第03章-基因组复制课件

基因组复制基因组复制第三章第三章第一节第一节 DNA复制的基本过程和共同特点复制的基本过程和共同特点第二节第二节 原核生物原核生物DNA的复制的复制第三节第三节 真核生物真核生物DNA的复制的复制第四节第四节 某些病毒某些病毒DNA的复制的复制DNARibosometRNArRNAmRNAProtein中心法则中心法则（Cental Dogma）DNA的生物合成的生物合成复制（复制（Replication）RNA的生物合成的生物合成转录转录(transcription)蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成翻译翻译(Translation)中心法则中心法则（Cental Dogma）遗传信息从亲代遗传信息从亲代DNA传递到子代传递到子代DNA分子分子复制复制亲代亲代DNA子代子代DNA第一节第一节 DNA复制的基本过程和共同特点复制的基本过程和共同特点一、一、DNA复制需要的酶及其化学反应特点复制需要的酶及其化学反应特点二、二、DNA复制的基本过程复制的基本过程三、三、DNA复制的保真性复制的保真性一、一、DNA复制需要的酶及其化学反应特点复制需要的酶及其化学反应特点复制需要的材料复制需要的材料 亲代亲代亲代亲代DNADNA模板模板模板模板 4 4种脱氧核糖核苷三磷酸（种脱氧核糖核苷三磷酸（种脱氧核糖核苷三磷酸（种脱氧核糖核苷三磷酸（dNTPdNTP）多种酶和蛋白因子多种酶和蛋白因子多种酶和蛋白因子多种酶和蛋白因子复制的化学反应复制的化学反应(dNMP)n+dNTP(dNMP)n+1+PPi二、二、DNA复制的基本过程复制的基本过程 复制起点（复制起点（origin of replication）一个或多个位点，富含一个或多个位点，富含AT的短重复序列的短重复序列 复制叉（复制叉（replication fork）复制起点解链后形成的叉状结构复制起点解链后形成的叉状结构 复制子（复制子（replicon）从一个复制起始点开始所复制的从一个复制起始点开始所复制的DNA分子或分子或 DNA片段是一个基本的复制单位片段是一个基本的复制单位（一）（一）DNA复制的起始复制的起始（二）（二）DNA链的延伸过程链的延伸过程 复制起始位点识别复制起始位点识别 DNADNA双链解链双链解链 RNARNA引物合成引物合成双向复制（双向复制（bidirectional replication）DNA复制分别向相反的方向进行复制分别向相反的方向进行引发体（引发体（primosome）由多种酶和蛋白质分子组成由多种酶和蛋白质分子组成=引发前引发前体体+引物酶引物酶前导链前导链(leading strand)能连续合成能连续合成DNA复制相关概念（复制相关概念（1）分段合成（不连续合成）分段合成（不连续合成）半不连续复制半不连续复制一条链（前导链）连续合成，另一条一条链（前导链）连续合成，另一条 链（随后链）不连续合成链（随后链）不连续合成随后链随后链（lagging strand）冈崎片段冈崎片段（Okazaki fragment）随后链的合成方向与复制叉移动方向相反，先随后链的合成方向与复制叉移动方向相反，先 合成许多不连续片段，称冈崎片段合成许多不连续片段，称冈崎片段DNA复制相关概念（复制相关概念（2）（三）复制的终止（三）复制的终止 RNA引物去除引物去除 冈崎片段连接冈崎片段连接 在特殊的终止结构区域停止在特殊的终止结构区域停止 三、三、DNA复制的保真性复制的保真性 DNA聚合酶对碱基配对的选择作用聚合酶对碱基配对的选择作用,保证严保证严 格的碱基配对规律格的碱基配对规律 DNA聚合酶对模板的识别作用聚合酶对模板的识别作用 DNA聚合酶聚合酶35外切活性的校正作用，复外切活性的校正作用，复 制出错时有即时的纠错功能制出错时有即时的纠错功能第二节第二节 原核生物原核生物DNA的复制的复制一、复制过程的主要特点一、复制过程的主要特点 二、大肠杆菌二、大肠杆菌DNA聚合酶聚合酶三、大肠杆菌基因组三、大肠杆菌基因组DNA复制的起点、方向和方式复制的起点、方向和方式 四、原核基因组四、原核基因组DNA复制的典型模式复制的典型模式五、原核生物五、原核生物DNA复制的调节复制的调节 只有一个复制起点只有一个复制起点 从起点向两个相反方向复制从起点向两个相反方向复制 复制的速度快，大约每秒延伸复制的速度快，大约每秒延伸500 bp RNA引物和冈崎片段均较长引物和冈崎片段均较长 可以连续发动复制可以连续发动复制 一、复制过程的主要特点一、复制过程的主要特点二、大肠杆菌二、大肠杆菌DNADNA聚合酶聚合酶 1958年，年，Kornberg在在E.coli中发现中发现原核生物的原核生物的DNADNA聚合酶特性聚合酶特性DNA-pol IDNA-pol IIDNA-pol III5 3聚合酶活性聚合酶活性5 3外切酶活性外切酶活性3 5外切酶活性外切酶活性相对分子量（相对分子量（103）+-+1099060040017-10010-20核苷酸数核苷酸数/酶分子酶分子.分钟分钟6003030,000细胞内分子数细胞内分子数缺口平移活性缺口平移活性+-对对dNTP亲和力亲和力低低低低高高功能功能 修复修复去除引物去除引物填补空缺填补空缺修复修复复制复制原核生物原核生物DNADNA聚合酶比较聚合酶比较亚基亚基数目数目35 外切酶外切酶活性活性53外切外切酶活性酶活性功能功能DNA聚聚合酶合酶1+切除引物切除引物修复修复DNA聚聚合酶合酶1+-修复修复DNA聚聚合酶合酶10+-复制复制名名 称称功功 能能DnaA蛋白蛋白辨认起始点辨认起始点DnaB蛋白（解螺旋酶）蛋白（解螺旋酶）解开解开DNA双链双链DnaC蛋白蛋白协助解螺旋酶协助解螺旋酶DnaG蛋白蛋白（引物酶）（引物酶）催化催化RNA引物生成引物生成SSBP稳定解开的单链稳定解开的单链DNA参与大肠杆菌参与大肠杆菌DNA复制起始的主要蛋白分子复制起始的主要蛋白分子 三、原核生物基因组三、原核生物基因组DNA复制的起点、方向和方式复制的起点、方向和方式 1.复制起点复制起点 复制起点控制复制起始复制起点控制复制起始 只有一个复制起点只有一个复制起点2.复制方向复制方向多数双向多数双向3.复制方式复制方式型型型复制型复制一个起点，两个复制叉，双向复制一个起点，两个复制叉，双向复制一个起点，两个复制叉，双向复制一个起点，两个复制叉，双向复制DNA双向复制双向复制原核生物基因组原核生物基因组DNA复制的起始复合体复制的起始复合体DNA生物合成过程1.1.复制的起始复制的起始2.2.链的延长链的延长3.3.复制的终止复制的终止一 复制的起始DNADNA解成单链解成单链 由特定蛋白质识别复制起始位点（由特定蛋白质识别复制起始位点（oriori），），在解螺旋酶、在解螺旋酶、TOPOTOPO酶及单链酶及单链DNADNA结合蛋白的共结合蛋白的共同作用下，同作用下，DNADNA解链，解旋，形成复制叉解链，解旋，形成复制叉 E.coliE.coli复制起始点复制起始点oriCoriC跨度为跨度为245bp245bp，有，有3 3组串联重组串联重复序列和复序列和2 2对重复序列对重复序列 Dna Dna A A Dna B Dna B、Dna CDna CDNADNA拓扑异构酶拓扑异构酶引物引物酶酶SSBSSB3 3 5 5 3 3 5 5 含有解螺旋酶、含有解螺旋酶、DnaCDnaC蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和DNADNA复制复制起始区域的复合结构称为引发体（起始区域的复合结构称为引发体（primosomeprimosome）。）。引发体的生成引发体的生成primosomeprimosome3 3 RNARNA引物的合成：引物的合成：DnaBDnaB蛋白活化引物合成酶，引发蛋白活化引物合成酶，引发RNARNA引物的合成。引物的合成。引物长度约为十几个至几十个核苷引物长度约为十几个至几十个核苷酸，酸，DNADNA复制起始中的主要步骤复制起始中的主要步骤a.a.大约大约3030个左右的个左右的DnaADnaA蛋白首先与蛋白首先与OriCOriC中的中的4 4个个9 9碱基重复区相结合；碱基重复区相结合；b.b.识别并使识别并使3 3个个1313碱基串联重复区碱基串联重复区DNADNA形成开环结形成开环结构；构；c.DnaBc.DnaB蛋白在蛋白在DnaCDnaC的帮助下与未解链序列结合。的帮助下与未解链序列结合。每六个每六个DnaBDnaB蛋白形成一组并与一条蛋白形成一组并与一条DNADNA母链结合，母链结合，可在不同方向同时起始可在不同方向同时起始DNADNA的复制。当细胞中存在的复制。当细胞中存在足够的足够的SSBSSB和和DNA gyraseDNA gyrase时，时，DnaBDnaB的解链效率非常的解链效率非常高。高。整个整个DNADNA复制过程中，只有复制起始受细胞周期复制过程中，只有复制起始受细胞周期的严格调控。的严格调控。小结：小结：引物合成后，由引物合成后，由DNA polDNA pol（在真核细（在真核细胞为胞为DNADNA聚合酶聚合酶 和和)催化，按碱基配对原则，催化，按碱基配对原则，将将dNTPdNTP逐一添加到引物逐一添加到引物3 3 末端，形成磷酸二末端，形成磷酸二酯键，使新合成的链不断延长酯键，使新合成的链不断延长 二二 复制的延长复制的延长DNA PolDNA PolP P P PP P P P+d d d dN N N NT T T TPsPsPsPs5 5 u ucgagccgagcu uagag3 3 agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc 5 5 catcggatcgcatcgtcacgtgctag 3 catcggatcgcatcgtcacgtgctag 3 DNADNA子链的延伸小结：子链的延伸小结：主要包括两个不同但相互有联系的事件，即前主要包括两个不同但相互有联系的事件，即前主要包括两个不同但相互有联系的事件，即前主要包括两个不同但相互有联系的事件，即前导链和随后链的合成。由导链和随后链的合成。由导链和随后链的合成。由导链和随后链的合成。由DNA helicaseDNA helicaseDNA helicaseDNA helicase解开双螺解开双螺解开双螺解开双螺旋，由拓朴异构酶消除旋，由拓朴异构酶消除旋，由拓朴异构酶消除旋，由拓朴异构酶消除DNADNADNADNA链上的扭曲力，链上的扭曲力，链上的扭曲力，链上的扭曲力，SSBSSBSSBSSB结结结结合使合使合使合使DNADNADNADNA单链稳定。单链稳定。单链稳定。单链稳定。前导链的合成：由前导链的合成：由前导链的合成：由前导链的合成：由DnaGDnaGDnaGDnaG（primaseprimaseprimaseprimase）在复制起）在复制起）在复制起）在复制起始位点附近合成一个始位点附近合成一个始位点附近合成一个始位点附近合成一个10-60 nt10-60 nt10-60 nt10-60 nt的的的的RNARNARNARNA引物，然后引物，然后引物，然后引物，然后由由由由polIIpolIIpolIIpolII把把把把dNTPdNTPdNTPdNTP加到该引物上。加到该引物上。加到该引物上。加到该引物上。随后链的合成：产生随后链的合成：产生随后链的合成：产生随后链的合成：产生Okazaki fragmentsOkazaki fragmentsOkazaki fragmentsOkazaki fragments，消，消，消，消除除除除RNARNARNARNA引物并由引物并由引物并由引物并由DNA pol IDNA pol IDNA pol IDNA pol I补上这一小段补上这一小段补上这一小段补上这一小段DNADNADNADNA序列，序列，序列，序列，由由由由DNA LigaseDNA LigaseDNA LigaseDNA Ligase把两个片段相连。把两个片段相连。把两个片段相连。把两个片段相连。华中科技大学华中科技大学20042004年生物化学与分子生物学年生物化学与分子生物学硕士研究生入学试题硕士研究生入学试题名词解释名词解释 ：冈崎片段（：冈崎片段（3 3分）分）武汉大学武汉大学20032003年硕士研究生入学分子生物学试题：年硕士研究生入学分子生物学试题：RepliconReplicon、semi-conservative replicationsemi-conservative replication 基因组基因组DNADNA复制时，先导链的引物是复制时，先导链的引物是DNADNA，后随链，后随链的引物是的引物是RNA(-)RNA(-)20022002年上海生化与细胞所年上海生化与细胞所华中科技大学华中科技大学20042004年生物化学与分子生物学年生物化学与分子生物学硕士研究生入学试题硕士研究生入学试题 原核原核DNADNA合成酶中（合成酶中（）的主要功能是合成）的主要功能是合成前导链和冈崎片段前导链和冈崎片段A A、DNADNA聚合酶聚合酶 B B、DNADNA聚合酶聚合酶 C C、DNADNA聚合酶聚合酶 D D、引物酶、引物酶 切除切除RNARNA引物，填补缺口，连接相邻的引物，填补缺口，连接相邻的DNADNA片段片段 在在RNaseHRNaseH催化下切除催化下切除RNARNA引物；留下的空隙由引物；留下的空隙由DNADNA聚合酶聚合酶催化合成一段催化合成一段DNADNA填补上；在填补上；在DNADNA连接酶作用下，连接相邻的连接酶作用下，连接相邻的DNADNA链链 三三 复制的终止复制的终止冈崎片段引物的消除和连接冈崎片段引物的消除和连接RNARNA引物引物RNARNA酶酶DNA pol IDNA pol IDNADNA连接酶连接酶a.a.a.a.拓扑酶（拓扑酶（拓扑酶（拓扑酶（topoIItopoIItopoIItopoII）改变双螺旋的构象，解螺旋酶）改变双螺旋的构象，解螺旋酶）改变双螺旋的构象，解螺旋酶）改变双螺旋的构象，解螺旋酶解开双链。解开双链。解开双链。解开双链。b.SSBb.SSBb.SSBb.SSB结合到解开的单链上。结合到解开的单链上。结合到解开的单链上。结合到解开的单链上。c.c.c.c.引发体合成引发体合成引发体合成引发体合成RNARNARNARNA引物。引物。引物。引物。d.DNAd.DNAd.DNAd.DNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶作用下合成先导链。作用下合成先导链。作用下合成先导链。作用下合成先导链。e.e.e.e.随后链开始合成，形成第一个冈崎片段。随后链开始合成，形成第一个冈崎片段。随后链开始合成，形成第一个冈崎片段。随后链开始合成，形成第一个冈崎片段。f.f.f.f.复制叉继续前进，前导链连续合成，随后链上合复制叉继续前进，前导链连续合成，随后链上合复制叉继续前进，前导链连续合成，随后链上合复制叉继续前进，前导链连续合成，随后链上合成新的成新的成新的成新的RNARNARNARNA引物。引物。引物。引物。g.g.g.g.第二个冈崎片段形成，第二个冈崎片段形成，第二个冈崎片段形成，第二个冈崎片段形成，DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶切去引物，并切去引物，并切去引物，并切去引物，并加上脱氧核苷三磷酸。加上脱氧核苷三磷酸。加上脱氧核苷三磷酸。加上脱氧核苷三磷酸。h.h.h.h.间隙被间隙被间隙被间隙被DNADNADNADNA连接酶封闭。链的终止连接酶封闭。链的终止连接酶封闭。链的终止连接酶封闭。链的终止DNA链的终止小结：链的终止过程：链的终止过程：当复制叉前移遇到当复制叉前移遇到20bp20bp重复性终止序重复性终止序列（列（TerTer）时，）时，TerTerTusTus复合物能阻挡复复合物能阻挡复制叉的继续前移，当相反方向复制叉到达，制叉的继续前移，当相反方向复制叉到达，在在DNADNA拓扑异构酶作用下使复制叉解体，释拓扑异构酶作用下使复制叉解体，释放子链放子链DNADNA。逆时针方向复逆时针方向复制叉制叉复制起始位点复制起始位点顺时针方向复顺时针方向复制叉制叉顺时针方向复顺时针方向复制叉陷阱制叉陷阱逆时针方逆时针方向复制叉向复制叉陷阱陷阱真核生物中真核生物中DNADNA的复制特点的复制特点1 1 1 1、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子；、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子；、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子；、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子；原核生物只有一个起始点原核生物只有一个起始点原核生物只有一个起始点原核生物只有一个起始点;2 2 2 2、真核生物染色体在全部复制完之前、真核生物染色体在全部复制完之前、真核生物染色体在全部复制完之前、真核生物染色体在全部复制完之前,各个起始点不各个起始点不各个起始点不各个起始点不再重新开始再重新开始再重新开始再重新开始DNADNADNADNA复制；而在快速生长的原核生物中，复制；而在快速生长的原核生物中，复制；而在快速生长的原核生物中，复制；而在快速生长的原核生物中，复制起点可以连续开始新的复制复制起点可以连续开始新的复制复制起点可以连续开始新的复制复制起点可以连续开始新的复制(一个复制单元多一个复制单元多一个复制单元多一个复制单元多复制叉复制叉复制叉复制叉)。真核生物快速生长时，往往采用更多的。真核生物快速生长时，往往采用更多的。真核生物快速生长时，往往采用更多的。真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。复制起点。复制起点。复制起点。3 3、真核生物、真核生物DNADNA的复制子称为的复制子称为ARSARS；复制的；复制的起始需要起始原点识别复合物（起始需要起始原点识别复合物（ORCORC）参与）参与 4 4、有五种、有五种DNADNA聚合酶聚合酶5 5、真核生物、真核生物DNADNA复制叉的移动速度大约只有复制叉的移动速度大约只有50bp/s50bp/s，还不到大肠杆菌的，还不到大肠杆菌的1/20 1/20 6 6、真核生物线性、真核生物线性DNADNA末端具有端粒结构末端具有端粒结构 四、原核基因组四、原核基因组DNA复制的典型模式复制的典型模式1 1.型复制型复制型复制型复制2 2滚环复制或滚环复制或滚环复制或滚环复制或型复制型复制型复制型复制3 3成环滚动复制成环滚动复制成环滚动复制成环滚动复制复制方式复制方式v型复制、滚环复制、型复制、滚环复制、D-loopD-loop式式A.环状双链环状双链DNA及复制起始点及复制起始点B.复制中的两个复制中的两个复制叉复制叉C.复制接近终止点复制接近终止点(termination,ter)oriterABC滚环复制滚环复制D D环复制环复制单向复制的特殊方式单向复制的特殊方式如：动物线粒体如：动物线粒体DNADNA五、原核生物五、原核生物DNA复制的调节复制的调节 生长条件好生长条件好生长条件好生长条件好 合成代谢活跃复制起始因子的浓度快速积累合成代谢活跃复制起始因子的浓度快速积累合成代谢活跃复制起始因子的浓度快速积累合成代谢活跃复制起始因子的浓度快速积累 发动连续复制发动连续复制发动连续复制发动连续复制 高复制起始频率高复制起始频率高复制起始频率高复制起始频率（1 1）复制起始频率）复制起始频率）复制起始频率）复制起始频率（2）保证复制频率与细胞分裂周期相适应的机制）保证复制频率与细胞分裂周期相适应的机制 甲基化抑制因子抑制子代甲基化抑制因子抑制子代甲基化抑制因子抑制子代甲基化抑制因子抑制子代DNADNA甲基化甲基化甲基化甲基化 细胞周期完成细胞周期完成细胞周期完成细胞周期完成 抑制因子脱离抑制因子脱离抑制因子脱离抑制因子脱离 GATCGATC序列中的序列中的序列中的序列中的A A甲基化甲基化甲基化甲基化 复制起点激活复制起点激活复制起点激活复制起点激活第三节第三节 真核生物真核生物DNA的复制的复制一、真核生物染色体一、真核生物染色体DNA复制的共同特点复制的共同特点 二、真核生物染色体二、真核生物染色体DNA复制过程复制过程三、线粒体三、线粒体DNA的复制的复制四、真核生物四、真核生物DNA复制的调控复制的调控一、真核生物染色体一、真核生物染色体DNA复制的共同特点复制的共同特点复制速度慢复制速度慢复制速度慢复制速度慢 多点复制多点复制多点复制多点复制 RNARNA引物及冈崎片段的长度均小于原核生物引物及冈崎片段的长度均小于原核生物引物及冈崎片段的长度均小于原核生物引物及冈崎片段的长度均小于原核生物 组蛋白的合成在细胞周期的组蛋白的合成在细胞周期的组蛋白的合成在细胞周期的组蛋白的合成在细胞周期的S S期与期与期与期与DNADNA复制同步复制同步复制同步复制同步 复制完成以前不会发动新一轮复制复制完成以前不会发动新一轮复制复制完成以前不会发动新一轮复制复制完成以前不会发动新一轮复制二、二、真核生物染色体真核生物染色体DNADNA复制过程复制过程（一）真核生物（一）真核生物DNADNA复制的复制的DNADNA聚合酶与辅助因子聚合酶与辅助因子亚基亚基数目数目35外切外切酶活性酶活性53外切酶外切酶活性活性功能功能DNA聚聚合酶合酶4-引物合成引物合成DNA聚聚合酶合酶1-修复修复DNA聚聚合酶合酶2+-线粒体线粒体DNA复制复制 DNA聚聚合酶合酶2+-核核DNA 复复制制DNA聚聚合酶合酶5+-填补缺口、填补缺口、修复修复 真核生物真核生物DNADNA聚合酶聚合酶名称名称结构结构特点特点活性活性在在DNA复制中的作用复制中的作用PCNADNA聚合酶聚合酶的辅助蛋白的辅助蛋白PCNA沿沿DNA滑动，使聚滑动，使聚合酶合酶不会从不会从DNA上滑落上滑落RF-C5个亚个亚基基负责将负责将PCNA套在套在DNA上上RF-A单链单链DNA结合结合蛋白蛋白维持维持DNA局部单链结构局部单链结构RNase H1核酸酶核酸酶切除切除RNA引物，但在冈崎片引物，但在冈崎片段上保留一个核糖核苷酸段上保留一个核糖核苷酸FEN1核酸内切酶核酸内切酶切除冈崎片段上保留的一切除冈崎片段上保留的一个核糖核苷酸个核糖核苷酸 真核生物真核生物DNADNA复制的辅助因子复制的辅助因子（二）真核生物（二）真核生物DNADNA复制的起始和终止复制的起始和终止 与原核生物基本相似与原核生物基本相似与原核生物基本相似与原核生物基本相似 起始与终止了解较少起始与终止了解较少起始与终止了解较少起始与终止了解较少（三）端粒结构和端粒酶在真核生物基因组（三）端粒结构和端粒酶在真核生物基因组 复制过程中的作用复制过程中的作用 是位于真核生物染色体末端的、由是位于真核生物染色体末端的、由是位于真核生物染色体末端的、由是位于真核生物染色体末端的、由DNADNA和蛋白和蛋白和蛋白和蛋白质组成的一膨出结构。端粒质组成的一膨出结构。端粒质组成的一膨出结构。端粒质组成的一膨出结构。端粒DNADNA由短的高度重复由短的高度重复由短的高度重复由短的高度重复序列组成，不同生物的重复序列不同序列组成，不同生物的重复序列不同序列组成，不同生物的重复序列不同序列组成，不同生物的重复序列不同 端粒（端粒（telomere）端粒酶（端粒酶（telomerase）为反转录酶，由蛋白质和为反转录酶，由蛋白质和为反转录酶，由蛋白质和为反转录酶，由蛋白质和RNARNA共同组成，能共同组成，能共同组成，能共同组成，能以自身的以自身的以自身的以自身的RNARNA为模板反复延伸端粒的重复序列为模板反复延伸端粒的重复序列为模板反复延伸端粒的重复序列为模板反复延伸端粒的重复序列 端粒酶延伸的端粒序列端粒酶延伸的端粒序列（四）复制过程中核小体的装配（四）复制过程中核小体的装配 三、三、线粒体线粒体DNA的复制的复制线粒体线粒体DNA的的D环复制环复制四、真核生物四、真核生物DNA复制的调控复制的调控 1.细胞周期过程中的调控细胞周期过程中的调控复制许可因子保证一个细胞周期内只进行一复制许可因子保证一个细胞周期内只进行一次基因组复制次基因组复制2.染色体水平的调控染色体水平的调控不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按先不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按先后顺序在后顺序在S S期的不同时间复制时间起始复制，其期的不同时间复制时间起始复制，其控制因素尚不清楚控制因素尚不清楚对复制的起始，包括复制起始复合物的形成对复制的起始，包括复制起始复合物的形成和和RNARNA引物的合成进行调控引物的合成进行调控3.复制子水平的调控复制子水平的调控第四节第四节 某些病毒某些病毒DNA的复制的复制 一、腺病毒一、腺病毒DNA的复制的复制 二、逆转录病毒基因组的复制二、逆转录病毒基因组的复制三、单链三、单链RNA病毒基因组的复制病毒基因组的复制四、乙型肝炎病毒基因组复制四、乙型肝炎病毒基因组复制一、腺病毒一、腺病毒DNA的复制的复制腺病毒基因组结构腺病毒基因组结构腺病毒基因组结构腺病毒基因组结构 双链线性双链线性双链线性双链线性DNADNADNADNA 两端有反向末端重复序列（两端有反向末端重复序列（两端有反向末端重复序列（两端有反向末端重复序列（inverted inverted terminal repeat terminal repeat，ITRITR）复制复制复制复制 需要需要需要需要6 6种蛋白种蛋白种蛋白种蛋白 病毒基因编码：病毒基因编码：病毒基因编码：病毒基因编码：DNADNA结合蛋白，前末端蛋白，结合蛋白，前末端蛋白，结合蛋白，前末端蛋白，结合蛋白，前末端蛋白，DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶polpol 宿主细胞提供：宿主细胞提供：宿主细胞提供：宿主细胞提供：核因子核因子核因子核因子I I，II II，IIIIII 复制过程复制过程核因子核因子核因子核因子I I、IIIIII、DNADNA结合蛋白结合到复制起点结合蛋白结合到复制起点结合蛋白结合到复制起点结合蛋白结合到复制起点 前末端蛋白前末端蛋白前末端蛋白前末端蛋白（pTPpTP）和聚合酶和聚合酶和聚合酶和聚合酶PolPol形成的复合物与形成的复合物与形成的复合物与形成的复合物与DNADNA结合结合结合结合 pTPpTP上的上的上的上的dCMP-OHdCMP-OH为引物起始为引物起始为引物起始为引物起始DNADNA链的复制链的复制链的复制链的复制 聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶PolPol与与与与pTPpTP解离后结合到解离后结合到解离后结合到解离后结合到DBPDBP分子上分子上分子上分子上 pTPpTP经过修饰变成经过修饰变成经过修饰变成经过修饰变成TPTP留在新合成链的留在新合成链的留在新合成链的留在新合成链的5 5 端端端端 二、逆转录病毒基因组的复制二、逆转录病毒基因组的复制结构特点结构特点结构特点结构特点 两端有长末端重复序列（两端有长末端重复序列（两端有长末端重复序列（两端有长末端重复序列（LTRLTR），在），在），在），在LTRLTR中有转中有转中有转中有转录和复制的起始信号及引物的结合位点录和复制的起始信号及引物的结合位点录和复制的起始信号及引物的结合位点录和复制的起始信号及引物的结合位点 复制过程复制过程 正链正链正链正链RNARNA病毒病毒病毒病毒 入侵细胞入侵细胞入侵细胞入侵细胞 病毒的反转录酶将它反转录成病毒的反转录酶将它反转录成病毒的反转录酶将它反转录成病毒的反转录酶将它反转录成DNADNA（原病毒）（原病毒）（原病毒）（原病毒）宿主细胞的转录酶转录出宿主细胞的转录酶转录出宿主细胞的转录酶转录出宿主细胞的转录酶转录出RNARNA（以原病毒（以原病毒（以原病毒（以原病毒DNADNA为模板）为模板）为模板）为模板）三、单链三、单链RNA病毒基因组的复制病毒基因组的复制结构特点结构特点 基因组较小基因组较小 只编码只编码A A蛋白、外壳蛋白和复制酶等蛋白、外壳蛋白和复制酶等分类分类 正链单链正链单链RNA病毒病毒 负链单链负链单链RNA病毒病毒 复制特点复制特点复制正链：复制正链：只需要复制酶只需要复制酶只需要复制酶只需要复制酶复制负链：复制负链：以正链为模板，需要复制酶和宿主核以正链为模板，需要复制酶和宿主核以正链为模板，需要复制酶和宿主核以正链为模板，需要复制酶和宿主核 糖体蛋白糖体蛋白糖体蛋白糖体蛋白S1S1、延伸因子、延伸因子、延伸因子、延伸因子EF-TEF-Tu u和延伸和延伸和延伸和延伸 因子因子因子因子EF-TEF-Ts s结合成全酶。结合成全酶。结合成全酶。结合成全酶。复制酶全酶对负链的亲和力大于对正链的亲和力，复制酶全酶对负链的亲和力大于对正链的亲和力，复制酶全酶对负链的亲和力大于对正链的亲和力，复制酶全酶对负链的亲和力大于对正链的亲和力，得到的正链总比负链多得到的正链总比负链多得到的正链总比负链多得到的正链总比负链多正、负链只在复制酶工作的位置上结成双链正、负链只在复制酶工作的位置上结成双链正、负链只在复制酶工作的位置上结成双链正、负链只在复制酶工作的位置上结成双链 四、乙型肝炎病毒基因组复制四、乙型肝炎病毒基因组复制基因组结构特点基因组结构特点 双链双链DNA 负链负链DNA为长链，呈环状但不闭合为长链，呈环状但不闭合 正链是短链，长短不一正链是短链，长短不一 复制的特点复制的特点病毒侵入细胞延伸正链病毒侵入细胞延伸正链病毒侵入细胞延伸正链病毒侵入细胞延伸正链DNADNADNADNA到全长，成为双链到全长，成为双链到全长，成为双链到全长，成为双链DNADNA 以负链以负链以负链以负链DNADNA为模板，转录出正链为模板，转录出正链为模板，转录出正链为模板，转录出正链RNARNA 以正链以正链以正链以正链RNARNA为模板，反转录出负链为模板，反转录出负链为模板，反转录出负链为模板，反转录出负链DNADNA 以负链以负链以负链以负链DNADNA为模板，合成正链为模板，合成正链为模板，合成正链为模板，合成正链DNADNA 正链正链正链正链DNADNA将负链将负链将负链将负链DNADNA桥联成环桥联成环桥联成环桥联成环二、HBV的复制dsDNA,dsDNA,不是不是通过半保留复制方式复制，通过半保留复制方式复制，通过反转录途径。通过反转录途径。HBVHBV侵入人体后，与肝细胞膜上的侵入人体后，与肝细胞膜上的受体结合，脱去包膜，穿入肝细胞质受体结合，脱去包膜，穿入肝细胞质内，内，然后脱去衣壳，部分双链环状然后脱去衣壳，部分双链环状DNADNA进入肝细胞核内，进入肝细胞核内，在宿主酶作在宿主酶作用下，以负链用下，以负链DNADNA为模板修正正链，为模板修正正链，形成共价闭合环状形成共价闭合环状DNADNA(ccc DNA)(ccc DNA)，以以cccDNAcccDNA为模板，在宿主为模板，在宿主RNARNA聚合酶聚合酶IIII的作用下，转录成几种不的作用下，转录成几种不同长短的同长短的mRNAmRNA，其中，其中3.5kb3.5kb的的mRNAmRNA含有含有HBVHBVDNADNA序列上全部遗序列上全部遗传信息，称为前基因组传信息，称为前基因组RNARNA。后者进入肝细胞质作为模后者进入肝细胞质作为模板，在板，在HBVHBV逆转录酶作用下，逆转录酶作用下，合成负链合成负链DNADNA；再以负链再以负链为模板，在为模板，在HBVHBV聚合酶作用聚合酶作用下，合成正链下，合成正链DNADNA，形成子代，形成子代部分双链环状部分双链环状DNADNA，装配成装配成完整的完整的HBVHBV，释放至肝细胞外。，释放至肝细胞外。子代部分双链环状子代部分双链环状DNADNA也也可进入肝细胞核内，再形成可进入肝细胞核内，再形成cccDNAcccDNA并继续复制。并继续复制。cccDNAcccDNA半寿半寿(衰衰)期长，期长，很难从体内彻底清除很难从体内彻底清除 原核生物、真核生物、病毒等原核生物、真核生物、病毒等原核生物、真核生物、病毒等原核生物、真核生物、病毒等DNADNA复制知识点一览图复制知识点一览图复制知识点一览图复制知识点一览图