哈佛大学分子生物学 DNA复制(第五讲)
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★目前已知的DNA聚合酶都只能延长已存在的DNA链,而不能从头合成DNA链。
★凡能从多核苷酸链的末端开始水解核酸的酶称为核酸外切酶,凡能从多核苷酸链中间开始水解核酸的酶称为核酸内切酶。
而能识别特定的核苷酸顺序,并从特定位点水解核酸的内切酶称为限制性核酸内切酶(限制酶)。
★起始位点:真核生物每条染色体上面可以有多处,而原核生物已有一个起始点。
真核生物的染色体在全部完成复制之前,各个起始点上DNA的复制不能再开始,而在快速生长的原核生物中,复制起点上可以连续开始新的DNA复制,表现为虽只有一个起始位点,但有多个复制叉。
★DNA半保留复制:(semiconservative replication)DNA在复制过程中,每条链分别作为模板合成新链,产生互补的两条链。
这样新形成的两个DNA分子与原来的DNA分子的碱基顺序是完全一样的。
因此,每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条链则是新合成的,这种复制方式即为semiconservation replication。
由Watson and Crick 提出,由Meselson and Stahl通过经15N标记3个世代的大肠杆菌DNA实验得以验证,★DNA半不连续复制:(semi-discontinuous replication):DNA复制过程中,前导链的复制是连续的,而后随链的复制是中断的、不连续的。
★冈崎片段(Okazaki fragment):是DNA半不连续复制中产生的长度为1000~2000个碱基的短的DNA片段,能被连接形成一条完整的DNA链。
★复制子(replicon):单独复制的一个DNA单元被称为一个复制子,它是一个可移动的单元。
一个复制子在任何细胞周期只复制一次。
★复制叉(replication fork):复制时,双链DNA要解开成两股链分别进行DNA结合,所以,复制起点呈叉子形状,被称为复制叉。
★引发酶(primase):是依赖于DNA的RNA聚合酶,其功能是在DNA复制过程中合成RNA引物。
分子生物学中的DNA复制和基因表达机制生命的奥秘一直是人类探索的重要课题之一。
而生命的最基本单元是细胞,而细胞内的一切活动,都是由一种称为DNA的分子所主导的。
如何进行DNA的复制和基因表达,就成为了分子生物学中的两大重要研究方向。
本文将从DNA复制和基因表达机制两方面加以讲述。
一、DNA复制除了分裂期,细胞在其生命周期中需要不断地进行DNA复制,以使后代细胞可以得到遗传信息的准确传递。
DNA复制是一个复杂的过程,一般可以分为四个步骤:解旋、配对、延伸和连接。
1. 解旋在开始DNA复制的过程中,首先需要进行DNA的解旋。
这个过程由解旋酶完成,该酶能够打开DNA的双链结构,形成两股分开的单链DNA。
在解旋过程中,也需要涉及到其他一些辅助蛋白,如单链结合蛋白,它能够帮助单链DNA保持长达1000个碱基的长度。
2. 配对在解旋后,DNA双链结构上的两条单链DNA需要进行配对。
这个过程由DNA聚合酶完成,它能够匹配新合成的核苷酸与DNA模板链上的核苷酸,形成新的单链DNA。
这个过程中,DNA聚合酶需要依赖于DNA模板链上的氢键进行结合。
3. 延伸一旦新的单链DNA形成后,就需要进一步进行延伸。
这需要依赖于DNA聚合酶能够从其活性中心进行核苷酸的加成,因此,DNA聚合酶也被称为DNA合成酶。
对于真核生物,DNA合成酶分为α和ε两类,分别承担不同的功能,如α可以在每个核子体上建立新的DNA分子,而ε能够准确地识别损伤的DNA,并进行修复。
4. 连接在延伸完成的单链DNA与模板链的配对形成后,还需要进行连接。
这个过程由连接酶完成,它能够将新合成的单链DNA与原DNA模板链上的DNA片段连接起来。
连接酶在这个过程中还要消耗大量的三磷酸腺苷(ATP)。
二、基因表达基因表达是指在细胞内将基因信息转录成RNA,进而合成蛋白质的过程。
这个过程可以分为三个步骤:转录、剪切和翻译。
1. 转录转录是基因表达的第一步,该过程中,RNA聚合酶通过识别DNA模板链上的起始序列,开始沿着DNA链进行单链RNA的自下而上合成。
分子生物学第三章DNA的复制知识总结.doc分子生物学第三章:DNA的复制知识总结引言DNA复制是生物体细胞分裂过程中的一个关键步骤,确保遗传信息的准确传递给下一代细胞。
在分子生物学的第三章中,我们深入探讨了DNA 复制的机制、参与的酶类、复制过程以及复制后的修复机制。
本文将对这些内容进行详细的总结。
第一节:DNA复制的基本概念1.1 DNA复制的定义DNA复制是指在细胞分裂前,DNA分子精确复制自身,生成两份相同的DNA分子的过程。
1.2 DNA复制的重要性遗传信息的传递:确保子代细胞获得与亲代相同的遗传信息。
细胞增殖:为细胞分裂提供必要的遗传物质。
1.3 DNA复制的特点半保留复制:每个新生成的DNA分子都包含一个原始链和一个新合成的链。
高度保守:在不同的生物体中,DNA复制的基本机制相似。
第二节:DNA复制的酶类和蛋白质2.1 DNA聚合酶功能:在DNA复制中添加新的核苷酸,形成新的DNA链。
类型:包括DNA聚合酶I、II、III等。
2.2 解旋酶功能:解开DNA双链,为复制提供模板。
2.3 SSB蛋白功能:保护解开的单链DNA,防止其结构被破坏。
2.4 引物酶功能:合成RNA引物,为DNA聚合酶提供起始点。
第三节:DNA复制的过程3.1 起始阶段解旋酶在复制起点处解开DNA双链。
引物酶合成RNA引物。
3.2 延伸阶段DNA聚合酶III沿着模板链添加核苷酸,合成新的DNA链。
两条新链分别在前导链和滞后链上合成。
3.3 终止阶段当复制达到DNA末端时,复制过程终止。
RNA引物被移除,由DNA聚合酶I填补。
第四节:DNA复制的调控4.1 复制的起始点特定的DNA序列作为复制的起始点。
4.2 复制的调控蛋白多种蛋白质参与调控复制过程,确保复制的准确性和效率。
4.3 复制的周期性细胞周期中,DNA复制发生在特定的时期。
第五节:DNA复制的修复机制5.1 错配修复修复复制过程中发生的碱基错配。
5.2 核苷酸切除修复移除并替换受损的核苷酸。