(jié)逆轉(zhuǎn)錄（RNA指導(dǎo)的DNA合成）某些病毒的生存方式。51輔助T細(xì)胞-給病原體加識別標(biāo)記的血液細(xì)胞輔助T細(xì)胞-給病原體加識別標(biāo)記的血液細(xì)胞52逆轉(zhuǎn)錄病毒DNA單鏈逆轉(zhuǎn)錄病毒DNA單鏈53單鏈病毒DNA復(fù)制互補鏈異源重組病毒RNA轉(zhuǎn)錄單鏈病毒DNA復(fù)制互補鏈異源重組病毒RNA轉(zhuǎn)錄54免疫系統(tǒng)的敵我識別機制失效！切割形成病毒蛋白組合成新病毒并攻擊下一個目標(biāo)指導(dǎo)形成病毒蛋白原鏈免疫系統(tǒng)的敵我識別機制失效！切割形成病毒蛋白組合成新病毒并攻55第十章DNA的生物合成——生命的起點課件56治療原理（雞尾酒療法）阻止逆轉(zhuǎn)錄DNA阻止病毒蛋白原切割潔身自好預(yù)防為主治療原理（雞尾酒療法）阻止逆轉(zhuǎn)錄DNA潔身自好預(yù)防為主57第五節(jié)逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象和逆轉(zhuǎn)錄酶第五節(jié)逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象和逆轉(zhuǎn)錄酶58第十章DNA的生物合成

——生命的起點第十章DNA的生物合成

59DNA復(fù)制RNA轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)翻譯?第十章蛋白質(zhì)的復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制中心法則重點DNA復(fù)制RNA轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)翻譯?第十章蛋白質(zhì)的復(fù)制逆轉(zhuǎn)60DNA復(fù)制的基本規(guī)律DNA復(fù)制的酶學(xué)及拓?fù)鋵W(xué)變化DNA生物合成過程逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象和逆轉(zhuǎn)錄酶DNA損傷與修復(fù)DNA復(fù)制的基本規(guī)律61人體體細(xì)胞23對染色體各有一半來自于父母核酸——DNA、RNA

提問：二者區(qū)別？

堿基（A、G、C、T——A、G、C、U）

戊糖（脫氧核糖——核糖）人體體細(xì)胞23對染色體核酸——DNA、RNA

62DNA合成——復(fù)制體細(xì)胞染色體有絲分裂DNA合成——復(fù)制體細(xì)胞染色體有絲分裂63第一節(jié)半保留復(fù)制機制——半保留復(fù)制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半保留復(fù)制子代DNA一、半保留復(fù)制的實驗依據(jù)和意義第一節(jié)半保留復(fù)制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半64第十章DNA的生物合成——生命的起點課件65第十章DNA的生物合成——生命的起點課件66二、雙向復(fù)制二、雙向復(fù)制67第十章DNA的生物合成——生命的起點課件68三、復(fù)制的半不連續(xù)性三、復(fù)制的半不連續(xù)性69第二節(jié)DNA復(fù)制的酶學(xué)一、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)（dATP）m+（dGTP）n+（dCTP）y+（dTTP）z

（dAMP+dGMP+dCMP+dTMP）m+n+y+z

+（m+n+y+z）PPi第二節(jié)DNA復(fù)制的酶學(xué)一、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)70二、DNA聚合酶

大腸桿菌DNA聚合酶

分類ⅠⅡⅢ功能5′→3′聚合＋＋＋5′→3′外切＋－－3′→5′外切＋＋＋分子個數(shù)/細(xì)胞4004020聚合能力/分鐘/分子60050105基因突變后的致死性可能不可能可能二、DNA聚合酶

大腸桿菌DNA聚合酶分類71（二）真核生物DNA聚合酶分類存在部位功能α細(xì)胞核起使，引物酶，合成隨從鏈β細(xì)胞核無其他酶時起作用γ線粒體線粒體DNA復(fù)制δ細(xì)胞核合成領(lǐng)頭鏈，解螺旋酶ε細(xì)胞核校讀、修復(fù)、填補缺口（二）真核生物DNA聚合酶分類存在部位72三、DNA聚合酶外切酶活性

和復(fù)制的保真性1.嚴(yán)格遵守堿基配對規(guī)律2.聚合酶在復(fù)制延長中對堿基的選擇功能3.復(fù)制出錯時有即時的校讀功能三、DNA聚合酶外切酶活性

和復(fù)73第十章DNA的生物合成——生命的起點課件74四、復(fù)制中解鏈和DNA分子的拓?fù)鋵W(xué)變化（一）解螺旋酶與復(fù)制相關(guān)的基因：dnaA、dnaB、…dnaX相應(yīng)的基因產(chǎn)物：DnaA、DnaB…DnaXDnaA：辨認(rèn)復(fù)制起始點：oriC（originC）DnaB：解開DNA雙螺旋——解螺旋酶四、復(fù)制中解鏈和DNA分子的拓?fù)鋵W(xué)變化（一）解螺旋酶75（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶76第十章DNA的生物合成——生命的起點課件77(三）、單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）性質(zhì)：由177個氨基酸殘基組成的相同四聚體結(jié)合單鏈DNA跨度約32個核苷酸單位；隨著復(fù)制的進行而不斷地結(jié)合、脫離具有協(xié)同效應(yīng)功能：維持模板處于單鏈狀態(tài)保護單鏈免受核酸酶降解。(三）、單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）性質(zhì)：由177個氨基酸殘78四、引物酶與引發(fā)體引物酶（primase）：是dnaG的產(chǎn)物為一種特殊的RNA聚合酶；產(chǎn)物為長10～20堿基的RNA鏈；引發(fā)體（primosome）：

DnaA（辨認(rèn)起始點）、DnaB（解螺旋酶）、

DnaC、加上其他復(fù)制因子構(gòu)成復(fù)合體，結(jié)合到模板DNA上，引物酶進入后所構(gòu)成的復(fù)合物。四、引物酶與引發(fā)體引物酶（primase）：79五、DNA連接酶五、DNA連接酶80五、DNA連接酶（DNAligase）五、DNA連接酶（DNAligase）811.旋轉(zhuǎn)酶解開超螺旋。第三節(jié)DNA生物合成過程

一、復(fù)制的起始完成復(fù)制后的染色體子代細(xì)胞中的一條染色體旋轉(zhuǎn)酶1.旋轉(zhuǎn)酶解開超螺旋。第三節(jié)DNA生物合成過程

822.解螺旋酶在起點雙向打開螺旋復(fù)制起始處的DNA片段起點復(fù)制叉解螺旋酶——解開雙鏈2.解螺旋酶在起點雙向打開螺旋復(fù)制起始處的DNA片段起點復(fù)制83解螺旋酶3.DNA結(jié)合蛋白與單鏈結(jié)合并向前移動DNA結(jié)合蛋白起點提問：DNA結(jié)合蛋白的作用？ATGC防止單鏈復(fù)合解螺旋酶3.DNA結(jié)合蛋白與單鏈結(jié)合并向前移動DNA結(jié)合蛋白84起點ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.RNA聚合酶催化起點處通過堿基互補連接引物RNA鏈。作用——確定起始部位，引導(dǎo)復(fù)制開始。3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi3`OH5`PiPiPi為什么不能直接連接DNA？RNA是真正的細(xì)胞主人A—U

G—C起點ATCCATT小段RNA引物U磷酸核糖RNA聚合酶4.R85二、新鏈5`→3`延長（復(fù)制DNA）二、新鏈5`→3`延長（復(fù)制DNA）86開鏈方向起點新鏈5｀新鏈3｀新鏈3｀新鏈5｀？？父代DNA—兩鏈方向相反！必然無法連續(xù)復(fù)制開鏈方向開鏈方向起點新鏈5｀新鏈3｀新鏈3｀新鏈5｀？？父代DN877.均以5｀→3｀方向形成前導(dǎo)鏈和滯后鏈由岡崎片段連接成的新DNA鏈稱滯后鏈。與復(fù)制叉移動方向相同，可以一直復(fù)制到底的新DNA鏈稱前導(dǎo)鏈。7.均以5｀→3｀方向形成前導(dǎo)鏈和滯后鏈由岡崎片段連接成的新88（三）滾環(huán)復(fù)制（三）滾環(huán)復(fù)制89三、復(fù)制的終止（一）原核生物復(fù)制終止及不連續(xù)片段連接三、復(fù)制的終止（一）原核生物復(fù)制終止及不連續(xù)片段連接90（二）真核生物的端粒和端粒酶（二）真核生物的端粒和端粒酶913`5`5`3`5`3`3`5`5`3`5`3`92前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制滯后鏈不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制為5`→3`半不連續(xù)復(fù)制。前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制滯后鏈不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制為5`→3`半不連續(xù)93半保留——復(fù)制結(jié)果半不連續(xù)——復(fù)制過程半保留——復(fù)制結(jié)果94為什么進化出如此復(fù)雜的復(fù)制機制呢？在RNA的監(jiān)控下保持DNA復(fù)制的高度忠實性用RNA引物控制起始，同時充分發(fā)揮了DNA聚合酶的糾錯能力。第四節(jié)DNA的損傷和修復(fù)損傷——結(jié)構(gòu)破壞、功能破壞一、突變的意義二、哪些因素會引起DNA損傷？環(huán)境污染物———物理因素（紫外線、（電離、核）輻射）、化學(xué)誘變劑、病毒雜合等。為什么進化出如此復(fù)雜的復(fù)制機制呢？在RNA的監(jiān)控下保持DNA95第十章DNA的生物合成——生命的起點課件96第十章DNA的生物合成——生命的起點課件97突變的意義1.突變是進化分化的分子基礎(chǔ)2.只有基因型改變的突變3.致死性的突變4.突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)突變的意義1.突變是進化分化的分子基礎(chǔ)98……如經(jīng)DNA為什么進化出如此復(fù)雜的復(fù)制機制呢？修復(fù)后有缺陷，DNA就會發(fā)生突變………發(fā)展成癌細(xì)胞……如經(jīng)DNA為什么進化出如此復(fù)雜的復(fù)制機制呢？修復(fù)后有缺陷99三、突變分子改變的類型（一）、錯配（點突變）（二）、缺失、插入和框移突變（三）、重排三、突變分子改變的類型（一）、錯配（點突變）100第十章DNA的生物合成——生命的起點課件101第十章DNA的生物合成——生命的起點課件102第十章DNA的生物合成——生命的起點課件103四、DNA損傷的修復(fù)1.光復(fù)活TT紫外線(260nm)T(胸腺嘧啶）二聚體雙鍵打開四、DNA損傷的修復(fù)1.光復(fù)活TT紫外線(26