醫(yī)學(xué)13 DNA的生物合成課件

～13～

DNA的生物合成——復(fù)制目錄1043清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件～13～DNA的生物合成目錄1043清華版教材《醫(yī)生物體DNA的合成主要包括三個(gè)方面：①S期的DNA復(fù)制（replication）②DNA損傷時(shí)的修復(fù)③某些病毒以RNA為模板合成DNA以DNA為模板復(fù)制(replication)

指遺傳物質(zhì)的傳代，以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過程。復(fù)制親代DNA子代DNA目錄1044清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件生物體DNA的合成主要包括三個(gè)方面：以DNA為模板復(fù)制(re本章主要內(nèi)容

復(fù)制的基本規(guī)律

參與DNA復(fù)制的酶類和其他物質(zhì)復(fù)制的過程反轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式

DNA的損傷與修復(fù)目錄1045清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件本章主要內(nèi)容復(fù)制的基本規(guī)律目錄1045清華版教材《醫(yī)學(xué)生13.1

復(fù)制的基本規(guī)律(BasicRulesofDNAReplication)復(fù)制的方式——半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)雙向復(fù)制(bidirectionalreplication)半不連續(xù)復(fù)制(semi-discontinuousreplication)

目錄1046清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.1復(fù)制的基本規(guī)律(BasicRulesofDN1．半保留復(fù)制

DNA生物合成時(shí)，親代雙鏈DNA解開為兩條單鏈，以拆開后的雙鏈中的每一條鏈分別作為模板，按堿基配對(duì)原則，分別合成與兩條模板互補(bǔ)的兩條新鏈。每一條新鏈和一條舊鏈構(gòu)成一分子DNA雙鏈（即子代DNA分子中一條鏈來自親代，另一條鏈為新合成的），這樣，就形成了既彼此全同又和原來DNA分子相同的兩個(gè)完整的DNA分子。DNA的這種合成方式稱為半保留復(fù)制。目錄1047清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件1．半保留復(fù)制DNA生物合成時(shí)，親代雙鏈DNA解開為兩條單AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子代DNA目錄1048清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件ATCGATTAATAT+母鏈DNA復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子DNA復(fù)制理論上有三種形式：目錄1049清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA復(fù)制理論上有三種形式：目錄1049清華版教材《醫(yī)學(xué)生密度梯度實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想目錄1050清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件密度梯度實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想目錄1050清華版教材按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA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。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。半保留復(fù)制的意義:目錄1051清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA的堿基序列一致，即子2．雙向復(fù)制原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相反的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。

目錄1052清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件2．雙向復(fù)制原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(origin)向oriterABCA.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)；B.復(fù)制中的兩個(gè)復(fù)制叉；C.復(fù)制接近終止點(diǎn)(termination,ter)。目錄1053清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件oriterA真核生物基因組龐大而復(fù)雜，由多個(gè)染色體組成，全部染色體均需復(fù)制，每個(gè)染色體又有多個(gè)起始點(diǎn)，稱為多點(diǎn)雙向復(fù)制。即每個(gè)起始點(diǎn)產(chǎn)生兩個(gè)移動(dòng)方向相反的復(fù)制叉，復(fù)制完成時(shí)，復(fù)制叉相遇并匯合連接。習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的一段DNA稱為一個(gè)復(fù)制子（replicon）。

目錄1054清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件真核生物基因組龐大而復(fù)雜，由多個(gè)染色體組成，全部染色體均需復(fù)3、復(fù)制的半不連續(xù)性目錄1055清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件3、復(fù)制的半不連續(xù)性目錄1055清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為前導(dǎo)鏈(leadingstrand)

。另一股鏈因?yàn)閺?fù)制的方向與解鏈方向相反，不能順著解鏈方向連續(xù)延長，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱為后隨鏈(laggingstrand)

。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段(okazakifragment)。

前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制而后隨鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的半不連續(xù)性。

目錄1056清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為前導(dǎo)鏈(13.2

參與DNA復(fù)制的酶類和其他物質(zhì)

(EnzymeandOtherSubstances

InvolvedinDNAReplication)底物(substrate):

dATP、dGTP、dCTP、dTTP；聚合酶(polymerase):依賴DNA的DNA聚合酶，簡寫為DNA-pol；模板(template):

解開成單鏈的DNA母鏈；引物(primer):提供3-OH末端使dNTP可依次聚合；其他的酶和蛋白質(zhì)因子。目錄1057清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.2參與DNA復(fù)制的酶類和其他物質(zhì)底物(substra1、解螺旋酶（helicase）——利用ATP供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開成為兩條單鏈。目錄1058清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件1、解螺旋酶（helicase）——利用ATP供能，作用于氫2、單鏈結(jié)合蛋白（singlestrandbindingprotein，SSB）——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。4、拓?fù)洚悩?gòu)酶——能夠引起DNA的拓?fù)洚悩?gòu)反應(yīng)的一類酶，其特點(diǎn)是既能水解，又能連接磷酸二酯鍵。3、引物酶——促進(jìn)引物合成的酶。目錄1059清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件2、單鏈結(jié)合蛋白（singlestrandbinding108局部解鏈后拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ拓?fù)洚悩?gòu)酶分類目錄1060清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件108局部解鏈后拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ拓?fù)洚悩?gòu)酶分類目錄1060清華拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封閉切口，DNA進(jìn)入松弛狀態(tài)。反應(yīng)不需ATP。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ切斷DNA分子兩股鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。目錄1061清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)5、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)。簡稱：DNA-pol。活性：53

的聚合活性。35核酸外切酶活性。53核酸外切酶活性。目錄1062清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件5、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-d目錄1063清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件目錄1063清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件

5′AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′?目錄1064清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件5′AGCTTCA（1）原核生物DNA聚合酶DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢDNA-polⅣDNA-polⅤ目錄1065清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（1）原核生物DNA聚合酶DNA-polⅠ目錄1065DNA-polⅠ——是大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)DNA聚合酶，也稱為Kornberg酶?；钚裕?/p>

53

聚合活性。35核酸外切酶活性。53核酸外切酶活性。功能：對(duì)復(fù)制中的錯(cuò)誤進(jìn)行校讀，對(duì)復(fù)制和修復(fù)中出現(xiàn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)。目錄1066清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA-polⅠ——是大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)DNA聚合酶323個(gè)氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Klenow片段

604個(gè)氨基酸DNA聚合酶活性

5核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠKlenow片段是實(shí)驗(yàn)室合成DNA，進(jìn)行分子生物學(xué)研究常用的工具酶。

目錄1067清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件323個(gè)氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/KleDNA-polⅡ?yàn)槎鄟喕福?'→3'聚合活性及3'→5'核酸外切酶活性。在無DNA聚合酶Ⅰ和DNA聚合酶Ⅲ存在時(shí)起作用，真正的功能尚不清楚。目錄1068清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA-polⅡ?yàn)槎鄟喕?，?'→3'聚合活性及3'→DNA-polⅢ——是原核生物復(fù)制延長中真正起催化作用的酶。目錄1069清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA-polⅢ——是原核生物復(fù)制延長中真正起催化作用的（2）真核生物的DNA聚合酶DNA-pol

起始引發(fā)，有引物酶活性。延長子鏈的主要酶，有解螺旋酶活性。參與低保真度的復(fù)制。在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用。在線粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-polDNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

目錄1070清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（2）真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引目錄1071清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件目錄1071清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（3）復(fù)制的保真性復(fù)制按照堿基配對(duì)規(guī)律進(jìn)行，是遺傳信息能準(zhǔn)確傳代的基本保證。

——復(fù)制的保真性依賴正確的堿基選擇。此外還需酶學(xué)的機(jī)制來保證復(fù)制的保真性。

——核酸外切酶活性在復(fù)制中辨認(rèn)、切除錯(cuò)配堿基并加以校正。目錄1072清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（3）復(fù)制的保真性復(fù)制按照堿基配對(duì)規(guī)律進(jìn)行，是遺傳信息能準(zhǔn)確DNA聚合酶靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)非共價(jià)（氫鍵）與共價(jià)（磷酸二酯鍵）鍵的有序形成。嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)能形成順式和反式構(gòu)型，與相應(yīng)的嘧啶形成氫鍵配對(duì)，嘌呤應(yīng)處于反式構(gòu)型。

目錄1073清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA聚合酶靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)非共價(jià)（氫鍵）與共價(jià)（磷酸二酯DNApolⅠ的校讀功能DNA-polⅠ的外切酶活性切除錯(cuò)配堿基；并用其聚合活性摻入正確配對(duì)的底物。堿基配對(duì)正確，DNA-polⅠ不表現(xiàn)活性。目錄1074清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNApolⅠ的校讀功能DNA-polⅠ的外切酶活性切除遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律；聚合酶在復(fù)制延長時(shí)對(duì)堿基的選擇功能；復(fù)制出錯(cuò)時(shí)DNA-polⅠ的及時(shí)校讀功能。DNA復(fù)制的保真性至少要依賴三種機(jī)制：目錄1075清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律；DNA復(fù)制的保真性至少要依賴三種機(jī)制（6）DNA連接酶——連接DNA雙鏈中的單鏈缺口。連接DNA鏈3-OH末端和相鄰DNA鏈5-P末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連接成一條完整的鏈。作用方式：目錄1076清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（6）DNA連接酶——連接DNA雙鏈中的單鏈缺口。連接DNADNA連接酶的作用：對(duì)單獨(dú)存在的DNA單鏈沒有連接作用。在DNA不連續(xù)合成、重組及損傷修復(fù)過程中，DNA連接酶有重要作用。目錄1077清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA連接酶的作用：對(duì)單獨(dú)存在的DNA單鏈沒有連接作用。目13.3DNA復(fù)制的基本過程和機(jī)制

(TheProcessofDNAReplication)1．原核生物DNA的復(fù)制（1）復(fù)制起始DNA解開成單鏈，提供模板。形成引發(fā)體，合成引物，提供3-OH末端。目錄1078清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.3DNA復(fù)制的基本過程和機(jī)制1．原核生物DNA的復(fù)目錄清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件E.coli復(fù)制起始點(diǎn)oriC的辨認(rèn)目錄1079清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件目錄清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件E.coli

DnaA

DnaB、

DnaCDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶引物酶SSB3535引發(fā)體含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。目錄1080清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DnaADnaB、DnaCDNA3535引物3'HO5'引物酶引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。目錄1081清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件3535引物3'HO5'引物酶引物是由引物酶催化合（2）復(fù)制的延長前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制，后隨鏈不連續(xù)復(fù)制。在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個(gè)加入引物或延長中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。目錄1082清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（2）復(fù)制的延長前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制，后隨鏈不連續(xù)復(fù)制。在DNA-前導(dǎo)鏈的合成：前導(dǎo)鏈的子鏈沿著5→3方向可以連續(xù)地延長。目錄Ⅱ1083清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件前導(dǎo)鏈的合成：前導(dǎo)鏈的子鏈沿著5→3方向可以連續(xù)地延長。后隨鏈的合成目錄1084清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件后隨鏈的合成目錄1084清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物同一復(fù)制叉上前導(dǎo)鏈和后隨鏈由相同的DNA-pol催化延長。目錄1085清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件同一復(fù)制叉上前導(dǎo)鏈和后隨鏈由相同的DNA-pol催化延長。（3）復(fù)制的終止復(fù)制的終止包括引物RNA的切除、空缺部位的填補(bǔ)及最后由連接酶連接切口。目錄1086清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（3）復(fù)制的終止復(fù)制的終止包括引物RNA的切除、空缺部位的填復(fù)制過程簡圖目錄1087清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件復(fù)制過程簡圖目錄1087清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物2、真核生物DNA的復(fù)制真核染色體復(fù)制只在S期發(fā)生一次。

目錄1088清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件2、真核生物DNA的復(fù)制真核染色體復(fù)制只在S期發(fā)生一次。（1）復(fù)制的起始分兩步進(jìn)行：即復(fù)制基因的選擇和復(fù)制起點(diǎn)的激活。

真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子復(fù)制。復(fù)制有時(shí)序性，即復(fù)制子以分組方式激活而不是同步起動(dòng)。

復(fù)制的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性）參與。還需拓?fù)涿负蛷?fù)制因子(replicationfactor,RF)。

目錄1089清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（1）復(fù)制的起始分兩步進(jìn)行：真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，前復(fù)制復(fù)合物及復(fù)制叉的形成

目錄1090清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件前復(fù)制復(fù)合物及復(fù)制叉的形成目錄1090清華版教材《醫(yī)學(xué)生（2）復(fù)制的延長DNA-polδ和polα分別具有解螺旋酶和引物酶活性。在復(fù)制叉及引物生成后，DNA-polδ通過PCNA的協(xié)同作用，逐步取代polα，在RNA引物的3-OH基礎(chǔ)上連續(xù)合成前導(dǎo)鏈。后隨鏈引物也由polα催化合成，然后由PCNA協(xié)同，polδ置換polα，繼續(xù)合成DNA子鏈。目錄1091清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（2）復(fù)制的延長DNA-polδ和polα分別具有解螺旋3553前導(dǎo)鏈3535親代DNA后隨鏈引物核小體真核生物復(fù)制叉的延長：

目錄1092清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件3553前導(dǎo)鏈3535親代DNA后隨鏈引物核（3）復(fù)制的終止和端粒酶染色體DNA呈線狀，復(fù)制在末端停止。染色體兩端DNA子鏈上最后復(fù)制的RNA引物，去除后留下空隙。目錄1093清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（3）復(fù)制的終止和端粒酶染色體DNA呈線狀，復(fù)制在末端停止。53355335+53333555目錄1094清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件53355335+5333355線性DNA復(fù)制的末端

目錄1095清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件線性DNA復(fù)制的末端目錄1095清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)端粒(telomere)

指真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)。端粒的功能：維持染色體的穩(wěn)定性。維持DNA復(fù)制的完整性。端粒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由末端單鏈DNA序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。末端DNA序列是多次重復(fù)的富含G、C堿基的短序列。目錄1096清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件端粒(telomere)指真核生物染色體線性DNA分子末端端粒酶(telomerase)：由RNA和蛋白質(zhì)組成的一種核糖核蛋白，能識(shí)別和結(jié)合端粒序列。端粒酶催化作用的爬行模型

目錄1097清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件端粒酶(telomerase)：由RNA和蛋白質(zhì)組成的一種核13.4反轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式

(ReverseTranscription&OtherDNAReplicationWays)高等生物的遺傳物質(zhì)大多數(shù)是雙鏈DNA，通常采用半保留方式復(fù)制。而某些病毒的基因組是RNA。少數(shù)低等生物，如感染型M13噬菌體只含單鏈DNA。另外，原核生物的質(zhì)粒，真核生物的線粒體DNA，都是染色體以外存在的DNA。這些非染色體基因組，采用特殊的方式進(jìn)行復(fù)制。目錄1098清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.4反轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式高等生物的遺傳物質(zhì)大多數(shù)是雙1、RNA指導(dǎo)的DNA合成——反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)。反轉(zhuǎn)錄(reversetranscription)。

反轉(zhuǎn)錄酶RNADNA目錄1099清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件1、RNA指導(dǎo)的DNA合成——反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄酶(reverseRNA病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制成雙鏈DNA的前病毒(provirus)。前病毒保留了RNA病毒全部遺傳信息，并可在細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立繁殖。在某些情況下，前病毒基因組通過基因重組(recombination)，參加到細(xì)胞基因組內(nèi)，并隨宿主基因一起復(fù)制和表達(dá)。這種重組方式稱為整合(integration)。前病毒獨(dú)立繁殖或整合，都可成為致病的原因。目錄1100清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件RNA病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制成雙鏈DNA的前病毒(provirus反轉(zhuǎn)錄病毒RNA轉(zhuǎn)變?yōu)殡p鏈cDNA的過程

目錄1101清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件反轉(zhuǎn)錄病毒RNA轉(zhuǎn)變?yōu)殡p鏈cDNA的過程目錄1101清華反轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義：反轉(zhuǎn)錄酶和反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)。

反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，RNA同時(shí)兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能。對(duì)反轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了20世紀(jì)初已注意到的病毒致癌理論。

目錄1102清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件反轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義：反轉(zhuǎn)錄酶和反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究中2、其他復(fù)制方式噬菌體DNA按滾環(huán)方式復(fù)制。線粒體DNA按D環(huán)方式復(fù)制。目錄1103清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件2、其他復(fù)制方式噬菌體DNA按滾環(huán)方式復(fù)制。線粒體DNA按D滾環(huán)復(fù)制示意圖3-OH5-P55533335'5'5335目錄1104清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件滾環(huán)復(fù)制示意圖3-OH5-P5553333dNTPDNA-polγD環(huán)復(fù)制示意圖目錄1105清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件dNTPDNA-polγD環(huán)復(fù)制示意圖目錄1105清華版D環(huán)復(fù)制時(shí)需合成引物。線粒體DNA為雙鏈，第一個(gè)引物以內(nèi)環(huán)為模板延伸。至第二個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)時(shí)，又合成另一個(gè)反向引物，以外環(huán)為模板進(jìn)行反向的延伸。最后完成兩個(gè)雙鏈環(huán)狀DNA的復(fù)制。因復(fù)制中呈字母D形狀而得名。D環(huán)復(fù)制的特點(diǎn)是復(fù)制起始點(diǎn)不在雙鏈DNA同一位點(diǎn)，內(nèi)、外環(huán)復(fù)制有時(shí)序差別。目錄1106清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件D環(huán)復(fù)制時(shí)需合成引物。線粒體DNA為雙鏈，第一個(gè)引物以內(nèi)環(huán)為13.5DNA的損傷與修復(fù)（DNADamage&Repair）DNA損傷（也稱突變）：具體指個(gè)別dNMP殘基以至片段DNA在構(gòu)成、復(fù)制或表型功能的異常變化。從分子水平來看，突變就是DNA分子上堿基的改變。目錄1107清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.5DNA的損傷與修復(fù)（DNADamage&R1、DNA損傷的類型自發(fā)性損傷：DNA分子的自發(fā)性損傷可能是DNA復(fù)制本身的特性所致，也可能是DNA分子自身構(gòu)型的變化或化學(xué)變化影響了復(fù)制時(shí)堿基的正確配對(duì)。盡管復(fù)制DNA的酶促系統(tǒng)試圖通過校正讀碼的機(jī)制來糾正不正確核苷酸的錯(cuò)誤插入，但是仍有些錯(cuò)誤逃避校正，發(fā)生頻率大約在10-10左右。目錄1108清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件1、DNA損傷的類型自發(fā)性損傷：目錄1108清華版教材《醫(yī)物理損傷：物理損傷主要指紫外線和各種輻射，其中又以紫外線照射研究較多。紫外線的高能量可以使相鄰嘧啶形成嘧啶二聚體。電離輻射（如Х射線、γ射線等）的作用比較復(fù)雜，除射線的直接效應(yīng)外，還可以通過水在電離時(shí)所形成的自由基起作用，使DNA出現(xiàn)雙鏈斷裂或單鏈斷裂，大劑量照射時(shí)還可造成堿基的破壞。目錄1109清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件物理損傷：目錄1109清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物

化學(xué)損傷：化學(xué)因素導(dǎo)致DNA的損傷可以是化學(xué)物質(zhì)直接與DNA發(fā)生作用引起的，也可以通過間接方式引起。烷化劑是化學(xué)因素引起DNA損傷的典型代表。一些與DNA正常堿基結(jié)構(gòu)類似的化合物能在DNA復(fù)制時(shí)取代正常堿基摻入并與互補(bǔ)鏈上的堿基配對(duì)。目錄1110清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件化學(xué)損傷：目錄1110清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物2、DNA突變的類型點(diǎn)突變(pointmutation)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)

框移(frame-shift)

目錄1111清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件2、DNA突變的類型點(diǎn)突變(pointmutation)框

點(diǎn)突變

——即DNA分子上的堿基錯(cuò)配。

◆分兩類：轉(zhuǎn)換：兩種嘧啶或兩種嘌呤間的互換；顛換：嘌呤與嘧啶或嘧啶與嘌呤間的互換。

◆點(diǎn)突變可導(dǎo)致編碼氨基酸的改變。目錄1112清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件點(diǎn)突變◆點(diǎn)突變可導(dǎo)致編碼氨基酸的改變。目錄1112缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA上消失。插入：原來沒有的一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。缺失或插入都可導(dǎo)致框移突變?？蛞仆蛔冎溉?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。

目錄1113清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA上消失。目錄1113清DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱為重組或重排。移位的DNA可以在新位點(diǎn)上顛倒方向反置，也可以在染色體之間發(fā)生交換重組。

目錄1114清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱為重組或重排。目錄1114清3、DNA損傷的修復(fù)DNA聚合酶的校對(duì)功能。光修復(fù)(lightrepairing)。錯(cuò)配修復(fù)(mismatchrepair)。切除修復(fù)(excisionrepairing)。重組修復(fù)(recombinationrepairing)。SOS修復(fù)。修復(fù)的主要類型：目錄1115清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件3、DNA損傷的修復(fù)DNA聚合酶的校對(duì)功能。修復(fù)的主要類型：DNA聚合酶的校對(duì)功能：

DNA聚合酶在合成DNA的過程中，利用其3′→5′外切酶活性對(duì)錯(cuò)配的堿基進(jìn)行校對(duì)，從而將突變幾率降到最低。大腸桿菌DNA聚合酶Ⅰ的3′→5′外切酶活性能從引物模板復(fù)合物的3’端切除錯(cuò)配的堿基，DNA聚合酶Ⅲ的核心酶ε亞基也具有這種功能，動(dòng)物細(xì)胞的DNA聚合酶δ和ε也有校對(duì)活性。

目錄1116清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA聚合酶的校對(duì)功能：目錄1116清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化光修復(fù)：

紫外線可使相鄰嘧啶堿基間通過共價(jià)連接，形成嘧啶二聚體。最容易形成的是T-T二聚體，其次是C-T和C-C二聚體，二聚體的形成影響DNA的解旋。利用光能（400～600nm）可使嘧啶二聚體拆開，這需要一種光修復(fù)酶的參與。在許多生物中發(fā)現(xiàn)了這種酶了，但人和哺乳動(dòng)物不具備這種酶，因此不能進(jìn)行這種修復(fù)作用。目錄1117清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件光修復(fù)：目錄1117清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》切除修復(fù)：切除修復(fù)指在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損部分切除掉，并以完整的那一條鏈為模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)的過程。這是比較普遍的一種修復(fù)機(jī)制，對(duì)多種損傷均能起修復(fù)作用。切除修復(fù)包括兩個(gè)過程：一是由細(xì)胞內(nèi)特異的酶找到DNA的受損部位，切除含有損傷結(jié)構(gòu)的核酸鏈；二是修復(fù)合成并連接。目錄1118清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件切除修復(fù)：目錄1118清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)重組修復(fù)：即從同源DNA的母鏈上將相應(yīng)核苷酸序列片段移至子鏈缺口處，然后用再合成的序列來彌補(bǔ)母鏈的空缺。

目錄1119清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件重組修復(fù)：目錄1119清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)SOS修復(fù)：當(dāng)DNA損傷廣泛難以繼續(xù)復(fù)制時(shí)，由此而誘發(fā)出一系列復(fù)雜的反應(yīng)。這種修復(fù)特異性低，對(duì)堿基的識(shí)別、選擇能力差。通過SOS修復(fù)，復(fù)制如能繼續(xù)，細(xì)胞是可存活的。然而DNA保留的錯(cuò)誤較多，導(dǎo)致較廣泛、長期的突變。目錄1120清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件SOS修復(fù)：目錄1120清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物～13～

DNA的生物合成——復(fù)制目錄1121清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件～13～DNA的生物合成目錄1043清華版教材《醫(yī)生物體DNA的合成主要包括三個(gè)方面：①S期的DNA復(fù)制（replication）②DNA損傷時(shí)的修復(fù)③某些病毒以RNA為模板合成DNA以DNA為模板復(fù)制(replication)

指遺傳物質(zhì)的傳代，以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過程。復(fù)制親代DNA子代DNA目錄1122清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件生物體DNA的合成主要包括三個(gè)方面：以DNA為模板復(fù)制(re本章主要內(nèi)容

復(fù)制的基本規(guī)律

參與DNA復(fù)制的酶類和其他物質(zhì)復(fù)制的過程反轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式

DNA的損傷與修復(fù)目錄1123清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件本章主要內(nèi)容復(fù)制的基本規(guī)律目錄1045清華版教材《醫(yī)學(xué)生13.1

復(fù)制的基本規(guī)律(BasicRulesofDNAReplication)復(fù)制的方式——半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)雙向復(fù)制(bidirectionalreplication)半不連續(xù)復(fù)制(semi-discontinuousreplication)

目錄1124清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.1復(fù)制的基本規(guī)律(BasicRulesofDN1．半保留復(fù)制

DNA生物合成時(shí)，親代雙鏈DNA解開為兩條單鏈，以拆開后的雙鏈中的每一條鏈分別作為模板，按堿基配對(duì)原則，分別合成與兩條模板互補(bǔ)的兩條新鏈。每一條新鏈和一條舊鏈構(gòu)成一分子DNA雙鏈（即子代DNA分子中一條鏈來自親代，另一條鏈為新合成的），這樣，就形成了既彼此全同又和原來DNA分子相同的兩個(gè)完整的DNA分子。DNA的這種合成方式稱為半保留復(fù)制。目錄1125清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件1．半保留復(fù)制DNA生物合成時(shí)，親代雙鏈DNA解開為兩條單AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子代DNA目錄1126清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件ATCGATTAATAT+母鏈DNA復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子DNA復(fù)制理論上有三種形式：目錄1127清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA復(fù)制理論上有三種形式：目錄1049清華版教材《醫(yī)學(xué)生密度梯度實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想目錄1128清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件密度梯度實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想目錄1050清華版教材按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA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。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。半保留復(fù)制的意義:目錄1129清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA的堿基序列一致，即子2．雙向復(fù)制原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相反的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。

目錄1130清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件2．雙向復(fù)制原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(origin)向oriterABCA.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)；B.復(fù)制中的兩個(gè)復(fù)制叉；C.復(fù)制接近終止點(diǎn)(termination,ter)。目錄1131清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件oriterA真核生物基因組龐大而復(fù)雜，由多個(gè)染色體組成，全部染色體均需復(fù)制，每個(gè)染色體又有多個(gè)起始點(diǎn)，稱為多點(diǎn)雙向復(fù)制。即每個(gè)起始點(diǎn)產(chǎn)生兩個(gè)移動(dòng)方向相反的復(fù)制叉，復(fù)制完成時(shí)，復(fù)制叉相遇并匯合連接。習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的一段DNA稱為一個(gè)復(fù)制子（replicon）。

目錄1132清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件真核生物基因組龐大而復(fù)雜，由多個(gè)染色體組成，全部染色體均需復(fù)3、復(fù)制的半不連續(xù)性目錄1133清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件3、復(fù)制的半不連續(xù)性目錄1055清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為前導(dǎo)鏈(leadingstrand)

。另一股鏈因?yàn)閺?fù)制的方向與解鏈方向相反，不能順著解鏈方向連續(xù)延長，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱為后隨鏈(laggingstrand)

。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段(okazakifragment)。

前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制而后隨鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的半不連續(xù)性。

目錄1134清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為前導(dǎo)鏈(13.2

參與DNA復(fù)制的酶類和其他物質(zhì)

(EnzymeandOtherSubstances

InvolvedinDNAReplication)底物(substrate):

dATP、dGTP、dCTP、dTTP；聚合酶(polymerase):依賴DNA的DNA聚合酶，簡寫為DNA-pol；模板(template):

解開成單鏈的DNA母鏈；引物(primer):提供3-OH末端使dNTP可依次聚合；其他的酶和蛋白質(zhì)因子。目錄1135清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.2參與DNA復(fù)制的酶類和其他物質(zhì)底物(substra1、解螺旋酶（helicase）——利用ATP供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開成為兩條單鏈。目錄1136清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件1、解螺旋酶（helicase）——利用ATP供能，作用于氫2、單鏈結(jié)合蛋白（singlestrandbindingprotein，SSB）——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。4、拓?fù)洚悩?gòu)酶——能夠引起DNA的拓?fù)洚悩?gòu)反應(yīng)的一類酶，其特點(diǎn)是既能水解，又能連接磷酸二酯鍵。3、引物酶——促進(jìn)引物合成的酶。目錄1137清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件2、單鏈結(jié)合蛋白（singlestrandbinding108局部解鏈后拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ拓?fù)洚悩?gòu)酶分類目錄1138清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件108局部解鏈后拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ拓?fù)洚悩?gòu)酶分類目錄1060清華拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封閉切口，DNA進(jìn)入松弛狀態(tài)。反應(yīng)不需ATP。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ切斷DNA分子兩股鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。目錄1139清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)5、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)。簡稱：DNA-pol?；钚裕?3

的聚合活性。35核酸外切酶活性。53核酸外切酶活性。目錄1140清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件5、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-d目錄1141清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件目錄1063清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件

5′AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′?目錄1142清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件5′AGCTTCA（1）原核生物DNA聚合酶DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢDNA-polⅣDNA-polⅤ目錄1143清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（1）原核生物DNA聚合酶DNA-polⅠ目錄1065DNA-polⅠ——是大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)DNA聚合酶，也稱為Kornberg酶。活性：

53

聚合活性。35核酸外切酶活性。53核酸外切酶活性。功能：對(duì)復(fù)制中的錯(cuò)誤進(jìn)行校讀，對(duì)復(fù)制和修復(fù)中出現(xiàn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)。目錄1144清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA-polⅠ——是大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)DNA聚合酶323個(gè)氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Klenow片段

604個(gè)氨基酸DNA聚合酶活性

5核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠKlenow片段是實(shí)驗(yàn)室合成DNA，進(jìn)行分子生物學(xué)研究常用的工具酶。

目錄1145清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件323個(gè)氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/KleDNA-polⅡ?yàn)槎鄟喕?，?'→3'聚合活性及3'→5'核酸外切酶活性。在無DNA聚合酶Ⅰ和DNA聚合酶Ⅲ存在時(shí)起作用，真正的功能尚不清楚。目錄1146清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA-polⅡ?yàn)槎鄟喕?，?'→3'聚合活性及3'→DNA-polⅢ——是原核生物復(fù)制延長中真正起催化作用的酶。目錄1147清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA-polⅢ——是原核生物復(fù)制延長中真正起催化作用的（2）真核生物的DNA聚合酶DNA-pol

起始引發(fā)，有引物酶活性。延長子鏈的主要酶，有解螺旋酶活性。參與低保真度的復(fù)制。在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用。在線粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-polDNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

目錄1148清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（2）真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引目錄1149清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件目錄1071清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（3）復(fù)制的保真性復(fù)制按照堿基配對(duì)規(guī)律進(jìn)行，是遺傳信息能準(zhǔn)確傳代的基本保證。

——復(fù)制的保真性依賴正確的堿基選擇。此外還需酶學(xué)的機(jī)制來保證復(fù)制的保真性。

——核酸外切酶活性在復(fù)制中辨認(rèn)、切除錯(cuò)配堿基并加以校正。目錄1150清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（3）復(fù)制的保真性復(fù)制按照堿基配對(duì)規(guī)律進(jìn)行，是遺傳信息能準(zhǔn)確DNA聚合酶靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)非共價(jià)（氫鍵）與共價(jià)（磷酸二酯鍵）鍵的有序形成。嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)能形成順式和反式構(gòu)型，與相應(yīng)的嘧啶形成氫鍵配對(duì)，嘌呤應(yīng)處于反式構(gòu)型。

目錄1151清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA聚合酶靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)非共價(jià)（氫鍵）與共價(jià)（磷酸二酯DNApolⅠ的校讀功能DNA-polⅠ的外切酶活性切除錯(cuò)配堿基；并用其聚合活性摻入正確配對(duì)的底物。堿基配對(duì)正確，DNA-polⅠ不表現(xiàn)活性。目錄1152清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNApolⅠ的校讀功能DNA-polⅠ的外切酶活性切除遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律；聚合酶在復(fù)制延長時(shí)對(duì)堿基的選擇功能；復(fù)制出錯(cuò)時(shí)DNA-polⅠ的及時(shí)校讀功能。DNA復(fù)制的保真性至少要依賴三種機(jī)制：目錄1153清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律；DNA復(fù)制的保真性至少要依賴三種機(jī)制（6）DNA連接酶——連接DNA雙鏈中的單鏈缺口。連接DNA鏈3-OH末端和相鄰DNA鏈5-P末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連接成一條完整的鏈。作用方式：目錄1154清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（6）DNA連接酶——連接DNA雙鏈中的單鏈缺口。連接DNADNA連接酶的作用：對(duì)單獨(dú)存在的DNA單鏈沒有連接作用。在DNA不連續(xù)合成、重組及損傷修復(fù)過程中，DNA連接酶有重要作用。目錄1155清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DNA連接酶的作用：對(duì)單獨(dú)存在的DNA單鏈沒有連接作用。目13.3DNA復(fù)制的基本過程和機(jī)制

(TheProcessofDNAReplication)1．原核生物DNA的復(fù)制（1）復(fù)制起始DNA解開成單鏈，提供模板。形成引發(fā)體，合成引物，提供3-OH末端。目錄1156清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.3DNA復(fù)制的基本過程和機(jī)制1．原核生物DNA的復(fù)目錄清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件E.coli復(fù)制起始點(diǎn)oriC的辨認(rèn)目錄1157清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件目錄清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件E.coli

DnaA

DnaB、

DnaCDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶引物酶SSB3535引發(fā)體含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。目錄1158清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件DnaADnaB、DnaCDNA3535引物3'HO5'引物酶引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。目錄1159清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件3535引物3'HO5'引物酶引物是由引物酶催化合（2）復(fù)制的延長前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制，后隨鏈不連續(xù)復(fù)制。在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個(gè)加入引物或延長中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。目錄1160清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（2）復(fù)制的延長前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制，后隨鏈不連續(xù)復(fù)制。在DNA-前導(dǎo)鏈的合成：前導(dǎo)鏈的子鏈沿著5→3方向可以連續(xù)地延長。目錄Ⅱ1161清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件前導(dǎo)鏈的合成：前導(dǎo)鏈的子鏈沿著5→3方向可以連續(xù)地延長。后隨鏈的合成目錄1162清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件后隨鏈的合成目錄1084清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物同一復(fù)制叉上前導(dǎo)鏈和后隨鏈由相同的DNA-pol催化延長。目錄1163清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件同一復(fù)制叉上前導(dǎo)鏈和后隨鏈由相同的DNA-pol催化延長。（3）復(fù)制的終止復(fù)制的終止包括引物RNA的切除、空缺部位的填補(bǔ)及最后由連接酶連接切口。目錄1164清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（3）復(fù)制的終止復(fù)制的終止包括引物RNA的切除、空缺部位的填復(fù)制過程簡圖目錄1165清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件復(fù)制過程簡圖目錄1087清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物2、真核生物DNA的復(fù)制真核染色體復(fù)制只在S期發(fā)生一次。

目錄1166清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件2、真核生物DNA的復(fù)制真核染色體復(fù)制只在S期發(fā)生一次。（1）復(fù)制的起始分兩步進(jìn)行：即復(fù)制基因的選擇和復(fù)制起點(diǎn)的激活。

真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子復(fù)制。復(fù)制有時(shí)序性，即復(fù)制子以分組方式激活而不是同步起動(dòng)。

復(fù)制的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性）參與。還需拓?fù)涿负蛷?fù)制因子(replicationfactor,RF)。

目錄1167清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（1）復(fù)制的起始分兩步進(jìn)行：真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，前復(fù)制復(fù)合物及復(fù)制叉的形成

目錄1168清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件前復(fù)制復(fù)合物及復(fù)制叉的形成目錄1090清華版教材《醫(yī)學(xué)生（2）復(fù)制的延長DNA-polδ和polα分別具有解螺旋酶和引物酶活性。在復(fù)制叉及引物生成后，DNA-polδ通過PCNA的協(xié)同作用，逐步取代polα，在RNA引物的3-OH基礎(chǔ)上連續(xù)合成前導(dǎo)鏈。后隨鏈引物也由polα催化合成，然后由PCNA協(xié)同，polδ置換polα，繼續(xù)合成DNA子鏈。目錄1169清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（2）復(fù)制的延長DNA-polδ和polα分別具有解螺旋3553前導(dǎo)鏈3535親代DNA后隨鏈引物核小體真核生物復(fù)制叉的延長：

目錄1170清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件3553前導(dǎo)鏈3535親代DNA后隨鏈引物核（3）復(fù)制的終止和端粒酶染色體DNA呈線狀，復(fù)制在末端停止。染色體兩端DNA子鏈上最后復(fù)制的RNA引物，去除后留下空隙。目錄1171清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件（3）復(fù)制的終止和端粒酶染色體DNA呈線狀，復(fù)制在末端停止。53355335+53333555目錄1172清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件53355335+5333355線性DNA復(fù)制的末端

目錄1173清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件線性DNA復(fù)制的末端目錄1095清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)端粒(telomere)

指真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)。端粒的功能：維持染色體的穩(wěn)定性。維持DNA復(fù)制的完整性。端粒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由末端單鏈DNA序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。末端DNA序列是多次重復(fù)的富含G、C堿基的短序列。目錄1174清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件端粒(telomere)指真核生物染色體線性DNA分子末端端粒酶(telomerase)：由RNA和蛋白質(zhì)組成的一種核糖核蛋白，能識(shí)別和結(jié)合端粒序列。端粒酶催化作用的爬行模型

目錄1175清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件端粒酶(telomerase)：由RNA和蛋白質(zhì)組成的一種核13.4反轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式

(ReverseTranscription&OtherDNAReplicationWays)高等生物的遺傳物質(zhì)大多數(shù)是雙鏈DNA，通常采用半保留方式復(fù)制。而某些病毒的基因組是RNA。少數(shù)低等生物，如感染型M13噬菌體只含單鏈DNA。另外，原核生物的質(zhì)粒，真核生物的線粒體DNA，都是染色體以外存在的DNA。這些非染色體基因組，采用特殊的方式進(jìn)行復(fù)制。目錄1176清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.4反轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式高等生物的遺傳物質(zhì)大多數(shù)是雙1、RNA指導(dǎo)的DNA合成——反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)。反轉(zhuǎn)錄(reversetranscription)。

反轉(zhuǎn)錄酶RNADNA目錄1177清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件1、RNA指導(dǎo)的DNA合成——反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄酶(reverseRNA病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制成雙鏈DNA的前病毒(provirus)。前病毒保留了RNA病毒全部遺傳信息，并可在細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立繁殖。在某些情況下，前病毒基因組通過基因重組(recombination)，參加到細(xì)胞基因組內(nèi)，并隨宿主基因一起復(fù)制和表達(dá)。這種重組方式稱為整合(integration)。前病毒獨(dú)立繁殖或整合，都可成為致病的原因。目錄1178清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件RNA病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制成雙鏈DNA的前病毒(provirus反轉(zhuǎn)錄病毒RNA轉(zhuǎn)變?yōu)殡p鏈cDNA的過程

目錄1179清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件反轉(zhuǎn)錄病毒RNA轉(zhuǎn)變?yōu)殡p鏈cDNA的過程目錄1101清華反轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義：反轉(zhuǎn)錄酶和反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)。

反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，RNA同時(shí)兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能。對(duì)反轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了20世紀(jì)初已注意到的病毒致癌理論。

目錄1180清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件反轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義：反轉(zhuǎn)錄酶和反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究中2、其他復(fù)制方式噬菌體DNA按滾環(huán)方式復(fù)制。線粒體DNA按D環(huán)方式復(fù)制。目錄1181清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件2、其他復(fù)制方式噬菌體DNA按滾環(huán)方式復(fù)制。線粒體DNA按D滾環(huán)復(fù)制示意圖3-OH5-P55533335'5'5335目錄1182清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件滾環(huán)復(fù)制示意圖3-OH5-P5553333dNTPDNA-polγD環(huán)復(fù)制示意圖目錄1183清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件dNTPDNA-polγD環(huán)復(fù)制示意圖目錄1105清華版D環(huán)復(fù)制時(shí)需合成引物。線粒體DNA為雙鏈，第一個(gè)引物以內(nèi)環(huán)為模板延伸。至第二個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)時(shí)，又合成另一個(gè)反向引物，以外環(huán)為模板進(jìn)行反向的延伸。最后完成兩個(gè)雙鏈環(huán)狀DNA的復(fù)制。因復(fù)制中呈字母D形狀而得名。D環(huán)復(fù)制的特點(diǎn)是復(fù)制起始點(diǎn)不在雙鏈DNA同一位點(diǎn)，內(nèi)、外環(huán)復(fù)制有時(shí)序差別。目錄1184清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件D環(huán)復(fù)制時(shí)需合成引物。線粒體DNA為雙鏈，第一個(gè)引物以內(nèi)環(huán)為13.5DNA的損傷與修復(fù)（DNADamage&Repair）DNA損傷（也稱突變）：具體指個(gè)別dNMP殘基以至片段DNA在構(gòu)成、復(fù)制或表型功能的異常變化。從分子水平來看，突變就是DNA分子上堿基的改變。目錄1185清華版教材《醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)》課件13.5DNA的損傷與修復(fù)（D