核苷酸代謝及DNA的生物合成.ppt

1、1 掌握：掌握：嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)上各原子來(lái)源嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)上各原子來(lái)源 熟悉：熟悉：核酸的降解過(guò)程以及參與降解的酶類核酸的降解過(guò)程以及參與降解的酶類 人體內(nèi)嘌呤的分解過(guò)程人體內(nèi)嘌呤的分解過(guò)程 嘌呤核苷酸的從頭合成途徑嘌呤核苷酸的從頭合成途徑 了解了解: : 嘧啶的分解與合成途徑嘧啶的分解與合成途徑 核酸分解簡(jiǎn)圖核酸分解簡(jiǎn)圖 核酸核酸 核苷酸核苷酸 核酸酶（磷酸二酯酶）核酸酶（磷酸二酯酶） 核苷酸酶（磷酸單酯酶）核苷酸酶（磷酸單酯酶） 核苷核苷磷酸磷酸 核苷酶核苷酶 戊糖戊糖堿基堿基堿基堿基磷酸戊糖磷酸戊糖 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 磷酸酶磷酸酶戊糖戊糖 磷酸磷酸 根據(jù)底物類型分類根據(jù)底物類型分類

2、 dnadna酶（酶（dnasednase）：水解）：水解dnadna rna rna酶（酶（rnasernase）：水解）：水解rnarna 根據(jù)作用位點(diǎn)分類根據(jù)作用位點(diǎn)分類 核酸內(nèi)切酶：核酸內(nèi)切酶：水解核酸分子內(nèi)部的磷酸二酯鍵水解核酸分子內(nèi)部的磷酸二酯鍵 核酸外切酶：核酸外切酶：從核酸鏈的一端逐個(gè)水解核苷酸從核酸鏈的一端逐個(gè)水解核苷酸 5 p p p poh pypupypy 1 p p p gacu p p p ga 3 rnaset1rnase a rnase t1 rnase t1 作用于鳥苷酸作用于鳥苷酸3 3端磷酸端磷酸 rnase a rnase a 作用于胞苷酸和尿苷酸作用于

3、胞苷酸和尿苷酸3 3端磷酸端磷酸 1. 核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶 （1 1） rnasernase 作用于作用于rnarna內(nèi)部的磷酸二酯鍵內(nèi)部的磷酸二酯鍵 5 p p p poh pypupypy 1 p p p gact p p p ga 3 dnase （2 2） dnasednase dnase dnase：真核生物，水解雙鏈或單鏈：真核生物，水解雙鏈或單鏈dnadna。 限制性限制性dnadna內(nèi)切酶：原核生物抵御病毒入侵的內(nèi)切酶：原核生物抵御病毒入侵的 利器利器 55 p p p oh b p p p p 33 bbbbbbb 牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶

4、p 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 核苷核苷+ h+ h3 3popo4 4 嘌呤（或嘧啶）嘌呤（或嘧啶）+1-p-+1-p-戊糖戊糖 （廣泛存在）（廣泛存在） 二二. .核苷酸的分解過(guò)程核苷酸的分解過(guò)程 核苷酸酶核苷酸酶 核苷酸核苷酸 + h+ h2 2o o 核苷核苷+pi+pi 核苷水解酶核苷水解酶 核苷核苷 + h+ h2 2o o 嘌呤（或嘧啶）嘌呤（或嘧啶）+ +戊糖戊糖 ( (植物及微生物中植物及微生物中) ) 切斷核苷酸切斷核苷酸5 5 或或 3 3 末端的磷酸基末端的磷酸基 靈長(zhǎng)類靈長(zhǎng)類、鳥類鳥類、爬行類爬行類和和昆蟲昆蟲體內(nèi)嘌呤體內(nèi)嘌呤 降解的終產(chǎn)物是降解的終產(chǎn)物是尿酸尿酸。 人

5、體內(nèi)腺嘌呤的分解人體內(nèi)腺嘌呤的分解腺嘌呤核苷經(jīng)腺嘌呤核苷經(jīng)脫脫 氨酶氨酶及及核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶作用分解成作用分解成次黃嘌呤次黃嘌呤; ; 次黃嘌呤次黃嘌呤再經(jīng)再經(jīng)黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶的作用轉(zhuǎn)變成的作用轉(zhuǎn)變成 尿酸尿酸。 人體內(nèi)人體內(nèi) 代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物動(dòng)物動(dòng)物 尿酸靈長(zhǎng)類、鳥類、爬行類、昆蟲 尿囊素除靈長(zhǎng)類外其它哺乳類動(dòng)物 尿囊酸某些硬骨魚類 尿素、乙醛酸 大多數(shù)魚類、兩棲類動(dòng)物 氨、二氧化碳 甲殼類動(dòng)物、軟體動(dòng)物 小知識(shí)小知識(shí) 2.2.嘧啶的分解嘧啶的分解( (還原降解還原降解) ) 胞嘧啶首先脫氨轉(zhuǎn)變成尿嘧啶。胞嘧啶首先脫氨轉(zhuǎn)變成尿嘧啶。 尿嘧啶經(jīng)還原、開環(huán)水解，最后生成尿嘧啶經(jīng)還

6、原、開環(huán)水解，最后生成 氨氨、co2co2和和-丙氨酸丙氨酸， -丙氨酸經(jīng)丙氨酸經(jīng) 轉(zhuǎn)氨作用脫去氨基后可參加有機(jī)酸代轉(zhuǎn)氨作用脫去氨基后可參加有機(jī)酸代 謝。謝。 u u c c t t 乙酰乙酰coa 琥珀酰琥珀酰coa 一一. .嘌呤核苷酸的合成代謝嘌呤核苷酸的合成代謝 i.i. 從頭合成途徑從頭合成途徑 磷酸核糖磷酸核糖 aaaa 一碳單位一碳單位 coco2 2 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸 （肝）（肝） 第二節(jié)第二節(jié) 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成 iiii補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑 游離的嘌呤游離的嘌呤 prppprpp ( ( ) ) 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸 ( (腦、骨髓腦、骨髓) ) n1

7、-asp c2、c8-n10-甲酰 fh4 n3、n9-gln c6-co2 c4,5,7-gly 嘌呤核苷酸的從頭合成途徑嘌呤核苷酸的從頭合成途徑 原料原料: : 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 (3) (3) 過(guò)程過(guò)程: :胞漿胞漿 在在prppprpp的基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)上, , 逐步加上簡(jiǎn)單原料而形逐步加上簡(jiǎn)單原料而形 成嘌呤核苷酸成嘌呤核苷酸(11(11步反應(yīng)步反應(yīng)) ) imp imp是是 第一階段第一階段:imp:imp的合成的合成，在，在prppprpp的基礎(chǔ)上，的基礎(chǔ)上， 逐步加上嘌呤環(huán)合成所需的原料，合成逐步加上嘌呤環(huán)合成所需的原料，合成impimp （次黃嘌呤）（次黃嘌呤） 重要的中

8、間產(chǎn)物重要的中間產(chǎn)物 ampamp、gmpgmp的前體的前體 adpadp gdpgdp 腦、骨髓內(nèi)缺乏有關(guān)合成酶，因此只能采用補(bǔ)救合成。腦、骨髓內(nèi)缺乏有關(guān)合成酶，因此只能采用補(bǔ)救合成。 補(bǔ)救合成（補(bǔ)救合成（salvage pathwaysalvage pathway） * 腺嘌呤腺嘌呤 * 次黃嘌呤次黃嘌呤 鳥嘌呤鳥嘌呤 hgprthgprt缺乏缺乏-自毀容貌癥（自毀容貌癥（lesch nyhanlesch nyhan綜合癥）綜合癥） 嘧啶核苷酸的從頭合成途徑 二二. .嘧啶核苷酸的合成代謝嘧啶核苷酸的合成代謝 1. 1. 元素來(lái)源元素來(lái)源 2. 2. 過(guò)程：肝細(xì)胞過(guò)程：肝細(xì)胞 * *特點(diǎn)：

9、特點(diǎn)： （1 1）合成嘧啶環(huán)的基礎(chǔ)上，再加上）合成嘧啶環(huán)的基礎(chǔ)上，再加上prppprpp （2 2）umpump是是ctpctp與與dtmpdtmp的共同前體的共同前體 * *第一步：第一步：ump ump 的合成的合成 * *第二步：第二步：utputp、ctp ctp 的合成的合成 ump gingiu 掌握：掌握：半保留復(fù)制、半不連續(xù)復(fù)制、岡崎片半保留復(fù)制、半不連續(xù)復(fù)制、岡崎片 段、前導(dǎo)鏈、隨從鏈等基本概念；突變的段、前導(dǎo)鏈、隨從鏈等基本概念；突變的 分類分類 熟悉：熟悉：復(fù)制的基本過(guò)程；參與復(fù)制的基本過(guò)程；參與dnadna復(fù)制過(guò)程的復(fù)制過(guò)程的 各種酶的特點(diǎn)及作用；損傷修復(fù)的類型；各種酶

10、的特點(diǎn)及作用；損傷修復(fù)的類型； 突變的后果。突變的后果。 了解：了解：dnadna損傷修復(fù)的過(guò)程、單核苷酸多態(tài)性損傷修復(fù)的過(guò)程、單核苷酸多態(tài)性 第一節(jié)第一節(jié) dnadna復(fù)制復(fù)制 dna dna的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制 dnadna復(fù)制的半不連續(xù)性復(fù)制的半不連續(xù)性 原核生物的原核生物的dnadna復(fù)制復(fù)制(e.coli)(e.coli) 真核生物的真核生物的dnadna復(fù)制復(fù)制 復(fù)制（復(fù)制（replicationreplication）：）：以親代以親代dnadna或或rnarna 為模板，根據(jù)堿基配對(duì)的原則，在一系列為模板，根據(jù)堿基配對(duì)的原則，在一系列 酶的作用下，生成與親代相同的子代酶的作

11、用下，生成與親代相同的子代dnadna或或 rnarna的過(guò)程的過(guò)程 復(fù)制子（復(fù)制子（repliconreplicon）：）：含有一定復(fù)制起含有一定復(fù)制起 點(diǎn)和復(fù)制終點(diǎn)的復(fù)制單位。點(diǎn)和復(fù)制終點(diǎn)的復(fù)制單位。 基本概念基本概念 dna dna 復(fù)制在細(xì)胞周期的復(fù)制在細(xì)胞周期的s s期期 一、一、 dna的復(fù)制特點(diǎn)的復(fù)制特點(diǎn) （一）半保留復(fù)制（一）半保留復(fù)制 (semi-conservative replication) dna在復(fù)制時(shí)，以親代在復(fù)制時(shí)，以親代dna的每一股作模板，的每一股作模板， 合成完全相同的兩個(gè)雙鏈子代合成完全相同的兩個(gè)雙鏈子代dna，每個(gè)子代，每個(gè)子代 dna中都含有一股親代

12、中都含有一股親代dna鏈。鏈。 1958 meselson-stahl 設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)的n15標(biāo)記結(jié)合標(biāo)記結(jié)合cscl 密度梯度離心試驗(yàn)證實(shí)了密度梯度離心試驗(yàn)證實(shí)了dna復(fù)制的這一特性復(fù)制的這一特性 細(xì)胞生長(zhǎng)在細(xì)胞生長(zhǎng)在15 15n n 標(biāo)記培養(yǎng)基中標(biāo)記培養(yǎng)基中 轉(zhuǎn)入正常轉(zhuǎn)入正常n n源培養(yǎng)基中源培養(yǎng)基中 分離各代分離各代dnadna 分析各代分析各代dnadna的浮力密度的浮力密度 1515n n 標(biāo)記標(biāo)記 dnadna 未標(biāo)記未標(biāo)記 dna dna類型類型 浮力密度浮力密度 n15dna 1.742g/ml n15n14dna 1.717g/ml n14dna 1.710g/ml 1515n

13、n 標(biāo)標(biāo) 記記 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) dnadna的半保留復(fù)制表明的半保留復(fù)制表明dnadna在代謝上的穩(wěn)在代謝上的穩(wěn) 定性，是定性，是保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳 遞給后代的必要措施。遞給后代的必要措施。 （二）、復(fù)制原點(diǎn)、方向和方式（二）、復(fù)制原點(diǎn)、方向和方式 1 1、復(fù)制原點(diǎn)、復(fù)制子、復(fù)制原點(diǎn)、復(fù)制子 l dnadna的復(fù)制有特定的起始位點(diǎn)，稱的復(fù)制有特定的起始位點(diǎn)，稱 為為復(fù)制原點(diǎn)復(fù)制原點(diǎn)，常用，常用oriori表示。表示。 l 從復(fù)制原點(diǎn)到復(fù)制終點(diǎn)，組成一個(gè)從復(fù)制原點(diǎn)到復(fù)制終點(diǎn)，組成一個(gè) 復(fù)制單位，稱為復(fù)制單位，稱為復(fù)制子復(fù)制子。 原核生物：?jiǎn)螐?fù)制起點(diǎn)，即整個(gè)原核生物：

14、單復(fù)制起點(diǎn)，即整個(gè) 染色體只有染色體只有一個(gè)復(fù)制單一個(gè)復(fù)制單 位位 真核生物（真核生物（eukaryoteeukaryote） : : 多復(fù)制起點(diǎn)，多復(fù)制起點(diǎn)， 即一個(gè)即一個(gè)genomegenome中有中有多個(gè)復(fù)制單位多個(gè)復(fù)制單位 復(fù)制起點(diǎn)是以一條鏈為模板起始復(fù)制起點(diǎn)是以一條鏈為模板起始dnadna合成的一段合成的一段 序列。兩條鏈的復(fù)制起點(diǎn)不一定在同一點(diǎn)上，序列。兩條鏈的復(fù)制起點(diǎn)不一定在同一點(diǎn)上， 如如不對(duì)稱復(fù)制不對(duì)稱復(fù)制。 多數(shù)生物的復(fù)制起點(diǎn)，都是多數(shù)生物的復(fù)制起點(diǎn)，都是dnadna呼吸作用呼吸作用（配對(duì)配對(duì) 堿基之間的氫鍵持續(xù)斷裂和再生的過(guò)程堿基之間的氫鍵持續(xù)斷裂和再生的過(guò)程）強(qiáng)烈）強(qiáng)烈

15、 的區(qū)段，即經(jīng)常開放的區(qū)段，的區(qū)段，即經(jīng)常開放的區(qū)段，富含富含atat。 在一個(gè)完整的細(xì)胞周期中，每一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)在一個(gè)完整的細(xì)胞周期中，每一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)只使只使 用一次用一次，完成一次復(fù)制過(guò)程。，完成一次復(fù)制過(guò)程。 復(fù)制叉（復(fù)制叉（replication forkreplication fork）：）：染色體中參與復(fù)制的染色體中參與復(fù)制的 活性區(qū)域，即復(fù)制正在發(fā)生的位點(diǎn)活性區(qū)域，即復(fù)制正在發(fā)生的位點(diǎn) 復(fù)制眼（復(fù)制眼（replication eyereplication eye）：）：電子顯微鏡下觀察正電子顯微鏡下觀察正 在復(fù)制的在復(fù)制的dnadna，復(fù)制的區(qū)域形如一只眼睛，復(fù)制的區(qū)域形如一只眼睛

16、 2 2、復(fù)制方向、復(fù)制方向 真核生物的多復(fù)制子真核生物的多復(fù)制子 多個(gè)復(fù)制眼多個(gè)復(fù)制眼 單雙向復(fù)制取決于起點(diǎn)處有一個(gè)還是兩個(gè)復(fù)制叉單雙向復(fù)制取決于起點(diǎn)處有一個(gè)還是兩個(gè)復(fù)制叉 單向復(fù)制單向復(fù)制 雙向復(fù)制雙向復(fù)制 3 3、原核生物、原核生物dnadna復(fù)制方式復(fù)制方式 大多數(shù)以對(duì)稱方式進(jìn)行大多數(shù)以對(duì)稱方式進(jìn)行即兩條鏈同時(shí)復(fù)制，即兩條鏈同時(shí)復(fù)制， 也有一定時(shí)期內(nèi)也有一定時(shí)期內(nèi)dnadna只復(fù)制一條鏈的情況只復(fù)制一條鏈的情況 （1 1）從頭起始）從頭起始 a.a.復(fù)制（復(fù)制（e.coli, e.coli, phagephage，某些病毒），某些病毒） 雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀dnadna的復(fù)制眼可以形成一種

17、的復(fù)制眼可以形成一種結(jié)結(jié) 構(gòu)，形狀像希臘字母構(gòu)，形狀像希臘字母 b.d b.d環(huán)復(fù)制環(huán)復(fù)制 不對(duì)稱復(fù)不對(duì)稱復(fù) 制，線粒體制，線粒體 和葉綠體和葉綠體dnadna 的復(fù)制。的復(fù)制。 （2 2）共價(jià)延伸方式）共價(jià)延伸方式 （滾環(huán)式復(fù)制）（滾環(huán)式復(fù)制） 由于復(fù)制時(shí)產(chǎn)生由于復(fù)制時(shí)產(chǎn)生 的滾環(huán)結(jié)構(gòu)形狀的滾環(huán)結(jié)構(gòu)形狀 象象，又稱，又稱復(fù)復(fù) 制制 m13,t2 phagem13,t2 phage等等 病毒、細(xì)菌因子病毒、細(xì)菌因子 （三）半不連續(xù)復(fù)制（三）半不連續(xù)復(fù)制 由于由于dnadna聚合酶只能以聚合酶只能以5353方向聚方向聚 合合子代子代dnadna鏈鏈，即，即模板模板dnadna鏈鏈的方向必的方向必

18、 須為須為3535。因此，分別以兩條親代。因此，分別以兩條親代 dnadna鏈作為模板聚合子代鏈作為模板聚合子代dnadna鏈時(shí)的方鏈時(shí)的方 式是不同的。式是不同的。 岡崎片段（岡崎片段（okazaki fragmentokazaki fragment）：）：dnadna復(fù)制時(shí)，復(fù)制時(shí)， 一條以一條以5353方向的母鏈作為模板，指導(dǎo)新合方向的母鏈作為模板，指導(dǎo)新合 成的鏈沿成的鏈沿5353合成不連續(xù)的小片段。崗崎片合成不連續(xù)的小片段。崗崎片 段由段由dnadna連接酶連成一條完整的新鏈。連接酶連成一條完整的新鏈。 岡崎片段的大小岡崎片段的大小: :在原核生物中約為在原核生物中約為1000100

19、0 20002000個(gè)核苷酸，而在真核生物中約為個(gè)核苷酸，而在真核生物中約為100100個(gè)核個(gè)核 苷酸。苷酸。 55 33 前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈 隨從鏈隨從鏈 崗崎片段崗崎片段 55 33 33 33 33 33 55 55 55 55 名稱 功能 dnaa蛋白辯認(rèn)起始點(diǎn) 解螺旋酶(dnab蛋 白,rep蛋白） 解開dna雙鏈 dnac蛋白協(xié)助解螺旋酶 引物酶(dnag蛋白)催化rna引物合成 ssb（單鏈結(jié)合蛋白）穩(wěn)定解開的單鏈 拓?fù)洚悩?gòu)酶理順dna鏈 dna聚合酶復(fù)制、填補(bǔ)缺口、 校正錯(cuò)誤 dna連接酶連接岡崎片段 1. dna1. dna聚合酶聚合酶 原料：原料：四種四種dntpsdntps（d

20、atpdatp、dgtpdgtp、dctpdctp、dttp)dttp) 模板：模板：以以dnadna為模板鏈，合成子代為模板鏈，合成子代dnadna，模板可以，模板可以 是雙鏈，也可以是單鏈?zhǔn)请p鏈，也可以是單鏈dnadna。合成產(chǎn)物與模。合成產(chǎn)物與模 板互補(bǔ)。板互補(bǔ)。 引物：引物：一小段一小段rna(rna(或或dnadna）為引物，在大腸桿菌）為引物，在大腸桿菌 中，中，dnadna的合成需要一段的合成需要一段rnarna鏈作為引物，鏈作為引物， 引物含引物含3-oh. 3-oh. 合成方向：合成方向：5 5 3 3 5353聚合酶聚合酶活性（但持續(xù)合成活性（但持續(xù)合成dnadna的能力差

21、）；的能力差）； 3535外切酶外切酶活性；活性； 5353外切酶外切酶活性（雙鏈活性（雙鏈dnadna或或dna:rnadna:rna雜交體）雜交體） （1 1）e.colie.coli dna dna聚合酶聚合酶 (a) dna(a) dna聚合酶聚合酶（單體多功能酶）（單體多功能酶） 該酶主要是對(duì)該酶主要是對(duì)dnadna損傷的修復(fù)，以及在損傷的修復(fù)，以及在dnadna復(fù)制時(shí)復(fù)制時(shí) rnarna引物切除及其缺口的填補(bǔ)。引物切除及其缺口的填補(bǔ)。 具有具有3535外切酶外切酶活性活性 聚合活力比聚合活力比dnadna聚合酶聚合酶高高( (持續(xù)合成持續(xù)合成dnadna的能力差的能力差) ) 可能

22、在修復(fù)紫外光引起的可能在修復(fù)紫外光引起的dnadna損傷中起作用。損傷中起作用。 多亞基酶（多亞基酶（1010種亞基）種亞基） （）稱為核心酶，）稱為核心酶，22稱為夾子，稱為夾子， （22）組成）組成復(fù)合物，其主要功能是幫復(fù)合物，其主要功能是幫 助助亞基夾住亞基夾住dnadna，故稱為夾子裝配器，故稱為夾子裝配器; ; 該酶該酶dnadna合成的持續(xù)能力強(qiáng)，主要與該結(jié)構(gòu)有關(guān)合成的持續(xù)能力強(qiáng)，主要與該結(jié)構(gòu)有關(guān); ; 該酶是該酶是dnadna的真正復(fù)制酶。的真正復(fù)制酶。 在真核生物中，目前發(fā)現(xiàn)的在真核生物中，目前發(fā)現(xiàn)的dnadna聚合酶有五種，聚合酶有五種， 分別命名為聚合酶分別命名為聚合酶（p

23、ol pol ），聚合酶），聚合酶 （pol pol ），聚合酶），聚合酶（pol pol ），聚合酶），聚合酶 （pol pol ），聚合酶），聚合酶（pol pol ）。）。 其中，參與染色體其中，參與染色體dnadna復(fù)制的是復(fù)制的是pol pol （延長(zhǎng)（延長(zhǎng) 隨從鏈）和隨從鏈）和pol pol （延長(zhǎng)前導(dǎo)鏈）（延長(zhǎng)前導(dǎo)鏈），參與線，參與線 粒體粒體dnadna復(fù)制的是復(fù)制的是pol pol ，polpol與與dnadna損傷損傷 修復(fù)、校讀和填補(bǔ)缺口有關(guān)，修復(fù)、校讀和填補(bǔ)缺口有關(guān)，pol pol 只在其只在其 他聚合酶無(wú)活性時(shí)才發(fā)揮作用。他聚合酶無(wú)活性時(shí)才發(fā)揮作用。 (2) (2)

24、真核細(xì)胞真核細(xì)胞dnadna聚合酶聚合酶 2. dna2. dna連接酶連接酶(dna ligase)(dna ligase) 若若雙鏈雙鏈dnadna中一條鏈有切口，切口一端是中一條鏈有切口，切口一端是3 3-oh-oh， 另一端是另一端是5 5-pi-pi，dnadna連接酶可催化二者之間形連接酶可催化二者之間形 成磷酸二酯鍵，從而使切口連接起來(lái)。成磷酸二酯鍵，從而使切口連接起來(lái)。 不能連接兩條不能連接兩條游離的游離的dnadna單鏈單鏈 oh pi 需要消耗能量，在原核生物中由需要消耗能量，在原核生物中由nad+nad+供能，供能， 在真核生物中由在真核生物中由atpatp供能。供能。

25、在在dna復(fù)制、損傷修復(fù)、重組等過(guò)程中起重復(fù)制、損傷修復(fù)、重組等過(guò)程中起重 要作用。要作用。 t4噬菌體噬菌體dna連接酶連接酶不僅能連接接口，還能不僅能連接接口，還能 連接連接平頭雙鏈平頭雙鏈dna。 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶i i：使使dnadna一條鏈發(fā)生斷裂和再一條鏈發(fā)生斷裂和再 連接，以解開負(fù)超螺旋，同轉(zhuǎn)錄有關(guān)。連接，以解開負(fù)超螺旋，同轉(zhuǎn)錄有關(guān)。 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶iiii：使使dnadna兩條鏈發(fā)生斷裂和再兩條鏈發(fā)生斷裂和再 連接，可以引入負(fù)超螺旋，同復(fù)制有關(guān)。連接，可以引入負(fù)超螺旋，同復(fù)制有關(guān)。 4. 4. 解螺旋酶解螺旋酶 （解鏈酶）（解鏈酶） 通過(guò)水解通過(guò)水解atpatp將將d

26、nadna兩條鏈打開。兩條鏈打開。e.colie.coli中的中的 reprep蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶i i、iiii、 iiiiii。每解開一對(duì)堿基需要水解。每解開一對(duì)堿基需要水解2 2個(gè)個(gè)atpatp分子。分子。 穩(wěn)定穩(wěn)定dnadna解開的單鏈，防止復(fù)性和保護(hù)單鏈部解開的單鏈，防止復(fù)性和保護(hù)單鏈部 分不被核酸酶水解。分不被核酸酶水解。 5. 5. 單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 思考題：為什么使用思考題：為什么使用rnarna作引物？作引物？ 6. 6. 引物合成酶與引發(fā)前體引物合成酶與引發(fā)前體 引物合成酶（引發(fā)酶）：引物合成酶（引發(fā)酶）：此酶以此酶以dna

27、dna為模板合成為模板合成 一段一段rnarna， 這一段這一段rnarna作為合成作為合成dnadna的引物。實(shí)質(zhì)是的引物。實(shí)質(zhì)是 以以dnadna為模板的為模板的rnarna聚合酶。聚合酶。 引發(fā)前體引發(fā)前體: :它由多種蛋白質(zhì)它由多種蛋白質(zhì)dnaadnaa、dnabdnab、dnacdnac、 n n、nn、nn和和i i組成。引發(fā)前體再與引發(fā)酶結(jié)合組組成。引發(fā)前體再與引發(fā)酶結(jié)合組 裝成引發(fā)體。裝成引發(fā)體。 （一）復(fù)制的起始（一）復(fù)制的起始 1.1.預(yù)引發(fā)預(yù)引發(fā) （1 1）解旋解鏈，形成復(fù)制叉：）解旋解鏈，形成復(fù)制叉： 由拓?fù)洚悩?gòu)酶和解鏈酶作用，使由拓?fù)洚悩?gòu)酶和解鏈酶作用，使dnadna

28、的超螺旋的超螺旋 及雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，堿基間氫鍵斷裂，形成兩及雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，堿基間氫鍵斷裂，形成兩 條單鏈條單鏈dnadna。單鏈。單鏈dnadna結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（ssbssb）結(jié)合在）結(jié)合在 兩條單鏈兩條單鏈dnadna上，形成復(fù)制叉。上，形成復(fù)制叉。 （2 2）引發(fā)體組裝：）引發(fā)體組裝： 由蛋白因子（如由蛋白因子（如dnabdnab等）識(shí)別復(fù)制起始等）識(shí)別復(fù)制起始 點(diǎn)，并與其他蛋白因子以及引物酶一起點(diǎn)，并與其他蛋白因子以及引物酶一起 組裝形成引發(fā)體。組裝形成引發(fā)體。 2.2.引發(fā)引發(fā) 在引物酶的催化下，以在引物酶的催化下，以dnadna為模板，合成一為模板，合成一 段短的段短的rnar

29、na片段，從而獲得片段，從而獲得33端自由羥基。端自由羥基。 2 2、復(fù)制的延長(zhǎng)、復(fù)制的延長(zhǎng) （2 2）引發(fā)體移動(dòng)：）引發(fā)體移動(dòng)： 引發(fā)體向前移動(dòng)，引發(fā)體向前移動(dòng)， 解開新的局部雙螺解開新的局部雙螺 旋，形成新的復(fù)制旋，形成新的復(fù)制 叉，隨從鏈重新合叉，隨從鏈重新合 成成 rnarna引物，繼續(xù)引物，繼續(xù) 進(jìn)行鏈的延長(zhǎng)。進(jìn)行鏈的延長(zhǎng)。 1.1.去除引物，填補(bǔ)缺口：去除引物，填補(bǔ)缺口： 在原核生物中，由在原核生物中，由dnadna聚合酶聚合酶來(lái)水解去除來(lái)水解去除 rnarna引物，并由該酶催化延長(zhǎng)引物缺口處的引物，并由該酶催化延長(zhǎng)引物缺口處的 dnadna，直到剩下最后一個(gè)磷酸酯鍵的缺口。，直到

30、剩下最后一個(gè)磷酸酯鍵的缺口。 而在真核生物中，而在真核生物中，rnarna引物的去除，由一種引物的去除，由一種 特殊的核酸酶來(lái)水解，而岡崎片段仍由特殊的核酸酶來(lái)水解，而岡崎片段仍由dnadna 聚合酶來(lái)延長(zhǎng)。聚合酶來(lái)延長(zhǎng)。 2.2.連接岡崎片段：連接岡崎片段： 在在dnadna連接酶的催化下，形成最后一個(gè)磷連接酶的催化下，形成最后一個(gè)磷 酸酯鍵，將岡崎片段連接起來(lái)，形成完酸酯鍵，將岡崎片段連接起來(lái)，形成完 整的整的dnadna長(zhǎng)鏈。長(zhǎng)鏈。 第二節(jié)第二節(jié) dnadna的損傷、修復(fù)與突變的損傷、修復(fù)與突變 一、損傷與修復(fù)一、損傷與修復(fù) vdnadna的損傷：的損傷：指生物體生命過(guò)程中指生物體生命過(guò)

31、程中dnadna雙螺雙螺 旋結(jié)構(gòu)旋結(jié)構(gòu)發(fā)生的任何改變。可以分為兩類：發(fā)生的任何改變?？梢苑譃閮深悾?單個(gè)堿基改變單個(gè)堿基改變和和結(jié)構(gòu)扭曲結(jié)構(gòu)扭曲。 v引起引起dna損傷的原因：損傷的原因：dnadna在復(fù)制時(shí)產(chǎn)生在復(fù)制時(shí)產(chǎn)生 錯(cuò)配，病毒基因整合，某些物化因子如紫錯(cuò)配，病毒基因整合，某些物化因子如紫 外線、電離輻射和化學(xué)誘變劑等。外線、電離輻射和化學(xué)誘變劑等。 vdnadna的損傷修復(fù)：的損傷修復(fù)：四種修復(fù)途徑四種修復(fù)途徑: :直接修復(fù)、直接修復(fù)、 錯(cuò)配修復(fù)、切除（堿基或核苷酸）修復(fù)、錯(cuò)配修復(fù)、切除（堿基或核苷酸）修復(fù)、 重組修復(fù)。重組修復(fù)。 u直接修復(fù)：直接修復(fù)：當(dāng)紫外線引起當(dāng)紫外線引起dna

32、dna嘧啶二聚體時(shí)，光復(fù)嘧啶二聚體時(shí)，光復(fù) 活酶的活性被可見光激活，將嘧啶二聚體分解。活酶的活性被可見光激活，將嘧啶二聚體分解。 u錯(cuò)配修復(fù)：錯(cuò)配修復(fù)：錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)可以識(shí)別新舊鏈，一旦錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)可以識(shí)別新舊鏈，一旦 發(fā)現(xiàn)錯(cuò)配堿基，即將未甲基化的新鏈切除，并以甲發(fā)現(xiàn)錯(cuò)配堿基，即將未甲基化的新鏈切除，并以甲 基化的鏈為模板進(jìn)行修復(fù)合成?；逆湠槟０暹M(jìn)行修復(fù)合成。 u丟失堿基和去堿基部位的修復(fù)：丟失堿基和去堿基部位的修復(fù)：由由c c脫氨基為脫氨基為u u， a a變?yōu)樽優(yōu)閕 i時(shí)，時(shí)，dnadna糖苷酶可以切除不正確的堿基，由糖苷酶可以切除不正確的堿基，由 polpol和連接酶修復(fù)。和連接酶修復(fù)

33、。 u切除修復(fù)：切除修復(fù)：核酸內(nèi)切酶切除損傷部位核酸內(nèi)切酶切除損傷部位，產(chǎn)生的，產(chǎn)生的 缺口以另一條鏈為模板被補(bǔ)平缺口以另一條鏈為模板被補(bǔ)平。 u重組修復(fù)：重組修復(fù)：發(fā)生在復(fù)制后，復(fù)制時(shí)，跳過(guò)損傷發(fā)生在復(fù)制后，復(fù)制時(shí)，跳過(guò)損傷 部位，新鏈產(chǎn)生缺口由同源母鏈上相應(yīng)的核苷酸部位，新鏈產(chǎn)生缺口由同源母鏈上相應(yīng)的核苷酸 序列片段彌補(bǔ)，然后再合成的序列補(bǔ)上母鏈的空序列片段彌補(bǔ)，然后再合成的序列補(bǔ)上母鏈的空 缺。原損傷部位并沒有切除但在后代逐漸稀釋缺。原損傷部位并沒有切除但在后代逐漸稀釋。 二、突變二、突變 突變（突變（mutationmutation）：基因組）：基因組dnadna分子在結(jié)構(gòu)上發(fā)分子在結(jié)

34、構(gòu)上發(fā) 生堿基對(duì)組成或排列順序的改變（通常它只涉及生堿基對(duì)組成或排列順序的改變（通常它只涉及 基因中部分序列的變化），并引起個(gè)體表型的改基因中部分序列的變化），并引起個(gè)體表型的改 變變, , 而使生物體發(fā)生遺傳性變異。而使生物體發(fā)生遺傳性變異。 在自然界中生物體由于受到某種突變劑的作用，在自然界中生物體由于受到某種突變劑的作用， 偶然會(huì)由于基因復(fù)制的錯(cuò)誤而發(fā)生突變，這種偶然會(huì)由于基因復(fù)制的錯(cuò)誤而發(fā)生突變，這種 突變稱為突變稱為自發(fā)突變（自發(fā)突變（spontaneous mutationspontaneous mutation）。 自發(fā)突變的頻率較低，基因的每個(gè)核苷酸突變自發(fā)突變的頻率較低，基因

35、的每個(gè)核苷酸突變 率平均為率平均為 1010-9 -9 1010-10 -10。相反如果在人為條件下， 。相反如果在人為條件下， 使用某種突變劑處理生物體而產(chǎn)生的突變稱為使用某種突變劑處理生物體而產(chǎn)生的突變稱為 誘發(fā)突變（誘發(fā)突變（induced mutationinduced mutation） 。 點(diǎn)突變（點(diǎn)突變（point mutationpoint mutation） 缺失（缺失（deletiondeletion） 插入（插入（insertioninsertion） 重排（重排（rearrangementrearrangement） 基因突變的表型（后果）分類基因突變的表型（后果）分類 體細(xì)胞突變和性細(xì)胞突變體細(xì)胞突變和性細(xì)胞突變 形態(tài)突變形態(tài)突變(morphological mutations)(morphological mutations)