分子生物学(5)

2019-03-22 18:00

1、DNA单链状态是复制所必需的;

2、 DNA复制的起始需要引发。一般情况下, DNA引发酶合成RNA引物用于DNA复制引发; 3、原核生物中,引物直接由DNA聚合酶III延伸; 4、真核生物中,DNA聚合酶δ延伸。

5、先导链的引发有一系列不同的策略;而由DNA引发酶合成的短RNA引物是后滞链合成的通用引发方式。 引物

1、参与引物合成的酶 引发酶:细菌、部分噬菌体

DNA聚合酶:真核生物、部分噬菌体; RNA聚合酶:M13噬菌体; 2、引物的长度

X174和E. coli前导链:2-5个碱基; 真核生物和冈崎片断:10个碱基; M13和G4:20-30个碱基。 (二)噬菌体DNA复制的引发

1、单链噬菌体DNA复制的不同引发方式 ? ? ? ?

G4噬菌体不用RNA聚合酶,而由dnaG 编码的蛋白负责引发,即引发酶; M13噬菌体以RNA聚合酶来合成引物;

X174复制RNA引物的合成需更多蛋白因子,这一蛋白复合物称引发体(primosome complex); X174是多位点引发,而另两种噬菌体是单一位点 。

4-5个脱氧核苷酸 [起始DNA(initiator DNA)],DNA末端由DNA

2、引发酶

引发酶是一种特殊的RNA聚合酶,由dnaG 编码,比一般的E. coli RNA聚合酶小,分子量为65kD。 3

(三)大肠杆菌双链复制的起始 (四) 后滞链起始机制

复制叉前进后,在引发体后面产生单链区,单链区随之被SSB覆盖,后滞链处于适于做模板状态,引发体产生后滞链冈崎片段的RNA引物,因此引发体移动方向与复制叉一致但与冈崎片段延伸方向相反。 二、复制延伸过程

1. DNA复制延伸的5个阶段 ? ? ? ? ?

双链DNA不断解螺旋; 前导链DNA的合成;

后滞链不断合成新的RNA引物; 合成冈崎片段;

RNA引物去除,冈崎片段连接。 1)不对称的复制体(replisome)

? DNA聚合酶III是不对称二聚体,有两个DNA合成的催化中心;

? 在复制叉处,DNA聚合酶III和引发体以及其他复制蛋白构成复制复合体; ? ?

2)双链复制回环

? DNA复制延伸时,前导链和后滞链的合成各利用DNA聚合酶III的一个催化中心;

? 后滞链的模板围绕其中一个催化中心折叠成环状,使后滞链方向颠倒,但生化反应方向不变,使前导链和

DNA聚合酶III结合为二聚体。

2、双链复制回环模型

后滞链同时合成。

? 环上RNA引发酶形成引物,DNA聚合酶随后延伸,DNA聚合酶沿复制叉移动,复制片段延长,环变大,

直至遇到下一个冈崎片段,释放环。

? 模型的关键在于前导链与后滞链合成的进行性及DNA聚合酶的不对称性。

三、复制的终止

(一)环状DNA复制的终止

1. 大肠杆菌的复制有固定的终点

终止子(terminator):染色体和质粒DNA中复制终止的特定序列;

2个终止区域:每个区域含有若干个终止子(terE,D,A和terC,B) ,每个终止区可终止一个方向复制叉运动。 2. 多数环状DNA复制没有固定终点,仅是两个生长点的简单碰撞。

3. 环状分子复制后产生连环分子(catenane),在拓扑异构酶的催化下将连环分子分离。 (二)线状DNA复制的完成

1、线形DNA复制存在的问题——5’末端“隐缩” 2、对策

线状DNA复制;

专一性蛋白与末端作用保证其引发,腺病毒、φX29噬菌体等线性病毒核酸有蛋白与5’末端碱基共价相连。 可变末端,真核生物DNA末端有多拷贝的短重复单位,拷贝数可变化,可以加上或去掉。

T7噬菌体);

DNA形成特殊结构,如末端产生发夹,不产生自由末端;还可以形成十字交叉结构,如草履虫线状线粒体DNA

第四节 病毒基因组复制的多样性

一、单链RNA病毒的复制

1、类型:单链正RNA,即()RNA病毒 单链负RNA,即(2、单链RNA病毒的复制酶 依赖于RNA的RNA聚合酶

依赖于RNA的DNA聚合酶,即逆转录酶 3、单链RNA病毒的复制方式

1)依赖于RNA的RNA聚合酶作用的复制 2)依赖于RNA的DNA聚合酶作用的复制

二、双链RNA病毒的复制

1、基因组特点:

双链RNA病毒基因组是不连续,不同的双链RNA是分开的。呼肠弧病毒有10个片段,轮状病毒有11个片段。

2、转录:双链RNA病毒的负链RNA合成mRNA,然后翻译成各种蛋白质;

3、复制:以基因组负链RNA为模板合成许多正链RNA,再在RNA聚合酶的作用下合成双链RNA。 三、双链DNA病毒的复制 四、单链DNA病毒的复制

1、病毒类型:

1)从携带信息来区分: 基因组为(

)DNA和基因组为(

)DNA;

174 ;

2)从形状来区分:

环状和线性,环状如M13、 G4 、 2、单链环状DNA的复制

第一阶段以亲本链(+链)为模板合成互补的环状负链,形成闭合环状的复制形(RF1)。

)RNA病毒

第二阶段以滚环复制(looped rolling circle replication)产生多个子代RF; 第三阶段以RF的负链为模板进行滚环复制产生多拷贝正链单环。 3、单链线性DNA的复制——细小病毒 第五节 真核生物的DNA复制 (一)真核生物DNA复制的特点

1、DNA甲基化:胞嘧啶C5位甲基化促使染色体结构解开,有利于复制酶和蛋白因子的结合;

2、有多个复制起点,复制起点不是同时开启;复制起点也是变化的,发育活化的细胞有更多的复制起点; 3、真核生物染色体在全部复制完成前,各复制起点不能进行新一轮复制; 4、引发酶是DNA

(三)真核生物DNA的复制过程

1、DNA

/

2、冈崎片段的成熟

(四)真核生物DNA的末端复制

1、端粒(telomere)—结构与功能保守的亚细胞结构 2、端粒酶(telomerase) 3 端粒酶的复制机制

(五)真核生物复制过程中的核小体结构

DNA

/

第六节 复制的忠实性

? ? ?

高度的复制忠实性是DNA复制的特点 生物体具有保证复制忠实性的机制 多重机制保证DNA复制的忠实性

一、DNA聚合酶对底物的识别 二、DNA聚合酶的碱基选择作用

碱基选择作用:DNA聚合酶能够依照模板核苷酸,选择正确的dNTP掺入到引物末端。 三、3

5’外切活性的校正阅读

四、RNA引物


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