DNA复制过程.ppt

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1、（一）原核生物（一）原核生物DNADNA复制过程复制过程DNADNA复制的起始就是要解开双链和生成引物。复制的起始就是要解开双链和生成引物。(1)DNA(1)DNA解成单链解成单链 由拓扑异构酶松弛超螺旋，解螺旋酶由拓扑异构酶松弛超螺旋，解螺旋酶 解开双链，解开双链，SSBSSB结合到单链上使其稳定。结合到单链上使其稳定。 复制起始的解链需要多种蛋白质参与。复制起始的解链需要多种蛋白质参与。这些蛋白质与复制起始点的特有序列结合，这些蛋白质与复制起始点的特有序列结合，促使其邻近的促使其邻近的DNADNA解链。解链。 首先起始复合体（首先起始复合体（DnaA-ATPDnaA-ATP）与）与4 49

2、bp9bp重重复序列结合，复序列结合，3 313bp(13bp(富含富含AT)AT)重复序列在重复序列在型拓扑异构酶的作用下，使型拓扑异构酶的作用下，使3 313bp13bp重复序列重复序列区域松弛，再在区域松弛，再在DNADNA解旋酶解旋酶(DnaB(DnaB蛋白）的作用蛋白）的作用下，下，3 313bp13bp区域发生解链；复制泡被单链结区域发生解链；复制泡被单链结合蛋白合蛋白(SSB(SSB蛋白蛋白) )覆盖，以免断裂和再复性；覆盖，以免断裂和再复性；引物酶结合到模板引物酶结合到模板DNADNA上并合成一段短的上并合成一段短的RNARNA，作为合成作为合成DNADNA的引物，引发第一个复

3、制叉的先的引物，引发第一个复制叉的先导链的复制，接下来是双向复制。导链的复制，接下来是双向复制。(2)(2)引物合成引物合成 引发体引导引物酶到达适当的位置合成引发体引导引物酶到达适当的位置合成引物。引物。参与原核生物复制起始的主要成分参与原核生物复制起始的主要成分DnaADnaA蛋白蛋白DnaBDnaB蛋白蛋白( (解螺旋酶解螺旋酶) )DnaCDnaC蛋白蛋白DnaGDnaG蛋白蛋白( (引物酶引物酶) )SSBSSB拓朴异构酶拓朴异构酶oriCoriC辨认起始点辨认起始点解开解开DNA双链双链协助协助DnaBDnaB蛋白蛋白催化形成催化形成RNARNA引物引物稳定解开的单链稳定解开的单链

4、DNADNA理顺理顺DNADNA链链大肠杆菌的复制起始点大肠杆菌的复制起始点35 领头链领头链 (leading strand)(leading strand) 顺着解链方向生成的子链，其复制是顺着解链方向生成的子链，其复制是连续进行的，得到一条连续的子链。连续进行的，得到一条连续的子链。53355解链方向3 随从链随从链 (lagging strand) 复制方向与解链方向相反，须等解开复制方向与解链方向相反，须等解开足够长度的模板链才能继续复制，得到足够长度的模板链才能继续复制，得到的子链由不连续的片段所组成。的子链由不连续的片段所组成。53355解链方向33553三、复制的终止三、复制的

5、终止（二）真核生物（二）真核生物DNA的复制特点的复制特点 酵母的复制起始点称为酵母的复制起始点称为ARS(autonomously replicating ARS(autonomously replicating sequences,sequences,自主复制序列自主复制序列 ) )，长约，长约15Obp15Obp左左右，包括数个复制起始必需的保守区，其右，包括数个复制起始必需的保守区，其核心序列富含核心序列富含ATAT。真核生物。真核生物DNADNA复制的起始复制的起始需要起点辨认复合物需要起点辨认复合物(ORC)(ORC)参与。真核生物参与。真核生物DNADNA复制叉的移动速度比原核生

6、物慢得多复制叉的移动速度比原核生物慢得多（大约只有（大约只有5Obp/s5Obp/s，还不到大肠杆菌的，还不到大肠杆菌的1/201/20）。）。1 1DNADNA复制起始过程复制起始过程 真核生物有多个复制起始点真核生物有多个复制起始点(ori)(ori)。复制起。复制起始点有特殊的序列。起点辩认复合物（始点有特殊的序列。起点辩认复合物（ORCORC）组装）组装在起始部位上，形成复制叉。在起始部位上，形成复制叉。ORCORC在起始点上的组在起始点上的组装还不足以开始起动，另一种复合物称小染色体维装还不足以开始起动，另一种复合物称小染色体维系蛋白（系蛋白（MCMMCM）必须参与。）必须参与。MC

7、MMCM有较弱的解旋酶的活有较弱的解旋酶的活性。此外，还需拓扑异构酶、复制因子性。此外，还需拓扑异构酶、复制因子(RF)(RF)、增值、增值细胞核抗原（细胞核抗原（PCNAPCNA）的参与。此外需要）的参与。此外需要DNA-pol DNA-pol （引物酶活性）和（引物酶活性）和pol pol （解螺旋酶活性）参与。（解螺旋酶活性）参与。 细胞能否分裂，决定于进入细胞能否分裂，决定于进入S S期及期及M M期期这两个关键点。这两个关键点。G1SG1S及及G2MG2M的调节，与的调节，与蛋白激酶活性有关。蛋白激酶通过磷酸化蛋白激酶活性有关。蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。

8、激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。相关的激酶都有调节亚基即细胞周期蛋白相关的激酶都有调节亚基即细胞周期蛋白(cyclin)(cyclin)，和催化亚基即细胞周期蛋白依，和催化亚基即细胞周期蛋白依赖激酶赖激酶(CDK)(CDK)。 CDKCDK相匹配的周期蛋白相匹配的周期蛋白作用点作用点CDK2CDK2Cyclin D1, D2, D3Cyclin D1, D2, D3G1G1期期Cyclin ECyclin EG1SG1S期期Cyclin ACyclin AS S期期CDK3CDK3和和CDK4CDK4Cyclin D1, D2, D3Cyclin D1, D2, D3G2G2期期CDK1

9、CDK1（CDC2CDC2）Cyclin A, BCyclin A, BG2MG2M期期哺乳类动物的周期蛋白和哺乳类动物的周期蛋白和CDKCDK 哺乳类动物细胞内还发现天然抑制哺乳类动物细胞内还发现天然抑制CDKCDK的蛋白的蛋白质，例如锚蛋白质，例如锚蛋白(ankynin)(ankynin)是是CDK4CDK4的特异性抑制物，的特异性抑制物，P21P21蛋白能抑制多种蛋白能抑制多种CDKCDK。锚蛋白和。锚蛋白和P21P21蛋白的抑制蛋白的抑制/ /活化可使细胞周期开放活化可使细胞周期开放/ /关闭，因此被形容为细关闭，因此被形容为细胞周期的检查点蛋白。胞周期的检查点蛋白。 RF RF有多种

10、如有多种如RFARFA、RFBRFB、RFCRFC等，是调节等，是调节细胞细胞DNADNA复制的重要蛋白质。在蛋白激酶的复制的重要蛋白质。在蛋白激酶的作用下被磷酸化，激活或抑制作用下被磷酸化，激活或抑制RFRF的活性。的活性。而蛋白激酶包括调节亚基（又称细胞周期而蛋白激酶包括调节亚基（又称细胞周期蛋白）和催化亚基（又称细胞周期蛋白依蛋白）和催化亚基（又称细胞周期蛋白依赖激酶，赖激酶，CDKCDK），且各有多种。从而对），且各有多种。从而对DNADNA复制起始进行精确及多样化控制复制起始进行精确及多样化控制, ,使多位点使多位点复制呈时序性而非同步性。复制呈时序性而非同步性。PRAPRA：复制蛋

11、白：复制蛋白A A2RNA引物的合成 DNA DNA聚合酶聚合酶能识别起始位点，并且以能识别起始位点，并且以核糖核苷三磷酸为底物（核糖核苷三磷酸为底物（NTPNTP），以解开的一），以解开的一段段DNADNA为模板，合成一个短链为模板，合成一个短链RNARNA（8 81010个核个核苷酸）引物。然后从引发酶的活性转变为苷酸）引物。然后从引发酶的活性转变为DNADNA聚合酶聚合酶的活性，的活性，RNARNA引物的引物的3-OH3-OH末端为合末端为合成新的成新的DNADNA单链的起点，以单链的起点，以dNTPdNTP为原料，延长为原料，延长引物大约引物大约15-3015-30个脱氧核苷酸。个脱氧

12、核苷酸。3.DNA3.DNA链的延伸链的延伸 合成的方向仍然为合成的方向仍然为5353。一旦冈崎片。一旦冈崎片段达到一定长度，段达到一定长度，DNADNA聚合酶聚合酶便从便从DNADNA上解离上解离下来。下来。RFCRFC结合到这一延长的引物上，并组装结合到这一延长的引物上，并组装到到PCNAPCNA滑动夹上，然后滑动夹上，然后DNADNA聚合酶聚合酶（polpol）结合到结合到PCNAPCNA上并完成冈崎片段的最终长度上并完成冈崎片段的最终长度130-130-200bp.200bp.当它遇到原先已形成的冈崎片段当它遇到原先已形成的冈崎片段55末端末端时，时，pol/PCNApol/PCNA复

13、合物从复合物从DNADNA上释放下来上释放下来两条链均按两条链均按55到到33方向合成，一条链方向合成，一条链33末端的方向朝着复制叉前进的方末端的方向朝着复制叉前进的方向，可连续合成，称前导链（向，可连续合成，称前导链（leading strandleading strand）。另一条链）。另一条链55末端朝着复末端朝着复制叉，合成是不连续的，形成冈崎片段，此链称后随链制叉，合成是不连续的，形成冈崎片段，此链称后随链(lagging strand)(lagging strand)。4. RNA4. RNA引物的水解引物的水解 引物的去除通过两个步骤，首先由引物的去除通过两个步骤，首先由RNa

14、se HRNase H降解降解RNARNA引物，留下单个核糖核苷酸引物，留下单个核糖核苷酸连接到冈崎片段上。然后，由側翼内切核酸连接到冈崎片段上。然后，由側翼内切核酸酶（酶（flap endonucleae 1,FEN1flap endonucleae 1,FEN1） 除去最后除去最后一个核苷酸。一个核苷酸。FEN1FEN1也能除去由于也能除去由于DNADNA聚合酶聚合酶产生的某些错误的碱基。产生的某些错误的碱基。5 5DNADNA大分子的形成大分子的形成 DNA DNA连接酶将相邻的两个连接酶将相邻的两个DNADNA片段连接起片段连接起来，形成大分子来，形成大分子DNADNA链。链。 由于由于DNADNA聚合酶聚合酶 具有校正功能，即通具有校正功能，即通过它的核酶外切酶的功能，能及时切除错过它的核酶外切酶的功能，能及时切除错配的碱基，使配的碱基，使DNADNA复制具有高度的保真性，复制具有高度的保真性，保证遗传信息的稳定性。保证遗传信息的稳定性。