第一節(jié)DNA的生物合成

1、第十二章第十二章 核酸的生物合成核酸的生物合成 DNA的生物合成的生物合成 RNA的生物合成的生物合成 現(xiàn)代生物學(xué)已充分證明，現(xiàn)代生物學(xué)已充分證明，核酸核酸是生物遺傳的物質(zhì)是生物遺傳的物質(zhì) 基礎(chǔ)?；A(chǔ)。 除少數(shù)除少數(shù)RNA病毒外，幾乎所有的生物均以病毒外，幾乎所有的生物均以DNA為為 遺傳信息的載體。遺傳信息的載體。 1958年，年，Crick提出了遺傳信息的提出了遺傳信息的“中心法則中心法則”。DNA通通 過過復(fù)制復(fù)制（replication）將遺傳信息由親代傳遞給子代；通）將遺傳信息由親代傳遞給子代；通 過過轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄（transcription）和）和翻譯翻譯（translation），合

2、成），合成 特異的蛋白質(zhì)，以執(zhí)行各種生命功能，使后代表現(xiàn)出與親特異的蛋白質(zhì)，以執(zhí)行各種生命功能，使后代表現(xiàn)出與親 代相似的遺傳性狀。代相似的遺傳性狀。DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程就構(gòu)成的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程就構(gòu)成 了分子生物學(xué)的了分子生物學(xué)的中心法則中心法則（central dogma）。）。 補(bǔ)充：補(bǔ)充：在某些情況下，在某些情況下，RNA也可以是遺傳信息的基本攜帶也可以是遺傳信息的基本攜帶 者。如：者。如：RNA病毒能以自身病毒能以自身RNA分子為模板進(jìn)行復(fù)制；分子為模板進(jìn)行復(fù)制； 致癌致癌RNA病毒還能通過逆轉(zhuǎn)錄的方式將遺傳信息傳遞給病毒還能通過逆轉(zhuǎn)錄的方式將遺傳信息傳遞給 DNA。 DN

3、A 復(fù)制復(fù)制 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 翻譯翻譯 RNA 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 復(fù)制（病毒）復(fù)制（病毒） 第一節(jié)第一節(jié) DNA的生物合成的生物合成 DNA的自我復(fù)制的自我復(fù)制 逆轉(zhuǎn)錄作用逆轉(zhuǎn)錄作用 DNA的損傷、修復(fù)和突變的損傷、修復(fù)和突變 一、一、DNA的自我復(fù)制的自我復(fù)制 （一）（一）半保留復(fù)制半保留復(fù)制（semiconservative replication） v 雙螺旋雙螺旋DNA的每一條的每一條DNA鏈作鏈作 為模板復(fù)制一條新鏈，可產(chǎn)生為模板復(fù)制一條新鏈，可產(chǎn)生 兩個(gè)新的雙螺旋兩個(gè)新的雙螺旋DNA分子，這分子，這 兩個(gè)子代兩個(gè)子代DNA分子都含有一條分子都含有一條 新鏈、一條舊鏈。新鏈、一條

4、舊鏈。 v 與之相對(duì)是與之相對(duì)是全保留復(fù)制全保留復(fù)制：由復(fù)：由復(fù) 制產(chǎn)生的新合成的制產(chǎn)生的新合成的DNA鏈組成鏈組成 雙螺旋分子，而親本雙鏈得以雙螺旋分子，而親本雙鏈得以 保留。保留。 動(dòng)畫：動(dòng)畫：DNA replication 1958年年Meselson 和和Stahl 用用 同位素示蹤和密度梯度離心同位素示蹤和密度梯度離心 的方法證明了的方法證明了DNA的半保留的半保留 復(fù)制復(fù)制。 該實(shí)驗(yàn)首先將大腸桿菌在含該實(shí)驗(yàn)首先將大腸桿菌在含 15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)約 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)約12代，代， 使其使其DNA中的堿基氮均轉(zhuǎn)變中的堿基氮均轉(zhuǎn)變 為為15N。然后將大腸桿菌移至。然后將大腸桿菌移至 只含

5、只含14N的培養(yǎng)基中同步培養(yǎng)的培養(yǎng)基中同步培養(yǎng) 一代、二代。分別提取一代、二代。分別提取DNA， 作密度梯度離心，將具有不作密度梯度離心，將具有不 同密度的同密度的DNA分離開。分離開。 DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證明半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證明 動(dòng)畫：動(dòng)畫：DNA半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn) 按半保留復(fù)制方式，子代按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代與親代DNA的的堿基堿基 序列一致序列一致，即子代保留了親代的全部遺傳信息，即子代保留了親代的全部遺傳信息， 體現(xiàn)了遺傳的體現(xiàn)了遺傳的保守性保守性。 遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但不不 是絕對(duì)是絕對(duì)的。的。 半

6、保留復(fù)制的意義半保留復(fù)制的意義 模板模板 底物底物 解螺旋酶解螺旋酶 單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶 引物、引物酶引物、引物酶 DNA聚合酶聚合酶 DNA連接酶連接酶 （二）（二）DNA復(fù)制的條件復(fù)制的條件 DNA復(fù)制是模板依賴性復(fù)制是模板依賴性 的，必須要以的，必須要以親代親代DNA 鏈作為模板鏈作為模板。親代。親代DNA 的兩股鏈解開后，可分的兩股鏈解開后，可分 別作為模板進(jìn)行復(fù)制。別作為模板進(jìn)行復(fù)制。 1. 模板（模板（template） 以四種脫氧核苷三磷酸為底物，即以四種脫氧核苷三磷酸為底物，即dATP、 dGTP、dCTP、dTTP。 2. 底物（底物（substr

7、ate） dNMP和和dNTP代表任意一個(gè)脫氧核苷酸和脫代表任意一個(gè)脫氧核苷酸和脫 氧核苷三磷酸。氧核苷三磷酸。 解螺旋酶解螺旋酶（helicase），又稱，又稱解鏈酶解鏈酶，是用于，是用于 解開解開DNA雙鏈的酶蛋白。雙鏈的酶蛋白。 大腸桿菌中的解螺旋酶：大腸桿菌中的解螺旋酶：DnaB蛋白、蛋白、Rep蛋白蛋白 每解開一對(duì)堿基，需消耗每解開一對(duì)堿基，需消耗2分子分子ATP，依靠水解，依靠水解 ATP提供解鏈所需要的能量。提供解鏈所需要的能量。 3. 解螺旋酶解螺旋酶 單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（single strand binding protein, SSB），），是一些能夠與單鏈

8、是一些能夠與單鏈DNA結(jié)合的結(jié)合的 蛋白質(zhì)因子。蛋白質(zhì)因子。 4. 單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 使解開雙螺旋后的使解開雙螺旋后的DNA單鏈能夠穩(wěn)定存在，即單鏈能夠穩(wěn)定存在，即穩(wěn)穩(wěn) 定單鏈定單鏈DNA，便于其作為模板復(fù)制子代，便于其作為模板復(fù)制子代DNA； 保護(hù)單鏈保護(hù)單鏈DNA，避免核酸酶的降解。，避免核酸酶的降解。 5. DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶 引 起 拓 撲 異 構(gòu) 反 應(yīng) 的 酶 稱 為引 起 拓 撲 異 構(gòu) 反 應(yīng) 的 酶 稱 為 拓 撲 異 構(gòu) 酶拓 撲 異 構(gòu) 酶 （topoisomerase）。）。DNA復(fù)制時(shí)模板復(fù)制時(shí)模板DNA超螺旋的松超螺旋的松 弛和復(fù)制后超螺旋的再

9、恢復(fù)都需要拓?fù)洚悩?gòu)酶的參與。弛和復(fù)制后超螺旋的再恢復(fù)都需要拓?fù)洚悩?gòu)酶的參與。 解鏈過程中正超螺旋的形成解鏈過程中正超螺旋的形成 拓?fù)湟辉~的含義是指物體或圖象做彈性移位而又保持物體不變的性質(zhì)。拓?fù)湟辉~的含義是指物體或圖象做彈性移位而又保持物體不變的性質(zhì)。 DNA 分子中存在打結(jié)，纏繞、連環(huán)的現(xiàn)象。分子中存在打結(jié)，纏繞、連環(huán)的現(xiàn)象。 拓?fù)洚愅負(fù)洚?構(gòu)酶構(gòu)酶I I 切斷切斷DNA雙鏈中雙鏈中一股一股鏈，使鏈，使DNA解鏈解鏈 旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封閉切口，旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封閉切口， 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?構(gòu)酶構(gòu)酶II II 切斷切斷DNA分

10、子分子兩股兩股鏈，斷端通過切口鏈，斷端通過切口 旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。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分子分子 進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。 按照作用機(jī)制，拓?fù)洚悩?gòu)酶可分為按照作用機(jī)制，拓?fù)洚悩?gòu)酶可分為I、II兩種類型：兩種類型： 動(dòng)畫：動(dòng)畫：拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶II也叫也叫旋轉(zhuǎn)酶（旋轉(zhuǎn)酶（gyrase），在有，在有ATP功能的功能的 情況下，可情況下，可引入負(fù)超螺旋引入負(fù)超螺旋，可消除復(fù)制叉前進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的，可消除復(fù)制叉前進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的 扭曲張力，它和拓?fù)洚悩?gòu)酶扭曲張力，它和拓?fù)洚悩?gòu)酶I一起共同控制著一起共同控制著DNA的拓的拓 撲結(jié)

11、構(gòu)。撲結(jié)構(gòu)。 引物酶引物酶（primase）本質(zhì)上是一種依賴）本質(zhì)上是一種依賴DNA的的RNA聚合聚合 酶，該酶以酶，該酶以DNA為模板，聚合一段為模板，聚合一段RNA短鏈短鏈引物引物 （primer），以提供自由的），以提供自由的3-OH，使子代，使子代DNA鏈能夠鏈能夠 開始聚合。開始聚合。 引物酶需組裝成引物酶需組裝成引發(fā)體引發(fā)體才能催化才能催化RNA引物的合成。引物的合成。 6. 引物、引物酶引物、引物酶 在在E. coli中，含有中，含有DnaB蛋白、蛋白、DnaC蛋白、引物酶蛋白、引物酶 （DnaG蛋白）和蛋白）和DNA復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)被稱為復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)被稱為 引發(fā)

12、體引發(fā)體（primosome） 。 許多與許多與DNA復(fù)制直接相關(guān)的基因被稱為復(fù)制直接相關(guān)的基因被稱為dna基基 因；不過也有其他不同的名稱。因；不過也有其他不同的名稱。 與復(fù)制相關(guān)的基因與復(fù)制相關(guān)的基因：dnaA、dnaB、 dnaX 相應(yīng)的基因產(chǎn)物相應(yīng)的基因產(chǎn)物：DnaA、DnaBDnaX DnaA：辨認(rèn)復(fù)制起始點(diǎn)：辨認(rèn)復(fù)制起始點(diǎn)oriC（origin C）；）； DnaB：引發(fā)體的組分，具有解螺旋酶的活性；：引發(fā)體的組分，具有解螺旋酶的活性； DnaC：引發(fā)體組分，幫助：引發(fā)體組分，幫助DnaB結(jié)合于起點(diǎn)；結(jié)合于起點(diǎn)； DnaG：引物酶，合成前體片段的引物。：引物酶，合成前體片段的引物。

13、 引物酶催化合成短鏈引物酶催化合成短鏈RNA引物分子引物分子 RNA引物的大小，在原核生物中通常為引物的大小，在原核生物中通常為50 100個(gè)核苷個(gè)核苷 酸，而在真核生物中約為酸，而在真核生物中約為10個(gè)核苷酸。個(gè)核苷酸。RNA引物的堿基引物的堿基 順序，與其模板順序，與其模板DNA的堿基順序相配對(duì)。的堿基順序相配對(duì)。 7. 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 （DNA-dependent DNA polymerase，DDDP），簡(jiǎn)稱：），簡(jiǎn)稱：DNA-pol 活性：活性：1. 53 的聚合酶活性；的聚合酶活性；2. 核酸外切酶活性核酸外切酶活性 DNA聚合

14、酶催化聚合酶催化DNA鏈的延長(zhǎng)鏈的延長(zhǎng) 核酸酶核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶稱為核酸酶，按其作：作用于核酸的磷酸二酯酶稱為核酸酶，按其作 用位置分為用位置分為: 1. 核酸外切酶：核酸外切酶：作用于核酸鏈的末端（作用于核酸鏈的末端（3端或端或5端），端）， 逐個(gè)水解下核苷酸。逐個(gè)水解下核苷酸。 脫氧核糖核酸外切酶：只作用于脫氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA； 核糖核酸外切酶：只作用于核糖核酸外切酶：只作用于RNA。 2. 核酸內(nèi)切酶：核酸內(nèi)切酶：從核酸分子內(nèi)部切斷從核酸分子內(nèi)部切斷3，5-磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵。 l限制性內(nèi)切酶：限制性內(nèi)切酶：在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在的一類能識(shí)別并在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在的一

15、類能識(shí)別并 水解外源雙鏈水解外源雙鏈DNA的核酸內(nèi)切酶，可用于特異切割的核酸內(nèi)切酶，可用于特異切割 DNA，常作為工具酶。，常作為工具酶。 在原核生物中，主要的在原核生物中，主要的DNA聚合酶有三種，分別命名為聚合酶有三種，分別命名為 DNA聚合酶聚合酶 I（pol I），DNA聚合酶聚合酶II（pol II），DNA 聚合酶聚合酶III（pol III），這三種酶都屬于具有多種酶活性的，這三種酶都屬于具有多種酶活性的 多功能酶。多功能酶。 1999年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶聚合酶 IV、V。 參與參與DNA復(fù)制的主要是復(fù)制的主要是pol III和和pol I。 （1）種類和生理功能）種類和生理

16、功能 DNA聚合酶聚合酶I：主要功能是主要功能是參與參與DNA修復(fù)，切除修復(fù)，切除RNA 引物并填補(bǔ)其留下的空隙缺口。引物并填補(bǔ)其留下的空隙缺口。 DNA聚合酶聚合酶II：主要功能可能是主要功能可能是參與參與DNA的損傷修的損傷修 復(fù)。（具體不祥）復(fù)。（具體不祥） DNA聚合酶聚合酶III：是是催化大腸桿菌催化大腸桿菌DNA復(fù)制主要的酶。復(fù)制主要的酶。 原核生物中的三種原核生物中的三種DNA聚合酶聚合酶 真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶 為了保證遺傳的穩(wěn)定，為了保證遺傳的穩(wěn)定，DNA的復(fù)制必須具有高保真性。的復(fù)制必須具有高保真性。 DNA復(fù)制時(shí)的保真性主要與下列因素有關(guān)：復(fù)制時(shí)的保真性主

17、要與下列因素有關(guān)： 1遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律；遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律； 2DNA聚合酶在復(fù)制時(shí)對(duì)堿基的正確選擇；聚合酶在復(fù)制時(shí)對(duì)堿基的正確選擇； 3對(duì)復(fù)制過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行校正。對(duì)復(fù)制過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行校正。 （2）DNA復(fù)制的保真性（復(fù)制的保真性（fidelity） DNA-pol I 的核酸外切酶活性和及時(shí)校讀的核酸外切酶活性和及時(shí)校讀 A：DNA-pol I 的外切酶活性切除錯(cuò)配堿基；并用其聚的外切酶活性切除錯(cuò)配堿基；并用其聚 合酶活性摻入正確配對(duì)的底物。合酶活性摻入正確配對(duì)的底物。 B：堿基配對(duì)正確，：堿基配對(duì)正確， DNA-pol I不表現(xiàn)外切酶活性。不表現(xiàn)外切酶活性。

18、DNA連接酶（連接酶（DNA ligase）可催可催 化兩段化兩段DNA片段之間磷酸二酯鍵片段之間磷酸二酯鍵 的形成，從而把兩段相鄰的的形成，從而把兩段相鄰的DNA 鏈連接成一條完整的鏈。鏈連接成一條完整的鏈。 8. DNA連接酶連接酶 DNA連接酶的連接作用連接酶的連接作用 DNA連接酶催化的條件是：連接酶催化的條件是： 需一段需一段DNA片段具有片段具有3-OH，而，而 另一段另一段DNA片段具有片段具有5-Pi基；基； 未封閉的未封閉的切口位于雙鏈切口位于雙鏈DNA中中， 即其中有一條鏈?zhǔn)峭暾?；即其中有一條鏈?zhǔn)峭暾模?需要消耗能量，在原核生物中需要消耗能量，在原核生物中由由 NAD+

19、供能供能，在真核生物中，在真核生物中由由ATP供供 能能。 DNA連接酶在復(fù)制中起最后接合切口的作用。連接酶在復(fù)制中起最后接合切口的作用。 在在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合切口作用。修復(fù)、重組及剪接中也起縫合切口作用。 是基因工程的重要工具酶之一。是基因工程的重要工具酶之一。 DNA連接酶的作用連接酶的作用 （三）（三） 原核細(xì)胞的原核細(xì)胞的DNA復(fù)制過程復(fù)制過程 復(fù)制的起始復(fù)制的起始 鏈的延長(zhǎng)鏈的延長(zhǎng) 鏈的終止鏈的終止 以大腸桿菌染色體（閉環(huán)的以大腸桿菌染色體（閉環(huán)的DNA分子）復(fù)制為例。分子）復(fù)制為例。 DNA在復(fù)制時(shí)，需在特定的位點(diǎn)起始，這是一些具有特定核在復(fù)制時(shí)，需在特定的位點(diǎn)起始

20、，這是一些具有特定核 苷酸排列順序的片段，即苷酸排列順序的片段，即復(fù)制起始點(diǎn)（復(fù)制起始點(diǎn)（origin） 。 在原核生物中，復(fù)制起始點(diǎn)通常為一個(gè)。大腸桿菌復(fù)制原點(diǎn)在原核生物中，復(fù)制起始點(diǎn)通常為一個(gè)。大腸桿菌復(fù)制原點(diǎn) 的堿基序列是高度保守的。關(guān)鍵序列是兩組短的重復(fù)：的堿基序列是高度保守的。關(guān)鍵序列是兩組短的重復(fù)：3個(gè)個(gè) 13bp的重復(fù)序列和的重復(fù)序列和4個(gè)個(gè)9bp的重復(fù)序列。的重復(fù)序列。 1. 復(fù)制的起始點(diǎn)和方向復(fù)制的起始點(diǎn)和方向 大腸桿菌復(fù)制原點(diǎn)大腸桿菌復(fù)制原點(diǎn)OriC中的特殊序列中的特殊序列 DNA復(fù)制時(shí)，以復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制時(shí)，以復(fù)制起始點(diǎn) （origin）為中心，向兩個(gè)）為中心，向兩個(gè) 方向

21、進(jìn)行解鏈，形成兩個(gè)延方向進(jìn)行解鏈，形成兩個(gè)延 伸方向相反的復(fù)制叉，稱為伸方向相反的復(fù)制叉，稱為 雙向復(fù)制雙向復(fù)制（bidirectional replication）。）。 但在低等生物中，也可進(jìn)行但在低等生物中，也可進(jìn)行 單向復(fù)制。單向復(fù)制。 雙向復(fù)制雙向復(fù)制 E.coli染色體染色體DNA復(fù)制：復(fù)制時(shí)有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，雙復(fù)制：復(fù)制時(shí)有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，雙 向展開，形成向展開，形成狀中間物，直至兩個(gè)復(fù)制叉相遇，這種狀中間物，直至兩個(gè)復(fù)制叉相遇，這種 復(fù)制稱復(fù)制稱復(fù)制。復(fù)制。 真核細(xì)胞基因的線狀真核細(xì)胞基因的線狀DNA上含有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，上含有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)， 是多復(fù)制子的。是多復(fù)制子的。 真核細(xì)胞真

22、核細(xì)胞DNA鏈較原核生物長(zhǎng)很多，聚合速度又鏈較原核生物長(zhǎng)很多，聚合速度又 較慢，如何解決？較慢，如何解決？ 習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰DNA復(fù)復(fù) 制起始點(diǎn)之間的距離（或制起始點(diǎn)之間的距離（或 DNA片段）定為一個(gè)片段）定為一個(gè)復(fù)制復(fù)制 子子（replicon） 。 復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的 功能單位。功能單位。 DNA復(fù)制時(shí)，在復(fù)制的起復(fù)制時(shí)，在復(fù)制的起 始點(diǎn)處，始點(diǎn)處，DNA雙鏈部分解雙鏈部分解 開為單鏈，形成叉子形狀，開為單鏈，形成叉子形狀， 這種叉狀結(jié)構(gòu)稱為這種叉狀結(jié)構(gòu)稱為復(fù)制叉復(fù)制叉 （replication fork）。）。 復(fù)制起始點(diǎn)、復(fù)制子與復(fù)制叉（動(dòng)畫

23、演示）復(fù)制起始點(diǎn)、復(fù)制子與復(fù)制叉（動(dòng)畫演示） 大約大約20個(gè)各帶個(gè)各帶1個(gè)個(gè)ATP 的的DnaA蛋白結(jié)合蛋白結(jié)合 到到9bp的重復(fù)序列上，的重復(fù)序列上，DNA纏繞在上面，纏繞在上面， 形成起始復(fù)合物（形成起始復(fù)合物（initial complex）。）。 HU復(fù)合物是類組蛋白，可與復(fù)合物是類組蛋白，可與DNA結(jié)合，結(jié)合， 促進(jìn)起始，受其影響，鄰近的促進(jìn)起始，受其影響，鄰近的3個(gè)個(gè)13bp 重復(fù)序列被變性成開放復(fù)合物，即解鏈重復(fù)序列被變性成開放復(fù)合物，即解鏈 而形成一小段單鏈，所需能量由而形成一小段單鏈，所需能量由ATP供供 給。給。 DnaB在在DnaC的幫助下結(jié)合于解鏈區(qū)，的幫助下結(jié)合于解鏈

24、區(qū)， DnaB借助水解借助水解ATP產(chǎn)生的能量，沿產(chǎn)生的能量，沿 DNA鏈鏈5 3方向移動(dòng)，解開方向移動(dòng)，解開DNA的雙的雙 鏈。再與引物酶（鏈。再與引物酶（DnaG蛋白）組裝成引蛋白）組裝成引 發(fā)體（發(fā)體（primosome），以備引物和），以備引物和DNA 的合成。的合成。 起始的過程起始的過程 DnaB（解旋酶）、（解旋酶）、DnaA 和和DnaC參與解鏈，形成參與解鏈，形成復(fù)制叉復(fù)制叉（replication fork），）， SSB結(jié)合并穩(wěn)定解開的單股結(jié)合并穩(wěn)定解開的單股DNA鏈；引物酶（鏈；引物酶（DnaG）與上述因子、酶構(gòu)成）與上述因子、酶構(gòu)成引發(fā)體引發(fā)體 （primosome）

25、，并合成），并合成RNA引物，以引物，以DNA為模板，合成一段短的為模板，合成一段短的RNA片段，從片段，從 而獲得而獲得3端自由羥基（端自由羥基（3-OH）。解鏈造成的超螺旋，由）。解鏈造成的超螺旋，由拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶II實(shí)現(xiàn)超螺旋實(shí)現(xiàn)超螺旋 的轉(zhuǎn)型，即把正超螺旋轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)超螺旋。的轉(zhuǎn)型，即把正超螺旋轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)超螺旋。 2. 復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng) 復(fù)制的延長(zhǎng)指在復(fù)制的延長(zhǎng)指在DNA聚合酶催化下，以聚合酶催化下，以35方向的親代方向的親代DNA鏈為模板，鏈為模板， 從從53方向聚合子代方向聚合子代DNA鏈。其化學(xué)本質(zhì)是鏈。其化學(xué)本質(zhì)是dNTP以以dNMP的方式逐個(gè)的方式逐個(gè) 加入引物或延長(zhǎng)中的

26、子鏈上，磷酸二酯鍵不斷生成。加入引物或延長(zhǎng)中的子鏈上，磷酸二酯鍵不斷生成。 在原核生物中，參與在原核生物中，參與DNA復(fù)制延長(zhǎng)的是復(fù)制延長(zhǎng)的是DNA聚合酶聚合酶III。 復(fù)制起點(diǎn)解開后形成復(fù)制起點(diǎn)解開后形成2個(gè)復(fù)制叉，進(jìn)行雙向復(fù)制。個(gè)復(fù)制叉，進(jìn)行雙向復(fù)制。 當(dāng)復(fù)制叉沿當(dāng)復(fù)制叉沿DNA模板向前移動(dòng)時(shí)，新生成的模板向前移動(dòng)時(shí)，新生成的DNA方向與復(fù)方向與復(fù) 制叉移動(dòng)方向相同嗎？制叉移動(dòng)方向相同嗎？ 半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制 DNA聚合酶只能以聚合酶只能以53方方 向聚合向聚合子代子代DNA鏈鏈，即，即模模 板板DNA鏈鏈的方向必須是的方向必須是 35。 由于由于DNA分子中兩條鏈的分子中兩條鏈的

27、走向相反，因此當(dāng)分別以走向相反，因此當(dāng)分別以 兩條親代兩條親代DNA鏈作為模板鏈作為模板 聚合子代聚合子代DNA鏈時(shí)，子代鏈時(shí)，子代 鏈的聚合方向也是不同的。鏈的聚合方向也是不同的。 半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制 在在DNA復(fù)制時(shí)，以復(fù)制時(shí)，以35方向的親代方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在復(fù)制時(shí)是連續(xù)進(jìn)行鏈作模板的子代鏈在復(fù)制時(shí)是連續(xù)進(jìn)行 的，其子代鏈的聚合方向?yàn)榈?，其子代鏈的聚合方向?yàn)?3，延伸方向與復(fù)制叉的移動(dòng)方向相同，這一條，延伸方向與復(fù)制叉的移動(dòng)方向相同，這一條 鏈被稱為鏈被稱為前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈（leading strand）。）。 以以53方向的親代方向的親代DNA鏈為模板的子代鏈在復(fù)制時(shí)

28、則是不連續(xù)的，由許多鏈為模板的子代鏈在復(fù)制時(shí)則是不連續(xù)的，由許多53 的的DNA片段組成，延伸方向與復(fù)制叉的移動(dòng)方向相反，這條鏈被稱為片段組成，延伸方向與復(fù)制叉的移動(dòng)方向相反，這條鏈被稱為滯后鏈滯后鏈 （lagging strand）。）。 滯后鏈上的每一段滯后鏈上的每一段DNA短鏈稱為稱為短鏈稱為稱為岡崎片段岡崎片段（Okazaki fragment）。）。 岡崎片段的大小，在原核生物中約為岡崎片段的大小，在原核生物中約為10002000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 100個(gè)核苷酸。個(gè)核苷酸。 前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制而滯后鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制而滯后鏈不連

29、續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的半不連續(xù)性半不連續(xù)性。 前導(dǎo)鏈先由引物酶在起點(diǎn)處合成一段前導(dǎo)鏈先由引物酶在起點(diǎn)處合成一段RNA引物，隨引物，隨 后后DNA pol III即在引物上加脫氧核苷酸。前導(dǎo)鏈的即在引物上加脫氧核苷酸。前導(dǎo)鏈的 合成與復(fù)制叉的移動(dòng)同步。合成與復(fù)制叉的移動(dòng)同步。 滯后鏈的合成是滯后鏈的合成是分段進(jìn)行分段進(jìn)行的，需要不斷合成岡崎片的，需要不斷合成岡崎片 段的段的RNA引物，然后由引物，然后由DNA pol III加入脫氧核苷酸。加入脫氧核苷酸。 引發(fā)體主要在引發(fā)體主要在DNA滯后鏈上開始滯后鏈上開始，它連續(xù)地與引物酶結(jié)合并解離，從而在不，它連續(xù)地與引物酶結(jié)合并解離，從而在不 同部位引導(dǎo)引

30、物酶催化合成同部位引導(dǎo)引物酶催化合成RNA引物，在引物引物，在引物RNA的的3-OH末端接下去合成末端接下去合成 DNA片段，這就是滯后鏈不連續(xù)合成的開始。片段，這就是滯后鏈不連續(xù)合成的開始。 由于由于DNA的兩條互補(bǔ)鏈方向相反，為使滯后鏈能與前的兩條互補(bǔ)鏈方向相反，為使滯后鏈能與前 導(dǎo)鏈被同一個(gè)導(dǎo)鏈被同一個(gè)DNA pol III不對(duì)稱二聚體合成，滯后鏈不對(duì)稱二聚體合成，滯后鏈 必須繞成一個(gè)環(huán)狀（必須繞成一個(gè)環(huán)狀（loop）。）。 DNA聚合酶聚合酶III全酶是一個(gè)具有雙活性位點(diǎn)的非對(duì)稱的聚集全酶是一個(gè)具有雙活性位點(diǎn)的非對(duì)稱的聚集 體，催化前導(dǎo)鏈和滯后鏈的同時(shí)復(fù)制體，催化前導(dǎo)鏈和滯后鏈的同時(shí)復(fù)

31、制 （1）去除引物，填補(bǔ)缺口（）去除引物，填補(bǔ)缺口（gap）：）： 在復(fù)制過程中形成的在復(fù)制過程中形成的RNA引物，需引物，需 由由DNA聚合酶聚合酶 I （5 3 外切酶活外切酶活 性）來水解去除；性）來水解去除； RNA引物水解后遺留的缺口，由引物水解后遺留的缺口，由 DNA聚合酶聚合酶 I（原核生物）或（原核生物）或DNA 聚合酶聚合酶 （真核生物）催化延長(zhǎng)缺口（真核生物）催化延長(zhǎng)缺口 處的處的DNA，直到剩下最后一個(gè)磷酸，直到剩下最后一個(gè)磷酸 酯鍵的切口。酯鍵的切口。 （2）連接岡崎片段：）連接岡崎片段： 在在DNA連接酶連接酶的催化下，生成最后的催化下，生成最后 一個(gè)磷酸酯鍵，將岡崎

32、片段連接起一個(gè)磷酸酯鍵，將岡崎片段連接起 來，形成完整的來，形成完整的DNA長(zhǎng)鏈。長(zhǎng)鏈。 大腸桿菌環(huán)狀大腸桿菌環(huán)狀DNA，在，在oriC區(qū)染區(qū)染 色體是雙向復(fù)制，形成兩個(gè)背道色體是雙向復(fù)制，形成兩個(gè)背道 而馳的復(fù)制叉，當(dāng)兩個(gè)復(fù)制叉碰而馳的復(fù)制叉，當(dāng)兩個(gè)復(fù)制叉碰 在一起時(shí)，復(fù)制終止。在一起時(shí)，復(fù)制終止。 兩個(gè)復(fù)制叉最終相遇在有多重拷兩個(gè)復(fù)制叉最終相遇在有多重拷 貝的貝的Ter序列的終止區(qū)域。序列的終止區(qū)域。Ter序序 列長(zhǎng)列長(zhǎng)20bp，是終點(diǎn)利用蛋白，是終點(diǎn)利用蛋白 （即（即Tus蛋白）的結(jié)合位點(diǎn)。蛋白）的結(jié)合位點(diǎn)。 Tus蛋白結(jié)合在終止位點(diǎn)有助于蛋白結(jié)合在終止位點(diǎn)有助于 阻擋移動(dòng)的復(fù)制叉。阻擋

33、移動(dòng)的復(fù)制叉。 Tus-Ter復(fù)合物復(fù)合物，能夠停止先期，能夠停止先期 到達(dá)的復(fù)制叉的推進(jìn)，等待后期到達(dá)的復(fù)制叉的推進(jìn)，等待后期 到達(dá)的復(fù)制叉，使兩者總能相遇，到達(dá)的復(fù)制叉，使兩者總能相遇， 完成復(fù)制。完成復(fù)制。 3. 復(fù)制的終止復(fù)制的終止 DNA的復(fù)制過程的復(fù)制過程 動(dòng)畫：動(dòng)畫：DNA復(fù)制復(fù)制 復(fù)制的起始復(fù)制的起始 （1）復(fù)制原點(diǎn)：復(fù)制原點(diǎn)：OriC序列，富含序列，富含AT （2）DNA解鏈酶解鏈酶解開雙鏈解開雙鏈DNA （3）SSB結(jié)合于結(jié)合于DNA單鏈單鏈 （4）DNA旋轉(zhuǎn)酶旋轉(zhuǎn)酶引入負(fù)超螺旋，消除復(fù)制叉前進(jìn)時(shí)帶來的扭引入負(fù)超螺旋，消除復(fù)制叉前進(jìn)時(shí)帶來的扭 曲張力曲張力 （5）DNA引物

34、酶引物酶(在引發(fā)體中在引發(fā)體中)合成合成RNA引物引物 復(fù)制的延伸：復(fù)制的延伸： （6）DNA 聚合酶聚合酶在兩條新生鏈上同時(shí)合成在兩條新生鏈上同時(shí)合成 DNA （7）DNA 聚合酶聚合酶切除切除RNA引物，并補(bǔ)上引物，并補(bǔ)上 DNA （8）DNA ligase連接一個(gè)岡崎片段連接一個(gè)岡崎片段 復(fù)制的終止：復(fù)制的終止： （9）形成）形成Tus-Ter復(fù)合物復(fù)合物 DNA復(fù)制過程小結(jié)復(fù)制過程小結(jié) （四）真核細(xì)胞的（四）真核細(xì)胞的DNA復(fù)制復(fù)制 （自學(xué)）（自學(xué)） 1970年有人從致癌年有人從致癌RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了依賴于病毒中發(fā)現(xiàn)了依賴于RNA的的DNA聚聚 合酶（合酶（RNA-dependent

35、DNA polymerase）或稱）或稱RNA指導(dǎo)指導(dǎo) 的的DNA聚合酶（聚合酶（RNA-directed DNA polymerase），即逆），即逆 轉(zhuǎn)錄酶（轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase，RT），能以），能以RNA為模板為模板 合成合成DNA。 這與通常轉(zhuǎn)錄過程中遺傳信息從這與通常轉(zhuǎn)錄過程中遺傳信息從DNA到到RNA的過程相反，的過程相反， 故稱為逆轉(zhuǎn)錄（故稱為逆轉(zhuǎn)錄（Reverse Transcription）。反轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)）。反轉(zhuǎn)錄酶的發(fā) 現(xiàn)使中心法則更完善?，F(xiàn)使中心法則更完善。 二、逆轉(zhuǎn)錄作用二、逆轉(zhuǎn)錄作用 DNA 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 RNA 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制（病毒）復(fù)制

36、（病毒） （一）逆轉(zhuǎn)錄酶以病毒（一）逆轉(zhuǎn)錄酶以病毒RNA為模板合成為模板合成cDNA 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： 逆轉(zhuǎn)錄酶具有逆轉(zhuǎn)錄酶具有: 依賴于依賴于RNA的的DNA聚合酶聚合酶活性活性 核糖核酸酶核糖核酸酶 H 活性（降解活性（降解RNA活性）活性） 依賴于依賴于DNA的的DNA聚合酶聚合酶活性活性 逆轉(zhuǎn)錄酶的作用是以逆轉(zhuǎn)錄酶的作用是以dNTP為為 底物，以底物，以RNA為模板，合成為模板，合成 一條與一條與RNA模板互補(bǔ)的模板互補(bǔ)的DNA 單鏈，這條單鏈，這條DNA單鏈叫做單鏈叫做互互 補(bǔ)補(bǔ)DNA（complementary DNA， cDNA），它與

37、），它與RNA 模板形成模板形成RNA-DNA雜交體；雜交體； 隨后又在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，隨后又在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下， 水解掉水解掉RNA鏈；鏈； 再以再以cDNA為模板合成第二條為模板合成第二條 DNA鏈。至此，完成由鏈。至此，完成由RNA 指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA合成過程。合成過程。 攜帶逆轉(zhuǎn)錄酶的病毒稱為逆轉(zhuǎn)錄病毒或還原性病毒，它侵入宿主細(xì)胞后先以病毒攜帶逆轉(zhuǎn)錄酶的病毒稱為逆轉(zhuǎn)錄病毒或還原性病毒，它侵入宿主細(xì)胞后先以病毒 RNA為模板靠逆轉(zhuǎn)錄酶催化合成為模板靠逆轉(zhuǎn)錄酶催化合成DNA，隨后這種，隨后這種DNA環(huán)化并整合（環(huán)化并整合（integration）到）到 宿主細(xì)胞的染色體宿主細(xì)胞的染色體D

38、NA中去，以前（原）病毒（中去，以前（原）病毒（provirus）的形式在宿主細(xì)胞中一）的形式在宿主細(xì)胞中一 代代傳遞下去。代代傳遞下去。 逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期 動(dòng)畫：動(dòng)畫：逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄 （二）逆轉(zhuǎn)錄病毒引起癌癥或艾滋病（二）逆轉(zhuǎn)錄病毒引起癌癥或艾滋病 許多逆轉(zhuǎn)錄病毒進(jìn)入細(xì)胞后，通過逆轉(zhuǎn)錄整合到宿主的染色許多逆轉(zhuǎn)錄病毒進(jìn)入細(xì)胞后，通過逆轉(zhuǎn)錄整合到宿主的染色 體上并隨之同步復(fù)制。某些逆轉(zhuǎn)錄病毒上帶有致癌基因體上并隨之同步復(fù)制。某些逆轉(zhuǎn)錄病毒上帶有致癌基因 （oncogene），可引起宿主細(xì)胞分裂失控和生長(zhǎng)異常，形），可引起宿主細(xì)胞分裂失控和生長(zhǎng)異常，形 成腫瘤或癌癥。成腫瘤或

39、癌癥。 獲得性免疫缺陷綜合癥（獲得性免疫缺陷綜合癥（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS），是），是 由人類免疫缺陷病毒（由人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV） 感染而引起的以感染而引起的以 T淋巴細(xì)胞免疫功能缺陷為主的一種免疫缺陷病。淋巴細(xì)胞免疫功能缺陷為主的一種免疫缺陷病。 HIV病毒是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，不使宿主細(xì)胞發(fā)生癌變，而是破壞人體的免疫細(xì)胞，病毒是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，不使宿主細(xì)胞發(fā)生癌變，而是破壞人體的免疫細(xì)胞， 使人體產(chǎn)生免疫缺陷。使人體產(chǎn)生免疫缺陷。 治療：抑制逆轉(zhuǎn)錄酶活性是艾滋病治療研究治療：

40、抑制逆轉(zhuǎn)錄酶活性是艾滋病治療研究 的重要靶酶。的重要靶酶。 核苷類似物：競(jìng)爭(zhēng)性抑制核苷類似物：競(jìng)爭(zhēng)性抑制HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶活逆轉(zhuǎn)錄酶活 性，并在逆轉(zhuǎn)錄中終止性，并在逆轉(zhuǎn)錄中終止cDNA鏈延伸，如鏈延伸，如3- 疊氮脫氧胸苷（疊氮脫氧胸苷（AZT），在逆轉(zhuǎn)錄酶合成?。谀孓D(zhuǎn)錄酶合成病 毒毒DNA時(shí)，時(shí)，ATZ摻入到病毒摻入到病毒DNA中，由于中，由于 AZT無無3-OH，所以使病毒，所以使病毒DNA合成終止。合成終止。 逆轉(zhuǎn)錄研究的意義逆轉(zhuǎn)錄研究的意義 逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究逆轉(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)。中的重大發(fā)現(xiàn)。 逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，逆

41、轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，RNA同同 樣兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能。樣兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能。 對(duì)逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了對(duì)逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了20世紀(jì)初已注世紀(jì)初已注 意到的病毒致癌理論。意到的病毒致癌理論。 三、三、DNA的損傷、修復(fù)和突變的損傷、修復(fù)和突變 DNA受到自然因素或誘變因素作用，結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)受到自然因素或誘變因素作用，結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn) 不同程度的損傷或產(chǎn)生突變；不同程度的損傷或產(chǎn)生突變； 生物體中存在有特殊的修復(fù)系統(tǒng)，可以對(duì)某些損生物體中存在有特殊的修復(fù)系統(tǒng)，可以對(duì)某些損 傷進(jìn)行適當(dāng)?shù)男迯?fù)。傷進(jìn)行適當(dāng)?shù)男迯?fù)。 （1）自發(fā)因素：）自發(fā)因素： 自發(fā)脫堿基自發(fā)脫堿基：由于：由于

42、N-糖苷鍵的自發(fā)斷裂，引起嘌呤或糖苷鍵的自發(fā)斷裂，引起嘌呤或 嘧啶堿基的脫落。每日可達(dá)近萬個(gè)核苷酸殘基。嘧啶堿基的脫落。每日可達(dá)近萬個(gè)核苷酸殘基。 自發(fā)脫氨基自發(fā)脫氨基：胞嘧啶自發(fā)脫氨基可生成尿嘧啶，腺嘌：胞嘧啶自發(fā)脫氨基可生成尿嘧啶，腺嘌 呤自發(fā)脫氨基可生成次黃嘌呤。每日可達(dá)幾十到幾百呤自發(fā)脫氨基可生成次黃嘌呤。每日可達(dá)幾十到幾百 個(gè)核苷酸殘基。個(gè)核苷酸殘基。 復(fù)制錯(cuò)配復(fù)制錯(cuò)配：由于復(fù)制時(shí)堿基配對(duì)錯(cuò)誤引起的損傷，發(fā)：由于復(fù)制時(shí)堿基配對(duì)錯(cuò)誤引起的損傷，發(fā) 生頻率較低。生頻率較低。 引起引起DNA損傷的因素?fù)p傷的因素 （一）（一）DNA損傷損傷 （2）物理因素：）物理因素： 由紫外線、電離輻射、

43、由紫外線、電離輻射、X射線等引起的射線等引起的DNA損傷。其中，損傷。其中， X射線和電離輻射常常引起射線和電離輻射常常引起DNA鏈的斷裂，而鏈的斷裂，而紫外線紫外線常常常常 引起引起嘧啶二聚體嘧啶二聚體的形成，如的形成，如TT，TC，CC等二聚體。這些等二聚體。這些 嘧啶二聚體由于形成了共價(jià)鍵連接的環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)，因而會(huì)嘧啶二聚體由于形成了共價(jià)鍵連接的環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)，因而會(huì) 引起復(fù)制障礙。引起復(fù)制障礙。 UV 胸腺嘧啶二聚體的形成胸腺嘧啶二聚體的形成 （3）化學(xué)因素：）化學(xué)因素： 脫氨劑：脫氨劑：如亞硝酸與亞硝酸鹽，可加速如亞硝酸與亞硝酸鹽，可加速C脫氨基生脫氨基生 成成U，A脫氨基生成脫氨基生成H

44、。 烷基化劑：烷基化劑：這是一類帶有活性烷基的化合物，可提供這是一類帶有活性烷基的化合物，可提供 甲基或其他烷基，引起堿基或磷酸基的烷基化，甚至甲基或其他烷基，引起堿基或磷酸基的烷基化，甚至 可引起鄰近堿基的交聯(lián)?？梢疣徑鼔A基的交聯(lián)。 DNA加合劑：加合劑：如苯并芘，在體內(nèi)代謝后生成四羥苯并如苯并芘，在體內(nèi)代謝后生成四羥苯并 芘，與嘌呤共價(jià)結(jié)合引起損傷。芘，與嘌呤共價(jià)結(jié)合引起損傷。 堿基類似物：堿基類似物：如如5-FU等可摻入到等可摻入到DNA分子中引起損傷分子中引起損傷 或突變?；蛲蛔儭?斷鏈劑：斷鏈劑：如過氧化物，含巰基化合物等，可引起如過氧化物，含巰基化合物等，可引起DNA 鏈的斷裂。

45、鏈的斷裂。 （二）（二）DNA修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)系統(tǒng) 是對(duì)已發(fā)生分子改變的補(bǔ)償措施，使其盡可能回是對(duì)已發(fā)生分子改變的補(bǔ)償措施，使其盡可能回 復(fù)為原有的天然狀態(tài)。復(fù)為原有的天然狀態(tài)。 光復(fù)活（光復(fù)活（photoreactivation） 切除修復(fù)（切除修復(fù)（excision repair） 重組修復(fù)（重組修復(fù)（recombination repair） SOS修復(fù)（修復(fù)（SOS repair） 修復(fù)的主要類型：修復(fù)的主要類型： 能夠修復(fù)由于能夠修復(fù)由于UV照射而形成的嘧啶二聚體。照射而形成的嘧啶二聚體。 修復(fù)過程由修復(fù)過程由光裂合酶光裂合酶（photolyase）催化完成。催化完成。 （1）光復(fù)活（）

46、光復(fù)活（photoreactivation） 其修復(fù)過程為：其修復(fù)過程為： 光裂合酶光裂合酶識(shí)別嘧啶二聚體并識(shí)別嘧啶二聚體并 與之結(jié)合形成復(fù)合物。與之結(jié)合形成復(fù)合物。 在在400500nm可見光照射可見光照射 下，酶獲得能量，將嘧啶二下，酶獲得能量，將嘧啶二 聚體的丁酰環(huán)打開。聚體的丁酰環(huán)打開。 1. 光裂合酶從光裂合酶從DNA上解離。上解離。 這是一種廣泛存在的修復(fù)機(jī)制，可適用于多種這是一種廣泛存在的修復(fù)機(jī)制，可適用于多種DNA損損 傷的修復(fù)。傷的修復(fù)。 切除修復(fù)機(jī)制的基本過程是將受損的切除修復(fù)機(jī)制的基本過程是將受損的DNA片段切除，片段切除， 然后再以對(duì)側(cè)鏈為模板，重新合成新鏈進(jìn)行修復(fù)。然

47、后再以對(duì)側(cè)鏈為模板，重新合成新鏈進(jìn)行修復(fù)。 （2）切除修復(fù)（）切除修復(fù)（excision repair） 在原核生物中，與在原核生物中，與DNA切除修復(fù)有關(guān)的蛋白質(zhì)包括切除修復(fù)有關(guān)的蛋白質(zhì)包括UvrA、UvrB、 UvrC，以及，以及DNA pol 和和DNA連接酶。連接酶。 UvrA和和UvrB主要起辨認(rèn)和結(jié)合受損部位的作用；而主要起辨認(rèn)和結(jié)合受損部位的作用；而UvrC則主則主 要與受損片段的切除有關(guān)。要與受損片段的切除有關(guān)。 原核生物原核生物DNA切除修復(fù)的機(jī)制切除修復(fù)的機(jī)制 又稱為又稱為復(fù)制后修復(fù)復(fù)制后修復(fù)。 修復(fù)時(shí)，利用重組蛋白修復(fù)時(shí)，利用重組蛋白 RecA的核酸酶活性，將的核酸酶活性

48、，將 另一股完整的親鏈與損另一股完整的親鏈與損 傷缺口相互交換。傷缺口相互交換。 在在E.coli中參與重組修復(fù)中參與重組修復(fù) 的酶：的酶：RecA、RecB、 RecC、DNA pol I 和連和連 接酶。接酶。 （3）重組修復(fù)（）重組修復(fù)（recombination repair） （4）SOS修復(fù)（修復(fù)（SOS Repair） SOS修復(fù)是指修復(fù)是指DNA受到嚴(yán)重?fù)p傷、細(xì)胞處于危急狀態(tài)時(shí)所誘導(dǎo)受到嚴(yán)重?fù)p傷、細(xì)胞處于危急狀態(tài)時(shí)所誘導(dǎo) 的一種的一種DNA修復(fù)方式，修復(fù)結(jié)果只是能維持基因組的完整性，修復(fù)方式，修復(fù)結(jié)果只是能維持基因組的完整性， 提高細(xì)胞的生成率，但留下的錯(cuò)誤較多，故又稱為提高細(xì)

49、胞的生成率，但留下的錯(cuò)誤較多，故又稱為錯(cuò)誤傾向修錯(cuò)誤傾向修 復(fù)復(fù)（error prone repair），使細(xì)胞有較高的突變率。），使細(xì)胞有較高的突變率。屬于緊屬于緊 急修復(fù)。急修復(fù)。 當(dāng)當(dāng)DNA兩條鏈的損傷鄰近時(shí)，損傷不能被切除修復(fù)或重組修復(fù)，兩條鏈的損傷鄰近時(shí)，損傷不能被切除修復(fù)或重組修復(fù)， 這時(shí)在核酸內(nèi)切酶、外切酶的作用下造成損傷處的這時(shí)在核酸內(nèi)切酶、外切酶的作用下造成損傷處的DNA鏈空缺，鏈空缺， 再由損傷誘導(dǎo)產(chǎn)生的一整套的特殊再由損傷誘導(dǎo)產(chǎn)生的一整套的特殊DNA聚合酶聚合酶SOS修復(fù)酶類，修復(fù)酶類， 催化空缺部位催化空缺部位DNA的合成，這時(shí)補(bǔ)上去的核苷酸幾乎是隨機(jī)的，的合成，這時(shí)補(bǔ)上去的核苷酸幾乎是隨機(jī)的， 但仍然保持了但仍然保持了DNA雙鏈的完整性，使細(xì)胞得以生存。但這種修雙鏈的完整性，使細(xì)胞得以生存。但這種修 復(fù)帶給細(xì)胞很高的突變率。復(fù)帶給細(xì)胞很高的突變率。 光復(fù)合是利用光能，其余均利用光復(fù)合是利用光能，其余均利用ATP水解所釋放的能量。水解所釋放的能