原核生物DNA复制的特点ppt课件

2.4.1 2.4.1原核生物原核生物DNADNA的复制特点的复制特点 -主讲人：罗龙欣主讲人：罗龙欣以大肠杆菌为例以大肠杆菌为例一一.基因组简介基因组简介1.1.双链环状双链环状DNADNA分子分子2.2.复制起始区位于其复制起始区位于其遗传图的遗传图的84min84min附近附近大肠杆菌染色体的复制是朝两个方向进大肠杆菌染色体的复制是朝两个方向进展的，环形展的，环形DNA复制时，复制时，DNA会构成类会构成类似字母似字母的外形，两个复制叉在距起始点的外形，两个复制叉在距起始点180处会合。处会合。一、原核生物一、原核生物DNA的复制特点的复制特点 1、DNA双螺旋的解旋双螺旋的解旋 2、DNA复制的引发复制的引发 3、DNA复制的延伸复制的延伸 4、DNA复制的终止复制的终止 5、DNA聚合酶聚合酶 DNA DNA 复制时，双链首先解开，构成复复制时，双链首先解开，构成复制叉，复制叉的构成过程有多种酶和蛋白制叉，复制叉的构成过程有多种酶和蛋白质参与。将主要的酶和蛋白质引见如下。质参与。将主要的酶和蛋白质引见如下。1 1、DNADNA双螺旋的解旋双螺旋的解旋1)DNA 1)DNA 解链酶解链酶 DNAhelicase DNAhelicase 用于把用于把 DNA DNA 双链解开构成单链。利双链解开构成单链。利用水解用水解 ATP ATP 释放的能量，催化双链释放的能量，催化双链 DNA DNA 解链。解链。SSB SSB 蛋白可结实地结合在单链蛋白可结实地结合在单链 DNA DNA 上，在上，在原核生物中表现出协同效应，如第一个原核生物中表现出协同效应，如第一个 SSB SSB 蛋白蛋白结合到结合到DNA DNA 上去的才干为上去的才干为 1 1，第二个，第二个 SSB SSB 蛋白蛋白结合才干那么高达结合才干那么高达 103 103。SSB SSB 蛋白的作用是保蛋白的作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能坚持单链证被解链酶解开的单链在复制完成前能坚持单链构造，它以四聚体方式存在于复制叉处，待单链构造，它以四聚体方式存在于复制叉处，待单链复制后才掉下，重新循环。所以，复制后才掉下，重新循环。所以，SSB SSB 蛋白只坚蛋白只坚持单链的存在，并不起解链的作用。持单链的存在，并不起解链的作用。2 2单链结合蛋白单链结合蛋白 SSB SSB 蛋白蛋白 DNA拓扑异构酶在拓扑异构酶在DNA解链时在将要打结解链时在将要打结或已打结处作切口。下游的或已打结处作切口。下游的DNA穿越切口穿越切口并作一定程度的旋转，把结翻开或解松，并作一定程度的旋转，把结翻开或解松，然后旋转复位连结。这样解链就不因打结然后旋转复位连结。这样解链就不因打结的阻绊而继续下去。即使出现打结景象，的阻绊而继续下去。即使出现打结景象，双链的部分翻开，也会导致双链的部分翻开，也会导致DNA超螺旋的超螺旋的其他部分过度拧转，构成正超螺旋。拓扑其他部分过度拧转，构成正超螺旋。拓扑酶经过切断、旋转和再衔接的作用，实现酶经过切断、旋转和再衔接的作用，实现DNA超螺旋的转型，即把正超螺旋变成负超螺旋的转型，即把正超螺旋变成负超螺旋。超螺旋。3)DNA 3)DNA 拓扑异构酶拓扑异构酶DNA topoisomeraseDNA topoisomerase2、DNA复制的引发开场开场DNA合成时，都需求合成时，都需求RNA引物引发复引物引发复制，前导链只需有一段制，前导链只需有一段RNA引物，引物，DNA聚聚合酶就可以不断合成下去，而后随链的引合酶就可以不断合成下去，而后随链的引发过程比较复杂。发过程比较复杂。后随链的引发过程后随链的引发过程 引发前体引发前体:它由多种蛋白质它由多种蛋白质dnaA、dnaB、dnaC、n、n、n和和i组成。引发前体再与组成。引发前体再与引发酶引发酶(RNA聚合酶聚合酶)结合组装成引发体。结合组装成引发体。引发体可以沿模板链引发体可以沿模板链5 3方向挪动方向挪动,具有具有识别合成起始位点的功能，挪动到一定位识别合成起始位点的功能，挪动到一定位置上即可引发置上即可引发RNA引物的合成。引物的合成。挪动和引发均需求挪动和引发均需求ATP提供能量，提供能量，n蛋白蛋白具有具有ATP酶的活力。引发体的挪动与复制酶的活力。引发体的挪动与复制叉挪动的方向一样，与冈崎片段的合成方叉挪动的方向一样，与冈崎片段的合成方向相反。向相反。3、DNA复制的延伸 前导链和后随链的合成同时进展。前导链和后随链的合成同时进展。DNA 的复制过程中，一切的复制过程中，一切DNA 聚合酶的方聚合酶的方向都是向都是 5 3，而不是，而不是 3 5。前导链。前导链是延续复制的，为了解释是延续复制的，为了解释 3 5 是如何合是如何合成后随链的，冈崎提出了成后随链的，冈崎提出了 DNA 的半不延续的半不延续复制。即后随链是经过冈崎片段的衔接来复制。即后随链是经过冈崎片段的衔接来合成的，是不延续的，称之为合成的，是不延续的，称之为 DNA 的半不的半不延续复制。延续复制。4、DNA复制的终止5、DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶 总结总结 归纳起来，在归纳起来，在复制叉处复制叉处DNA的合成的合成可以分为以下可以分为以下几步：几步：1首先由首先由解链蛋白和解解链蛋白和解旋蛋白使旋蛋白使DNA双链解双链解开。开。解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB335355RNA引物 2前导链的合前导链的合成是按成是按5 3方向方向延续合成复制叉延续合成复制叉挪动方向；滞后挪动方向；滞后链的合成是：在单链的合成是：在单链模板的岗奇片段链模板的岗奇片段起点上，由起点上，由RNA聚聚合酶合成一小段合酶合成一小段RNA或结合一小段或结合一小段预先构成的预先构成的RNA。解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB335355RNA引物 3以此以此RNA为引为引物，从物，从5 3方方向合成向合成DNA片段片段岗奇片段，直岗奇片段，直到另一到另一RNA引物引物的的5-末端。该反末端。该反响由响由DNA聚合酶聚合酶或相应的或相应的DNA聚合酶所催化。聚合酶所催化。解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB335355RNA引物 4在在DNA聚合酶聚合酶的的5 3 核酸核酸外切酶作用下，外切酶作用下，水解除去水解除去RNA引引物，所出现的缺物，所出现的缺口由聚合酶口由聚合酶催催化化DNA片段的继片段的继续延伸反响来填续延伸反响来填补。补。解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB335355RNA引物 5由由DNA衔接酶将衔接酶将DNA片段衔接起来，成片段衔接起来，成为大分子为大分子DNA链。链。