分子生物学本3-DNA的复制与转座.ppt

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1、2.3 DNA的复制 p39-50DNA复制的序列元件复制的序列元件l大肠杆菌复制起始点（oriC）：由245bp构成复制终点（ter)：有6个22bp的终止点位点复制所需要的酶lDNA旋转酶（拓扑异构酶）旋转酶（拓扑异构酶）松弛螺旋松弛螺旋l DNA解链酶解链酶l单链结合蛋白单链结合蛋白l引物酶引物酶lDNA聚合酶（表聚合酶（表2-10、表、表2-11）lDNA连接酶连接酶 解开解开DNA双螺旋双螺旋前导链的合成滞后链的合成大肠杆菌大肠杆菌pol DNA复制的过程l过程（动画）起始：从固定的点（复制起点）开始延长终止前导链随从链（滞后链）原核生物与真核生物复制的不同l复制所需的蛋白因子和酶不

2、同（如真核复制所需的蛋白因子和酶不同（如真核DNA聚聚合酶：共五种，合酶：共五种，、）l复制速度：是原核的复制速度：是原核的1/10，但复制起始点多。，但复制起始点多。l引物和冈琦片段小于原核，引物为引物和冈琦片段小于原核，引物为10个核苷酸，个核苷酸，片段片段100-200个核苷酸；原核引物十几个核苷酸；原核引物十几-几十，几十，片段片段1000-2000个核苷酸个核苷酸l真核生物线性染色体的两个末端具有特殊的结真核生物线性染色体的两个末端具有特殊的结构，称为端粒。由端粒酶产生。构，称为端粒。由端粒酶产生。复制的几种主要方式 P41l线性DNA双链复制（如前所述）l环状DNA的双链复制型滚环

3、式x174D型粒体线DNAl型，单向复制，单向复制单向复制单向复制不对称复制不对称复制叶绿体叶绿体DNADNA复制的调控l大肠杆菌大肠杆菌发生在起始阶段，一旦开始复制，如无意外受阻，发生在起始阶段，一旦开始复制，如无意外受阻，就能一直进行下去就能一直进行下去l起始物位点（编码复制调节蛋白质）起始物位点（编码复制调节蛋白质）l复制起点复制起点l真核生物真核生物细胞生活周期水平的调控细胞生活周期水平的调控染色体水平的调控染色体水平的调控复制子水平的调控复制子水平的调控l在一个复制叉之中，以下哪一种蛋白质的数量最多？A.DNA聚合酶B.引发酶C.SSBD.DNA解链酶E.DNA拓扑异构酶l下列关于哺

4、乳动物DNA复制特点的描述哪一项是错误的?lARNA引物较小B冈崎片断较小lCDNA聚合酶、参与D仅有一个复制起点lE片断连接时,由ATP供给能量CDl两个前体片段都已合成后，要把它们连接在一起，可能按下面哪种次序进行酶促反应?ADNA聚合酶(53核酸外切酶)、DNA聚合酶I(聚合酶)和连接酶BDNA聚合酶(53核酸外切酶)、DNA聚合酶和连接酶C核糖核酸酶、DNA聚合酶和连接酶D引物酶、DNA聚合酶I和连接酶E解链酶、DNA聚合酶和连接酶Al关于DNA复制的叙述，错误的是A引物酶的底物是NTPBDNA聚合酶的底物是dNTPC解螺旋酶能切断DNA再连接D拓扑酶切断一股或两股DNA链E连接酶仅连

5、接双链DNA的单链缺口Cl不属于滚环复制的叙述是lA.内外环同时复制lB.M13噬菌体在E.coli的复制形式lC.滚环复制不需要引物lD.A蛋白有核酸内切酶活性lE.一边滚动一边连续复制l不属于D环复制的叙述是lA.复制时需要引物lB.线粒体DNA的复制形式lC.内外环起始点不在同一位点lD.内外环复制有时序差别lE.DNA-pol催化反应E碱基切除修复碱基切除修复核苷酸切除修复核苷酸切除修复直接修复直接修复主要修复嘧啶二聚体主要修复嘧啶二聚体l切除修复时DNA-pol；DNA连接酶；UvrA、UvrB；UvrC作用的顺序是A、B、C、D、E、l关于重组修复的叙述，不正确的是A适于DNA损伤

6、面太大不能及时修复B修复线粒体DNA损伤C修复后损伤链并没有切去D以健康母链填补损伤处E.RecA有核酸酶活性CB2.6 DNA的转座 P56-65lDNA的转座，或称移位（transposition），是由可移位因子（transposable element）介导的遗传物质重排现象。1.转座子（Tn)定义：是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位可以从一个部位转移到另外一个部位的DNA序列2.细菌转座子分类插入序列（IS）复合转座子TnA家族转座噬菌体（Mu）(1)插入序列（IS）最简单的转座子，只含有转座所必需的元件：两端有反向重复序列（invertedrepeats,1525bp

7、），中间有编码转座所需的酶的基因(转座酶，解离酶基因）插入序列在转座时，其插入位点两旁会产生一小段正向重复（directrepeats）较小，长度为7501500kb命名:IS1,IS2,IS3,IS4:IS1Transposons contain inverted terminal repeatsTransposons contain inverted terminal repeatsGenerationofdirectrepeatsinhostDNAflankingatransposon通常通常IS的插的插入是随机的，入是随机的，但转座酶通但转座酶通常优先选择常优先选择有特定序列有特定序列

8、的插入位点，的插入位点，这样的插入这样的插入位点称位点称插入插入热点热点l(2)复合转座子（含插入序列的转座子）：是一类带有某些抗药性基团（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往带有两个相同或高度同源的的IS序列组成(3)转座子（TnA）家族l除了和它的转座作用有关的基因外，还带有其他基因的转座因子，往往没有IS序列，两翼带有38碱基的倒置重复序列。l大小：5kbl图2-33(4)转座噬菌体（Mu）l既有温和噬菌体特性，又有转座子的特性l3.转座的机制复制性转座（replicativetransposition）转座过程有DNA复制，结果一个转座子留在原位，另一个插入到新的位点保守性转座（con

9、servativetransposition）转座子离开原位置，插入到新的位点；这种转座又称非复制性转座（nonreplicativetransposition）l4.转座的遗传学效应引起靶序列DNA的复制引起插入突变产生新的基因引起染色体畸变引起生物进化5.真核生物的转座子(1)玉米的Ds（dissociation）和Ac（activator）最早发现（1940s）的转座子，与某些品种的玉米种子上的色斑变化有关（玉米种子的颜色由C基因编码的因子造成；若C基因突变，就没有色素产生，种子几乎白色；若部分细胞产生回复突变，就会在种子上形成颜色斑点）Effectsofmutationsandreve

10、rsionsonmaizekernelcolorl玉米的控制因子有两类：自主性因子：能够转座非自主性因子：单独存在时不能转座，因为内部删除破坏了它们的转座酶基因。如有其他转座元件（同一家族的自主因子）提供转座酶，则能够转座l玉米的Ds（dissociation）-Ac（activator）体系Ac能自行转座Ds是Ac有缺陷的对应物，必须要有Ac的帮助才能转座Ac 或Ds的转座与染色体的畸变联系如：插入到功能基因中，就会使该基因失活；自主元件出现的地方会发生删除、重复和倒位Transposable elements cause mutations and reversions Transposa

11、ble elements cause mutations and reversions in maizein maizelDs和Ac结构Ac与细菌的转座子相似，约4500bp，两端有反向重复序列，中部含有转座酶基因Ds是Ac的衍生物（功能不全，不能自主转座），有Ds-a、Ds-b、Ds-c3种Structures of Structures of AcAc and and DsDsl(2)果蝇中的P因子 黑腹果蝇(D.melanogsater)的一些品系在杂交时遇到了困难。当其中两个品系的果蝇杂交时，子代表现“败育性状”，产生一系列的缺陷，包括突变、染色体畸变、减数分裂不正常分离以及不育。这些

12、相关的缺陷的出现称为“杂种败育(Hybriddysgenesis)”。l黑腹果蝇中有两个与杂种败育有关的系统已被鉴定。第一系统，果蝇被分为I型(诱导型)和R型(反应型)。第二系统。果蝇分为P型(Paternalcontributing，父系贡献型)和M型(Maternalcontributing，母系贡献型)。P型父系与M型母系杂交获得不育型，但反交可育。？l1.导致杂种败育的因素是什么？l2.所谓杂种不育即为体细胞正常，性腺不发育。为什么体细胞可以正常发育，性腺的发育却不正常？l3.为什么只有M为母本的交配才会导致后代败育？而以P为母本的的交配其后代是可育的？其分子机制是什么？1.导致杂种败

13、育的因素是什么？l几乎所有的杂种不育都是由于P元件(Pelement)插入基因组W位点引起的。lP元件是典型的转座子：所有P元件拥有31bp的倒转重复序列，在转座中都会使靶DNA产生8bp的正向重复。lP-M杂交败育果蝇染色体的P因子在许多位点插入，杂种败育代表特征是染色体断裂，断裂的热点正是P因子出现的位点。2.2.所谓杂种不育即为体细胞正常，性腺不发育。为什所谓杂种不育即为体细胞正常，性腺不发育。为什么体细胞可以正常发育，性腺的发育却不正常？么体细胞可以正常发育，性腺的发育却不正常？l功能型的P转座子约2.9kb，有4个外显子及3个内含子。l在体细胞中仅前两个内含子被切除，mRNA被翻译成

14、66kD的蛋白质（转座阻遏酶）l在卵细胞转移内含子3会发生另外的剪切过程，将mRNA的4个阅读框联系起来，此mRNA翻译产生一个87KD蛋白质（转座酶，引起P转座和配子败育）3.为什么只有M为母本的交配才会导致后代败育？而以P为母本的的交配其后代是可育的？其分子机制是什么？l一个P品系含3050个拷贝的P因子。M品系缺乏P因子。lP品系中，P因子作为基因组的无活力元件被携带。当P父系与M母系杂交时被激活表达转座酶。图图2-39 决定杂种败育的是基因组中决定杂种败育的是基因组中P 成分与一个成分与一个66KD 的阻遏蛋白之间的相互作的阻遏蛋白之间的相互作用。用。l图2-39阐明了细胞型的分子机制

15、。它依赖一个66kD的蛋白质阻遏转座。此蛋白为卵中母系因子。即使P元件存在，在P品系中一定也有足够的蛋白阻止转座发生。l在任何含有P母本的杂交中，阻遏蛋白的存在都将抑制转座酶的合成或活性。l但如果这个母本是M型，在卵中没有阻遏蛋白，那么父本中的P元件会诱导生殖细胞中转座酶活化。l(3)反转录转座子（retrotransposons）以RNA作为中介进行复制（转座），与反转录病毒（retroviruses）的复制相似，含有编码反转录酶的基因，能进行反转录；酵母中的Ty（transposonyeast）、果蝇中的copia等反转录转座子的两端有LTRs（longterminalrepeats）RetrovirusreplicationcycleModelfortranspositionofTy携带piggyBac转座子的老鼠，它们的细胞表达了红色的荧光蛋白甘蓝环蛾中发现的转座子piggyBac小结l掌握DNA复制的过程、主要的酶及其作用l掌握DNA复制的特点（半保留复制、半不连续复制）l掌握转座子的定义、类型及特点、转座机制及转座效应、玉米的Ac-Ds体系，果蝇的P因子及杂种败育l熟悉环状DNA双链的复制、端粒的复制l熟悉DNA修复调控