生物化學(xué)課件第十二章 DNA的生物合成

DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄翻譯遺傳信息傳遞的中心法則DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄翻譯遺傳信息傳遞的中心法1DNA的生物合成DNABiosynthesis第十二章DNA的生物合成第十二章2DNA的生物合成：細(xì)胞內(nèi)合成DNA的過(guò)程1、復(fù)制：以DNA作為模板指導(dǎo)的DNA合成，即將DNA攜帶的信息傳至子代DNA。2、反轉(zhuǎn)錄：DNA合成也可以RNA為模扳指導(dǎo)合成作用，見(jiàn)于RNA病毒。3、修復(fù)合成：當(dāng)各種因素引起DNA損傷時(shí)，損傷DNA可修復(fù)合成，校正錯(cuò)誤，完成正確合成，以保持DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和遺傳信息的準(zhǔn)確性。DNA的生物合成：細(xì)胞內(nèi)合成DNA的過(guò)程3染色體DNA的復(fù)制

第一節(jié)染色體DNA的復(fù)制第一節(jié)4復(fù)制(replication)是指遺傳物質(zhì)的傳代，以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過(guò)程。復(fù)制親代DNA子代DNA復(fù)制(replication)復(fù)制親代DNA子代DNA5一、復(fù)制方式：半保留復(fù)制DNA生物合成時(shí)，母鏈DNA解開(kāi)為兩股單鏈，各自作為模板(template)按堿基配對(duì)規(guī)律，合成與模板互補(bǔ)的子鏈。子代細(xì)胞的DNA，一股單鏈從親代完整地接受過(guò)來(lái)，另一股單鏈則完全從新合成。兩個(gè)子細(xì)胞的DNA都和親代DNA堿基序列一致。這種復(fù)制方式稱(chēng)為半保留復(fù)制。半保留復(fù)制的概念一、復(fù)制方式：半保留復(fù)制DNA生物合成時(shí)，母鏈DNA解開(kāi)為6生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成7生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成8密度梯度實(shí)驗(yàn)

——實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想。含重氮-DNA的細(xì)菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第一代繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液第二代梯度離心結(jié)果密度梯度實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想。含重氮-D9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。半保留復(fù)制的意義遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但不是絕對(duì)的。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10二、參與DNA復(fù)制的物質(zhì)◆底物:

dATP,dGTP,dCTP,dTTP◆聚合酶:

依賴(lài)DNA的DNA聚合酶(DNA-pol)◆模板:解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈◆引物:

提供3-OH端◆其他的酶和蛋白質(zhì)因子：引物酶、單鏈結(jié)合蛋白、連接酶、解鏈酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶，等二、參與DNA復(fù)制的物質(zhì)◆底物:dATP,dGTP,111、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)

(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPi

1、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)(dNMP)n+dNTP→(dN12聚合反應(yīng)的特點(diǎn)DNA新鏈生成需引物和模板；新鏈的延長(zhǎng)只可沿5→3方向進(jìn)行。聚合反應(yīng)的特點(diǎn)DNA新鏈生成需引物和模板；132、DNA聚合酶全稱(chēng)：依賴(lài)DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)簡(jiǎn)稱(chēng)：DNA-pol活性：1.53的聚合活性2.核酸外切酶活性2、DNA聚合酶全稱(chēng)：依賴(lài)DNA的DNA聚合酶(DNA-d145′AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′35外切酶活性53外切酶活性?能切除突變的DNA片段。能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對(duì)，并將其水解。核酸外切酶活性5′AGCTTCAG15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)。DNA-polⅠ（109kD）原核生物的DNA聚合酶功能：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16323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)研究中常用的工具酶。

323個(gè)氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Kl17DNA-polⅡ（120kD）

DNA-polII基因發(fā)生突變，細(xì)菌依然能存活。它參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)。

DNA-polⅡ（120kD）DNA-polII基因18功能是原核生物復(fù)制延長(zhǎng)中真正起催化作用的酶。

DNA-polⅢ(250kD)功能DNA-polⅢ19原核生物的DNA聚合酶特點(diǎn)polⅠpolⅡpolⅢ5’端→3’端聚合酶活性（催化生成磷酸二酯鍵）有有有5’端→3’端外切酶活性（切除引物、突變片段）有有無(wú)3’端→5’端外切酶活性（校對(duì)）有有有功能去除引物并填補(bǔ)空隙、修復(fù)合成不祥鏈延長(zhǎng)原核生物DNA復(fù)制中起主要作用的聚合酶是DNA聚合酶Ⅲ原核生物的DNA聚合酶特點(diǎn)polⅠpolⅡpolⅢ20真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引物酶活性。延長(zhǎng)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(guò)程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用。在線(xiàn)粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-polDNA-polDNA-polDNA-pol真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引物酶活211.遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律；2.聚合酶在復(fù)制延長(zhǎng)時(shí)對(duì)堿基的選擇功能；3.復(fù)制出錯(cuò)時(shí)DNA-pol的及時(shí)校讀功能。DNA復(fù)制的保真性至少要依賴(lài)三種機(jī)制

1.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(lài)三223、解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白3、解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白23解螺旋酶(helicase)——利用ATP供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開(kāi)成為兩條單鏈引物酶(primase)——復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物的酶單鏈DNA結(jié)合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,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

解螺旋酶(helicase)24108局部解鏈后DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNAtopoisomerase)

108局部解鏈后DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNAtopois25解鏈過(guò)程中正超螺旋的形成解鏈過(guò)程中正超螺旋的形成26拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)既能水解、又能連接磷酸二酯鍵拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ

拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ分類(lèi)拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ分類(lèi)27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變?yōu)樗沙跔顟B(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(guò)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)。作用機(jī)制

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)28生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成294、DNA連接酶連接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。DNA連接酶(DNAligase)作用方式4、DNA連接酶連接DNA鏈3-OH末端和相鄰DNA鏈530HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’31DNA連接酶在復(fù)制中起最后接合缺口的作用。在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合缺口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。功能DNA連接酶在復(fù)制中起最后接合缺口的作用。功能32基本過(guò)程：原核3個(gè)階段（起始、延長(zhǎng)、終止），真核4個(gè)階段（起始、延長(zhǎng)、終止、末端復(fù)制）

三、DNA復(fù)制過(guò)程

（一）復(fù)制的起始需要解決兩個(gè)問(wèn)題：1.DNA解開(kāi)成單鏈，提供模板。2.合成引物，提供3-OH末端。基本過(guò)程：原核3個(gè)階段（起始、延長(zhǎng)、終止），真核4個(gè)階段（起33E.coli復(fù)制起始點(diǎn)oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245串聯(lián)重復(fù)序列反向重復(fù)序列53531.DNA解鏈E.coli復(fù)制起始點(diǎn)oriCGATTNTTTATTT34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(chēng)為雙向復(fù)制。復(fù)制中的放射自顯影圖象原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向解鏈35A.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)oriterABCA.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)oriterA36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。習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的距離定為一個(gè)復(fù)制子(replicon)

。復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的功能單位。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。375’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’復(fù)制子3’5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’38DnaADnaB、DnaCDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶引物酶SSB35352.引發(fā)體和引物含有解螺旋酶、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(chēng)為引發(fā)體。

DnaADnaB、DnaCDNA393535引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。

引物3'HO5'引物酶3535引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。引40（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng)指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個(gè)加入引物或延長(zhǎng)中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng)指在DNA-pol催化下，dNTP415'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-pol5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTP423535解鏈方向3′5′3′3′5′領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)隨從鏈(laggingstrand)3535解鏈方向3′5′3′3′5′領(lǐng)頭鏈隨從鏈43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(chēng)為領(lǐng)頭鏈。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(zhǎng)，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱(chēng)為隨從鏈。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱(chēng)為岡崎片段(okazakifragment)。

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)制的半不連續(xù)性。

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(chēng)為領(lǐng)頭鏈。44領(lǐng)頭鏈的合成領(lǐng)頭鏈的合成45隨從鏈的合成隨從鏈的合成46生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成47階段一階段二階段一階段二48階段三階段四階段三階段四49復(fù)制過(guò)程簡(jiǎn)圖復(fù)制過(guò)程簡(jiǎn)圖50原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)(ter)處匯合。oriter

E.coli8232oriterSV40500（三）復(fù)制的終止原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)(51555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA連接酶隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP552生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成53哺乳動(dòng)物的細(xì)胞周期DNA合成期G1G2SM四、真核生物DNA復(fù)制與細(xì)胞周期

?細(xì)胞能否分裂，決定于進(jìn)入S期及M期這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。G1→S及G2→M的調(diào)節(jié)，與蛋白激酶活性有關(guān)。?蛋白激酶通過(guò)磷酸化激活或抑制各種復(fù)制因子而實(shí)施調(diào)控作用。哺乳動(dòng)物的細(xì)胞周期DNA合成期G1G2SM四、真核生物DNA54?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)。?增殖細(xì)胞核抗原(proliferationcellnuclearantigen,PCNA)在復(fù)制起始和延長(zhǎng)中起關(guān)鍵作用。（一）復(fù)制的起始?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)553553領(lǐng)頭鏈3535親代DNA隨從鏈引物核小體（二）復(fù)制的延長(zhǎng)3553領(lǐng)頭鏈3535親代DNA隨從鏈引物核56染色體DNA呈線(xiàn)狀，復(fù)制在末端停止。復(fù)制中岡崎片段的連接，復(fù)制子之間的連接。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。（三）復(fù)制的終止染色體DNA呈線(xiàn)狀，復(fù)制在末端停止。（三）復(fù)制的終止57端粒(telomere)指真核生物染色體線(xiàn)性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)。功能?維持染色體的穩(wěn)定性?維持DNA復(fù)制的完整性結(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。TTTTGGGGTTTTGGGG…端粒(telomere)指真核生物染色體線(xiàn)性DNA分子末端的58端粒酶(telomerase)端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)端粒酶協(xié)同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(humantelomerasereversetranscriptase,hTRT)

組成端粒酶(telomerase)端粒酶RNA(humant59端粒酶的催化延長(zhǎng)作用爬行模型端粒酶的催化延長(zhǎng)作用爬行模型60DNA聚合酶復(fù)制子鏈進(jìn)一步加工DNA聚合酶復(fù)制子鏈進(jìn)一步加工611、螺旋松弛與解鏈：拓?fù)洚悩?gòu)酶（TopoⅠ、Ⅱ）、解鏈酶（解螺旋酶）、單鏈結(jié)合蛋白（SSB）2種起始方式：復(fù)制叉式復(fù)制與滾環(huán)式復(fù)制；多數(shù)為定點(diǎn)雙向（雙叉）復(fù)制原核生物一般只有1個(gè)復(fù)制原點(diǎn)（起始點(diǎn)origin，ori），屬于單復(fù)制子復(fù)制；真核生物具有多個(gè)復(fù)制原點(diǎn)，屬于多復(fù)制子復(fù)制復(fù)制時(shí)DNA雙鏈打開(kāi)，形成的“Y”字型結(jié)構(gòu)稱(chēng)為“復(fù)制叉”小結(jié)1、螺旋松弛與解鏈：拓?fù)洚悩?gòu)酶（TopoⅠ、Ⅱ）、解鏈酶（解622、引發(fā)（RNA引物合成）：引物酶（DnaG）及引發(fā)體（其它的Dna蛋白）原核生物復(fù)制時(shí)的RNA引物較長(zhǎng)，真核生物的引物較短3、鏈延長(zhǎng)（形成磷酸二酯鍵）：DNA聚合酶Ⅲ(原核)、DNA聚合酶α、δ（真核）半不連續(xù)復(fù)制：先導(dǎo)鏈（領(lǐng)頭鏈）、隨從鏈岡崎片段（Okazakifragment）：隨從鏈中不連續(xù)合成的DNA片段。原核生物的岡崎片段較長(zhǎng)，真核生物的岡崎片段較短新合成鏈的延長(zhǎng)方向：5’端→3’端堿基配對(duì)：雙鏈反平行，AT,GC配對(duì)原核生物的鏈延長(zhǎng)速度大于真核生物2、引發(fā)（RNA引物合成）：引物酶（DnaG）及引發(fā)體（其它634、終止（水解引物、填補(bǔ)空缺、連接DNA片段）：DNA聚合酶Ⅰ（原核）、連接酶原核生物真核生物起始點(diǎn)1個(gè)多個(gè)引物長(zhǎng)短岡崎片段長(zhǎng)短鏈延長(zhǎng)速度快慢末端復(fù)制少見(jiàn)常見(jiàn)DNApolⅠ、Ⅲα、δ連接酶的功能物NAD+ATP真核生物與原核生物復(fù)制的主要差別4、終止（水解引物、填補(bǔ)空缺、連接DNA片段）：DNA聚合酶64真核和原核DNA細(xì)胞復(fù)制比較真核和原核DNA細(xì)胞復(fù)制比較65DNA損傷（突變）與修復(fù)DNADamage(Mutation)andRepair第二節(jié)DNA損傷（突變）與修復(fù)第二節(jié)66遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息改變，均可稱(chēng)為突變。在復(fù)制過(guò)程中發(fā)生的DNA突變稱(chēng)為DNA損傷(DNAdamage)。從分子水平來(lái)看，突變就是DNA分子上堿基的改變。

遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息改變，均可稱(chēng)為突變。在復(fù)制67一、突變的意義（一）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)（二）突變導(dǎo)致基因型改變（三）突變導(dǎo)致死亡（四）突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)

一、突變的意義（一）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)68二、引發(fā)突變的因素物理因素紫外線(xiàn)(ultraviolet,UV)、各種輻射

UV二、引發(fā)突變的因素物理因素紫外線(xiàn)(ultraviole69化學(xué)因素化學(xué)因素70三、突變的分子改變類(lèi)型錯(cuò)配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)框移(frame-shift)

三、突變的分子改變類(lèi)型錯(cuò)配(mismatch)框移71

DNA突變的類(lèi)型

-T-C-T-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-A-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換野生型基因

-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-

-T-C-T-T-C-T-G-T-A-C-G--A-G-A-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換堿基對(duì)的置換(substitution)移碼突變(framesshiftmutation)

-T-C-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-插入

-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失ATDNA突變的類(lèi)型

-T-C-T-G-C-T-G-T-A-72DNA分子上的堿基錯(cuò)配稱(chēng)點(diǎn)突變(pointmutation)。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。1.轉(zhuǎn)換發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。

2.顛換（一）錯(cuò)配DNA分子上的堿基錯(cuò)配稱(chēng)點(diǎn)突變(pointmutation73鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

val

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亞基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

glu

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CTCGAG基因鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-val·h74（二）缺失、插入和框移缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。插入：原來(lái)沒(méi)有的一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。框移突變是指三聯(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。

缺失或插入都可導(dǎo)致框移突變

。（二）缺失、插入和框移缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA大75谷酪蛋絲5’……GCA

GUA

CAU

GUC……丙纈組纈正常5’……GAG

UAC

AUG

UC……缺失C缺失引起框移突變谷酪蛋76（三）重排DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱(chēng)為重組或重排。

（三）重排DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱(chēng)為重組或重排。77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78四、DNA損傷的修復(fù)修復(fù)(repairing)

是對(duì)已發(fā)生分子改變的補(bǔ)償措施，使其回復(fù)為原有的天然狀態(tài)。光修復(fù)(lightrepairing)切除修復(fù)(excisionrepairing)重組修復(fù)(recombinationrepairing)SOS修復(fù)

修復(fù)的主要類(lèi)型四、DNA損傷的修復(fù)修復(fù)(repairing)光修復(fù)(li79（一）光修復(fù)光修復(fù)酶(photolyase)

UV（一）光修復(fù)光修復(fù)酶(photolyase)UV80DNA紫外線(xiàn)損傷的光裂合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位3、酶被可見(jiàn)光激活4、修復(fù)后酶被釋放DNA紫外線(xiàn)損傷的光裂合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶81UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶ⅠOHP（二）切除修復(fù)是細(xì)胞內(nèi)最重要和有效的修復(fù)機(jī)制，主要由DNA-polⅠ和連接酶完成。DNA連接酶ATPE.coli的切除修復(fù)機(jī)制過(guò)程：切（Ap內(nèi)切酶、UvrC等）、切（polⅠ）、補(bǔ)（polⅠ）、連（連接酶）特異性的核酸內(nèi)切酶(如原核中的UvrA、UvrB和UvrC)UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶ⅠOHP（二）切82DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開(kāi)核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切除DNA聚合酶DNA連接酶AP核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切開(kāi)切除修復(fù)連接糖苷酶插入酶堿基取代DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開(kāi)核酸83（三）重組修復(fù)（三）重組修復(fù)84DNA的重組修復(fù)胸腺嘧啶二聚體復(fù)制核酸酶及重組蛋白修復(fù)復(fù)制DNA聚合酶DNA連接酶重組DNA的重組修復(fù)胸腺嘧啶二聚體復(fù)制核酸酶及重組蛋白修復(fù)復(fù)制D85DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開(kāi)核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切除DNA聚合酶DNA連接酶AP核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切開(kāi)切除修復(fù)連接糖苷酶插入酶堿基取代DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開(kāi)核酸86（四）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)。在E.coli，各種與修復(fù)有關(guān)的基因，組成一個(gè)稱(chēng)為調(diào)節(jié)子(regulon)的網(wǎng)絡(luò)式調(diào)控系統(tǒng)。這種修復(fù)特異性低，對(duì)堿基的識(shí)別、選擇能力差。通過(guò)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(zhǎng)期的突變。（四）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87SOS反應(yīng)的機(jī)制未誘導(dǎo)的細(xì)胞靶基因lexA基因被LexA

蛋白質(zhì)部分阻遏recA基因被LexA

蛋白質(zhì)部分阻遏（40個(gè)不同的位點(diǎn)被阻遏）LexA(阻遏物)

RecA(輔蛋白酶)靶基因表達(dá)lexA靶基因表達(dá)但產(chǎn)物被分解recA大量表達(dá)RecA促使分解LexA誘導(dǎo)的細(xì)胞單鏈DNAATPSOS反應(yīng)的機(jī)制未誘導(dǎo)的細(xì)胞靶基因lexA基因被LexAre88逆轉(zhuǎn)錄ReverseTranscription第三節(jié)反轉(zhuǎn)錄（逆轉(zhuǎn)錄，reversetranscription）：以病毒RNA為模板，dNTP為原料，在反轉(zhuǎn)錄酶作用下，合成DNA的過(guò)程

RNADNA

逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄第三節(jié)反轉(zhuǎn)錄（逆轉(zhuǎn)錄，reversetranscri89一、概念二、逆轉(zhuǎn)錄酶三、病毒逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程四、逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義擴(kuò)充了中心法則有助于對(duì)病毒致癌機(jī)制的了解與真核細(xì)胞分裂和胚胎發(fā)育有關(guān)逆轉(zhuǎn)錄酶是分子生物學(xué)重要工具酶三種功能依賴(lài)DNA指導(dǎo)下的DNA聚合酶活力依賴(lài)RNA的DNA聚合酶活力核糖核酸酶H活力

以RNA為模板合成DNA，這與通常轉(zhuǎn)錄過(guò)程中遺傳信息從DNA到RNA的方向相反，故稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)錄作用。一、概念二、逆轉(zhuǎn)錄酶三、病毒逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程四、逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義90一、反應(yīng)體系：RNA模板、原料（dNTP）、引物（tRNA）、反轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶的活性：RNA依賴(lài)的DNA聚合酶活性DNA依賴(lài)的DNA聚合酶活性RNA水解酶H活性引物：tRNA

一、反應(yīng)體系：RNA模板、原料（dNTP）、引物（tRNA）91逆轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象RNA模板逆轉(zhuǎn)錄酶DNA-RNA雜化雙鏈RNA酶單鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶雙鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象RNA模板逆轉(zhuǎn)錄酶DNA-RN92逆轉(zhuǎn)錄酶

AAAA

TTTTAAAASI核酸酶

DNA聚合酶Ⅰ堿水解

TTTT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的基因的重要方法之一，此法稱(chēng)為cDNA法。

以mRNA為模板，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄合成的與mRNA堿基序列互補(bǔ)的DNA鏈。試管內(nèi)合成cDNAcDNAcomplementaryDNA逆轉(zhuǎn)錄酶AAAATTTTAAAASI核酸酶D93依賴(lài)RNA的DNA聚合酶核糖核酸酶H活力依賴(lài)DNA的DNA聚合酶逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程中cDNA的合成

依賴(lài)RNA的DNA聚合酶核糖核酸酶H活力依賴(lài)DNA的DNA聚94二、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)研究中的重大發(fā)現(xiàn)。

逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說(shuō)明：至少在某些生物，RNA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20世紀(jì)初已注意到的病毒致癌理論。

二、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95逆逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期

生活周期RNA衣殼被膜逆轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)譯整合入宿主細(xì)胞染色體DNA進(jìn)入細(xì)胞丟失被膜丟失衣殼逆轉(zhuǎn)錄RNARNAcDNA衣殼蛋白被膜蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶逆逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期

生活周期RNA衣殼被膜逆轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)96

第四節(jié)DNA的遺傳重組

DNA分子內(nèi)或分子間發(fā)生遺傳信息的重新組合，稱(chēng)為遺傳重組(geneticrecombination)，或者基因重排(generearrangement)。重組產(chǎn)物稱(chēng)為重組體DNA(recombinantDNA)。重組的意義在于，它能迅速地增加群體的遺傳多樣性；使有利的突變與不利突變分開(kāi)；通過(guò)優(yōu)化組合積累有意義的遺傳信息。此外，重組還參與了許多重要的生物學(xué)過(guò)程，它為DNA損傷或復(fù)制障礙提供修復(fù)機(jī)制。某些生物的基因表達(dá)受基因重組的調(diào)節(jié)，生物發(fā)育過(guò)程也受到基因加工的控制。一、同源重組（homologousrecombination）二、特異位點(diǎn)重組（site-specificrecombination）三、轉(zhuǎn)座重組（transpositionalrecombination）第四節(jié)DNA的遺傳重組

DNA分子97DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄翻譯遺傳信息傳遞的中心法則DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄翻譯遺傳信息傳遞的中心法98DNA的生物合成DNABiosynthesis第十二章DNA的生物合成第十二章99DNA的生物合成：細(xì)胞內(nèi)合成DNA的過(guò)程1、復(fù)制：以DNA作為模板指導(dǎo)的DNA合成，即將DNA攜帶的信息傳至子代DNA。2、反轉(zhuǎn)錄：DNA合成也可以RNA為模扳指導(dǎo)合成作用，見(jiàn)于RNA病毒。3、修復(fù)合成：當(dāng)各種因素引起DNA損傷時(shí)，損傷DNA可修復(fù)合成，校正錯(cuò)誤，完成正確合成，以保持DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和遺傳信息的準(zhǔn)確性。DNA的生物合成：細(xì)胞內(nèi)合成DNA的過(guò)程100染色體DNA的復(fù)制

第一節(jié)染色體DNA的復(fù)制第一節(jié)101復(fù)制(replication)是指遺傳物質(zhì)的傳代，以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過(guò)程。復(fù)制親代DNA子代DNA復(fù)制(replication)復(fù)制親代DNA子代DNA102一、復(fù)制方式：半保留復(fù)制DNA生物合成時(shí)，母鏈DNA解開(kāi)為兩股單鏈，各自作為模板(template)按堿基配對(duì)規(guī)律，合成與模板互補(bǔ)的子鏈。子代細(xì)胞的DNA，一股單鏈從親代完整地接受過(guò)來(lái)，另一股單鏈則完全從新合成。兩個(gè)子細(xì)胞的DNA都和親代DNA堿基序列一致。這種復(fù)制方式稱(chēng)為半保留復(fù)制。半保留復(fù)制的概念一、復(fù)制方式：半保留復(fù)制DNA生物合成時(shí)，母鏈DNA解開(kāi)為103生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成104生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成105密度梯度實(shí)驗(yàn)

——實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想。含重氮-DNA的細(xì)菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第一代繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液第二代梯度離心結(jié)果密度梯度實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想。含重氮-D106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。半保留復(fù)制的意義遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但不是絕對(duì)的。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107二、參與DNA復(fù)制的物質(zhì)◆底物:

dATP,dGTP,dCTP,dTTP◆聚合酶:

依賴(lài)DNA的DNA聚合酶(DNA-pol)◆模板:解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈◆引物:

提供3-OH端◆其他的酶和蛋白質(zhì)因子：引物酶、單鏈結(jié)合蛋白、連接酶、解鏈酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶，等二、參與DNA復(fù)制的物質(zhì)◆底物:dATP,dGTP,1081、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)

(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPi

1、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)(dNMP)n+dNTP→(dN109聚合反應(yīng)的特點(diǎn)DNA新鏈生成需引物和模板；新鏈的延長(zhǎng)只可沿5→3方向進(jìn)行。聚合反應(yīng)的特點(diǎn)DNA新鏈生成需引物和模板；1102、DNA聚合酶全稱(chēng)：依賴(lài)DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)簡(jiǎn)稱(chēng)：DNA-pol活性：1.53的聚合活性2.核酸外切酶活性2、DNA聚合酶全稱(chēng)：依賴(lài)DNA的DNA聚合酶(DNA-d1115′AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′35外切酶活性53外切酶活性?能切除突變的DNA片段。能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對(duì)，并將其水解。核酸外切酶活性5′AGCTTCAG112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)。DNA-polⅠ（109kD）原核生物的DNA聚合酶功能：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113323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)研究中常用的工具酶。

323個(gè)氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Kl114DNA-polⅡ（120kD）

DNA-polII基因發(fā)生突變，細(xì)菌依然能存活。它參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)。

DNA-polⅡ（120kD）DNA-polII基因115功能是原核生物復(fù)制延長(zhǎng)中真正起催化作用的酶。

DNA-polⅢ(250kD)功能DNA-polⅢ116原核生物的DNA聚合酶特點(diǎn)polⅠpolⅡpolⅢ5’端→3’端聚合酶活性（催化生成磷酸二酯鍵）有有有5’端→3’端外切酶活性（切除引物、突變片段）有有無(wú)3’端→5’端外切酶活性（校對(duì)）有有有功能去除引物并填補(bǔ)空隙、修復(fù)合成不祥鏈延長(zhǎng)原核生物DNA復(fù)制中起主要作用的聚合酶是DNA聚合酶Ⅲ原核生物的DNA聚合酶特點(diǎn)polⅠpolⅡpolⅢ117真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引物酶活性。延長(zhǎng)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(guò)程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用。在線(xiàn)粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-polDNA-polDNA-polDNA-pol真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引物酶活1181.遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律；2.聚合酶在復(fù)制延長(zhǎng)時(shí)對(duì)堿基的選擇功能；3.復(fù)制出錯(cuò)時(shí)DNA-pol的及時(shí)校讀功能。DNA復(fù)制的保真性至少要依賴(lài)三種機(jī)制

1.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(lài)三1193、解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白3、解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白120解螺旋酶(helicase)——利用ATP供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開(kāi)成為兩條單鏈引物酶(primase)——復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物的酶單鏈DNA結(jié)合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,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

解螺旋酶(helicase)121108局部解鏈后DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNAtopoisomerase)

108局部解鏈后DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNAtopois122解鏈過(guò)程中正超螺旋的形成解鏈過(guò)程中正超螺旋的形成123拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)既能水解、又能連接磷酸二酯鍵拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ

拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ分類(lèi)拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ分類(lèi)124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變?yōu)樗沙跔顟B(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(guò)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)。作用機(jī)制

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)125生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成1264、DNA連接酶連接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。DNA連接酶(DNAligase)作用方式4、DNA連接酶連接DNA鏈3-OH末端和相鄰DNA鏈5127HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’128DNA連接酶在復(fù)制中起最后接合缺口的作用。在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合缺口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。功能DNA連接酶在復(fù)制中起最后接合缺口的作用。功能129基本過(guò)程：原核3個(gè)階段（起始、延長(zhǎng)、終止），真核4個(gè)階段（起始、延長(zhǎng)、終止、末端復(fù)制）

三、DNA復(fù)制過(guò)程

（一）復(fù)制的起始需要解決兩個(gè)問(wèn)題：1.DNA解開(kāi)成單鏈，提供模板。2.合成引物，提供3-OH末端?；具^(guò)程：原核3個(gè)階段（起始、延長(zhǎng)、終止），真核4個(gè)階段（起130E.coli復(fù)制起始點(diǎn)oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245串聯(lián)重復(fù)序列反向重復(fù)序列53531.DNA解鏈E.coli復(fù)制起始點(diǎn)oriCGATTNTTTATTT131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(chēng)為雙向復(fù)制。復(fù)制中的放射自顯影圖象原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向解鏈132A.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)oriterABCA.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)oriterA133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。習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的距離定為一個(gè)復(fù)制子(replicon)

。復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的功能單位。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。1345’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’復(fù)制子3’5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’135DnaADnaB、DnaCDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶引物酶SSB35352.引發(fā)體和引物含有解螺旋酶、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(chēng)為引發(fā)體。

DnaADnaB、DnaCDNA1363535引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。

引物3'HO5'引物酶3535引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。引137（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng)指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個(gè)加入引物或延長(zhǎng)中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng)指在DNA-pol催化下，dNTP1385'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-pol5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTP1393535解鏈方向3′5′3′3′5′領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)隨從鏈(laggingstrand)3535解鏈方向3′5′3′3′5′領(lǐng)頭鏈隨從鏈140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(chēng)為領(lǐng)頭鏈。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(zhǎng)，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱(chēng)為隨從鏈。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱(chēng)為岡崎片段(okazakifragment)。

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)制的半不連續(xù)性。

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(chēng)為領(lǐng)頭鏈。141領(lǐng)頭鏈的合成領(lǐng)頭鏈的合成142隨從鏈的合成隨從鏈的合成143生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成144階段一階段二階段一階段二145階段三階段四階段三階段四146復(fù)制過(guò)程簡(jiǎn)圖復(fù)制過(guò)程簡(jiǎn)圖147原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)(ter)處匯合。oriter

E.coli8232oriterSV40500（三）復(fù)制的終止原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)(148555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA連接酶隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP5149生物化學(xué)課件第十二章DNA的生物合成150哺乳動(dòng)物的細(xì)胞周期DNA合成期G1G2SM四、真核生物DNA復(fù)制與細(xì)胞周期

?細(xì)胞能否分裂，決定于進(jìn)入S期及M期這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。G1→S及G2→M的調(diào)節(jié)，與蛋白激酶活性有關(guān)。?蛋白激酶通過(guò)磷酸化激活或抑制各種復(fù)制因子而實(shí)施調(diào)控作用。哺乳動(dòng)物的細(xì)胞周期DNA合成期G1G2SM四、真核生物DNA151?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)。?增殖細(xì)胞核抗原(proliferationcellnuclearantigen,PCNA)在復(fù)制起始和延長(zhǎng)中起關(guān)鍵作用。（一）復(fù)制的起始?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)1523553領(lǐng)頭鏈3535親代DNA隨從鏈引物核小體（二）復(fù)制的延長(zhǎng)3553領(lǐng)頭鏈3535親代DNA隨從鏈引物核153染色體DNA呈線(xiàn)狀，復(fù)制在末端停止。復(fù)制中岡崎片段的連接，復(fù)制子之間的連接。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。（三）復(fù)制的終止染色體DNA呈線(xiàn)狀，復(fù)制在末端停止。（三）復(fù)制的終止154端粒(telomere)指真核生物染色體線(xiàn)性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)。功能?維持染色體的穩(wěn)定性?維持DNA復(fù)制的完整性結(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。TTTTGGGGTTTTGGGG…端粒(telomere)指真核生物染色體線(xiàn)性DNA分子末端的155端粒酶(telomerase)端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)端粒酶協(xié)同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(humantelomerasereversetranscriptase,hTRT)

組成端粒酶(telomerase)端粒酶RNA(humant156端粒酶的催化延長(zhǎng)作用爬行模型端粒酶的催化延長(zhǎng)作用爬行模型157DNA聚合酶復(fù)制子鏈進(jìn)一步加工DNA聚合酶復(fù)制子鏈進(jìn)一步加工1581、螺旋松弛與解鏈：拓?fù)洚悩?gòu)酶（TopoⅠ、Ⅱ）、解鏈酶（解螺旋酶）、單鏈結(jié)合蛋白（SSB）2種起始方式：復(fù)制叉式復(fù)制與滾環(huán)式復(fù)制；多數(shù)為定點(diǎn)雙向（雙叉）復(fù)制原核生物一般只有1個(gè)復(fù)制原點(diǎn)（起始點(diǎn)origin，ori），屬于單復(fù)制子復(fù)制；真核生物具有多個(gè)復(fù)制原點(diǎn)，屬于多復(fù)制子復(fù)制復(fù)制時(shí)DNA雙鏈打開(kāi)，形成的“Y”字型結(jié)構(gòu)稱(chēng)為“復(fù)制叉”小結(jié)1、螺旋松弛與解鏈：拓?fù)洚悩?gòu)酶（TopoⅠ、Ⅱ）、解鏈酶（解1592、引發(fā)（RNA引物合成）：引物酶（DnaG）及引發(fā)體（其它的Dna蛋白）原核生物復(fù)制時(shí)的RNA引物較長(zhǎng)，真核生物的引物較短3、鏈延長(zhǎng)（形成磷酸二酯鍵）：DNA聚合酶Ⅲ(原核)、DNA聚合酶α、δ（真核）半不連續(xù)復(fù)制：先導(dǎo)鏈（領(lǐng)頭鏈）、隨從鏈岡崎片段（Okazakifragment）：隨從鏈中不連續(xù)合成的DNA片段。原核生物的岡崎片段較長(zhǎng)，真核生物的岡崎片段較短新合成鏈的延長(zhǎng)方向：5’端→3’端堿基配對(duì)：雙鏈反平行，AT,GC配對(duì)原核生物的鏈延長(zhǎng)速度大于真核生物2、引發(fā)（RNA引物合成）：引物酶（DnaG）及引發(fā)體（其它1604、終止（水解引物、填補(bǔ)空缺、連接DNA片段）：DNA聚合酶Ⅰ（原核）、連接酶原核生物真核生物起始點(diǎn)1個(gè)多個(gè)引物長(zhǎng)短岡崎片段長(zhǎng)短鏈延長(zhǎng)速度快慢末端復(fù)制少見(jiàn)常見(jiàn)DNApolⅠ、Ⅲα、δ連接酶的功能物NAD+ATP真核生物與原核生物復(fù)制的主要差別4、終止（水解引物、填補(bǔ)空缺、連接DNA片段）：DNA聚合酶161真核和原核DNA細(xì)胞復(fù)制比較真核和原核DNA細(xì)胞復(fù)制比較162DNA損傷（突變）與修復(fù)DNADamage(Mutation)andRepair第二節(jié)DNA損傷（突變）與修復(fù)第二節(jié)163遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息改變，均可稱(chēng)為突變。在復(fù)制過(guò)程中發(fā)生的DNA突變稱(chēng)為DNA損傷(DNAdamage)。從分子水平來(lái)看，突變就是DNA分子上堿基的改變。

遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息改變，均可稱(chēng)為突變。在復(fù)制164一、突變的意義（一）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)（二）突變導(dǎo)致基因型改變（三）突變導(dǎo)致死亡（四）突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)

一、突變的意義（一）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)165二、引發(fā)突變的因素物理因素紫外線(xiàn)(ultraviolet,UV)、各種輻射

UV二、引發(fā)突變的因素物理因素紫外線(xiàn)(ultraviole166化學(xué)因素化學(xué)因素167三、突變的分子改變類(lèi)型錯(cuò)配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)框移(frame-shift)

三、突變的分子改變類(lèi)型錯(cuò)配(mismatch)框移168

DNA突變的類(lèi)型

-T-C-T-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-A-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換野生型基因

-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-

-T-C-T-T-C-T-G-T-A-C-G--A-G-A-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換堿基對(duì)的置換(substitution)移碼突變(framesshiftmutation)

-T-C-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-插入

-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失ATDNA突變的類(lèi)型

-T-C-T-G-C-T-G-T-A-169DNA分子上的堿基錯(cuò)配稱(chēng)點(diǎn)突變(pointmutation)。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。1.轉(zhuǎn)換發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。

2.顛換（一）錯(cuò)配DNA分子上的堿基錯(cuò)配稱(chēng)點(diǎn)突變(pointmutation170鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

val

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亞基N-val

·

his

·

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·

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pro·

glu

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glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CTCGAG基因鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-val·h171（二）缺失、插入和框移缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。插入：原來(lái)沒(méi)有的一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。框移突變是指三聯(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。

缺失或插入都可導(dǎo)致框移突變

。（二）缺失、插入和框移缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA大172谷酪蛋絲5’……GCA

GUA

CAU

GUC……丙纈組纈正常5’……GAG

UAC

AUG

UC……缺失C缺失引起框移突變谷酪蛋173（三）重排DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱(chēng)為重組或重排。

（三）重排DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱(chēng)為重組或重排。174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175四、DNA損傷的修復(fù)修復(fù)(repairing)

是對(duì)已發(fā)生分子改變的補(bǔ)償措施，使其回復(fù)為原有的天然狀態(tài)。光修復(fù)(lightrepairing)切除修復(fù)(excisionrepairing)重組修復(fù)(recombinationrepairing)SOS修復(fù)

修復(fù)的主要類(lèi)型四、DNA損傷的修復(fù)修復(fù)(repairing)光修復(fù)(li176（一）光修復(fù)光修復(fù)酶(photolyase)

UV（一）光修復(fù)光修復(fù)酶(photolyase)UV177DNA紫外線(xiàn)損傷的光裂合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位3、酶被可見(jiàn)光激活4、修復(fù)后酶被釋放DNA紫外線(xiàn)損傷的光裂合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶178UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶ⅠOHP（二）切除修復(fù)是細(xì)胞內(nèi)最重要和有效的修復(fù)機(jī)制，主要由DNA-polⅠ和連接酶完成。DNA連接酶ATPE.co