2016年暑期分子生物学奥赛理论培训ppt课件.ppt

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1、2016年暑期分子生物学奥赛理论培训辅导南京大学杨荣武一、DNA复制DNA复制的一般特征参与DNA复制的主要酶和蛋白质细菌与真核生物的DNA复制比较DNA复制的高度忠实性DNA复制的一般特征以原来的DNA两条链作为模板，四种dNTP为前体，还需要Mg2＋作为模板的DNA需要解链半保留复制需要引物——主要是RNA，少数是蛋白质复制的方向始终是5′→3′具有固定的起点多为双向复制，少数为单向复制半不连续性具有高度的忠实性和进行性DNA复制可能的三种方式在复制叉中不连续合成的DNA片段称为冈崎片段，连续合成的DNA子链被称为前导链，不连续合成的DNA子链被称为后随链或滞后链。参与DNA复制的主要

2、酶和蛋白质的结构与功能DNA聚合酶DNA解链酶单链结合蛋白DNA引发酶DNA拓扑异构酶DNA连接酶端聚酶（真核生物特有）DNA聚合酶DNA聚合酶的全名是依赖于DNA的DNA聚合酶，就是以DNA为模板，催化DNA合成的聚合酶。DNA聚合酶是参与DNA复制的主要酶，该酶的许多性质直接决定了DNA复制的一些基本特征。DNA聚合酶反应通式：Mg2+DNA+引物-OH+dNTPDNA/引物-dNMP+PPi5′3′随后的PPi迅速水解驱动反应的进行细菌DNA聚合酶——DNApolI,II,III,IV和V真核生物DNA聚合酶——DNApolα,β,γ,δ和ε以及更多已在大肠杆菌中发现5种不同的DN

3、A聚合酶DNAPI:切除引物和修复DNAPII:在DNA修复中起作用DNAPIII:主要的DNA复制酶DNAPIV:在DNA修复中起作用DNAPV:在DNA修复中起作用DNA聚合酶家族真核细胞的DNA聚合酶已在真核细胞中发现至少15种以上的DNA聚合酶，除了5种发现较早的DNA聚合酶α、β、γ、δ和ε以外，其它几种DNA聚合酶如聚合酶θ、ζ、η、κ、ι、μ、λ、ψ和ξ都有相关的报道，这些新发现的DNA聚合酶一般缺乏3′-外切酶的活性（θ除外），因此没有校对的功能，它们主要参与DNA的跨越合成，以克服损伤对DNA复制的不利影响。端聚酶的结构与功能端聚酶也称为端粒酶，由蛋白质和RNA两种成分组

4、成，其中蛋白质具有逆转录酶的活性，其三维结构与其它逆转录酶有明显的相似性，而RNA含有1.5拷贝的端粒DNA重复序列，这一部分序列作为逆转录酶的模板。不同来源的端聚酶在RNA长度上变化很大，但它们都形成特定的二级结构，作为模板的那一部分序列处于单链状态，以方便它与端粒区的重复序列结合，并有效地充当逆转录的模板。几种真核生物的端粒重复序列物种名称重复序列四膜虫、草履虫和纤毛虫T2G4酵母(TG)1~3TG2~3拟南芥T3AG3人T2AG3端聚酶的结构模型端聚酶的作用机理端粒酶活性与细胞分裂能力的关系细菌与真核细胞的DNA复制比较真核细胞的DNA复制在很多方面与细菌极为相似，但也有几点不同于细

5、菌的地方：（1）需要解决核小体和染色质结构对DNA复制构成的障碍；（2）复制叉移动的速度远低于细菌；（3）具有多个复制子，这可以弥补复制叉移动速度低对整个DNA复制速度的制约；（4）冈崎片段的长度小于细菌；（5）复制被限制在细胞周期的S期，并受到严格的调控；（6）在第一轮复制结束之前不能进行第二轮复制，细菌在第一轮复制还没结束的时候就可以进行第二轮复制；（7）需要端聚酶解决染色体DNA末端复制问题（8）复制终止没有特定的像大肠杆菌Ter序列的终止区。古菌的DNA复制在DNA复制上，古菌与细菌相似的是，它也不需要也没有端聚酶，因为其染色体DNA是环状，无端粒结构，而在其他方面更像真核生物，主

6、要表现在：DNA模板与组蛋白形成核小体，而核小体结构对复制会产生一定影响；许多古菌具有多个复制起始区；参与复制的许多蛋白质和酶在结构与功能上非常接近真核生物。DNA复制的高度忠实性四种dNTPs浓度的平衡DNA聚合酶的高度选择性DNA聚合酶的自我校对错配修复使用RNA作为引物绝句复错不要紧，只要校对真，错了我一个，还有后来酶。DNA的损伤DNA的修复直接修复切除修复损伤跨越DNA的突变突变的类型与后果突变的原因回复突变与突变的校正二、DNA的损伤、修复和突变哪些因素能影响到DNA的完整性？细胞内源的因素环境因素-例如化学试剂、污染物和UV疾病治疗-例如离子辐射和化疗细胞内源因素复制错误例如

7、四种dNTP量的不平衡导致错配DNA本身的不稳定碱基的自发脱氨基DNA的脱嘌呤/脱嘧啶导致碱基脱落活性氧的作用DNA,蛋白质和脂质的氧化环境（外源）因素化学试剂(1)天然化合物黄曲霉素(2)人造化合物苯并芘-香烟顺铂-化疗药物物理因素(1)UV(2)离子辐射γ-射线x-射线DNA损伤类型碱基修饰碱基丢失-无碱基位点复制错误：错误链断裂蛋白质-DNA交联DNA-DNA交联DNA损伤的因素和损伤的主要类型损伤类型实例/原因碱