2.2 dna replication

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1、DNA复制(DNAReplication)2.1.基本概念2.2.复制起点与方向2.3.Semi-ConservationReplication2.4.复制的方式2.5.线状DNA的复制2.6.DNA复制的基因与酶类体系2.7.DNA复制速率及拷贝数的调控2.1基本概念(BasicConcept)遗传物质的分子机制分子生物学的核心Watson&Crick:一种遗传物质，必须能行使两种功能，即自我复制和对细胞的高度特异性的影响遗传物质的基本属性：基因的自我复制控制性状的表达DNA复制亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分别以每单

2、链DNA分子为模板，聚合与自身碱基可以互补配对的游离的dNTP,合成出两条与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子的过程。●Replicon;●Replisome;AunitofthegenomeinwhichDNAcontainaregionfromorigintoterminatorThemultiprotein(30±)structurethatassemblesatreplicatingforktoundertakesynthesisofDNADNAreplicationatphaseSofcellcycleE.coli37

3、℃0.5h105bp/minS6-8hsM1hG23-4hsmammaliancell22-25hrs500-5000bp/minG112hs复制机理的复杂性D.S.DNAS.S.DNA能量的供求构型的变化超螺旋线状，开环状多种酶类的互作ReplisomeDNA复制起始控制机理知之甚少复制的准确性（修复，校正）研究试材的特殊性（温度敏感型ts，突变抑制体系Su）DNA复制速度(E.coli105bp/min，高速解旋112km/h?)缺乏统一的模式(D.S.DNA,S.S.DNA,LinearDNA….)2.2.复制起点与方向（re

4、plicationorigin&direction）isolationofori概念：DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。常用ori(或o）表示。许多生物的复制原点都是富含A、T的区段。复制叉的形成GATCTNTTNTTTTTTATNCANA3×13bp直接重复序列DnaA结合位点，4×9bp大肠杆菌DNA复制起始点（oriC）保守序列分布图K = G/T,S = C/G,andY = C/T.复制叉的形成互相缠绕的双链母本DNA，复制从特定的位置(复制原点OriorO)开始，该位置常是富含A、T区段。复制叉的形成DnaA蛋

5、白可识别复制起点并与之结合，这是随后起始事件的基础。一旦结合复制起点DNA，DnaA蛋白会获得额外的性质：1、可促进DNA扭曲，使螺旋酶能进入；2、可帮助其它与复制叉组装有关因子进入。复制叉的形成DnaA蛋白作用于oriC左侧的的3个13bp的串联重复序列，使这3个13bp解链，这个过程需能（ATP）；然后是DnaB的进入，DnaB实际上是使DNA解链的螺旋酶，取代13bp处的DnaA蛋白，并与DNA旋转酶协同作用，促使大范围的解链；SSB蛋白结合到单链DNA上，稳定单链DNA。复制的多模式单起点、单方向多起点、单方向单起点、双方向

6、多起点、双方向DirectionofDNAreplication单向复制双向复制子链DNA延伸方向DNApolymerasereactsonthe3’endonly5’OHTCATCAC5’OH3’NewDNAelongationfrom5’to3’directionpppOHC++ppi进化中保留的深刻的、选择与适应的、化学及功能的根源如果DNA的延伸方向是3’→5’ATCG+5’pppOH3’GpppOHGATCG5’pppOH3’ATCG+5’pppGpppG5’ppp因能量的需要，DNA的5’端必须带有PPP游离dNTP具有

7、ppppppOH3’ATCG在0.2MNaCl的生理环境中，磷酸基团间的强电负性，使dNTP难以聚合到DNA的5‘端，而且双链DNA的5’端碱基配对困难需要其他机制以解脱OHOH3’碱基发生错配后的校正……费时、费能、增加脱磷酸、加磷酸的能量消耗ppp+pppApOHTCGpppOHTCGTCGpppOHOHATCG2.3.DNA的半保留复制（Semi-ConservationReplication）(CsClgradientcentrifuge)N15N14DNASemi-ConservationReplicationM.Mese

8、lsonandF.W.Stahl,Sciences44:675,1958.Threereplicationhypotheses3‘5‘3‘5‘OK!How?5‘3‘5‘3‘半不连续复制（semi-discontinuousreplic