《基礎(chǔ)生物化學(xué)：第十二章 DNA的復(fù)制和修復(fù)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基礎(chǔ)生物化學(xué)：第十二章 DNA的復(fù)制和修復(fù)（40頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第十二章第十二章 DNA的復(fù)制和修復(fù)的復(fù)制和修復(fù) 本章重點(diǎn)介紹遺傳中心法則和本章重點(diǎn)介紹遺傳中心法則和DNA的半的半保留復(fù)制以及逆轉(zhuǎn)錄的過(guò)程和機(jī)理，對(duì)保留復(fù)制以及逆轉(zhuǎn)錄的過(guò)程和機(jī)理，對(duì)DNA的損傷和修復(fù)、突變和重組作一般介紹。的損傷和修復(fù)、突變和重組作一般介紹。 思考思考 DNA是絕大多數(shù)生物體遺傳信息的載體，繼是絕大多數(shù)生物體遺傳信息的載體，繼1953年年Watson & Crick提出提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后，后，1958年，年，Crick提出了提出了“中心法則中心法則”(Central dogma)揭示了遺傳信息的傳遞規(guī)律。揭示了遺傳信息的傳遞規(guī)律。遺傳信息傳遞的遺傳信息
2、傳遞的 中心法則中心法則蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)翻譯翻譯轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制DNARNA生物的遺傳信息以密碼的形式儲(chǔ)生物的遺傳信息以密碼的形式儲(chǔ)存在存在DNA分子上，表現(xiàn)為特定的核苷分子上，表現(xiàn)為特定的核苷酸排列順序。在細(xì)胞分裂的過(guò)程中，酸排列順序。在細(xì)胞分裂的過(guò)程中，通過(guò)通過(guò)DNA復(fù)制復(fù)制把親代細(xì)胞所含的遺傳把親代細(xì)胞所含的遺傳信息忠實(shí)地傳遞給兩個(gè)子代細(xì)胞。在信息忠實(shí)地傳遞給兩個(gè)子代細(xì)胞。在子代細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，這些遺子代細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，這些遺傳信息通過(guò)傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄傳遞給傳遞給RNA，再由，再由RNA通過(guò)通過(guò)翻譯翻譯轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的蛋白質(zhì)多轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的蛋白質(zhì)多肽鏈上的氨基酸排
3、列順序，由蛋白質(zhì)肽鏈上的氨基酸排列順序，由蛋白質(zhì)執(zhí)行各種各樣的生物學(xué)功能，使后代執(zhí)行各種各樣的生物學(xué)功能，使后代表現(xiàn)出與親代相似的遺傳特征。后來(lái)表現(xiàn)出與親代相似的遺傳特征。后來(lái)人們又發(fā)現(xiàn)，在宿主細(xì)胞中一些人們又發(fā)現(xiàn)，在宿主細(xì)胞中一些RNA病毒能以自己的病毒能以自己的RNA為模板為模板復(fù)制復(fù)制出新出新的病毒的病毒RNA，還有一些，還有一些RNA病毒能以病毒能以其其RNA為模板合成為模板合成DNA，稱(chēng)為，稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄這是中心法則的補(bǔ)充。這是中心法則的補(bǔ)充。 中心法則總結(jié)了生物體內(nèi)遺傳信息的流動(dòng)規(guī)律，揭示遺傳的分子基礎(chǔ)，不僅使人中心法則總結(jié)了生物體內(nèi)遺傳信息的流動(dòng)規(guī)律，揭示遺傳的分子基礎(chǔ)，不僅使
4、人們對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳、變異等生命現(xiàn)象有了更深刻的認(rèn)識(shí)，而且以這方面?zhèn)儗?duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳、變異等生命現(xiàn)象有了更深刻的認(rèn)識(shí)，而且以這方面的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展了基因工程，給人類(lèi)的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了深刻的革命。的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展了基因工程，給人類(lèi)的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了深刻的革命。目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié) DNADNA的復(fù)制的復(fù)制（DNADNA指導(dǎo)下的指導(dǎo)下的DNADNA合成）合成）第二節(jié)第二節(jié) DNADNA的損傷與修復(fù)的損傷與修復(fù)第三節(jié)第三節(jié) DNADNA突變突變 第四節(jié)第四節(jié) 逆轉(zhuǎn)錄作用逆轉(zhuǎn)錄作用（RNARNA指導(dǎo)下的指導(dǎo)下的DNADNA的合成）的合成）第五節(jié)第五節(jié) DNADNA的遺傳重
5、組的遺傳重組第一節(jié) DNA的半保留復(fù)制一一、概念概念和和實(shí)驗(yàn)依據(jù)實(shí)驗(yàn)依據(jù)二二、DNA聚合反應(yīng)有關(guān)的酶類(lèi)聚合反應(yīng)有關(guān)的酶類(lèi)三、三、DNA的復(fù)制的起始點(diǎn)和方式的復(fù)制的起始點(diǎn)和方式四、四、原核細(xì)胞原核細(xì)胞DNA的復(fù)制過(guò)程的復(fù)制過(guò)程五、五、DNA復(fù)制的忠實(shí)性復(fù)制的忠實(shí)性六、六、真核細(xì)胞真核細(xì)胞DNA的復(fù)制的復(fù)制 DNA的半保留復(fù)制的的半保留復(fù)制的概念概念 DNA在復(fù)制時(shí)，兩在復(fù)制時(shí)，兩條鏈解開(kāi)分別作為模板，條鏈解開(kāi)分別作為模板，在在DNA聚合酶的催化下按聚合酶的催化下按堿基互補(bǔ)的原則合成兩條堿基互補(bǔ)的原則合成兩條與模板鏈互補(bǔ)的新鏈，以與模板鏈互補(bǔ)的新鏈，以組成新的組成新的DNA分子。這樣分子。這樣新形
6、成的兩個(gè)新形成的兩個(gè)DNA分子與分子與親代親代DNA分子的堿基順序分子的堿基順序完全一樣。由于子代完全一樣。由于子代DNA分子中一條鏈來(lái)自親代，分子中一條鏈來(lái)自親代，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這種復(fù)制方式稱(chēng)為半保留復(fù)種復(fù)制方式稱(chēng)為半保留復(fù)制制。DNA的半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)依據(jù) 19581958年年Meselson Meselson & stahl& stahl用同位素用同位素示蹤標(biāo)記加密度示蹤標(biāo)記加密度梯度離心技術(shù)梯度離心技術(shù)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn), ,證明了證明了DNADNA是是采取半保留的方采取半保留的方式進(jìn)行復(fù)制式進(jìn)行復(fù)制.15N DNA14N- 15N DNA14N DNA14N- 15N
7、 DNA復(fù)制中的大腸桿菌染色體放射自顯影圖復(fù)制中的大腸桿菌染色體放射自顯影圖(Caims實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)) 將將3H-胸苷標(biāo)記大腸桿菌胸苷標(biāo)記大腸桿菌DNA，經(jīng)過(guò)，經(jīng)過(guò)近兩代近兩代的時(shí)間，的時(shí)間，3H-胸苷摻入大腸桿胸苷摻入大腸桿菌菌DNA 。用溶菌酶把細(xì)胞壁消化掉，使完整的大腸桿菌染色體。用溶菌酶把細(xì)胞壁消化掉，使完整的大腸桿菌染色體DNA釋放出釋放出來(lái)，放射自顯影，得到上圖。非復(fù)制部分（來(lái)，放射自顯影，得到上圖。非復(fù)制部分（C）銀粒子密度較低，由一股放）銀粒子密度較低，由一股放射性鏈和一股非放射性鏈構(gòu)成。已復(fù)制部分站整個(gè)染色體的三分之二，其中射性鏈和一股非放射性鏈構(gòu)成。已復(fù)制部分站整個(gè)染色體的三分
8、之二，其中一條雙鏈（一條雙鏈（ B ）僅有一股鏈?zhǔn)菢?biāo)記的，另外一股雙鏈（）僅有一股鏈?zhǔn)菢?biāo)記的，另外一股雙鏈（ A ）的兩股鏈都是）的兩股鏈都是標(biāo)記的，銀粒子密度為前二者的兩倍。染色體全長(zhǎng)約為標(biāo)記的，銀粒子密度為前二者的兩倍。染色體全長(zhǎng)約為1100微米。微米。ABC環(huán)狀環(huán)狀DNA的復(fù)制的復(fù)制 ABC（1）DNA聚合酶聚合酶(DNA polymetases)（2 2）引物酶引物酶( (peimasepeimase) )和引發(fā)體和引發(fā)體( (primosomeprimosome) ) ：?jiǎn)?dòng)：?jiǎn)?dòng)RNARNA引物鏈引物鏈的合成的合成。 (3(3） DNADNA連接酶連接酶（DNA ligaseDNA
9、 ligase）（4 4）DNADNA解鏈酶解鏈酶( (DNA helicaseDNA helicase) ) (5 (5）單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白( (single-single-strand binding protein,strand binding protein,SSBSSB) )：結(jié)合在解開(kāi)的結(jié)合在解開(kāi)的DNADNA單鏈上，防止重單鏈上，防止重新形成雙螺旋。新形成雙螺旋。 (6(6）拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶( (topoisomerasetopoisomerase):):兼具內(nèi)切酶和兼具內(nèi)切酶和連接酶活力，能迅速將連接酶活力，能迅速將DNADNA超螺旋超螺旋或雙螺旋緊張狀態(tài)變成松馳狀態(tài)
10、，或雙螺旋緊張狀態(tài)變成松馳狀態(tài)，便于解鏈。便于解鏈。解旋酶解旋酶DNA聚聚合酶合酶III解鏈酶解鏈酶RNA引物引物引物酶和引物酶和引發(fā)體引發(fā)體DNA聚聚合酶合酶ISSB3 3 5 3 5 5 RNA引物引物DNA聚合酶催化的鏈延長(zhǎng)反應(yīng)聚合酶催化的鏈延長(zhǎng)反應(yīng)5 RNA引物引物子鏈3 355335533 5 模板鏈大腸桿菌三種大腸桿菌三種DNA聚合酶比較聚合酶比較DNA聚合酶聚合酶分子量分子量每個(gè)細(xì)胞的分子統(tǒng)計(jì)數(shù)每個(gè)細(xì)胞的分子統(tǒng)計(jì)數(shù)5 -3 聚合酶作用聚合酶作用3 -5 核酸核酸外切酶作用外切酶作用5 -3 核酸核酸外切酶作用外切酶作用轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率DNA聚合酶聚合酶109，000400+1120，
11、000100+-0 .05400，00010-20+-50比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目DNA聚合酶聚合酶切除引物切除引物修復(fù)修復(fù)修復(fù)修復(fù)復(fù)制復(fù)制功能功能 1999年發(fā)現(xiàn)聚合酶年發(fā)現(xiàn)聚合酶 和和，它們涉及，它們涉及DNA的錯(cuò)誤傾的錯(cuò)誤傾向修復(fù)（向修復(fù)（errooune repair）DNADNA聚合酶的聚合酶的3 - 5 外切酶水解位點(diǎn)外切酶水解位點(diǎn)3 3 5 5 錯(cuò)配堿基錯(cuò)配堿基3 - 5 核酸外切核酸外切酶水解位點(diǎn)酶水解位點(diǎn)DNA聚合酶聚合酶5 - 3 外切酶活力外切酶活力5 - 3 核酸外切核酸外切酶水解位點(diǎn)酶水解位點(diǎn)單鏈缺口單鏈缺口5 大腸桿菌大腸桿菌DNA聚合酶聚合酶全酶的結(jié)構(gòu)和功能全酶的結(jié)構(gòu)和功
12、能 延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子DNADNA聚合酶聚合酶 兩個(gè)兩個(gè) 亞基夾住亞基夾住DNADNADNADNA聚合酶聚合酶異二聚體異二聚體核心酶核心酶校對(duì)校對(duì)引物的結(jié)引物的結(jié)合和識(shí)別合和識(shí)別促使核心促使核心酶二聚化酶二聚化連連接接酶酶連連接接切切口口Mg2+連接酶連接酶ATP或或NADAMP+PPi或或NMN+AMPATCGPTTPPPA A CCTGAPACPPPPOHTGGATCGPTTPPPA A CCTGAPACPPPTGGP缺口33555533模板鏈模板鏈模板鏈模板鏈DNA的雙向和單向復(fù)制的雙向和單向復(fù)制環(huán)狀環(huán)狀 DNA復(fù)制時(shí)復(fù)制時(shí)所形成的所形成的Q結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)起始點(diǎn)起始點(diǎn)復(fù)制叉的推進(jìn)復(fù)制叉的推進(jìn)復(fù)制
13、叉復(fù)制叉起始點(diǎn)起始點(diǎn)起始點(diǎn)起始點(diǎn)起始點(diǎn)起始點(diǎn)復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制叉未復(fù)制未復(fù)制DNA單向復(fù)制單向復(fù)制雙向復(fù)制雙向復(fù)制大腸桿菌大腸桿菌復(fù)制起點(diǎn)成串排列的重復(fù)序列復(fù)制起點(diǎn)成串排列的重復(fù)序列GATCTNTTNTTT成串排列的成串排列的三個(gè)三個(gè)13bp序列序列共有序列共有序列共有序列共有序列TTATCCACA DnaA蛋白結(jié)合位點(diǎn)蛋白結(jié)合位點(diǎn)四個(gè)四個(gè)9bp序列序列DnaADnaB(解螺旋酶解螺旋酶)SSB大腸桿菌大腸桿菌DNA復(fù)制起點(diǎn)在起始階段的結(jié)構(gòu)模型復(fù)制起點(diǎn)在起始階段的結(jié)構(gòu)模型原核細(xì)胞DNA的半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制過(guò)程復(fù)制叉的復(fù)制叉的移動(dòng)方向移動(dòng)方向解旋酶解旋酶DNA聚聚合酶合酶III解鏈酶解鏈酶RN
14、A引物引物引物體引物體DNA聚聚合酶合酶ISSB3 3 5 前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈隨后鏈隨后鏈3 5 復(fù)制的復(fù)制的起始起始DNADNA鏈的鏈的延長(zhǎng)延長(zhǎng)DNADNA鏈鏈終止終止5 RNA引物引物3 3 聚合酶聚合酶III核心酶核心酶大腸桿菌復(fù)制大腸桿菌復(fù)制體結(jié)構(gòu)示意圖體結(jié)構(gòu)示意圖聚合酶聚合酶I聚合酶聚合酶III核心酶核心酶滯后鏈滯后鏈前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈解螺旋酶解螺旋酶引物合成酶引物合成酶RNA引物引物引發(fā)體引發(fā)體拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶II -夾子夾子 -聚體聚體 -夾子夾子 -復(fù)合物復(fù)合物RNA引物引物單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白（SSB）大腸桿菌染色體大腸桿菌染色體復(fù)制的終止復(fù)制的終止oric復(fù)制叉復(fù)制叉2復(fù)制叉復(fù)
15、制叉1終止復(fù)制叉終止復(fù)制叉2終止復(fù)制叉終止復(fù)制叉1復(fù)制叉復(fù)制叉1復(fù)制叉復(fù)制叉2完成復(fù)制完成復(fù)制DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶連鎖染色體連鎖染色體復(fù)制叉處前導(dǎo)鏈和隨后鏈同時(shí)合成的工作模型復(fù)制叉處前導(dǎo)鏈和隨后鏈同時(shí)合成的工作模型聚合酶聚合酶III全酶全酶引物引物聚合酶聚合酶III全酶全酶引物引物引物體引物體引物體引物體解旋酶解旋酶解旋酶解旋酶 DNA復(fù)制過(guò)程是一個(gè)高度精確的過(guò)程，據(jù)估復(fù)制過(guò)程是一個(gè)高度精確的過(guò)程，據(jù)估計(jì)，大腸桿菌計(jì)，大腸桿菌DNA復(fù)制復(fù)制5 109堿基對(duì)僅出現(xiàn)一個(gè)誤堿基對(duì)僅出現(xiàn)一個(gè)誤差，保證復(fù)制忠實(shí)性的原因主要有以下三點(diǎn)差，保證復(fù)制忠實(shí)性的原因主要有以下三點(diǎn): DNA聚合酶的高度專(zhuān)一性
16、（嚴(yán)格遵循堿基聚合酶的高度專(zhuān)一性（嚴(yán)格遵循堿基配對(duì)原則，但錯(cuò)配率為配對(duì)原則，但錯(cuò)配率為7 10-6 ） DNA聚合酶的校對(duì)功能聚合酶的校對(duì)功能（錯(cuò)配堿基被（錯(cuò)配堿基被3-5 外切酶切除）外切酶切除） 起始時(shí)以起始時(shí)以RNA作為引物作為引物DNA聚合酶的校對(duì)功能聚合酶的校對(duì)功能5 5 - -核酸核酸外切酶外切酶3 3 - -核酸核酸外切酶外切酶裂縫裂縫聚合中心聚合中心裂縫內(nèi)部裂縫內(nèi)部DNA聚合酶的校對(duì)功能聚合酶的校對(duì)功能聚合酶聚合酶錯(cuò)配鹼基錯(cuò)配鹼基復(fù)制方向復(fù)制方向正正 確確核苷酸核苷酸5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 3 3 切除錯(cuò)配切除錯(cuò)配核苷酸核苷酸起始時(shí)以起始時(shí)以RNARNA作為引物
17、的作用作為引物的作用 DNA復(fù)制為什么要合成一個(gè)復(fù)制為什么要合成一個(gè)RNA引物，而后又把這個(gè)引物，而后又把這個(gè)引物消除呢？這是保證引物消除呢？這是保證DNA聚合過(guò)程高度精確的又一措施。聚合過(guò)程高度精確的又一措施。已知已知DNA 聚合酶具有聚合酶具有35 外切酶功能校對(duì)復(fù)制過(guò)程中的核外切酶功能校對(duì)復(fù)制過(guò)程中的核苷酸苷酸，也就是說(shuō)聚合酶在開(kāi)始形成一個(gè)新的磷酸二酯鍵前，也就是說(shuō)聚合酶在開(kāi)始形成一個(gè)新的磷酸二酯鍵前，總是檢查前一個(gè)堿基是否正確，這就決定了它不能從頭開(kāi)總是檢查前一個(gè)堿基是否正確，這就決定了它不能從頭開(kāi)始合成。因此先合成一條低忠實(shí)性的多核苷酸來(lái)開(kāi)始始合成。因此先合成一條低忠實(shí)性的多核苷酸來(lái)
18、開(kāi)始DNA的合成，并以核糖核苷酸來(lái)表示是的合成，并以核糖核苷酸來(lái)表示是“暫時(shí)暫時(shí)”的，當(dāng)?shù)模?dāng)DNA開(kāi)開(kāi)始聚合以后再以始聚合以后再以53 外切酶的功能切除，以高忠實(shí)性的脫外切酶的功能切除，以高忠實(shí)性的脫氧核苷酸取而代之，確保復(fù)制的忠實(shí)性。氧核苷酸取而代之，確保復(fù)制的忠實(shí)性。真核細(xì)胞真核細(xì)胞DNA復(fù)制的特點(diǎn)復(fù)制的特點(diǎn) 多個(gè)起點(diǎn)復(fù)制多個(gè)起點(diǎn)復(fù)制起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn) 真核生物的真核生物的DNADNA聚合酶聚合酶 端粒（端粒（telemeretelemere）復(fù)制）復(fù)制真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶 分子量分子量亞基數(shù)亞基數(shù)細(xì)胞內(nèi)分布細(xì)胞內(nèi)分布酶活
19、力百分比酶活力百分比外切酶活力外切酶活力DNA聚合酶聚合酶 110-23，000多個(gè)多個(gè)細(xì)胞核細(xì)胞核80%無(wú)無(wú)120，000一個(gè)一個(gè)細(xì)胞核和線粒體細(xì)胞核和線粒體2 15%無(wú)無(wú)-400，000一個(gè)一個(gè)細(xì)胞核細(xì)胞核+10 25% 5 -3 外切酶外切酶DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶 45，000一個(gè)一個(gè)細(xì)胞核細(xì)胞核10 15%無(wú)無(wú)端粒酶（端粒酶（telomerase） DNA復(fù)制需要引物，但在線形復(fù)制需要引物，但在線形DNA分子末端不可能分子末端不可能通過(guò)正常的機(jī)制在引物被降解后合成相應(yīng)的片段通過(guò)正常的機(jī)制在引物被降解后合成相應(yīng)的片段.如果沒(méi)如果沒(méi)有特殊的機(jī)制合成末端序列，染色體就會(huì)在細(xì)胞
20、傳代中有特殊的機(jī)制合成末端序列，染色體就會(huì)在細(xì)胞傳代中變得越來(lái)越短。這一難題是通過(guò)端粒酶的發(fā)現(xiàn)才得到了變得越來(lái)越短。這一難題是通過(guò)端粒酶的發(fā)現(xiàn)才得到了澄清，端粒酶是一種含澄清，端粒酶是一種含RNA的蛋白復(fù)合物，實(shí)質(zhì)上是一的蛋白復(fù)合物，實(shí)質(zhì)上是一種逆轉(zhuǎn)錄酶，它能催化互補(bǔ)于種逆轉(zhuǎn)錄酶，它能催化互補(bǔ)于RNA模板的模板的DNA片段的合片段的合成，使復(fù)制以后的線形成，使復(fù)制以后的線形DNA分子的末端保持不變。分子的末端保持不變。 初步研究表明，人體中生殖細(xì)胞的端初步研究表明，人體中生殖細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度保持不變，而體細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度粒長(zhǎng)度保持不變，而體細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度則隨個(gè)體的老化而逐步縮短。對(duì)此的一則隨個(gè)體的
21、老化而逐步縮短。對(duì)此的一個(gè)推論是：人的生殖細(xì)胞具端粒酶的活個(gè)推論是：人的生殖細(xì)胞具端粒酶的活力，體細(xì)胞則否。這一問(wèn)題的解決無(wú)疑力，體細(xì)胞則否。這一問(wèn)題的解決無(wú)疑會(huì)有助于對(duì)生命衰老的認(rèn)識(shí)會(huì)有助于對(duì)生命衰老的認(rèn)識(shí)。5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCA端粒酶端粒酶端粒合成的一種模型端粒合成的一種模型3 5 TTTTGGGGTTTTG5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCAAA3 5 TTTTGGGGTTTTGGGGTTTTG5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCAAATTGGGTGGGT3 5 AATTTTG5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCAGTTTTG 整合和整合
22、和雜交雜交移位和移位和再雜交再雜交端粒合成的完成端粒合成的完成TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGTTTT5 3 nAA3 TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGT5 3 TTCCCCT nAA3 TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGT5 3 TTAAAACCCC AAAACCCC AAAACCCCT n進(jìn)一步加工進(jìn)一步加工繼續(xù)繼續(xù)延伸延伸真核和原核真核和原核DNA細(xì)胞復(fù)制比較細(xì)胞復(fù)制比較第二節(jié) 某些物理化學(xué)因子，如紫外線、電離輻射和化學(xué)誘某些物理化學(xué)因子，如紫外線、電離輻射和化學(xué)誘變劑等，都有引起生物突變和致死的作用，其機(jī)理是作變劑等，都有引起生
23、物突變和致死的作用，其機(jī)理是作用于用于DNA，造成，造成DNA結(jié)構(gòu)和功能的破壞，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)和功能的破壞，稱(chēng)為DNA的損的損傷傷. DNA的修復(fù)主要有以下類(lèi)型的修復(fù)主要有以下類(lèi)型:暗修復(fù)暗修復(fù)四、四、誘導(dǎo)修復(fù)誘導(dǎo)修復(fù)（SOS修復(fù)）修復(fù)）一、一、光裂合酶修復(fù)光裂合酶修復(fù)二二、切除修復(fù)切除修復(fù)三、三、重組修復(fù)重組修復(fù) DNA紫外線損傷的光裂合酶修復(fù)紫外線損傷的光裂合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶結(jié)合于、光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位損傷部位3、酶被可見(jiàn)光激活、酶被可見(jiàn)光激活4、修復(fù)后酶被釋放、修復(fù)后酶被釋放DNA的損傷和切除修復(fù)的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配堿基缺陷或錯(cuò)配
24、結(jié)構(gòu)缺陷結(jié)構(gòu)缺陷切開(kāi)切開(kāi) 核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶核酸外切酶切除切除DNA聚合酶聚合酶DNA連接連接酶酶AP核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶核酸外切酶切開(kāi)切開(kāi)切除切除修復(fù)修復(fù)連接連接糖苷酶糖苷酶插入酶插入酶堿基堿基取代取代DNA的重組修復(fù)的重組修復(fù)胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚體二聚體復(fù)制復(fù)制核酸酶及核酸酶及重組蛋白重組蛋白修復(fù)復(fù)制修復(fù)復(fù)制DNA聚合酶聚合酶DNA連接酶連接酶重組重組SOS反應(yīng)的機(jī)制反應(yīng)的機(jī)制未誘導(dǎo)的細(xì)胞未誘導(dǎo)的細(xì)胞靶基因靶基因lexA基因被基因被LexA 蛋白質(zhì)部分阻遏蛋白質(zhì)部分阻遏recA基因被基因被LexA 蛋白質(zhì)部分阻遏蛋白質(zhì)部分阻遏（40個(gè)不同的位點(diǎn)被阻遏）個(gè)不同的位點(diǎn)被阻
25、遏）LexA(阻遏物阻遏物) RecA(輔蛋白酶輔蛋白酶)靶基因表達(dá)靶基因表達(dá)lexA靶基因表達(dá)靶基因表達(dá) 但產(chǎn)物被分解但產(chǎn)物被分解recA大量表達(dá)大量表達(dá)RecA促使促使分解分解LexA誘導(dǎo)的細(xì)胞誘導(dǎo)的細(xì)胞單鏈單鏈DNAATP DNA分子中的核苷酸序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，從而導(dǎo)致分子中的核苷酸序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，從而導(dǎo)致DNA的復(fù)制以及后來(lái)的轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物隨之發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳的復(fù)制以及后來(lái)的轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物隨之發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳特性，稱(chēng)為特性，稱(chēng)為DNA的突變。它包括由于的突變。它包括由于DNA損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)而引損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)而引起的突變，以及由于不同起的
26、突變，以及由于不同DNA分子之間的交換而引起的遺傳重組。分子之間的交換而引起的遺傳重組。二、二、誘變劑的作用誘變劑的作用 堿基類(lèi)似物堿基類(lèi)似物(base analog) 堿基修飾劑堿基修飾劑(base modifier) 嵌入染料嵌入染料(intercalation dye) 紫外線紫外線(ultraviolet)和電離輻射和電離輻射(ionizing radiation)一、一、突變的類(lèi)型突變的類(lèi)型 堿基對(duì)的置換堿基對(duì)的置換(substitution) 移碼突變移碼突變(framesshift mutation) -T-C-T-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-C-G-A-C-
27、A-T-G-C-轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換野生型基因野生型基因 -T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C- -T-C-T-T-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換顛換堿基對(duì)的置換堿基對(duì)的置換(substitution)移碼突變移碼突變(framesshift mutation) -T-C-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-插入插入 -T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失缺失AT 一、概念一、概念二、逆轉(zhuǎn)錄酶二
28、、逆轉(zhuǎn)錄酶三、病毒逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程病毒逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程四四、逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義擴(kuò)充了中心法則擴(kuò)充了中心法則有助于對(duì)病毒致癌機(jī)制的了解有助于對(duì)病毒致癌機(jī)制的了解與真核細(xì)胞分裂和胚胎發(fā)育有關(guān)與真核細(xì)胞分裂和胚胎發(fā)育有關(guān)逆轉(zhuǎn)錄酶是分子生物學(xué)重要工具酶逆轉(zhuǎn)錄酶是分子生物學(xué)重要工具酶三種功能三種功能依賴(lài)依賴(lài)DNA指導(dǎo)下的指導(dǎo)下的DNA聚合酶活力聚合酶活力依賴(lài)依賴(lài)RNA的的DNA聚合酶活力聚合酶活力核糖核酸酶核糖核酸酶H活力活力 以以RNARNA為模板合成為模板合成DNADNA，這，這與通常轉(zhuǎn)錄過(guò)程中遺傳信息與通常轉(zhuǎn)錄過(guò)程中遺傳信息從從DNADNA到到RNARNA的方向相反，故的方向相反，故稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)
29、錄作用。稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)錄作用。逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程中逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程中cDNA的合成的合成依賴(lài)依賴(lài)RNA的的DNA聚合酶聚合酶核糖核酸核糖核酸酶酶H活力活力依賴(lài)依賴(lài)DNA的的DNA聚合酶聚合酶逆逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期生活周期RNA衣殼衣殼被膜被膜逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)錄酶錄酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)譯轉(zhuǎn)譯整合入宿主細(xì)胞染色體整合入宿主細(xì)胞染色體DNA進(jìn)入細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞丟失被膜丟失被膜丟失衣殼丟失衣殼逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄RNARNAcDNA衣殼蛋衣殼蛋白白被膜蛋被膜蛋白白逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄酶酶 DNA分子分子內(nèi)或分子間發(fā)生遺傳信息的重新組合，稱(chēng)為遺傳重組內(nèi)或分子間發(fā)生遺傳信息的重新組合，稱(chēng)為遺傳重組(genetic recombination
30、)，或者基因重排，或者基因重排(gene rearrangement )。重。重組產(chǎn)物稱(chēng)為重組體組產(chǎn)物稱(chēng)為重組體DNA(recombinant DNA)。 重組的意義在于，它能迅速地增加群體的遺傳多樣性；使有利重組的意義在于，它能迅速地增加群體的遺傳多樣性；使有利的突變與不利突變分開(kāi)；通過(guò)優(yōu)化組合積累有意義的遺傳信息。此外的突變與不利突變分開(kāi)；通過(guò)優(yōu)化組合積累有意義的遺傳信息。此外，重組還參與了許多重要的生物學(xué)過(guò)程，它為，重組還參與了許多重要的生物學(xué)過(guò)程，它為DNA損傷或復(fù)制障礙損傷或復(fù)制障礙提供修復(fù)機(jī)制。某些生物的基因表達(dá)受基因重組的調(diào)節(jié)，生物發(fā)育過(guò)提供修復(fù)機(jī)制。某些生物的基因表達(dá)受基因重組的調(diào)節(jié)，生物發(fā)育過(guò)程也受到基因加工的控制程也受到基因加工的控制。一、一、同源重組（同源重組（homologous recombination ）二、二、特異位點(diǎn)重組（特異位點(diǎn)重組（site-specific recombination）三、三、轉(zhuǎn)座重組（轉(zhuǎn)座重組（transpositional recombination）
基礎(chǔ)生物化學(xué)：第十二章 DNA的復(fù)制和修復(fù)
