《DNA的结构与复制》课件

的结构与复制DNADNA是生命遗传信息的载体，它包含了我们从父母那里继承的所有遗传信息的化学组成DNA脱氧核糖磷酸基团五碳糖，是DNA的基本组成部分连接相邻脱氧核糖，构成DNA骨之一架碱基腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C和胸腺嘧啶T的双螺旋结构DNA两条反向平行链碱基配对螺旋结构DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链构成腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌两条链围绕一个共同轴心旋转，形成双螺旋，通过氢键连接在一起形成双螺旋结构呤（G）与胞嘧啶（C）配对，形成氢键连结构，如同螺旋梯接合成的化学反应DNA脱氧核苷酸的连接1DNA合成是通过将脱氧核苷酸逐个添加到正在生长的DNA链上完成的磷酸二酯键2每个脱氧核苷酸通过其磷酸基团与前一个核苷酸的脱氧核糖的3羟基形成磷酸二酯键能量供应3DNA合成需要能量，由三磷酸脱氧核苷酸（dNTP）提供复制的基本要求DNA模板原料12DNA复制需要一个模板，即原始的DNA双链复制需要四种脱氧核苷酸，分别是dATP、dGTP、dCTP和dTTP酶能量34复制需要多种酶的参与，例如DNA聚合酶、解旋酶等复制需要能量，主要由ATP提供复制复制方式半保留复制半保留复制保持原样DNA复制过程中，每个子代DNA分子都包含一个来自亲代DNA半保留复制确保了遗传信息的完整性，确保子代细胞继承了完整分子的模板链，另一个是新合成的链的亲代基因组复制的起始和终止起始复制从特定的起始点开始，称为复制起点延伸复制过程从起始点开始，双链DNA解开并合成新的DNA链终止复制到达特定的终止点，两个新的DNA分子形成复制的酶类DNA解旋酶DNA聚合酶解开DNA双螺旋结构催化新DNA链的合成连接酶引物酶连接DNA片段合成RNA引物引物和引导序列的作用起始点稳定性12引物是短的单链DNA片段，作引物与引导序列的结合，为为DNA聚合酶合成的起点引DNA聚合酶提供了稳定的起始导序列是在DNA模板上与引物位点，使DNA复制能够高效地互补的序列进行方向性3引物和引导序列决定了DNA复制的方向，确保复制过程按照正确的顺序进行前导链和滞后链的复制前导链1连续合成滞后链2片段合成聚合酶DNA35→3方向复制叉4双向移动聚合酶的复制机制DNA模板引导1DNA聚合酶以DNA为模板,引导新的核苷酸链的合成碱基配对2遵循碱基配对原则,新链上的每个核苷酸与模板链上的对应核苷酸配对方向合成5→33DNA聚合酶只能从5端向3端添加核苷酸校对功能4DNA聚合酶具有校对功能,减少复制错误的发生复制过程中的校正修复DNA聚合酶校对错配修复系统DNA聚合酶在复制过程中会检查错配修复系统识别和修复复制过新合成的链是否与模板链匹配，程中产生的错配碱基，确保DNA如果发现错误，会及时纠正序列的准确性核苷酸切除修复核苷酸切除修复系统修复由紫外线照射或化学物质引起的DNA损伤，包括碱基缺失、插入和修饰复制过程中的突变产生DNA复制过程中，聚合酶可能出错，将错这些错误可能导致基因序列的改变，进而影外界因素如辐射、化学物质等，也会损伤误的碱基插入到新合成的链中，导致突变响蛋白质的功能和生物体的性状DNA分子，增加突变的发生率合成方式的原因5→3DNA聚合酶的结构复制过程的机制错误校正机制DNA聚合酶的活性位点只能识别和结合3DNA聚合酶沿着模板链以5→3方向移动，DNA聚合酶具有3→5外切酶活性，可以识端的羟基，才能催化新核苷酸的添加不断添加新的核苷酸别和去除错误的核苷酸，确保复制的准确性片段的生成过程Okazaki解旋DNA1解旋酶打开DNA双螺旋引物合成2引物酶合成RNA引物延伸DNA3DNA聚合酶沿着模板链合成新的DNA片段片段连接4DNA连接酶将Okazaki片段连接起来拼接和连接片段Okazaki连接酶DNA1将片段连接成完整的链端磷酸基团52连接酶催化连接端羟基33形成磷酸二酯键复制叉的移动及其控制复制叉的移动解旋酶的作用单链结合蛋白拓扑异构酶DNA聚合酶沿模板链移动，解旋酶将双螺旋结构解开，为单链结合蛋白稳定解开的单链拓扑异构酶解除DNA超螺旋打开双螺旋结构，形成复制叉复制叉的移动提供空间DNA，防止其重新结合结构，保证复制叉的顺畅移动其他复制模式滚环复制滚环复制循环结构单链复制是一种特殊形式的DNA复制，在某些病滚环复制利用一个环状DNA模板，形成滚环复制每次只复制单链，形成新的环状毒和细菌中发现一个“滚环”结构，进行连续的复制DNA分子原核生物和真核生物的差异细胞结构遗传物质12原核生物缺乏细胞核和膜结合原核生物的DNA通常是环状的细胞器，而真核生物拥有细胞，并位于细胞质中的拟核区域核和各种膜结合细胞器，而真核生物的DNA是线状的，位于细胞核内复制过程3原核生物的DNA复制通常发生在细胞质中，而真核生物的DNA复制发生在细胞核内，并涉及更复杂的复制机制细胞周期与复制关系DNA期G11细胞生长，合成蛋白质和RNA，为DNA复制准备期S2DNA复制，确保每个子细胞获得完整的基因组期G23细胞继续生长，合成蛋白质，为有丝分裂准备期M4有丝分裂，细胞核分裂和细胞质分裂，形成两个子细胞复制起始的分子机制识别起点DNA复制从特定的起点（ori）开始，这些起点富含AT碱基对，更容易解链解旋解旋酶（helicase）利用ATP水解的能量，将DNA双链解开，形成复制叉单链结合蛋白单链结合蛋白（SSB）结合到解开的单链DNA上，防止它们重新结合引物合成引物酶（primase）合成一段RNA引物，作为DNA聚合酶合成的起点DNA聚合酶结合DNA聚合酶结合到引物上，开始合成新的DNA链复制延伸的分子机制聚合酶DNA1催化核苷酸添加到新链上引物2提供起始点模板链3提供复制信息dNTPs4提供构建新链的原料复制延伸是一个高度精确的过程，由DNA聚合酶催化DNA聚合酶沿着模板链移动，将与模板链碱基配对的dNTPs添加到新链上这个过程需要引物，提供起始点，并以5→3方向进行通过这种机制，新链被准确地复制出来复制终止的分子机制终止信号1复制起始点和终止点之间存在特定的终止信号序列，指导复制过程的结束解旋酶2解旋酶的活性降低或停止，导致DNA双链无法继续解开聚合酶DNA3DNA聚合酶遇到终止信号序列，无法继续合成新的DNA链连接酶4连接酶将Okazaki片段连接起来，形成完整的DNA链复制的调控机制DNA时间控制空间控制细胞周期中特定的阶段，复制过程才复制起点的位置和数量，确保DNA被被激活完整复制速度控制复制速度受到多种因素的影响，例如酶的浓度和温度复制错误的后果及修复后果修复复制错误可能导致基因突变，进而影响蛋白质合成，导致疾病或细胞拥有多种修复机制，例如错配修复、核苷酸切除修复等，可性状改变以识别和修复复制错误遗传信息的传递和保持复制准确性遗传性状生物多样性DNA复制是高度精确的过程，保证了从亲代到子代的遗传信息传递，确保了DNA复制过程中产生的突变，为生物遗传信息的完整性和稳定传递生物体的遗传性状得以延续进化提供了重要的基础，推动着生物多样性的发展复制与基因表达的关系DNA复制为表达奠定基础转录依赖复制产物翻译依赖转录产物DNA复制确保遗传信息的完整传递，为基转录过程将DNA信息转录为RNA，依赖复翻译过程将RNA信息翻译为蛋白质，依赖因表达提供准确的模板制产生的DNA模板转录产生的RNA模板生命延续的分子基础新生儿细胞分裂DNA双螺旋结构从父母遗传的DNA，赋予了生命新的开始DNA的复制确保遗传信息的精确传递，为DNA的双螺旋结构，为遗传信息的复制提新细胞的形成提供蓝图供了完美的模板总结与展望DNA复制是一个复杂而精密的生命过程，它保证了遗传信息的准确传递和物种的延续未来研究方向应用前景12深入研究复制过程的调控机制DNA复制的研究成果在医学、，揭示复制错误的发生机制以农业、生物技术等领域具有广及修复机制的分子细节阔的应用前景，例如基因治疗、抗癌药物研发、生物育种等。