《生物化學(xué)：第十章 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)《生物化學(xué)：第十章 DNA的復(fù)制和修復(fù)（39頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第十章第十章 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。第一節(jié)第一節(jié) DNA復(fù)制復(fù)
2、制 (DNA)n + dNTP (DNA)n+1+PPi 模板：兩條鏈都可作為模板模板：兩條鏈都可作為模板 引物：提供游離的引物：提供游離的3-OH3-OH末端末端 底物：底物： dNTPdNTP DNADNA復(fù)制的相關(guān)酶復(fù)制的相關(guān)酶 合成方向合成方向53,53,鏈從鏈從55向向33延長(zhǎng)延長(zhǎng)一、一、DNA復(fù)制概述復(fù)制概述二、遺傳信息傳遞的二、遺傳信息傳遞的 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 中心法則總結(jié)了生物體內(nèi)遺傳信息的流動(dòng)規(guī)律，揭示了遺傳的中心法則總結(jié)了生物體內(nèi)遺傳信息的流動(dòng)規(guī)律，揭示了遺傳的分子基礎(chǔ)，不僅使人們對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳、
3、變異等生命分子基礎(chǔ)，不僅使人們對(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)，而且以這方面的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展現(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。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。三、三、DNA的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制的概念的概念 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。這樣新形成的兩個(gè)新形成的兩個(gè)DN
4、A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)切潞铣傻模@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)實(shí)梯度離心技術(shù)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 DNA復(fù)制中的大腸桿菌
5、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)染色體的三分之二，其中一條雙鏈（一條
6、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)制四、四、DNA復(fù)制的起點(diǎn)和方向復(fù)制的起點(diǎn)和方向（1 1）DNADNA聚合酶聚合酶(DNA (DNA polymet
7、ases)polymetases)（2 2）引物酶）引物酶(peimase)(peimase)和引發(fā)體和引發(fā)體(primosome)(primosome)(至少有至少有6 6種不同的蛋白質(zhì)種不同的蛋白質(zhì)) ) ：?jiǎn)?dòng)啟動(dòng)RNARNA引物鏈的合成。引物鏈的合成。 (3(3） DNADNA連接酶連接酶（DNA ligaseDNA ligase） 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引物引物連連接接酶酶連連接接切切口口Mg2+連接酶連接酶ATP(真核）真核）或或NAD（原核）（原核）AMP+
8、PPi或或NMN+AMPATCGPTTPPPA A CCTGAPACPPPPOHTGGATCGPTTPPPA A CCTGAPACPPPTGGP缺口33555533模板鏈模板鏈模板鏈模板鏈 （4 4）DNADNA解鏈酶解鏈酶(DNA helicase)(DNA helicase)每解開(kāi)每解開(kāi)一對(duì)堿基需水解一對(duì)堿基需水解2 2分子分子ATPATP (5 (5）單鏈結(jié)合蛋白）單鏈結(jié)合蛋白(single-strand (single-strand binding protein,SSB)binding protein,SSB)：結(jié)合在解開(kāi)的：結(jié)合在解開(kāi)的DNADNA單鏈上，防止重新形成雙螺旋及核酸單
9、鏈上，防止重新形成雙螺旋及核酸酶的水解。酶的水解。 (6(6）拓?fù)洚悩?gòu)酶）拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase):(topoisomerase):(解旋酶解旋酶) )兼具兼具內(nèi)切酶和連接酶活力，能迅速將內(nèi)切酶和連接酶活力，能迅速將DNADNA超螺旋或雙螺超螺旋或雙螺旋緊張狀態(tài)變成松馳狀態(tài)，便于解鏈。旋緊張狀態(tài)變成松馳狀態(tài)，便于解鏈。 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶：在：在DNADNA的特定部位將雙鏈中的一條的特定部位將雙鏈中的一條切開(kāi)，使鏈的末端沿螺旋軸松解的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，然切開(kāi)，使鏈的末端沿螺旋軸松解的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，然后將切口封閉，使后將切口封閉，使DNADNA分子呈松弛狀態(tài)。（不需要分子呈松弛狀態(tài)。（不需
10、要ATPATP供能）。供能）。 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶（旋轉(zhuǎn)酶）：將（旋轉(zhuǎn)酶）：將DNADNA特定部位的兩條特定部位的兩條鏈均切開(kāi)，在無(wú)鏈均切開(kāi)，在無(wú)ATPATP存在時(shí)，使存在時(shí)，使DNADNA分子去除負(fù)超分子去除負(fù)超螺旋，變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。在有螺旋，變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。在有ATPATP供能時(shí)，可形成負(fù)供能時(shí)，可形成負(fù)超螺旋。超螺旋。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
11、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活性活性（370C每個(gè)酶分子每分鐘每個(gè)酶分子每分鐘聚合的核苷酸數(shù)）聚合的核苷酸數(shù)）DNA聚合酶聚合酶109，000400+600120，000100+-30400，00010-20+-9000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補(bǔ)缺、校正補(bǔ)缺、校正校正校正聚合聚合功能功能 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）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
12、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 2 2、原核細(xì)胞、原核細(xì)胞DNADNA的半的半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制過(guò)程不連續(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RNA引物引物引物體引物體D
13、NA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 大腸桿菌復(fù)制起點(diǎn)成串排列的重復(fù)序列大腸桿菌復(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DnaA（識(shí)別起（識(shí)別起點(diǎn)序列解點(diǎn)序列解開(kāi)雙鏈）開(kāi)雙鏈）DnaB（解開(kāi)雙鏈）（解開(kāi)雙鏈）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)模型聚合酶聚合酶III核
14、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）大腸桿菌染色體復(fù)制的終止大腸桿菌染色體復(fù)制的終止oric復(fù)制叉復(fù)制叉2復(fù)制叉復(fù)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
15、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)配核苷酸核苷酸六、真核細(xì)胞六、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)制哺乳動(dòng)物的哺乳動(dòng)物的DNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶()()DNADNA聚合酶聚合酶()()DNADNA聚合酶聚合酶(M)(M)DNADNA聚合酶聚合酶()()DNADNA聚合酶聚合酶()()定位定位細(xì)胞核細(xì)胞核細(xì)胞核細(xì)胞核線粒體線粒體細(xì)胞核細(xì)胞核細(xì)胞
16、核細(xì)胞核亞基數(shù)目亞基數(shù)目4 41 12 22 21 1外切酶活性外切酶活性無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)3535外切外切酶酶3535外切外切酶酶3535外切外切酶酶引物合成酶引物合成酶活性活性有有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)持續(xù)合成能持續(xù)合成能力力中等中等低低高高有有PCNAPCNA時(shí)高時(shí)高高高抑制劑抑制劑蚜腸霉素蚜腸霉素雙脫氧雙脫氧TTPTTP雙脫氧雙脫氧TTPTTP蚜腸霉素蚜腸霉素蚜腸霉素蚜腸霉素功能功能合成引物和合成引物和隨后鏈隨后鏈修復(fù)修復(fù)線粒體線粒體DNADNA合成合成合成先導(dǎo)鏈、合成先導(dǎo)鏈、校正校正修復(fù)、校正修復(fù)、校正端粒酶（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
17、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
18、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 TTTTGGGGTTTTGGGGTTT
19、TG5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCAAATTGGGTGGGT3 5 AATTTTG5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCAGTTTTG 整合和整合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
20、比較細(xì)胞細(xì)胞真核細(xì)胞真核細(xì)胞原核細(xì)胞原核細(xì)胞復(fù)制子復(fù)制子1000個(gè)以上個(gè)以上1個(gè)個(gè)起始位點(diǎn)起始位點(diǎn)多個(gè)多個(gè)1個(gè)個(gè)DNA聚合酶聚合酶、（均不具外切酶活性）、（均不具外切酶活性） 、（具（具 3 5 外切酶活性）外切酶活性）、速度速度較快較快較慢較慢方向方向雙向?yàn)橹?，也有單向雙向?yàn)橹?，也有單向雙向雙向 一、概念一、概念二、逆轉(zhuǎn)錄酶二、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)
21、重要工具酶三種功能三種功能依賴依賴DNA指導(dǎo)下的指導(dǎo)下的DNA聚合酶活力聚合酶活力依賴依賴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)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的合成的合成依賴依賴RNA的的DNA聚合酶聚合酶核糖核酸核糖核酸酶酶H活力活力依賴依賴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
22、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)錄酶酶八、八、DNA合成的抑制劑合成的抑制劑第二節(jié)第二節(jié) 某些物理化學(xué)因子，如紫外線、電離輻射某些物理化學(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)理是作用于作用，其機(jī)理是作用于DNADNA，造成，造成DNADNA結(jié)構(gòu)和功結(jié)構(gòu)和功能的破壞，稱(chēng)為能的破壞，稱(chēng)為DNADNA的損傷的損傷. DNA. DNA的損傷也稱(chēng)為的損傷也稱(chēng)為DNADNA突變。突變。 DN
23、ADNA分子中的核苷酸序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變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，從而導(dǎo)致DNADNA的復(fù)制以及后來(lái)的轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物的復(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)為隨之發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳特性，稱(chēng)為DNADNA的突變。它包括由于的突變。它包括由于DNADNA損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)而損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)而引起的突變，以及由于不同引起的突變，以及由于不同DNADNA分子之間的交換而分子之間的交換而引起的遺傳重組。引起的遺傳重組。（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(frame
24、sshift mutation) -T-C-T-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換野生型基因野生型基因 -T-C-T-A-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-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-
25、T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失缺失AT （二）（二）誘變劑的作用誘變劑的作用 化學(xué)誘變劑：化學(xué)誘變劑： 堿基類(lèi)似物堿基類(lèi)似物(base analog) 5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶 堿基修飾劑堿基修飾劑(base modifier) 亞硝酸亞硝酸 烷化劑烷化劑 嵌入染料嵌入染料(intercalation dye) 吖啶類(lèi)化合物吖啶類(lèi)化合物 物理誘變劑：物理誘變劑：紫外線紫外線(ultraviolet)和電離輻射和電離輻射(ionizing radiation)二、二、DNA的損傷修復(fù)機(jī)制的損傷修復(fù)機(jī)制 （一）直接修復(fù)（光裂合酶，）（一）直接修復(fù)（光裂合酶，）
26、（二（二）切除修復(fù)切除修復(fù)(堿基堿基,核苷酸核苷酸,錯(cuò)配）錯(cuò)配）（三）（三）重組修復(fù)重組修復(fù) （四）（四）誘導(dǎo)修復(fù)誘導(dǎo)修復(fù)（SOS修復(fù)）修復(fù)）暗修復(fù)暗修復(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)
27、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
生物化學(xué)：第十章 DNA的復(fù)制和修復(fù)
