DNA的生物合成【生物化學(xué)課件】

1、1生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室 劉先俊劉先俊23一、一、DNADNA半保留復(fù)制的概念及其實(shí)驗(yàn)證據(jù)半保留復(fù)制的概念及其實(shí)驗(yàn)證據(jù) 在在DNADNA復(fù)制過程中，復(fù)制過程中，DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)的兩條多核苷酸鏈彼此分開，然后，每條鏈兩條多核苷酸鏈彼此分開，然后，每條鏈各自作為模板，在其上分別合成出一條互各自作為模板，在其上分別合成出一條互補(bǔ)鏈，這樣，新形成的兩個(gè)補(bǔ)鏈，這樣，新形成的兩個(gè)DNADNA分子（子代分子（子代DNADNA）與原來）與原來DNADNA分子（親代分子（親代DNADNA）的核苷酸）的核苷酸序列完全相同。在此過程中，每個(gè)子代序列完全相同。在此過程中

2、，每個(gè)子代DNADNA的兩條鏈，一條來自親代的兩條鏈，一條來自親代DNADNA，另一條鏈則，另一條鏈則是新合成的，這種方式稱為是新合成的，這種方式稱為DNADNA的半保留復(fù)的半保留復(fù)制制 。 4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 5 1953 1953年，年，WatsonWatson和和CrickCrick在提出在提出DNADNA雙螺旋雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的同時(shí)，即提出結(jié)構(gòu)模型的同時(shí)，即提出DNADNA是通過半保留復(fù)是通過半保留復(fù)制制19581958年，年，MeselsonMeselson和和StahlStahl通過

3、實(shí)驗(yàn)證實(shí)了通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了“半保留復(fù)制半保留復(fù)制”的設(shè)想。的設(shè)想。 首先將大腸桿菌置于含首先將大腸桿菌置于含1515NHNH4 4ClCl的培養(yǎng)基中的培養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代后，使大腸桿菌培養(yǎng)若干代后，使大腸桿菌DNADNA全部成為全部成為1515N-N-DNADNA（由于大腸桿菌生長(zhǎng)繁殖過程中，需要利（由于大腸桿菌生長(zhǎng)繁殖過程中，需要利用培養(yǎng)基中的用培養(yǎng)基中的N N作為氮源以合成其作為氮源以合成其DNADNA或或RNARNA等等含氮物質(zhì)，在僅提供含氮物質(zhì)，在僅提供1515N N的情況下，大腸桿菌合的情況下，大腸桿菌合成的成的DNADNA必然為必然為1515N-DNAN-DNA）。）。6 普通大腸桿菌

4、為普通大腸桿菌為1414N-DNAN-DNA，1414N N和和1515N N是是N N元素的兩種非放射性同位素，其中，元素的兩種非放射性同位素，其中，1515N N比比 1414N“N“重重”。當(dāng)分別提取出其相應(yīng)。當(dāng)分別提取出其相應(yīng)DNADNA后，在后，在進(jìn)行進(jìn)行CsClCsCl等密度梯度離心時(shí)，等密度梯度離心時(shí)，1515N-DNAN-DNA與與1414N-N-DNADNA由于兩者由于兩者“重量重量”的差別而位于離心管的差別而位于離心管不同位置，前者稱為不同位置，前者稱為“重重”DNADNA，后者稱為，后者稱為“輕輕”DNADNA。因而可通過密度梯度離心而區(qū)。因而可通過密度梯度離心而區(qū)分開來

5、。分開來。 隨后，再將含隨后，再將含1515N-DNAN-DNA的大腸桿菌置于的大腸桿菌置于含含1414N N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，此后，在不同時(shí)間的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，此后，在不同時(shí)間（第一代、第（第一代、第2 2代、第代、第3 3代代等）取樣進(jìn)等）取樣進(jìn)行密度梯度離心。其結(jié)果是：行密度梯度離心。其結(jié)果是：78第第 1 1 代 ： 出 現(xiàn)代 ： 出 現(xiàn) 1 1 條條 D N AD N A 帶 ， 其 位 置 既 非帶 ， 其 位 置 既 非“輕輕”DNADNA帶也非帶也非“重重”DNADNA帶的位置，而帶的位置，而處于兩帶之間的中間位置。處于兩帶之間的中間位置。第第2 2代：出現(xiàn)代：出現(xiàn)2 2條條DNA

6、DNA帶，其中一條的位置與第帶，其中一條的位置與第1 1代的位置相同（即處于代的位置相同（即處于“輕輕”帶和帶和“重重”帶之間的中間位置），另一條出現(xiàn)在帶之間的中間位置），另一條出現(xiàn)在“輕輕”DNADNA帶的位置。帶的位置。第第3 3代：于第代：于第2 2代類似，也出現(xiàn)代類似，也出現(xiàn)2 2條條DNADNA帶，其帶，其位置與第位置與第2 2代相同，即一條中間位置的帶和代相同，即一條中間位置的帶和一條一條“輕輕”帶，但帶，但“輕輕”帶的帶的DNADNA更多了。更多了。第第4 4代及以后：均為代及以后：均為2 2條條DNADNA帶，其位置與第帶，其位置與第2 2代、第代、第3 3代相似，但代相似，但

7、“輕輕”帶的帶的DNADNA越來越越來越多，而中間位置帶的多，而中間位置帶的DNADNA越來越少。越來越少。910 為了證實(shí)為了證實(shí)DNADNA分子中只有一條是新合成分子中只有一條是新合成的，的，MeselsonMeselson和和StahlStahl將提取出的第將提取出的第1 1代大代大腸桿菌腸桿菌DNADNA加熱處理，使其變性后仍通過加熱處理，使其變性后仍通過CsClCsCl超速離心分離，在紫外吸收掃描圖上超速離心分離，在紫外吸收掃描圖上可見兩個(gè)比重不同的紫外吸收峰，從而確可見兩個(gè)比重不同的紫外吸收峰，從而確證了第證了第1 1代細(xì)菌的代細(xì)菌的DNADNA是由兩條比重不同的是由兩條比重不同的

8、鏈所組成，排除了其它可能性。鏈所組成，排除了其它可能性。1112半保留復(fù)制的意義半保留復(fù)制的意義 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的堿基序列一致，即子代保留了親代的堿基序列一致，即子代保留了親代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性。的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性。 遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但不是絕對(duì)的。礎(chǔ)，但不是絕對(duì)的。1314151617181.1.前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈192.2.隨從鏈隨從鏈203.3.崗崎片段崗崎片段214.4.半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制22（三）雙向復(fù)制（三）雙向復(fù)制 原核生物復(fù)制時(shí)，原核生物復(fù)

9、制時(shí)，DNADNA從從起始點(diǎn)起始點(diǎn)(origin)(origin)向兩個(gè)方向解鏈，形向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相反成兩個(gè)延伸方向相反的復(fù)制叉，稱為雙向的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。復(fù)制中的復(fù)制。復(fù)制中的DNADNA成成為為 狀。狀。 2324真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子的復(fù)制。制子的復(fù)制。 習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的距離習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的距離定為一個(gè)定為一個(gè)復(fù)制子復(fù)制子(replicon) (replicon) 。復(fù)制子是獨(dú)。復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的功能單位。立完成復(fù)制的功能單位。252627（一）（一）DNADNA聚合酶聚合酶 D

10、NADNA聚合酶（聚合酶（DNA polymeraseDNA polymerase）在有）在有DNADNA模板存在時(shí)，可催化合成模板存在時(shí)，可催化合成DNADNA，因此，因此，又 稱 為又 稱 為 D N AD N A 指 導(dǎo) 的指 導(dǎo) 的 D N AD N A 聚 合 酶 （聚 合 酶 （ D N A -D N A -directed DNA polymerasedirected DNA polymerase，DDDPDDDP）。）。1.1.大腸桿菌大腸桿菌DNADNA聚合酶聚合酶( (原核生物原核生物) ) 1956 1956年，年，KornbergKornberg等人首次從大腸桿等人首次

11、從大腸桿菌的提取液中發(fā)現(xiàn)了一種能催化合成菌的提取液中發(fā)現(xiàn)了一種能催化合成DNADNA的的酶，稱為酶，稱為DNADNA聚合酶聚合酶。28目前研究表明，大腸桿菌目前研究表明，大腸桿菌DNADNA聚合酶聚合酶有三種功有三種功能：能：第一、第一、5353的聚合作用。的聚合作用。大腸桿菌大腸桿菌DNADNA聚合聚合酶酶只能在引物的只能在引物的33端加上脫氧核苷酸，它端加上脫氧核苷酸，它是利用引物的是利用引物的3-OH3-OH與待加入的脫氧核苷三磷與待加入的脫氧核苷三磷酸的酸的5-5-磷酸基之間形成磷酸基之間形成3,5-3,5-磷酸二酯磷酸二酯鍵。已加入的脫氧核苷酸則仍有一個(gè)游離的鍵。已加入的脫氧核苷酸則

12、仍有一個(gè)游離的3-OH3-OH，又可與下一個(gè)脫氧核苷三磷酸的，又可與下一個(gè)脫氧核苷三磷酸的55磷酸基之間形成磷酸基之間形成3,5-3,5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵, ,以后，以后，按這種方式，按這種方式，DNADNA鏈不斷延伸，因此，新鏈的鏈不斷延伸，因此，新鏈的合成方向是合成方向是5353，稱為大腸桿菌，稱為大腸桿菌DNADNA聚合聚合酶酶的的5353聚合作用。聚合作用。2930第二、第二、3535的外切作用的外切作用（35exonuclease action35exonuclease action） 大腸桿菌大腸桿菌DNADNA聚合酶聚合酶除具有除具有5353的的聚合作用外，也能催化從聚合作用

13、外，也能催化從3-3-末端水解末端水解DNADNA鏈，鏈，而產(chǎn)生游離的單核苷酸，稱為而產(chǎn)生游離的單核苷酸，稱為3535的外切的外切作用。其作用。其3535的外切作用對(duì)的外切作用對(duì)DNADNA的聚合具有的聚合具有校正功能校正功能。錯(cuò)位接上去的堿基。錯(cuò)位接上去的堿基C C會(huì)被會(huì)被DNADNA聚合酶聚合酶的的3535的外切作用水解掉，而的外切作用水解掉，而DNADNA聚合酶聚合酶再催化重新聚合上正確的堿基再催化重新聚合上正確的堿基T T。3132第三、第三、5353的外切作用。的外切作用。 大腸桿菌大腸桿菌DNADNA聚合酶聚合酶還具有還具有5353的外切的外切作用。但這種外切作用不同于其作用。但這

14、種外切作用不同于其3535的外切的外切作用：作用：（1 1）首先，其裂解的鍵必須位于雙螺旋區(qū)域。）首先，其裂解的鍵必須位于雙螺旋區(qū)域。（2 2）其次，產(chǎn)物為單核苷酸或幾個(gè)堿基組成的寡聚）其次，產(chǎn)物為單核苷酸或幾個(gè)堿基組成的寡聚體。體。（3 3）5353的外切作用隨著的外切作用隨著DNADNA合成的進(jìn)行而不合成的進(jìn)行而不斷增強(qiáng)。斷增強(qiáng)。（4 4）5353的外切作用的酶的活性部位可與其聚的外切作用的酶的活性部位可與其聚合作用和合作用和3535的外切作用的活性部位分開。的外切作用的活性部位分開。 大腸桿菌大腸桿菌DNADNA聚合酶聚合酶的的5353外切作用外切作用在在DNADNA復(fù)制過程中用于復(fù)制過

15、程中用于去除引物去除引物。 333435 大腸桿菌大腸桿菌DNADNA聚合酶聚合酶分子量為分子量為109kD109kD，是，是含有含有928928個(gè)氨基酸殘基的單條肽鏈。若用枯草個(gè)氨基酸殘基的單條肽鏈。若用枯草桿菌蛋白酶處理，可將大腸桿菌桿菌蛋白酶處理，可將大腸桿菌DNADNA聚合酶聚合酶水解為大小不等的兩個(gè)片斷，其中，分子量較水解為大小不等的兩個(gè)片斷，其中，分子量較小的為小片斷，其分子量為小的為小片斷，其分子量為33kD33kD，它有，它有5353的外切作用；另一個(gè)分子量較大的稱的外切作用；另一個(gè)分子量較大的稱為大片斷，其分子量為為大片斷，其分子量為76kD76kD，它有，它有5353聚聚合

16、作用和合作用和3535的外切作用，大片斷又稱為的外切作用，大片斷又稱為KlenowKlenow片斷（片斷（Klenow fragmentKlenow fragment）。）。36 可見，大腸桿菌可見，大腸桿菌DNADNA聚合酶聚合酶的結(jié)構(gòu)功的結(jié)構(gòu)功能區(qū)可表示如下：能區(qū)可表示如下： 53 35 53 外切作用 外切作用 聚合作用 53 35 53 外切作用 + 外切作用 聚合作用 小片斷小片斷 大片斷大片斷C枯草桿菌蛋白酶N37 繼繼DNADNA聚合酶聚合酶之后，之后，19701970、19711971年又分別從年又分別從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了另外大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了另外2 2種種DNADNA聚合酶，分別

17、命名聚合酶，分別命名為為DNADNA聚合酶聚合酶、?，F(xiàn)將三種大腸桿菌。現(xiàn)將三種大腸桿菌DNADNA聚合聚合酶的主要特性列于下表中。酶的主要特性列于下表中。三種大腸桿菌三種大腸桿菌DNADNA聚合酶的主要特性比較聚合酶的主要特性比較DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶功能：53聚合作用+ 35外切作用+ 53外切作用+-分子量(kD)109120250細(xì)胞中存在的比例4004020聚合速度(bp/min/分子，37)1,0005015,000細(xì)胞內(nèi)的主要作用校正復(fù)制錯(cuò)誤填補(bǔ)復(fù)制、修復(fù)中的空隙參與應(yīng)急狀態(tài)的DNA修復(fù)DNA復(fù)制382. 2. 真核生物的真核生物的DNADNA聚合酶聚合酶DNA-po

18、l DNA-pol 起始引發(fā)、有引物酶活性起始引發(fā)、有引物酶活性DNA-pol DNA-pol 低保真低保真DNADNA復(fù)制復(fù)制DNA-pol DNA-pol 線粒體線粒體DNADNA的復(fù)制的復(fù)制DNA-pol DNA-pol 復(fù)制中延長(zhǎng)子鏈、解螺旋酶復(fù)制中延長(zhǎng)子鏈、解螺旋酶DNA-pol DNA-pol 修復(fù)和填補(bǔ)缺口修復(fù)和填補(bǔ)缺口39（二）引物酶（二）引物酶 引物酶（引物酶（primaseprimase）是一種特殊的是一種特殊的RNARNA聚合聚合酶。在酶。在DNADNA復(fù)制過程中，復(fù)制過程中，DNADNA聚合酶催化合成聚合酶催化合成DNADNA時(shí)，需要一段帶有時(shí)，需要一段帶有3-OH3-

19、OH末端的低聚核苷末端的低聚核苷酸單鏈（體內(nèi)為一小段酸單鏈（體內(nèi)為一小段RNARNA）作引物）作引物（primerprimer），引物的堿基序列與模板），引物的堿基序列與模板DNADNA呈互呈互補(bǔ)結(jié)合，引物的長(zhǎng)度在原核生物如大腸桿菌通補(bǔ)結(jié)合，引物的長(zhǎng)度在原核生物如大腸桿菌通常只有常只有1 16 6個(gè)堿基，在真核生物，通常也只有個(gè)堿基，在真核生物，通常也只有1010個(gè)堿基左右。引物酶的作用即是利用四種核個(gè)堿基左右。引物酶的作用即是利用四種核苷三磷酸（簡(jiǎn)稱苷三磷酸（簡(jiǎn)稱NTPNTP）為底物，根據(jù)模板的堿）為底物，根據(jù)模板的堿基序列，按照堿基配對(duì)規(guī)則合成一小段基序列，按照堿基配對(duì)規(guī)則合成一小段RNA

20、RNA引引物。物。40引物酶引物酶 (primase):(primase): 依賴依賴DNADNA的的RNARNA聚合酶。聚合酶。 催化帶有催化帶有3-OH3-OH末斷的末斷的RNARNA引物的合成。引物的合成。 引發(fā)體引發(fā)體 (primosome):(primosome): 是由是由Dna BDna B、Dna CDna C、引物酶、引物酶、DNADNA復(fù)制復(fù)制起始區(qū)等一起形成的復(fù)合體。起始區(qū)等一起形成的復(fù)合體。 引發(fā)體形成后，在引發(fā)體形成后，在ATPATP提供能量時(shí)，引提供能量時(shí)，引物酶以物酶以DNADNA作為模板而合成引物。作為模板而合成引物。4142（三）解鏈、解旋酶類（三）解鏈、解旋

21、酶類 解開并理順解開并理順DNADNA雙鏈，維持雙鏈，維持DNADNA處處于單鏈狀態(tài)。主要有解螺旋酶、于單鏈狀態(tài)。主要有解螺旋酶、DNADNA拓拓?fù)洚悩?gòu)酶和單鏈撲異構(gòu)酶和單鏈DNADNA結(jié)合蛋白。結(jié)合蛋白。431. 1. 解螺旋酶解螺旋酶 (helicase) : (helicase) : 模板對(duì)復(fù)制的指導(dǎo)作用在于堿基的準(zhǔn)確模板對(duì)復(fù)制的指導(dǎo)作用在于堿基的準(zhǔn)確配對(duì)，而堿基卻埋在雙螺旋的內(nèi)部。只有配對(duì)，而堿基卻埋在雙螺旋的內(nèi)部。只有把把DNADNA解開成單鏈，它才能起模板作用。解開成單鏈，它才能起模板作用。 解螺旋酶是最早發(fā)現(xiàn)的與復(fù)制有關(guān)的解螺旋酶是最早發(fā)現(xiàn)的與復(fù)制有關(guān)的蛋白質(zhì)，當(dāng)時(shí)稱為蛋白質(zhì)，當(dāng)

22、時(shí)稱為reprep蛋白。作用是利用蛋白。作用是利用ATPATP供能，解開供能，解開DNADNA雙鏈。雙鏈。442. 2. 單鏈單鏈DNADNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 (SSB) :(SSB) : SSBSSB曾被稱為螺旋反穩(wěn)定蛋白（曾被稱為螺旋反穩(wěn)定蛋白（HDPHDP）。）。在大腸桿菌，它是由在大腸桿菌，它是由177177個(gè)氨基酸殘基組成個(gè)氨基酸殘基組成的同四聚體，結(jié)合單鏈的同四聚體，結(jié)合單鏈DNADNA的跨度約的跨度約3232個(gè)核個(gè)核苷酸單位。苷酸單位。SSBSSB與解開的與解開的DNADNA單鏈緊密結(jié)合，防止單鏈緊密結(jié)合，防止 重新形成雙鏈，并免受核酸酶降解。在復(fù)重新形成雙鏈，并免受核酸酶降解。

23、在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)。制中維持模板處于單鏈狀態(tài)。453. DNA3. DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶 (topoisomerase) :(topoisomerase) : 拓?fù)洌菏侵肝矬w或圖像作彈性移位而又保拓?fù)洌菏侵肝矬w或圖像作彈性移位而又保持物體不變的性質(zhì)。持物體不變的性質(zhì)。拓?fù)洚悩?gòu)酶：是一類可改變拓?fù)洚悩?gòu)酶：是一類可改變DNADNA拓?fù)湫再|(zhì)拓?fù)湫再|(zhì)的酶。對(duì)的酶。對(duì)DNADNA分子的作用是既能水解、又分子的作用是既能水解、又能連接磷酸二酯鍵?？伤沙谀苓B接磷酸二酯鍵?？伤沙贒NADNA超螺旋，超螺旋，有利于有利于DNADNA解鏈。解鏈。4647拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶I I（topo Ito

24、po I）: : 在原核生物曾被稱為在原核生物曾被稱為 蛋白。蛋白。 主要作用是主要作用是將超螺旋將超螺旋DNADNA雙股中的一股切斷，雙股中的一股切斷，酶仍停留在酶仍停留在33斷端，使鏈的末端沿著螺旋斷端，使鏈的末端沿著螺旋軸按超螺旋的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，軸按超螺旋的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)， DNADNA變?yōu)樗沙谧優(yōu)樗沙跔顟B(tài)（狀態(tài)（超螺旋消除后）超螺旋消除后）再封閉切口再封閉切口。催化。催化反應(yīng)不需要反應(yīng)不需要ATPATP。48拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶IIII（ topo IItopo II）: : 在原核生物又叫旋轉(zhuǎn)酶在原核生物又叫旋轉(zhuǎn)酶(gyrase)(gyrase)。連接斷端。連接斷端。 無無ATPATP參與

25、時(shí)，使螺旋松弛。參與時(shí)，使螺旋松弛。 在在ATPATP參與下，松弛的參與下，松弛的DNADNA進(jìn)入負(fù)超螺進(jìn)入負(fù)超螺旋。旋。49（四）（四）DNADNA連接酶連接酶 可催化可催化DNADNA鏈內(nèi)缺口通過鏈內(nèi)缺口通過3,5-3,5-磷酸磷酸二酯鍵連接起來，在此過程中，需要消耗二酯鍵連接起來，在此過程中，需要消耗能量。該能量的提供者是能量。該能量的提供者是ATPATP（動(dòng)物細(xì)胞、（動(dòng)物細(xì)胞、噬菌體）或噬菌體）或NADNAD+ +（細(xì)菌）。（細(xì)菌）。5051525354（一）原核生物（一）原核生物DNADNA復(fù)制過程復(fù)制過程5556DNADNA復(fù)制的起始就是要解開雙鏈和生成引物。復(fù)制的起始就是要解開雙

26、鏈和生成引物。(1)DNA(1)DNA解成單鏈解成單鏈 由拓?fù)洚悩?gòu)酶松弛超螺旋，解螺旋酶由拓?fù)洚悩?gòu)酶松弛超螺旋，解螺旋酶 解開雙鏈，解開雙鏈，SSBSSB結(jié)合到單鏈上使其穩(wěn)定。結(jié)合到單鏈上使其穩(wěn)定。 復(fù)制起始的解鏈需要多種蛋白質(zhì)參與。復(fù)制起始的解鏈需要多種蛋白質(zhì)參與。這些蛋白質(zhì)與復(fù)制起始點(diǎn)的特有序列結(jié)合，這些蛋白質(zhì)與復(fù)制起始點(diǎn)的特有序列結(jié)合，促使其鄰近的促使其鄰近的DNADNA解鏈。解鏈。57 首先起始復(fù)合體（首先起始復(fù)合體（DnaA-ATPDnaA-ATP）與）與4 49bp9bp重復(fù)序列結(jié)合，重復(fù)序列結(jié)合，3 313bp(13bp(富含富含AT)AT)重復(fù)序列在重復(fù)序列在型拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用

27、下，使型拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用下，使3 313bp13bp重復(fù)序重復(fù)序列區(qū)域松弛，再在列區(qū)域松弛，再在DNADNA解旋酶解旋酶(DnaB(DnaB蛋白）的作蛋白）的作用下，用下，3 313bp13bp區(qū)域發(fā)生解鏈；復(fù)制泡被單鏈區(qū)域發(fā)生解鏈；復(fù)制泡被單鏈結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白(SSB(SSB蛋白蛋白) )覆蓋，以免斷裂和再復(fù)性；覆蓋，以免斷裂和再復(fù)性；引物酶結(jié)合到模板引物酶結(jié)合到模板DNADNA上并合成一段短的上并合成一段短的RNARNA，作為合成作為合成DNADNA的引物，引發(fā)第一個(gè)復(fù)制叉的先的引物，引發(fā)第一個(gè)復(fù)制叉的先導(dǎo)鏈的復(fù)制，接下來是雙向復(fù)制。導(dǎo)鏈的復(fù)制，接下來是雙向復(fù)制。58596061參與原核生

28、物復(fù)制起始的主要成分參與原核生物復(fù)制起始的主要成分DnaADnaA蛋白蛋白DnaBDnaB蛋白蛋白( (解螺旋酶解螺旋酶) )DnaCDnaC蛋白蛋白DnaGDnaG蛋白蛋白( (引物酶引物酶) )SSBSSB拓樸異構(gòu)酶拓樸異構(gòu)酶oriCoriC辨認(rèn)起始點(diǎn)辨認(rèn)起始點(diǎn)解開解開DNA雙鏈雙鏈協(xié)助協(xié)助DnaBDnaB蛋白蛋白催化形成催化形成RNARNA引物引物穩(wěn)定解開的單鏈穩(wěn)定解開的單鏈DNADNA理順理順DNADNA鏈鏈大腸桿菌的復(fù)制起始點(diǎn)大腸桿菌的復(fù)制起始點(diǎn)6263646566領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈 (leading strand)(leading strand) 順著解鏈方向生成的子鏈，其復(fù)制是順著解鏈

29、方向生成的子鏈，其復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，得到一條連續(xù)的子鏈。連續(xù)進(jìn)行的，得到一條連續(xù)的子鏈。53355解鏈方向367隨從鏈隨從鏈 (lagging strand) 復(fù)制方向與解鏈方向相反，須等解開復(fù)制方向與解鏈方向相反，須等解開足夠長(zhǎng)度的模板鏈才能繼續(xù)復(fù)制，得到足夠長(zhǎng)度的模板鏈才能繼續(xù)復(fù)制，得到的子鏈由不連續(xù)的片段所組成。的子鏈由不連續(xù)的片段所組成。53355解鏈方向335536869707172（二）真核生物（二）真核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn)的復(fù)制特點(diǎn) 酵母的復(fù)制起始點(diǎn)稱為酵母的復(fù)制起始點(diǎn)稱為ARS(autonomously replicating ARS(autonomously replicat

30、ing sequencessequences自主復(fù)制序列自主復(fù)制序列 ) )，長(zhǎng)約，長(zhǎng)約15Obp15Obp左左右，包括數(shù)個(gè)復(fù)制起始必需的保守區(qū)，其右，包括數(shù)個(gè)復(fù)制起始必需的保守區(qū)，其核心序列富含核心序列富含ATAT。真核生物。真核生物DNADNA復(fù)制的起始復(fù)制的起始需要起點(diǎn)辨認(rèn)復(fù)合物需要起點(diǎn)辨認(rèn)復(fù)合物(ORC)(ORC)參與。真核生物參與。真核生物DNADNA復(fù)制叉的移動(dòng)速度比原核生物慢得多復(fù)制叉的移動(dòng)速度比原核生物慢得多（大約只有（大約只有5Obp/s5Obp/s，還不到大腸桿菌的，還不到大腸桿菌的1/201/20）。）。73 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)(ori)(o

31、ri)。復(fù)制起。復(fù)制起始點(diǎn)有特殊的序列。起點(diǎn)辯認(rèn)復(fù)合物（始點(diǎn)有特殊的序列。起點(diǎn)辯認(rèn)復(fù)合物（origin origin recognition complexrecognition complex，ORCORC）組裝在起始部位上，）組裝在起始部位上，形成復(fù)制叉。形成復(fù)制叉。ORCORC在起始點(diǎn)上的組裝還不足以開始起在起始點(diǎn)上的組裝還不足以開始起動(dòng)，另一種復(fù)合物稱小染色體維系蛋白（動(dòng)，另一種復(fù)合物稱小染色體維系蛋白（mini mini chromosome maintenance protein , MCMchromosome maintenance protein , MCM）必須參）必須參與。

32、與。MCMMCM有較弱的解旋酶的活性。此外，還需拓?fù)洚愑休^弱的解旋酶的活性。此外，還需拓?fù)洚悩?gòu)酶、復(fù)制因子構(gòu)酶、復(fù)制因子(RF)(RF)、增值細(xì)胞核抗原（、增值細(xì)胞核抗原（PCNAPCNA）的）的參與。參與。74 RF RF有多種如有多種如RFARFA、RFBRFB、RFCRFC等，是調(diào)節(jié)等，是調(diào)節(jié)細(xì)胞細(xì)胞DNADNA復(fù)制的重要蛋白質(zhì)。在蛋白激酶的復(fù)制的重要蛋白質(zhì)。在蛋白激酶的作用下被磷酸化，激活或抑制作用下被磷酸化，激活或抑制RFRF的活性。的活性。而蛋白激酶包括調(diào)節(jié)亞基（又稱細(xì)胞周期而蛋白激酶包括調(diào)節(jié)亞基（又稱細(xì)胞周期蛋白）和催化亞基（又稱細(xì)胞周期蛋白依蛋白）和催化亞基（又稱細(xì)胞周期蛋白依

33、賴激酶，賴激酶，CDKCDK），且各有多種（參見書），且各有多種（參見書P254P254表表10-510-5）。從而對(duì)）。從而對(duì)DNADNA復(fù)制起始進(jìn)行精確及復(fù)制起始進(jìn)行精確及多樣化控制多樣化控制, ,使多位點(diǎn)復(fù)制呈時(shí)序性而非同使多位點(diǎn)復(fù)制呈時(shí)序性而非同步性。步性。75PRAPRA：復(fù)制蛋白：復(fù)制蛋白A A76 DNA DNA聚合酶聚合酶能識(shí)別起始位點(diǎn)，并且以能識(shí)別起始位點(diǎn)，并且以核糖核苷三磷酸為底物（核糖核苷三磷酸為底物（NTPNTP），以解開的一），以解開的一段段DNADNA為模板，合成一個(gè)短鏈為模板，合成一個(gè)短鏈RNARNA（8 81010個(gè)核個(gè)核苷酸）引物。然后從引發(fā)酶的活性轉(zhuǎn)變?yōu)檐账?/p>

34、）引物。然后從引發(fā)酶的活性轉(zhuǎn)變?yōu)镈NADNA聚合酶聚合酶的活性，的活性，RNARNA引物的引物的3-OH3-OH末端為合末端為合成新的成新的DNADNA單鏈的起點(diǎn)，以單鏈的起點(diǎn)，以dNTPdNTP為原料，延長(zhǎng)為原料，延長(zhǎng)引物大約引物大約15-3015-30個(gè)脫氧核苷酸。個(gè)脫氧核苷酸。77 合成的方向仍然為合成的方向仍然為5353。一旦岡崎片。一旦岡崎片段達(dá)到一定長(zhǎng)度，段達(dá)到一定長(zhǎng)度，DNADNA聚合酶聚合酶便從便從DNADNA上解離上解離下來。下來。RFCRFC結(jié)合到這一延長(zhǎng)的引物上，并組裝結(jié)合到這一延長(zhǎng)的引物上，并組裝到到PCNAPCNA滑動(dòng)夾上，然后滑動(dòng)夾上，然后DNADNA聚合酶聚合酶（

35、polpol）結(jié)合到結(jié)合到PCNAPCNA上并完成岡崎片段的最終長(zhǎng)度上并完成岡崎片段的最終長(zhǎng)度130-130-200bp.200bp.當(dāng)它遇到原先已形成的岡崎片段當(dāng)它遇到原先已形成的岡崎片段55末端末端時(shí)，時(shí)，pol/PCNApol/PCNA復(fù)合物從復(fù)合物從DNADNA上釋放下來上釋放下來78兩條鏈均按兩條鏈均按55到到33方向合成，一條鏈方向合成，一條鏈33末端的方向朝著復(fù)制叉前進(jìn)的方末端的方向朝著復(fù)制叉前進(jìn)的方向，可連續(xù)合成，稱前導(dǎo)鏈（向，可連續(xù)合成，稱前導(dǎo)鏈（leading strandleading strand）。另一條鏈）。另一條鏈55末端朝著復(fù)末端朝著復(fù)制叉，合成是不連續(xù)的，形成

36、岡崎片段，此鏈稱后隨鏈制叉，合成是不連續(xù)的，形成岡崎片段，此鏈稱后隨鏈(lagging strand)(lagging strand)。79 引物的去除通過兩個(gè)步驟，首先由引物的去除通過兩個(gè)步驟，首先由RNase HRNase H降解降解RNARNA引物，留下單個(gè)核糖核苷酸引物，留下單個(gè)核糖核苷酸連接到岡崎片段上。然后，由側(cè)翼內(nèi)切核酸連接到岡崎片段上。然后，由側(cè)翼內(nèi)切核酸酶（酶（flap endonucleae 1,FEN1flap endonucleae 1,FEN1） 除去最后除去最后一個(gè)核苷酸。一個(gè)核苷酸。FEN1FEN1也能除去由于也能除去由于DNADNA聚合酶聚合酶產(chǎn)生的某些錯(cuò)誤的堿

37、基。產(chǎn)生的某些錯(cuò)誤的堿基。80 DNA DNA連接酶將相鄰的兩個(gè)連接酶將相鄰的兩個(gè)DNADNA片段連接起片段連接起來，形成大分子來，形成大分子DNADNA鏈。鏈。 由于由于DNADNA聚合酶聚合酶 具有校正功能，即通具有校正功能，即通過它的核酶外切酶的功能，能及時(shí)切除錯(cuò)過它的核酶外切酶的功能，能及時(shí)切除錯(cuò)配的堿基，使配的堿基，使DNADNA復(fù)制具有高度的保真性，復(fù)制具有高度的保真性，保證遺傳信息的穩(wěn)定性。保證遺傳信息的穩(wěn)定性。8182四、端粒四、端粒(telomere)(telomere)指真核生物染色體線性指真核生物染色體線性DNADNA分子末端的結(jié)構(gòu)。分子末端的結(jié)構(gòu)。功能功能 維持染色體的

38、穩(wěn)定性維持染色體的穩(wěn)定性 維持維持DNADNA復(fù)制的完整性復(fù)制的完整性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由末端單鏈由末端單鏈DNADNA序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。 末端末端DNADNA序列是多次重復(fù)的富含序列是多次重復(fù)的富含G G、T T堿基堿基的短序列。的短序列。TTAGGGTTAGGGOH83端粒酶端粒酶(telomerase)(telomerase) 端粒酶端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR)RNA (human telomerase RNA, hTR) 端粒酶協(xié)同蛋白端粒酶協(xié)同蛋白(human telomerase (human telomerase asso

39、ciated protein 1, hTP1)associated protein 1, hTP1) 端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(human telomerase reverse (human telomerase reverse transcriptase, hTRT)transcriptase, hTRT) 組成組成84爬行模型：爬行模型：858687端粒及端粒酶的意義：端粒及端粒酶的意義： 端粒的長(zhǎng)短及端粒酶活性變端粒的長(zhǎng)短及端粒酶活性變 化與細(xì)胞水平的老化化與細(xì)胞水平的老化(aging)(aging)及及 腫瘤的發(fā)生有一定關(guān)系。腫瘤的發(fā)生有一定關(guān)系。88五、逆轉(zhuǎn)錄五、逆轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄（

40、逆轉(zhuǎn)錄（reverse transcriptionreverse transcription）也）也稱為反轉(zhuǎn)錄。它是指以稱為反轉(zhuǎn)錄。它是指以RNARNA為模板，按照為模板，按照RNARNA分子中的核苷酸順序，以分子中的核苷酸順序，以dNTPdNTP為原料合為原料合成成DNADNA的過程。即將遺傳信息從的過程。即將遺傳信息從RNARNA到到DNADNA的的過程，這與遺傳信息從過程，這與遺傳信息從DNADNA到到RNARNA的轉(zhuǎn)錄過的轉(zhuǎn)錄過程相反。通過逆轉(zhuǎn)錄合成的程相反。通過逆轉(zhuǎn)錄合成的DNADNA稱為互補(bǔ)稱為互補(bǔ)DNADNA（complementary DNAcomplementary DNA，

41、cDNAcDNA）。）。89 催化逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶催化逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptasereverse transcriptase），也稱為），也稱為RNARNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNADNA聚合酶（聚合酶（RNAdirected DNA RNAdirected DNA polymerasepolymerase，RDDPRDDP）, ,由一個(gè)由一個(gè)亞基和一個(gè)亞基和一個(gè)亞基組成的二聚體。逆轉(zhuǎn)錄酶以亞基組成的二聚體。逆轉(zhuǎn)錄酶以dNTPdNTP為為底物，需要一個(gè)具有底物，需要一個(gè)具有3-OH3-OH的引物，同時(shí)的引物，同時(shí)需要需要2 2價(jià)金屬離子（細(xì)胞的酶以價(jià)金屬

42、離子（細(xì)胞的酶以ZnZn2+2+為主，為主，病毒的酶以病毒的酶以MgMg2+2+為主）。逆轉(zhuǎn)錄酶為多功能為主）。逆轉(zhuǎn)錄酶為多功能酶，至少具有以下作用：酶，至少具有以下作用：1 1RNARNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNADNA聚合酶作用：聚合酶作用：在有引物存在在有引物存在時(shí)，逆轉(zhuǎn)錄酶可以時(shí)，逆轉(zhuǎn)錄酶可以4 4種種dNTPdNTP為底物，以為底物，以RNARNA為模板，按為模板，按5353合成合成DNADNA，形成，形成RNA-RNA-DNADNA雜合體雜合體 即即RNARNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNADNA聚合酶作用。聚合酶作用。902 2核酸酶核酸酶H H的活性即有核酸外切酶的作用。的活性即有核酸外切酶的作用

43、。能特異性地水解能特異性地水解RNA-DNARNA-DNA雜合體上的雜合體上的RNARNA，按按5353或或3535的方向均可進(jìn)行，的方向均可進(jìn)行，產(chǎn)物主要是產(chǎn)物主要是5-5-末端磷酸化的含末端磷酸化的含2 28 8個(gè)核個(gè)核苷酸殘基的寡核苷酸。苷酸殘基的寡核苷酸。3 3DNADNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNADNA聚合酶作用：聚合酶作用： 同樣在有引物存在時(shí)，逆轉(zhuǎn)錄酶也可以同樣在有引物存在時(shí)，逆轉(zhuǎn)錄酶也可以4 4種種dNTPdNTP為底物，以為底物，以DNADNA為模板，按為模板，按5353合成合成DNADNA，形成雙鏈，形成雙鏈DNADNA產(chǎn)物即產(chǎn)物即DNADNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNADNA聚合酶作用。聚

44、合酶作用。91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 雜雜化雙鏈化雙鏈逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄酶酶單鏈單鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶雙鏈雙鏈DNA92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)用逆分子生物學(xué)研究可應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄酶，作為獲取基因工程目轉(zhuǎn)錄酶，作為獲取基因工程目的基因的重要方法之一，此法的基因的重要方法之一，此法稱為稱為cDNAcDNA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D

45、NA鏈。鏈。 試管內(nèi)合成試管內(nèi)合成cDNA93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)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)。研究中的重大發(fā)現(xiàn)。 逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，RNARNA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。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2020世紀(jì)初世紀(jì)初已注意到的病毒致癌理論。已注意到的病毒致癌理論。 94外因外因物理因素物理因素化學(xué)因素化學(xué)因素內(nèi)因內(nèi)因代謝過程代謝過程復(fù)制過程復(fù)制過程損傷損傷(突變突變)DNADNA分子的結(jié)分子的結(jié)構(gòu)改變構(gòu)改變自發(fā)突變

46、自發(fā)突變誘發(fā)突變誘發(fā)突變( (誘變誘變) )9596（一）突變的原因（一）突變的原因 能引起生物能引起生物DNADNA突變的理化因素或物質(zhì)，突變的理化因素或物質(zhì)，稱為誘變劑（稱為誘變劑（mutagenmutagen）。主要有：）。主要有：1 1物理因素：如紫外線、高能電離輻射等，物理因素：如紫外線、高能電離輻射等，紫外線可引起紫外線可引起DNADNA分子內(nèi)相鄰的兩個(gè)胸腺嘧啶分子內(nèi)相鄰的兩個(gè)胸腺嘧啶堿基之間交聯(lián)而形成環(huán)丁烷基的結(jié)構(gòu)即胸腺堿基之間交聯(lián)而形成環(huán)丁烷基的結(jié)構(gòu)即胸腺嘧啶二聚體。此外，也可形成其它的相鄰嘧嘧啶二聚體。此外，也可形成其它的相鄰嘧啶堿基之間的交聯(lián)如啶堿基之間的交聯(lián)如TCTC、C

47、CCC間。間。97982 2化學(xué)因素：種類繁多，按其對(duì)化學(xué)因素：種類繁多，按其對(duì)DNADNA作用的作用的不同途徑和方式，可分為：不同途徑和方式，可分為：1 1）直接作用于）直接作用于DNADNA分子使之化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改分子使之化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。主要有：變。主要有：a)a)亞硝酸鹽類：亞硝酸能使亞硝酸鹽類：亞硝酸能使DNADNA分子中的堿基分子中的堿基發(fā)生氧化脫氨（組成發(fā)生氧化脫氨（組成DNADNA的堿基中，除胸腺的堿基中，除胸腺嘧啶外，嘧啶外，A A、G G、C C都有氨基），在亞硝酸的都有氨基），在亞硝酸的作用下，作用下，A A、G G、C C分別轉(zhuǎn)變?yōu)榉謩e轉(zhuǎn)變?yōu)镮 I、X X、U U。后。后

48、者再按以下方式改變者再按以下方式改變DNADNA的堿基配對(duì)：的堿基配對(duì)： A-T I-T I-C G-C A-T I-T I-C G-C C-G U-G U-A T-A C-G U-G U-A T-A99b b）烷化劑。烷化劑是臨床上腫瘤化療中的一）烷化劑。烷化劑是臨床上腫瘤化療中的一大類藥物，它可提供甲基（或乙基）使堿大類藥物，它可提供甲基（或乙基）使堿基發(fā)生烷基化，繼而使堿基發(fā)生改變?nèi)缡够l(fā)生烷基化，繼而使堿基發(fā)生改變?nèi)缡笹-CG-C配對(duì)變?yōu)榕鋵?duì)變?yōu)閙G-TmG-T配對(duì)（配對(duì)（mGmG表示鳥嘌呤被甲表示鳥嘌呤被甲基化），繼而變?yōu)榛?，繼而變?yōu)锳-TA-T配對(duì)。此外，烷化劑配對(duì)。此外，烷化

49、劑還可使還可使DNADNA分子發(fā)生交聯(lián)作用而妨礙復(fù)制過分子發(fā)生交聯(lián)作用而妨礙復(fù)制過程；程；C C）吖啶類化合物包括溴化乙錠。可以嵌入）吖啶類化合物包括溴化乙錠?？梢郧度隓NADNA分子內(nèi)部，造成插入或缺失（見后），分子內(nèi)部，造成插入或缺失（見后），發(fā)生移碼突變（發(fā)生移碼突變（frame shift mutationframe shift mutation）。）。1002 2）堿基類似物（）堿基類似物（base analogsbase analogs）。其結(jié)構(gòu)與堿基相）。其結(jié)構(gòu)與堿基相似，因而在似，因而在DNADNA復(fù)制過程中可取代與其結(jié)構(gòu)類似的復(fù)制過程中可取代與其結(jié)構(gòu)類似的堿基，使復(fù)制過程受阻

50、或發(fā)生錯(cuò)配。此外，許多堿基，使復(fù)制過程受阻或發(fā)生錯(cuò)配。此外，許多堿基類似物還可干擾核苷酸的合成過程如堿基類似物還可干擾核苷酸的合成過程如5-5-氟尿氟尿嘧啶（嘧啶（5-FU5-FU）、）、6-6-巰基嘌呤（巰基嘌呤（6-MP6-MP）。）。3 3）活化代謝物。在肝臟的生物轉(zhuǎn)化作用過程中，某）活化代謝物。在肝臟的生物轉(zhuǎn)化作用過程中，某些代謝物或攝入物經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化可從無度、低毒些代謝物或攝入物經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化可從無度、低毒轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸拘缘幕衔?，其中，部分屬于抗代謝轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸拘缘幕衔?，其中，部分屬于抗代謝物或改變物或改變DNADNA分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)（后者也稱為基因毒分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)（后者也稱為基因毒素，素

51、，genetoxingenetoxin）?；蚨舅爻槌憝h(huán)類化合物，）?；蚨舅爻槌憝h(huán)類化合物，如苯并芘（如苯并芘（benzyrenebenzyrene）、二甲氨基偶氮苯）、二甲氨基偶氮苯（DABDAB）、黃曲霉素類以及屬于芴類、蒽類的稠環(huán)）、黃曲霉素類以及屬于芴類、蒽類的稠環(huán)化合物等。黃曲霉素類化合物主要存在于發(fā)霉的化合物等。黃曲霉素類化合物主要存在于發(fā)霉的花生、變質(zhì)的食用油等中，它可經(jīng)生物轉(zhuǎn)化為環(huán)花生、變質(zhì)的食用油等中，它可經(jīng)生物轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物而引起氧化物而引起DNADNA的損傷。的損傷。1011024 4）抗生素類。如放線菌素）抗生素類。如放線菌素D D能和能和DNADNA上脫氧鳥上脫

52、氧鳥苷形成復(fù)合物，使苷形成復(fù)合物，使DNADNA失去模板作用，抑制失去模板作用，抑制DNADNA聚合酶。此外，還有絲裂霉素、博來霉聚合酶。此外，還有絲裂霉素、博來霉素等。素等。103（二）突變的類型（二）突變的類型 生物機(jī)體生物機(jī)體DNADNA所發(fā)生的突變，主要有以所發(fā)生的突變，主要有以下幾種類型：下幾種類型：1 1點(diǎn)突變：為最常見的突變形式。它是指點(diǎn)突變：為最常見的突變形式。它是指D N AD N A 分 子 中 單 個(gè) 堿 基 的 改 變 ，分 子 中 單 個(gè) 堿 基 的 改 變 ，如如 G G A C T T C A G G A C T T C A 變變?yōu)闉镚GAGGAA ATTCATT

53、CA。104若點(diǎn)突變發(fā)生在基因的編碼區(qū)，遺傳結(jié)果則若點(diǎn)突變發(fā)生在基因的編碼區(qū)，遺傳結(jié)果則可能有如下幾種情況：可能有如下幾種情況：同義突變：突變不引起氨基酸種類的改，同義突變：突變不引起氨基酸種類的改，又稱沉默突變。突變多發(fā)生在遺傳密碼的又稱沉默突變。突變多發(fā)生在遺傳密碼的第三位。第三位。錯(cuò)義突變：突變引起氨基酸種類的改變。錯(cuò)義突變：突變引起氨基酸種類的改變。突變多發(fā)生在遺傳密碼的第一、二位。突變多發(fā)生在遺傳密碼的第一、二位。無義突變：突變導(dǎo)致編碼某種氨基酸的密無義突變：突變導(dǎo)致編碼某種氨基酸的密碼子變成了終止密碼子，引起肽鏈合成提碼子變成了終止密碼子，引起肽鏈合成提前終止。前終止。105鐮形紅

54、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N-val his leu thr pro glu glu C 肽鏈肽鏈CTC GAG基因基因1062.2.缺失、插入和框移缺失、插入和框移缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNADNA大分大分子上消失。子上消失。插入：原來沒有的一個(gè)堿基或一段核苷酸插入：原來沒有的一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈插入到鏈插入到DNADNA大分子中間。大分子中間?？蛞仆蛔兪侵溉?lián)體密碼的閱讀方式改變，造框移突

55、變是指三聯(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。成蛋白質(zhì)氨基酸排列順序發(fā)生改變。 缺失或插入都可導(dǎo)致框移突變。缺失或插入都可導(dǎo)致框移突變。107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?083. 3. 重組或重排重組或重排常引起遺傳、腫瘤等疾病常引起遺傳、腫瘤等疾病 DNA DNA 分子內(nèi)較大片斷的交換稱為重組或分子內(nèi)較大片斷的交換稱為重組或重排。如位于重排。如位于11 11 號(hào)染色體上的號(hào)染色體上的HbHb基因家基因家族的

56、重排引起地中海貧血。族的重排引起地中海貧血。109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1104 4其它類型的突變：如其它類型的突變：如DNADNA鏈的斷裂、鏈與鏈的斷裂、鏈與鏈間發(fā)生交聯(lián)、由于鏈內(nèi)重組而導(dǎo)致的大鏈間發(fā)生交聯(lián)、由于鏈內(nèi)重組而導(dǎo)致的大片斷的遷移或方向倒置、嘧啶二聚體等。片斷的遷移或方向倒置、嘧啶二聚體等。 DNADNA經(jīng)紫外線照射后，在同一條鏈上相經(jīng)紫外線照射后，在同一條鏈上相鄰的嘧啶堿基之間可以交聯(lián)而環(huán)丁烷基的鄰的嘧啶堿基之間可以交聯(lián)而環(huán)丁烷基的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)稱為嘧啶二聚體。如相鄰的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)稱為嘧啶二聚體。如相鄰的兩個(gè)胸腺嘧啶之間即形成胸腺嘧啶二聚體。兩個(gè)胸腺嘧啶之間即形成胸腺嘧啶二聚體。這一結(jié)構(gòu)的存在將使雙鏈發(fā)生扭曲，從而這一結(jié)構(gòu)的存在將使雙鏈發(fā)生扭曲，從而影響復(fù)制。不同的嘧啶堿基之間形成嘧啶影響復(fù)制。不同的嘧啶堿基之間形成嘧啶二聚體的幾率不同，一般為胸腺嘧啶與胸二聚體的幾率不同，一般為胸腺嘧啶與胸腺嘧啶之間、胸腺嘧啶與胞嘧啶之間、胞腺嘧啶之間、胸腺嘧啶與胞嘧啶之間、胞嘧啶與胞嘧啶之間的比率大約為嘧啶