生物化學(xué)課件 復(fù)制

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1、 第第十章十章基因信息的傳遞基因信息的傳遞遺傳信息傳遞的中心法則遺傳信息傳遞的中心法則DNA復(fù)制復(fù)制RNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)翻譯翻譯RNA逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)翻譯翻譯*DNADNA通過(guò)基因表達(dá)，決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)通過(guò)基因表達(dá)，決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能、功能 *DNADNA通過(guò)復(fù)制，將基因信息代代相傳通過(guò)復(fù)制，將基因信息代代相傳 *RNARNA參與參與DNADNA遺傳信息的表達(dá)遺傳信息的表達(dá) *RNARNA也可作為某些病毒遺傳信息的載體也可作為某些病毒遺傳信息的載體本本 章章 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容1、復(fù)制（、復(fù)制（replicationreplication）2、基因表達(dá)、基因表

2、達(dá)轉(zhuǎn)錄（轉(zhuǎn)錄（transcriptiontranscription）翻譯（翻譯（translationtranslation）（gene expression)gene expression)第第一節(jié)一節(jié) DNA的生物合成的生物合成 本本節(jié)主要內(nèi)容節(jié)主要內(nèi)容：1 1、DNADNA復(fù)制的特征復(fù)制的特征2 2、參與參與DNADNA復(fù)制的物質(zhì)復(fù)制的物質(zhì)3 3、DNADNA生物合成過(guò)程生物合成過(guò)程5 5、逆轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式、逆轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式4 4、DNADNA損傷與修復(fù)損傷與修復(fù)一、一、DNADNA的的復(fù)制復(fù)制 (replication)(replication)由親代由親代DNADNA合成兩個(gè)

3、相同的子代合成兩個(gè)相同的子代 DNADNA的過(guò)程。的過(guò)程。復(fù)制復(fù)制親代親代DNA子代子代DNA（一）（一）DNA復(fù)制的復(fù)制的特征特征n 半保留復(fù)制半保留復(fù)制 （semi-conservative replication）n 半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制 （semi-discontinuous replication）n 雙向復(fù)制雙向復(fù)制 （bidirectional replication）n 有特定的起點(diǎn)有特定的起點(diǎn)子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式 全保留式全保留式 半保留式半保留式 混合式混合式 一、半保留復(fù)制一、半保留復(fù)制（一）半保留復(fù)制的定義（一）半保留

4、復(fù)制的定義 復(fù)制時(shí)，母鏈的雙鏈復(fù)制時(shí)，母鏈的雙鏈DNA解開(kāi)成兩股單鏈，各解開(kāi)成兩股單鏈，各自作為模板指導(dǎo)子代合成新的互補(bǔ)鏈。子代細(xì)胞的自作為模板指導(dǎo)子代合成新的互補(bǔ)鏈。子代細(xì)胞的DNA雙鏈，其中一股單鏈從親代完整地接受過(guò)來(lái)，雙鏈，其中一股單鏈從親代完整地接受過(guò)來(lái)，另一股單鏈則完全重新合成。由于堿基互補(bǔ)，兩個(gè)另一股單鏈則完全重新合成。由于堿基互補(bǔ)，兩個(gè)子細(xì)胞的子細(xì)胞的DNA雙鏈，都和親代母鏈雙鏈，都和親代母鏈DNA堿基序列一堿基序列一致。這種復(fù)制方式稱為致。這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制半保留復(fù)制。AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACT

5、GTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈母鏈DNA 復(fù)制過(guò)程中形成復(fù)制過(guò)程中形成的復(fù)制叉的復(fù)制叉子代子代DNA （二）半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)依據(jù)（二）半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)依據(jù)（三）半保留復(fù)制的意義（三）半保留復(fù)制的意義 使親代使親代DNA所含的信息以極高的準(zhǔn)確度所含的信息以極高的準(zhǔn)確度傳遞給子代傳遞給子代DNA分子。分子。3 5 3 5 解鏈方向解鏈方向3 5 3 3 5 領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈(leading strand)隨從鏈隨從鏈(lagging strand)二二、復(fù)制

6、的半不連續(xù)性復(fù)制的半不連續(xù)性 DNA雙螺旋的兩條鏈?zhǔn)欠雌叫械?，而雙螺旋的兩條鏈?zhǔn)欠雌叫械模鳧NA合成的合成的方向只能是方向只能是53。在在DNA復(fù)制時(shí)，復(fù)制時(shí)，1條鏈的合成方向和復(fù)制叉的前條鏈的合成方向和復(fù)制叉的前進(jìn)方向相同，可以連續(xù)復(fù)制，叫作進(jìn)方向相同，可以連續(xù)復(fù)制，叫作前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈（leading strand）；而另一條鏈的合成方向和）；而另一條鏈的合成方向和復(fù)制叉的前進(jìn)方向正好相反，不能連續(xù)復(fù)制，只復(fù)制叉的前進(jìn)方向正好相反，不能連續(xù)復(fù)制，只能分成幾個(gè)片段（能分成幾個(gè)片段（岡崎片段）岡崎片段）合成，稱之為合成，稱之為滯后滯后鏈鏈（lagging strand）。）。領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從

7、鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的的半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制。三三、雙向復(fù)制雙向復(fù)制 雙向復(fù)制的定義雙向復(fù)制的定義 復(fù)制時(shí)，復(fù)制時(shí)，DNA從從起始點(diǎn)（起始點(diǎn)（origin）向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相反的復(fù)制叉，稱為反的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制雙向復(fù)制。53oriorioriori535533553復(fù)制子復(fù)制子3真核生物的雙向復(fù)制真核生物的雙向復(fù)制四、四、有特定的起始點(diǎn)有特定的起始點(diǎn)u原核生物只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)原核生物只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)u真核生物有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)真核生物有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)（二）（二）參與參與DNA復(fù)制的復(fù)制的物質(zhì)

8、物質(zhì) 1底物：四種底物：四種 dNTP：dATP、dTTP、dGTP、dCTP 2聚合酶：依賴聚合酶：依賴DNA的的DNA聚合酶，聚合酶，DNA-pol；3模板：指解開(kāi)成單鏈的模板：指解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈；母鏈；4引物：提供引物：提供3OH末端，使末端，使dNP可以依可以依 次聚合；次聚合；5其他酶和蛋白質(zhì)因子。其他酶和蛋白質(zhì)因子。參與復(fù)制的主要酶類參與復(fù)制的主要酶類（一）（一）DNA聚合酶聚合酶（二）解鏈解旋酶（二）解鏈解旋酶（三）引物酶（三）引物酶（四）（四）DNA連接酶連接酶u DNA聚合酶聚合酶 全稱：依賴全稱：依賴DNA的的DNA聚合酶（聚合酶（DDDP）縮寫(xiě)：縮寫(xiě)：DNApol

9、活性：活性：1.53 的聚合活性的聚合活性 2.核酸外切酶核酸外切酶活性活性復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)復(fù)制的化學(xué)反應(yīng) 在聚合酶的作用下，一個(gè)核苷酸在聚合酶的作用下，一個(gè)核苷酸 5 5-P和相和相鄰的核苷酸上核糖的鄰的核苷酸上核糖的3-OH生成磷酸二酯生成磷酸二酯鍵而逐一聚合的形成多核苷酸鏈。鍵而逐一聚合的形成多核苷酸鏈。（dNMP）ndNTP（dNMP）n+l ppi5 A G C T T C A G G A T A 3|3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5 3 5 外切酶活性外切酶活性 5 3 外切酶活性外切酶活性?能切除能切除RNA引物和突變的引物和突變的 DNA片段

10、。片段。能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對(duì)，并將其水解。能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對(duì)，并將其水解。核酸外切酶活性核酸外切酶活性 1原核生物的原核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA-pol IDNA-pol IIDNA-pol（1）DNA聚合酶聚合酶：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 單一多肽鏈，從單一多肽鏈，從N端到端到C端有端有3個(gè)酶促活個(gè)酶促活性結(jié)構(gòu)域依次排列：性結(jié)構(gòu)域依次排列：53外切酶、外切酶、35外切酶和外切酶和DNA聚合酶。聚合酶。DNA Pol I在蛋白酶的作用下，可分為大、在蛋白酶的作用下，可分為大、小兩個(gè)片段。小片段具有小兩個(gè)片段。小片段具有53外切外切酶活性。大片段（又稱為酶活性。大片段（又稱為Klenow片段）片段）

11、具有聚合酶活性及具有聚合酶活性及35 外切酶活性，外切酶活性，它對(duì)核酸技術(shù)十分有用。它對(duì)核酸技術(shù)十分有用。323個(gè)氨基酸個(gè)氨基酸小片段小片段5 核酸外切核酸外切酶活性酶活性大片段大片段/Klenow 片段片段 604個(gè)氨基酸個(gè)氨基酸DNA聚合酶活性聚合酶活性 5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性N 端端C 端端木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶DNA-pol Klenow片段是實(shí)驗(yàn)室合成片段是實(shí)驗(yàn)室合成DNA，進(jìn)行，進(jìn)行分子生物學(xué)研究中常用的工具酶。分子生物學(xué)研究中常用的工具酶。DNA-pol I在活細(xì)胞內(nèi)的功能在活細(xì)胞內(nèi)的功能 1）53聚合酶的活性：對(duì)復(fù)制和修復(fù)聚合酶的活性：對(duì)復(fù)制和修復(fù)中出現(xiàn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)。

12、中出現(xiàn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)。2）35外切酶活性：對(duì)復(fù)制中錯(cuò)誤進(jìn)外切酶活性：對(duì)復(fù)制中錯(cuò)誤進(jìn)行即時(shí)校讀，保證復(fù)制的準(zhǔn)確性。行即時(shí)校讀，保證復(fù)制的準(zhǔn)確性。3）53外切酶活性：可去除外切酶活性：可去除RNA引物引物和突變堿基。和突變堿基。（2）DNA-pol II 53聚合酶活性聚合酶活性 35外切酶活性外切酶活性 無(wú)無(wú)53外切酶活性外切酶活性 它只是在無(wú)它只是在無(wú)pol I及及pol 的情況下才起作用，的情況下才起作用，其真正的功能也未完全清楚，可能在其真正的功能也未完全清楚，可能在損傷修損傷修復(fù)中有特殊作用。復(fù)中有特殊作用。（3）DNA pol-結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由由1010種亞基組成不對(duì)稱異源二聚體。

13、種亞基組成不對(duì)稱異源二聚體。核心酶（核心酶（）亞基：亞基：53 聚合酶活性聚合酶活性 亞基：亞基：3 5外切酶活性和堿基選擇功能外切酶活性和堿基選擇功能 亞基亞基:可能起組裝作用可能起組裝作用 亞基：夾穩(wěn)模板鏈并使酶沿模板鏈滑動(dòng)亞基：夾穩(wěn)模板鏈并使酶沿模板鏈滑動(dòng) 復(fù)合物：促進(jìn)全酶組裝至模板及增強(qiáng)核心復(fù)合物：促進(jìn)全酶組裝至模板及增強(qiáng)核心 酶活性酶活性DNA-pol (250kD)DNA-pol 在活細(xì)胞內(nèi)的功能在活細(xì)胞內(nèi)的功能 53聚合酶的活性：聚合酶的活性：是在復(fù)制延長(zhǎng)中真正催化新鏈核苷酸聚合的是在復(fù)制延長(zhǎng)中真正催化新鏈核苷酸聚合的酶。酶。35外切酶活性：外切酶活性：對(duì)復(fù)制中錯(cuò)誤進(jìn)行即時(shí)校對(duì)復(fù)

14、制中錯(cuò)誤進(jìn)行即時(shí)校讀，保證復(fù)制的準(zhǔn)確性。讀，保證復(fù)制的準(zhǔn)確性。催化催化DNA聚合聚合參與參與DNA損損傷的應(yīng)急狀傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)態(tài)修復(fù)修復(fù)合成、修復(fù)合成、切除引物、切除引物、填補(bǔ)空隙填補(bǔ)空隙功能功能2040400分子數(shù)分子數(shù)/細(xì)胞細(xì)胞1011亞基數(shù)亞基數(shù)+5 外切酶活性外切酶活性+5 外切酶活性外切酶活性+5 聚合酶活性聚合酶活性pol IIIpol IIpol IE.Coli中的中的DNA聚合酶聚合酶2真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶 DNApol，。DNApo1：延長(zhǎng)領(lǐng)頭鏈和隨從鏈；：延長(zhǎng)領(lǐng)頭鏈和隨從鏈；DNApoI：合成：合成RNA引物；引物；DNApol：校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口。：

15、校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口。DNApol：在沒(méi)有其他：在沒(méi)有其他DNApol時(shí)時(shí) 發(fā)揮催化功能。發(fā)揮催化功能。DNApo1：催化線粒體：催化線粒體DNA的合成的合成真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶填填補(bǔ)補(bǔ)引引物物空空隙隙，切切除除修修復(fù)復(fù)，重重組組延延長(zhǎng)長(zhǎng)子子鏈鏈的的主主要要酶酶，解解螺螺旋旋酶酶活活性性線線粒粒體體DNA復(fù)復(fù)制制低低保保真真度度的的復(fù)復(fù)制制起起始始引引發(fā)發(fā)，引引物物酶酶活活性性功功能能+-3 5 核核酸酸外外切切酶酶活活性性高高高高高高？中中5 3 聚聚合合活活性性25.512.514.04.016.5分分子子量量（kD）DNA-pol填填補(bǔ)補(bǔ)引引物物空空隙隙，切切除除修修復(fù)

16、復(fù)，重重組組延延長(zhǎng)長(zhǎng)子子鏈鏈的的主主要要酶酶，解解螺螺旋旋酶酶活活性性線線粒粒體體DNA復(fù)復(fù)制制低低保保真真度度的的復(fù)復(fù)制制起起始始引引發(fā)發(fā)，引引物物酶酶活活性性功功能能+-3 5 核核酸酸外外切切酶酶活活性性高高高高高高？中中5 3 聚聚合合活活性性25.512.514.04.016.5分分子子量量（kD）DNA-pol（二）與復(fù)制起始及解鏈解旋相關(guān)的酶類（二）與復(fù)制起始及解鏈解旋相關(guān)的酶類 在復(fù)制起始時(shí)需要多種酶和蛋白因子，共同在復(fù)制起始時(shí)需要多種酶和蛋白因子，共同起解開(kāi)、理順起解開(kāi)、理順DNA鏈，維持鏈，維持DNA在一段時(shí)間在一段時(shí)間內(nèi)處于單鏈狀態(tài)的作用。內(nèi)處于單鏈狀態(tài)的作用。理順理順D

17、NA鏈鏈拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶(gyrA,B)穩(wěn)定已解開(kāi)的單鏈穩(wěn)定已解開(kāi)的單鏈單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白SSB催化催化RNA引物生成引物生成引物酶引物酶DnaG(dnaG)運(yùn)送和協(xié)同運(yùn)送和協(xié)同DnaBDnaC(dnaC)解開(kāi)解開(kāi)DNA雙鏈雙鏈解螺旋酶解螺旋酶DnaB(dnaB)辨認(rèn)起始點(diǎn)辨認(rèn)起始點(diǎn)DnaA(dnaA)蛋白質(zhì)（基因）蛋白質(zhì)（基因）通用名通用名功能功能原核生物復(fù)制起始的相關(guān)蛋白質(zhì)原核生物復(fù)制起始的相關(guān)蛋白質(zhì)1.與復(fù)制起始及解鏈相關(guān)的酶類及蛋白與復(fù)制起始及解鏈相關(guān)的酶類及蛋白（1）DnaA蛋白蛋白（2）DnaB蛋白（解螺旋酶）蛋白（解螺旋酶）（3）DnaC蛋白蛋白（1）DnaA蛋白

18、蛋白 DnaA蛋白是由相同亞基組成的四聚體。蛋白是由相同亞基組成的四聚體。復(fù)制起始時(shí)，復(fù)制起始時(shí)，DnaA蛋白辨認(rèn)并結(jié)合蛋白辨認(rèn)并結(jié)合E.coli上上復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn)oriC，1020個(gè)DnaA蛋白相互靠近形成蛋白相互靠近形成DNA蛋白質(zhì)復(fù)蛋白質(zhì)復(fù)合體結(jié)構(gòu)，促使合體結(jié)構(gòu)，促使oriC局部解鏈。局部解鏈。E.Coli 基因圖基因圖復(fù)制起始點(diǎn)（復(fù)制起始點(diǎn)（E E.coli-oriC.coli-oriC）GATTNTTTATTT GATCTNTTNTATT GATCCTTATTAG 1 13 17 29 32 44 1 13 17 29 32 44 TGTGGATTA-TTATTACACA-TT

19、TGGATAA-TTATCCACA58 66 166 174 201 209 237 24558 66 166 174 201 209 237 245串聯(lián)重復(fù)序列串聯(lián)重復(fù)序列反向重復(fù)序列反向重復(fù)序列5 3 5 3 識(shí)別區(qū)識(shí)別區(qū)AT富含區(qū)富含區(qū)（2 2）DnaB蛋白蛋白 解螺旋酶解螺旋酶、復(fù)制蛋白復(fù)制蛋白rep，利用利用ATPATP供能，供能，作用于氫鍵，使作用于氫鍵，使DNADNA雙鏈解開(kāi)成為兩條單鏈。雙鏈解開(kāi)成為兩條單鏈。Dna BDna C解鏈方向解鏈方向（3）DnaC蛋白蛋白 Dna C蛋白的作用是將具有解鏈酶活性的蛋白的作用是將具有解鏈酶活性的Dna B蛋白運(yùn)送到復(fù)制模板，并協(xié)同蛋白運(yùn)

20、送到復(fù)制模板，并協(xié)同Dna B 蛋白的作用。蛋白的作用。解鏈過(guò)程中，解鏈過(guò)程中，DNADNA分子會(huì)過(guò)度擰緊、打結(jié)、分子會(huì)過(guò)度擰緊、打結(jié)、纏繞、連環(huán)等現(xiàn)象。纏繞、連環(huán)等現(xiàn)象。2DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶（DNA topoisomerase）DNADNA拓?fù)洚悩?gòu)酶，改變拓?fù)洚悩?gòu)酶，改變DNADNA分子構(gòu)象，分子構(gòu)象，理順理順DNADNA鏈，使復(fù)制能順利進(jìn)行。鏈，使復(fù)制能順利進(jìn)行。分類：拓?fù)涿阜诸悾和負(fù)涿负屯負(fù)涿负屯負(fù)涿?作用特點(diǎn)：對(duì)作用特點(diǎn)：對(duì)DNA分子的作用是既能水分子的作用是既能水解，又能連接磷酸二酯鍵。解，又能連接磷酸二酯鍵。DNA分子一邊解鏈，一邊復(fù)制，拓?fù)涿阜肿右贿吔怄?，一邊?fù)制，拓?fù)涿?/p>

21、是在復(fù)制全過(guò)程中都是有作用的。是在復(fù)制全過(guò)程中都是有作用的。拓?fù)洚愅負(fù)洚悩?gòu)酶構(gòu)酶切斷切斷DNA雙鏈中雙鏈中一股一股鏈，使鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封閉切口，閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)反應(yīng)不需不需ATP。拓?fù)洚愅負(fù)洚悩?gòu)酶構(gòu)酶切斷切斷DNA分子分子兩股兩股鏈，斷端通過(guò)鏈，斷端通過(guò)切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，連接斷端，供能，連接斷端，DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。作用機(jī)制作用機(jī)制 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶作用機(jī)制：作用機(jī)制：3單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（

22、single stranded DNA binding protein，SSB）的作用是在復(fù)制中的作用是在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護(hù)單鏈的完整。維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護(hù)單鏈的完整。模板的模板的DNA總要處于單鏈狀態(tài)，而總要處于單鏈狀態(tài)，而DNA分子分子只要符合堿只要符合堿基基配對(duì)，又總會(huì)有形成雙鏈的傾向，配對(duì)，又總會(huì)有形成雙鏈的傾向，以使分子達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)和免受胞內(nèi)廣泛存在的以使分子達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)和免受胞內(nèi)廣泛存在的核酸酶降解核酸酶降解。（三）引物酶（三）引物酶 DNA聚合酶不能從頭合成聚合酶不能從頭合成DNA鏈，只能延長(zhǎng)鏈，只能延長(zhǎng)已有的已有的DNA或或RNA引物鏈。引物鏈。引物酶引物酶

23、（primase）在復(fù)制起始時(shí)催化）在復(fù)制起始時(shí)催化引物引物（primerprimer）合成，合成，提供提供3 3-OHOH末端，使末端，使DNA-polDNA-pol能夠催化能夠催化dNTPdNTP聚合。聚合。引物酶屬引物酶屬DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNA 聚合酶，但不同于聚合酶，但不同于催化轉(zhuǎn)錄過(guò)程的催化轉(zhuǎn)錄過(guò)程的RNA聚合酶。在聚合酶。在E.coli，引物，引物酶是酶是dnaG基因的產(chǎn)物基因的產(chǎn)物DnaG。（四）（四）DNA連接酶連接酶（DNA ligase）連接連接DNA鏈鏈3-OH末端和相鄰末端和相鄰DNA鏈的鏈的5 P末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從

24、而把兩段相鄰的鄰的DNA鏈連成完整的鏈。鏈連成完整的鏈。特點(diǎn)：連接酶連接堿基互補(bǔ)基礎(chǔ)上的雙鏈中的特點(diǎn)：連接酶連接堿基互補(bǔ)基礎(chǔ)上的雙鏈中的單鏈缺口，它并沒(méi)有連接單獨(dú)存在的單鏈缺口，它并沒(méi)有連接單獨(dú)存在的DNA單鏈單鏈或或RNA單鏈的作用。單鏈的作用。功能：在復(fù)制中起最后接合缺口的作用，在功能：在復(fù)制中起最后接合缺口的作用，在DNA修復(fù)、重組、剪接中也起縫合缺口作用，修復(fù)、重組、剪接中也起縫合缺口作用，也是也是基因工程的重要工具酶之一基因工程的重要工具酶之一。POO-O-OHO5POO-O-O335DNA連接酶連接酶ATPADP5353三種酶催化生成磷酸二酯鍵的比較三種酶催化生成磷酸二酯鍵的比較三

25、三、原核生物原核生物DNA生物合成生物合成（一）復(fù)制的起始（一）復(fù)制的起始（二）復(fù)制的延長(zhǎng)（二）復(fù)制的延長(zhǎng)（三）復(fù)制的終止（三）復(fù)制的終止 1、DNA解鏈解鏈 2、引發(fā)體的形成并合成引物、引發(fā)體的形成并合成引物 3、超螺旋的轉(zhuǎn)型、超螺旋的轉(zhuǎn)型（一）復(fù)制的起始（一）復(fù)制的起始DnaADnaA蛋白辨認(rèn)起始點(diǎn)蛋白辨認(rèn)起始點(diǎn),形成起始復(fù)合物形成起始復(fù)合物DnaBDnaB蛋白解螺旋蛋白解螺旋DnaCDnaC蛋白協(xié)助蛋白協(xié)助DnaBDnaB在多種蛋白質(zhì)參與下，在多種蛋白質(zhì)參與下，DNADNA解開(kāi)成單鏈解開(kāi)成單鏈SSBSSB維持單鏈穩(wěn)定維持單鏈穩(wěn)定 Dna A Dna B、Dna CDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)

26、酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 引發(fā)體的形成引發(fā)體的形成含有解螺旋酶、含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和DNA復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體引發(fā)體。引物的合成引物的合成Dna ADna B、Dna CDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶引物酶引物酶OHSSB3 5 3 5 引物酶引物酶OH（三）超螺旋的轉(zhuǎn)型（三）超螺旋的轉(zhuǎn)型 解鏈將導(dǎo)致下游發(fā)生打結(jié)現(xiàn)象或解鏈將導(dǎo)致下游發(fā)生打結(jié)現(xiàn)象或DNA超超螺旋的其他部分過(guò)度擰轉(zhuǎn)。螺旋的其他部分過(guò)度擰轉(zhuǎn)。拓?fù)涿竿ㄟ^(guò)切斷、旋轉(zhuǎn)和再連結(jié)的作用，拓?fù)涿竿ㄟ^(guò)切斷、旋轉(zhuǎn)和再連結(jié)的作用，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)DNA超螺旋的轉(zhuǎn)型超螺旋的轉(zhuǎn)型。復(fù)制起始

27、的過(guò)程復(fù)制起始的過(guò)程 1DnaA蛋白辨認(rèn)結(jié)合蛋白辨認(rèn)結(jié)合oriC的重復(fù)序列，并與的重復(fù)序列，并與DNA形成復(fù)合物，引起解鏈；形成復(fù)合物，引起解鏈；2DnaB在在DnaC的輔助下結(jié)合于初步打開(kāi)的的輔助下結(jié)合于初步打開(kāi)的雙鏈，并用其解螺旋酶活性開(kāi)鏈；雙鏈，并用其解螺旋酶活性開(kāi)鏈；3拓?fù)涿竿ㄟ^(guò)切斷、旋轉(zhuǎn)和再連結(jié)的作用，實(shí)拓?fù)涿竿ㄟ^(guò)切斷、旋轉(zhuǎn)和再連結(jié)的作用，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)DNA超螺旋的轉(zhuǎn)型；超螺旋的轉(zhuǎn)型；4SSB結(jié)合在已開(kāi)鏈的結(jié)合在已開(kāi)鏈的DNA模板上，使模板上，使DNA在一定的范圍內(nèi)保持開(kāi)鏈狀態(tài)。在一定的范圍內(nèi)保持開(kāi)鏈狀態(tài)。5引物酶介入，形成的引發(fā)體，可按照模板的引物酶介入，形成的引發(fā)體，可按照模板的配對(duì)序

28、列，催化配對(duì)序列，催化NTP的聚合，生成引物。的聚合，生成引物。（二）復(fù)制的延長(zhǎng)（二）復(fù)制的延長(zhǎng) 脫氧單核苷酸逐個(gè)加入而延長(zhǎng)脫氧單核苷酸逐個(gè)加入而延長(zhǎng)DNA新鏈，新鏈，其化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)是生成磷酸二酯鍵。其化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)是生成磷酸二酯鍵。催化此反應(yīng)的酶：催化此反應(yīng)的酶：原核生物：原核生物：DNA-pol 真核生物：真核生物：DNA-pol催化不連續(xù)復(fù)制催化不連續(xù)復(fù)制 DNA-pol催化連續(xù)復(fù)制催化連續(xù)復(fù)制（）復(fù)制延長(zhǎng)的生化過(guò)程（）復(fù)制延長(zhǎng)的生化過(guò)程 復(fù)制起始時(shí)，母鏈即已解開(kāi)，兩股單鏈復(fù)制起始時(shí)，母鏈即已解開(kāi)，兩股單鏈都是模板，其作用是按堿基配對(duì)規(guī)律指都是模板，其作用是按堿基配對(duì)規(guī)律指引核苷酸加入到新

29、鏈引核苷酸加入到新鏈。每次加入的單個(gè)核苷酸，都是以每次加入的單個(gè)核苷酸，都是以dNTP為為原料，復(fù)制時(shí)子鏈從原料，復(fù)制時(shí)子鏈從5向向3延長(zhǎng)。延長(zhǎng)。復(fù)制延長(zhǎng)速度相當(dāng)快。復(fù)制延長(zhǎng)速度相當(dāng)快。E.coli每秒鐘能加每秒鐘能加入的核苷酸數(shù)達(dá)入的核苷酸數(shù)達(dá)2500個(gè)。個(gè)。（二）復(fù)制的半不連續(xù)性和岡崎片段（二）復(fù)制的半不連續(xù)性和岡崎片段 在形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，在形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，DNA雙鏈的走向是雙鏈的走向是相反的。相反的。復(fù)制經(jīng)解鏈后，兩股單鏈在復(fù)制叉上也是復(fù)制經(jīng)解鏈后，兩股單鏈在復(fù)制叉上也是走向相反。走向相反。復(fù)制，包括引物合成，只能從復(fù)制，包括引物合成，只能從5向向3延伸。延伸。而在同一復(fù)制叉上，解鏈

30、的方向只可能有而在同一復(fù)制叉上，解鏈的方向只可能有一個(gè)。一個(gè)。復(fù)制方向與解鏈方向不一致復(fù)制方向與解鏈方向不一致 可以理解不連續(xù)復(fù)制的成因可以理解不連續(xù)復(fù)制的成因1 1領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制 順著解鏈方向而生成的子鏈，復(fù)制是連順著解鏈方向而生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為領(lǐng)頭鏈（續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為領(lǐng)頭鏈（leading strand)。2隨從鏈不連續(xù)復(fù)制隨從鏈不連續(xù)復(fù)制 復(fù)制的方向與解鏈方向相反生成的子鏈稱為復(fù)制的方向與解鏈方向相反生成的子鏈稱為隨從鏈隨從鏈（lagging strand）。隨從鏈隨從鏈的復(fù)制必須等待模板鏈解開(kāi)至足夠長(zhǎng)的復(fù)制必須等待模板鏈解開(kāi)至足夠長(zhǎng)度，才能從度，

31、才能從53方向生成引物然后復(fù)制。方向生成引物然后復(fù)制。隨從鏈隨從鏈在延長(zhǎng)時(shí)，又要等到下一段暴露出足在延長(zhǎng)時(shí)，又要等到下一段暴露出足夠長(zhǎng)而度的模板，夠長(zhǎng)而度的模板，再次再次生成引物而延長(zhǎng)。這生成引物而延長(zhǎng)。這就是不連續(xù)復(fù)制。就是不連續(xù)復(fù)制。隨從鏈的合成隨從鏈的合成3岡崎片段岡崎片段 隨從鏈不連續(xù)復(fù)制的片段稱為岡崎片段，隨從鏈不連續(xù)復(fù)制的片段稱為岡崎片段，其大小在其大小在10002000個(gè)核苷酸。個(gè)核苷酸。每一個(gè)不連續(xù)復(fù)制的片段每一個(gè)不連續(xù)復(fù)制的片段5-端都帶有端都帶有一個(gè)一個(gè)RNA引物。引物。片段的復(fù)制完成后，片段的復(fù)制完成后，RNA引物會(huì)被除去引物會(huì)被除去而代之以而代之以DNA片段，因此復(fù)制至

32、最后，片段，因此復(fù)制至最后，兩股子鏈都是兩股子鏈都是DNA鏈。鏈。3 3 5 5 3 3 5 5 解鏈方向解鏈方向3 35 53 33 35 5岡崎片段岡崎片段在同一個(gè)復(fù)制叉上，領(lǐng)頭鏈在同一個(gè)復(fù)制叉上，領(lǐng)頭鏈的復(fù)制先于后隨鏈，但兩鏈的復(fù)制先于后隨鏈，但兩鏈?zhǔn)窃谑窃谕煌籇NApol 催化下催化下進(jìn)行。即隨從鏈的模板可折進(jìn)行。即隨從鏈的模板可折疊或環(huán)繞成環(huán)狀，與前導(dǎo)鏈疊或環(huán)繞成環(huán)狀，與前導(dǎo)鏈正在延長(zhǎng)的區(qū)域?qū)R，使領(lǐng)正在延長(zhǎng)的區(qū)域?qū)R，使領(lǐng)頭鏈和隨從鏈的生長(zhǎng)點(diǎn)都處頭鏈和隨從鏈的生長(zhǎng)點(diǎn)都處在在DNApol 催化位點(diǎn)上。催化位點(diǎn)上。解鏈方向就是酶的前進(jìn)方向，解鏈方向就是酶的前進(jìn)方向，也是復(fù)制叉延伸方

33、向。也是復(fù)制叉延伸方向。復(fù)復(fù)制制延延長(zhǎng)長(zhǎng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖（三）復(fù)制的終止（三）復(fù)制的終止 原核生物基因是環(huán)狀原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)(ter)處匯合。處匯合。復(fù)制的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)剛好把環(huán)狀復(fù)制的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)剛好把環(huán)狀DNA分為兩個(gè)半圓，兩個(gè)方向各進(jìn)行分為兩個(gè)半圓，兩個(gè)方向各進(jìn)行180，同，同時(shí)在終止點(diǎn)匯合。時(shí)在終止點(diǎn)匯合。為了定位方便，習(xí)慣把為了定位方便，習(xí)慣把E.coli的的DNA分為分為100等分。等分。E.coli復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn)oriC在在82位位點(diǎn)，復(fù)制終點(diǎn)點(diǎn)，復(fù)制終點(diǎn)ter（termination）在）在32位位點(diǎn)。

34、點(diǎn)。Ecoli 基因圖基因圖oriter E.coli8232teroriC5 5 DNA-pol 5 OHP5 DNA-pol dNTP5 5 P5 5 ATP ADP+PiDNA連接酶連接酶 隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接逆轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式逆轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways第四節(jié)第四節(jié)逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶(reverse transcriptase)逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶一、逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄酶一、逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄酶 （一）逆轉(zhuǎn)錄（一）逆轉(zhuǎn)錄 在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下以在逆轉(zhuǎn)錄

35、酶的作用下以RNA為模板合成為模板合成DNA的過(guò)程。此過(guò)程中，核酸合成與轉(zhuǎn)的過(guò)程。此過(guò)程中，核酸合成與轉(zhuǎn)錄（錄（DNARNA）過(guò)程遺傳信息的流動(dòng)）過(guò)程遺傳信息的流動(dòng)方向相反（方向相反（RNADNA），故稱為），故稱為逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)錄（錄（reverse transcription)。（二）逆轉(zhuǎn)錄病毒（二）逆轉(zhuǎn)錄病毒 RNA病毒的基因組是病毒的基因組是RNA而不是而不是DNA，其復(fù)制，其復(fù)制方式是逆轉(zhuǎn)錄，故稱為方式是逆轉(zhuǎn)錄，故稱為逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒（retrovirus）。）。RNA病毒感染活細(xì)胞后，要先經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄成為雙病毒感染活細(xì)胞后，要先經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄成為雙鏈鏈DNA，通過(guò)基因重組方式，參加入宿主細(xì)胞，

36、通過(guò)基因重組方式，參加入宿主細(xì)胞基因組，并隨宿主細(xì)胞復(fù)制和表達(dá)。這種重組基因組，并隨宿主細(xì)胞復(fù)制和表達(dá)。這種重組方式稱為整合（方式稱為整合（integration）。）。病毒基因的整合可能是病毒致癌的重要方式。病毒基因的整合可能是病毒致癌的重要方式。（三）逆轉(zhuǎn)錄酶（三）逆轉(zhuǎn)錄酶 能催化以單鏈能催化以單鏈RNA為模板合成雙鏈為模板合成雙鏈DNA的反應(yīng)的反應(yīng)的酶稱為的酶稱為逆轉(zhuǎn)錄酶（逆轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase)。它兼有三種酶的活性：它兼有三種酶的活性：RNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA聚合酶，聚合酶，DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA聚合酶和聚合酶和RNase H活性。活性。所謂所謂RNas

37、e H活性是指除去雜合分子中的活性是指除去雜合分子中的RNA。它可以從它可以從53和和35兩個(gè)方向水解兩個(gè)方向水解DNARNA。逆轉(zhuǎn)錄酶和其他逆轉(zhuǎn)錄酶和其他DNA聚合酶一樣，合成聚合酶一樣，合成DNA的的方向?yàn)榉较驗(yàn)?3，并且不能從頭合成，并且不能從頭合成DNA，也需，也需要引物，是病毒本身的一種要引物，是病毒本身的一種tRNA。二、逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程二、逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程 1以單鏈以單鏈RNA的基因組為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的基因組為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶(RNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA聚合酶聚合酶)的催化下，合成一條單的催化下，合成一條單鏈鏈DNA；2產(chǎn)物與模板生成產(chǎn)物與模板生成RNA DNA雜化雙鏈，雜化雜化雙鏈，雜化雙

38、鏈中的雙鏈中的RNA被逆轉(zhuǎn)錄酶被逆轉(zhuǎn)錄酶(RNase H)水解；水解；3以新合成的單鏈以新合成的單鏈DNA為模板，為模板，逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶(DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA聚合酶聚合酶)催化合成第二鏈的催化合成第二鏈的DNA。逆轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象逆轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象RNA 模板模板逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶DNA-RNA 雜雜化雙鏈化雙鏈RNA酶酶單鏈單鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶雙鏈雙鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶 A AA A T T T TAAAASISI核酸酶核酸酶 DNA聚合酶聚合酶堿水解堿水解 T T T T分子生物學(xué)研究可應(yīng)分子生物學(xué)研究可應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄酶，作為獲取基用逆轉(zhuǎn)錄酶，作為獲取基因工程

39、目的基因的重要方因工程目的基因的重要方法之一，此法稱為法之一，此法稱為cDNA法。法。以以mRNA為模板，經(jīng)逆轉(zhuǎn)為模板，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄合成的與錄合成的與mRNA堿基序列互堿基序列互補(bǔ)的補(bǔ)的DNA鏈。鏈。試管內(nèi)合成試管內(nèi)合成cDNA三、逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象的生物學(xué)意義三、逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象的生物學(xué)意義（一）逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象是分子生物（一）逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象是分子生物學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn) RNA同樣兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能。同樣兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能。（二）對(duì)逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了病毒（二）對(duì)逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了病毒致癌理論。致癌理論。（三）分子生物學(xué)研究應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄酶

40、（三）分子生物學(xué)研究應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄酶（cDNAcDNA法法)，作為獲取基因工程目的基因，作為獲取基因工程目的基因的重要方法之一。的重要方法之一。第五節(jié)第五節(jié)DNA損傷（突變）與修復(fù)損傷（突變）與修復(fù)DNA Damage(Mutation)and Repair 一、突變的定義一、突變的定義 二、突變的意義二、突變的意義 三、引發(fā)突變的因素三、引發(fā)突變的因素 四、突變的分子改變類型四、突變的分子改變類型 五、五、DNA損傷的修復(fù)損傷的修復(fù)一、突變的定義：一、突變的定義：個(gè)別脫氧核糖核苷酸殘基甚至片段個(gè)別脫氧核糖核苷酸殘基甚至片段DNA在在構(gòu)成、復(fù)制或表型功能上的異常變化，稱構(gòu)成、復(fù)制或表型功能上的異常

41、變化，稱為突變（為突變（Mutation），），也稱為也稱為DNA損傷損傷（DNA damage）。）。遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變引起遺傳信息的改變。遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變引起遺傳信息的改變。二、突變的意義二、突變的意義（）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ) 自發(fā)突變或自然突變自發(fā)突變或自然突變 （二）突變導(dǎo)致基因型改變（二）突變導(dǎo)致基因型改變 多態(tài)性：個(gè)體之間的基因型差別。多態(tài)性：個(gè)體之間的基因型差別。（三）突變導(dǎo)致死亡（三）突變導(dǎo)致死亡 突變發(fā)生在對(duì)生命過(guò)程至關(guān)重要的基因上，可突變發(fā)生在對(duì)生命過(guò)程至關(guān)重要的基因上，可導(dǎo)致個(gè)體、細(xì)胞的死亡。導(dǎo)致個(gè)體、細(xì)胞的死亡。（四）突變是某些疾病的發(fā)病

42、基礎(chǔ)（四）突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ) 有害的突變有害的突變?nèi)?、引發(fā)突變的因素三、引發(fā)突變的因素（一）自發(fā)突變（一）自發(fā)突變（二）誘發(fā)突變（二）誘發(fā)突變 1物理因素：物理因素：主要指紫外線和各種輻射，主要指紫外線和各種輻射，如紫外線可引起如紫外線可引起DNA鏈上相鄰鏈上相鄰的兩個(gè)的兩個(gè)嘧啶嘧啶堿基堿基發(fā)生共價(jià)結(jié)合，生成嘧啶二聚體。發(fā)生共價(jià)結(jié)合，生成嘧啶二聚體。2化學(xué)因素：化學(xué)因素：化工原料、化工產(chǎn)品和副化工原料、化工產(chǎn)品和副產(chǎn)品，各種工業(yè)的排放物、農(nóng)藥、食品防產(chǎn)品，各種工業(yè)的排放物、農(nóng)藥、食品防腐劑或添加劑，以至汽車排放的廢氣。腐劑或添加劑，以至汽車排放的廢氣。嘧啶二聚體的形成與解聚嘧啶二聚體的形

43、成與解聚常常見(jiàn)見(jiàn)的的化化學(xué)學(xué)誘誘變變劑劑化化合合物物類類別別作作用用點(diǎn)點(diǎn)分分子子改改變變堿堿基基類類似似物物如如：5-BUA 5-BU G-A-T-G-C-羥羥胺胺類類（NH2OH）T C-T-A-C-G-亞亞硝硝酸酸鹽鹽（NO2）C U-G-C-A-T-烷烷化化劑劑如如：氮氮芥芥類類，NitrominsG mGG mGDNA缺缺失失G四、突變分子改變的類型四、突變分子改變的類型 錯(cuò)配錯(cuò)配(mismatch)缺失缺失(deletion)插入插入(insertion)重排重排(rearrangement)框移框移(frame-shift)（一）錯(cuò)配（一）錯(cuò)配（mismatch）DNA分子上的堿基

44、錯(cuò)配稱分子上的堿基錯(cuò)配稱點(diǎn)突變點(diǎn)突變(point mutation)。點(diǎn)突變發(fā)生在基因的編碼區(qū)域，點(diǎn)突變發(fā)生在基因的編碼區(qū)域，可導(dǎo)致氨基酸的改變?？蓪?dǎo)致氨基酸的改變。1.轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換：發(fā)生在同型堿基之間，即嘌呤代替發(fā)生在同型堿基之間，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。2.顛換：顛換：發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。啶或嘧啶變嘌呤。鐮形紅細(xì)胞貧血病人鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)亞基亞基N-val his leu thr pro val glu C 肽鏈肽鏈CAC GTG基因基因正常成人正常成人Hb(HbA)亞基亞基

45、N-val his leu thr pro glu glu C 肽鏈肽鏈CTC GAG基因基因膀胱癌細(xì)胞膀胱癌細(xì)胞c-rasH基因點(diǎn)突變基因點(diǎn)突變（二）缺失、插入和框移突變（二）缺失、插入和框移突變 缺失：缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。大分子上消失。插入：插入：原來(lái)沒(méi)有的一個(gè)堿基或一段核苷原來(lái)沒(méi)有的一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈插入到酸鏈插入到DNA大分子中間。大分子中間?？蛞仆蛔儯喝?lián)體密碼的閱讀方式改變，框移突變：三聯(lián)體密碼的閱讀方式改變，造成蛋白質(zhì)氨基酸排列順序發(fā)生改變，造成蛋白質(zhì)氨基酸排列順序發(fā)生改變，其后果是翻譯出的蛋白質(zhì)可能完全不同其后果是翻譯出

46、的蛋白質(zhì)可能完全不同。谷谷 酪酪 蛋蛋 絲絲5 G C A G U A C A U G U C 丙丙 纈纈 組組 纈纈正常正常5 G A G U A C A U G U C 缺失缺失C缺失引起框移突變?nèi)笔б鹂蛞仆蛔儯ㄈ┲嘏牛ㄈ┲嘏牛╮earrangement）DNA分子內(nèi)發(fā)生較大片段的交換，稱為重組分子內(nèi)發(fā)生較大片段的交換，稱為重組或重排?；蛑嘏?。移位的移位的DNA可以在新位點(diǎn)上顛倒方向反置可以在新位點(diǎn)上顛倒方向反置（倒位），也可以在染色體之間發(fā)生交換重（倒位），也可以在染色體之間發(fā)生交換重組。組。由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型四、四、DNA損傷

47、的修復(fù)（損傷的修復(fù)（DNA repairing）修復(fù)是指針對(duì)已發(fā)生了的缺陷而施行的修復(fù)是指針對(duì)已發(fā)生了的缺陷而施行的補(bǔ)救機(jī)制。補(bǔ)救機(jī)制。修復(fù)的主要類型：修復(fù)的主要類型：（一）光修復(fù)（一）光修復(fù)(light repairing)（二）切除修復(fù)（二）切除修復(fù)(excision repairing)（三）重組修復(fù)（三）重組修復(fù)(recombination repairing)（四）（四）SOS修復(fù)修復(fù) （一）光修復(fù)（一）光修復(fù) 光修復(fù)過(guò)程是通過(guò)光修復(fù)酶（光修復(fù)過(guò)程是通過(guò)光修復(fù)酶（photolyase）催化而完成的，僅需催化而完成的，僅需300600nm波長(zhǎng)照射波長(zhǎng)照射即可活化，普遍存在于各種生物，人

48、體細(xì)胞即可活化，普遍存在于各種生物，人體細(xì)胞中也有發(fā)現(xiàn)。中也有發(fā)現(xiàn)。通過(guò)此酶作用，可使嘧啶二聚體分解為原來(lái)通過(guò)此酶作用，可使嘧啶二聚體分解為原來(lái)的非聚合狀態(tài)，的非聚合狀態(tài)，DNA完全恢復(fù)正常。完全恢復(fù)正常。光修復(fù)光修復(fù)光修復(fù)酶光修復(fù)酶(photolyase)UV（二）切除修復(fù)（二）切除修復(fù)（excision repairing）細(xì)胞內(nèi)最重要的修復(fù)機(jī)制，包括去除損傷細(xì)胞內(nèi)最重要的修復(fù)機(jī)制，包括去除損傷DNA，填補(bǔ)空隙和連接。填補(bǔ)空隙和連接。1、原核生物、原核生物DNA損傷修復(fù)：損傷修復(fù)：UvrA，UvrB辨認(rèn)及結(jié)合辨認(rèn)及結(jié)合DNA損傷部位；損傷部位；UvrC在解螺旋酶的協(xié)助下切除損傷部位。在解螺

49、旋酶的協(xié)助下切除損傷部位。DNA-pol和連接酶和連接酶填補(bǔ)空隙和連接。填補(bǔ)空隙和連接。2、真核生物、真核生物DNA損傷修復(fù)：損傷修復(fù)：XP類蛋白辨認(rèn)和切除損傷類蛋白辨認(rèn)和切除損傷DNA部位，切除后部位，切除后留下的空隙，則由留下的空隙，則由DNA-pol 及及加以修復(fù)。加以修復(fù)。E.coli的的切除修復(fù)方式切除修復(fù)方式UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶聚合酶OHPDNA連接酶連接酶ATP（三）重組修復(fù)（三）重組修復(fù)（recombination repairing）當(dāng)當(dāng)DNA分子的損傷面較大，還來(lái)不及修復(fù)完善分子的損傷面較大，還來(lái)不及修復(fù)完善就進(jìn)行復(fù)制時(shí)，損傷部位因無(wú)模板指引，復(fù)制就進(jìn)

50、行復(fù)制時(shí)，損傷部位因無(wú)模板指引，復(fù)制出來(lái)的新子鏈會(huì)出現(xiàn)缺口，這時(shí)，就靠重組蛋出來(lái)的新子鏈會(huì)出現(xiàn)缺口，這時(shí)，就靠重組蛋白白R(shí)ecA的核酸酶活性將另一股健康的母鏈與的核酸酶活性將另一股健康的母鏈與缺口部分進(jìn)行交換，以填補(bǔ)缺口。缺口部分進(jìn)行交換，以填補(bǔ)缺口。損傷鏈移到己完成復(fù)制的鏈上，如果損傷又只損傷鏈移到己完成復(fù)制的鏈上，如果損傷又只發(fā)生在雙鏈發(fā)生在雙鏈DNA中的一股單鏈，則下一輪的復(fù)中的一股單鏈，則下一輪的復(fù)制損傷鏈就只占制損傷鏈就只占DNA的的14，不斷復(fù)制后，其，不斷復(fù)制后，其比例就越來(lái)越低，稱為把損傷鏈比例就越來(lái)越低，稱為把損傷鏈“稀釋稀釋”掉。掉。重組修復(fù)重組修復(fù)（四）（四）SOS修復(fù)修

51、復(fù) 是一類應(yīng)急性的修復(fù)方式。由于是一類應(yīng)急性的修復(fù)方式。由于DNA損傷廣泛損傷廣泛至難以繼續(xù)復(fù)制，由此而誘發(fā)出一系列復(fù)雜的至難以繼續(xù)復(fù)制，由此而誘發(fā)出一系列復(fù)雜的反應(yīng)。反應(yīng)。在在E.coli，各種與修復(fù)有關(guān)的基因，組成一個(gè)，各種與修復(fù)有關(guān)的基因，組成一個(gè)稱為稱為調(diào)節(jié)子調(diào)節(jié)子(regulon)的網(wǎng)絡(luò)式調(diào)控系統(tǒng)。的網(wǎng)絡(luò)式調(diào)控系統(tǒng)。特點(diǎn)：反應(yīng)特異性低，對(duì)堿基的識(shí)別、選擇能特點(diǎn)：反應(yīng)特異性低，對(duì)堿基的識(shí)別、選擇能力差。通過(guò)力差。通過(guò)SOS修復(fù)，復(fù)制如能繼續(xù)，細(xì)胞是修復(fù)，復(fù)制如能繼續(xù)，細(xì)胞是可存活的。然而，可存活的。然而，DNA保留的錯(cuò)誤會(huì)較多，引保留的錯(cuò)誤會(huì)較多，引起較廣泛、長(zhǎng)期的突變。起較廣泛、長(zhǎng)期的突變。