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分子生物学课件3
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B. 真核细胞基因组
染色体共性特征：
a. 结构稳定
引发体的蛋白质部分在DNA链上可以移动，并需由ATP供给能量。引发体到达适当位置就可按照模板的配对序列，催化NTP（不是dNTP）的聚合，生成引物。
复制起始时，母链即已解开，两股单链都是模板，其作用是按碱基配对规律指引核苷酸加入到新链。
每次加入的单个核苷酸，都是以dNTP为原料，复制时子链从5’向3’延长。
复制延长速度相当快。。
复制的半不连续性和冈崎片段
在形成双螺旋结构时，DNA双链的走向是相反的。复制经解链后，两股单链在复制叉上也是走向相反。复制，包括引物合成，只能从5′向3′延伸。而在同一复制叉上，解链的方向只可能有一个。复制方向与解链方向不一致，可以理解不连续复制的成因。
复制的终止
原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。复制的起始点和终止点刚好把环状DNA分为两个半圆，两个方向各进行180，同时在终止点汇合。
原核DNA聚合酶的种类:
有三种DNA聚合酶（I，II，III），可进行5’→3’方向聚合和3’→5’外切酶活性逐个切下核苷酸，聚合酶I和III还可从5’→3’切下核苷酸。聚合酶III是主要的DNA复制酶，酶I填补引物去除后的缺口，而酶II与酶I协作或作为其补充。

真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。
在复制叉及RNA引物生成后，DNA-polδ通过PCNA的协同作用，逐步取代DNA-polα，在引物的3’－OH基础上分别合成领头链和随从链。复制子复制完成后，除去引物。
真核DNA聚合酶至少有5种，即α,β,γ,δ和ε，均可进行5’→3’方向聚合。
酶α是主要的DNA聚合酶与酶δ协同进行DNA聚合反应，酶α没有3’→5’外切酶活性但可作为引物酶，酶α至少含4种不同多肽最大的亚基组成核心负责聚合反应，两个小亚基具有引物酶活性。
酶β可能与α和ε协同参与DNA修复。
酶γ只在线粒体和叶绿体中发现
酶δ含3’→5’外切酶活性进行校读并作为解旋酶。酶δ至少含2个亚基及PCNA（proliferating cell nuclear antigen）和复制因子C(RFC)、单链结合蛋白RFA。酶δ参与引导链的聚合而酶α参与滞后链的聚合。
酶ε的结构和特征与酶α相似，可能参与修复机制或与α和δ协同作用。
C. DNA复制的调控
大肠杆菌染色体DNA的复制调控
染色体的复制与细胞分裂同步但不直接偶联。
复制子由复制起始物位点和复制起点组成。
复制起始物位点编码复制调节蛋白质，复制起点与调节蛋白作用启动复制。
基因编码的调节蛋白通过与复制复合物的相互作用确定复制起始频率和复制方式。
质粒DNA的复制调控
ColE1质粒DNA复制不依赖于本身编码的蛋白质，而完全依赖宿主DNA聚合酶。
ColE1复制起始由转录启动，RNaseH水解转录产物形成复制的引物。与引物互补的一条链的转录物RNA I的转录影响RNaseH水解产生引物所需的3’-OH末端，起负调控作用。OriC下游的Rop蛋白增强RNA I与引物前体的配对亦抑制引物的形成。
真核细胞DNA的复制调控
细胞生活周期水平调控：限制点调控，真核细胞DNA的复制发生在S期，促使细胞由G1期进入S期的多种因子调控；
染色体水平的调控：决定复制子起始顺序
复制子水平的调控：复制子参与的多种因子均可参与调节，主要是复制起始调控，如酵母复制起始受时序调控。
酶或蛋白质
主 要 作 用
拓扑异构酶类
克服解链时打结及缠绕、松驰或引进负超螺旋
解链酶类
解开DNA双链
单链DNA结合蛋白
维持已解开单链DNA的稳定
引物酶
合成RNA引物
DNA聚合酶Ⅲ
DNA复制
DNA聚合酶Ⅰ
水解引物、填补空隙、修复作用
DNA连接酶
催化双链DNA中单链缺口的连接
参与DNA复制的酶及蛋白质
不同点
原核生物
真核生物
起始位点
一个
多个(多至千个)
前导链合成
DNA聚合酶Ⅲ
DNA聚合酶δ
随后链合成
DNA聚合酶Ⅲ
DNA聚合酶α
引物长短
50～100个核苷酸
10个核苷酸
冈崎片段长短
1000～2000个核苷酸