分子生物學(xué)DNA的生物合成(復(fù)制)

第十章DNA的生物合成(復(fù)制)DNABiosynthesis，Replication目前一頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)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的過程。親代DNA復(fù)制子代DNA目前二頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)復(fù)制分子基礎(chǔ)：堿基配對(duì)規(guī)律和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)化學(xué)本質(zhì)：酶促的生物細(xì)胞內(nèi)單核苷酸聚合復(fù)制的保證：各種酶和蛋白質(zhì)因子的參與目前三頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)復(fù)制的基本規(guī)律BasicRulesofDNAReplication

第一節(jié)目前四頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)半保留復(fù)制semi-conservativereplication半不連續(xù)復(fù)制semi-discontinuousreplication復(fù)制方向?yàn)殡p向bidirectionalreplication高保真性復(fù)制highfidelity復(fù)制的特點(diǎn)目前五頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)一、半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和意義DNA生物合成時(shí)，母鏈DNA解開為兩股單鏈，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來，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)制方式稱為半保留復(fù)制。(一）半保留復(fù)制的概念目前六頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)（二）半保留復(fù)制的理論設(shè)想TGGTACTGCCACTGGACCATGACGGTGACCTGGTACTGCCACTGGACCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCTGGTACTGACCATGACACCATGACTGGTACTGTGGTACTGCCACTGGACCATGACGGTGACC+母鏈DNA

復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子代DNA

目前七頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)（三）子鏈繼承母鏈遺傳信息的

幾種可能方式全保留半保留混合式親代DNA子代DNA目前八頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)（四）半保留復(fù)制的證明——實(shí)驗(yàn)細(xì)菌可以利用NH4Cl作氮源合成DNA輕鏈14N-DNA重鏈15N-DNA輕、重鏈DNA混合半保留復(fù)制第一代DNA半保留復(fù)制第二代DNA半保留復(fù)制第三代DNA細(xì)菌在含NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)后提取DNA把細(xì)菌放在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代后提取含15N的“重”DNA把含15N-DNA的細(xì)菌放回含NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)20分鐘后提取子一代DNA把含15N-DNA的細(xì)菌在含NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)40分鐘后提取子二代DNA將輕鏈DNA和重鏈DNA混合把含15N-DNA的細(xì)菌在含NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)60分鐘后提取子三代DNA普通培養(yǎng)液培養(yǎng)細(xì)菌的輕鏈DNA在密度梯度離心時(shí)區(qū)帶在離心管上方子二代DNA密度梯度離心分析時(shí)有介于重帶與輕帶之間的中間帶輕帶兩種將輕鏈和重鏈DNA混合后密度梯度離心時(shí)在離心管中有與輕、重鏈對(duì)應(yīng)的兩條區(qū)帶子三代DNA密度梯度離心分析時(shí)仍有中間帶和輕帶兩種，以后各代DNA分子密度梯度離心結(jié)果相同，但輕帶變濃而中間帶逐漸被稀釋。含15NH4Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)的重鏈DNA在密度梯度離心時(shí)區(qū)帶在離心管下方子一代DNA密度梯度離心分析時(shí)致密帶介于重帶與輕帶之間，沒有單獨(dú)的重帶和輕帶目前九頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明子一代DNA雙鏈中一股是15N單鏈，從親代接受和保留下來的；另一股是14N單鏈，完全是新合成的。Messelson和Stahl的實(shí)驗(yàn)支持半保留復(fù)制。半保留復(fù)制的意義按半保留復(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。在強(qiáng)調(diào)遺傳恒定性的同時(shí)不能忽視其變異性。目前十頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)二、雙向復(fù)制原核生物DNA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。復(fù)制中的放射自顯影圖像（眼睛狀圖形）（大腸桿菌DNA經(jīng)放射性標(biāo)記后電鏡下觀察結(jié)果）目前十一頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)terA環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)（origin）B復(fù)制中的兩個(gè)復(fù)制叉（replicationfork）C復(fù)制接近終止點(diǎn)(termination,ter)復(fù)制叉指的是DNA雙鏈分成兩股各自作為模板，子鏈沿模板延長形成的Y字形結(jié)構(gòu)復(fù)制叉指的是DNA雙鏈分成兩股各自作為模板，子鏈沿模板延長形成的Y字形結(jié)構(gòu)E.coliorigin目前十二頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)真核生物真核生物有多個(gè)染色體均需要復(fù)制，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。高等生物有數(shù)以萬計(jì)的復(fù)制子，長度差異很大。原核生物是單復(fù)制子復(fù)制，稱為復(fù)制體（replisome）。目前十三頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)真核生物的多復(fù)制子復(fù)制5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’3’復(fù)制子已完成復(fù)制的復(fù)制子DNA母鏈，ori為復(fù)制點(diǎn)復(fù)制子的大小和起始的先后不同復(fù)制子長度為相鄰起點(diǎn)間距離其中一個(gè)復(fù)制子已經(jīng)完成復(fù)制復(fù)制進(jìn)程目前十四頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)三、復(fù)制的半不連續(xù)性53解鏈方向3′5′領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)隨從鏈(laggingstrand)353′3′5′5′領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制，隨從鏈不連續(xù)復(fù)制，這就是復(fù)制的半不連續(xù)性DNA的兩股單鏈走向相反，一股為5’至3’，另一股（互補(bǔ)鏈）為3’至5’。復(fù)制叉上兩股母鏈也是走向相反。子鏈沿母鏈模板復(fù)制，只能從5’向3’延伸。同一個(gè)復(fù)制叉上只能有一個(gè)解鏈方向。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，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱為隨從鏈。岡崎片段復(fù)制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段(okazakifragment)。目前十五頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)第二節(jié)DNA復(fù)制的酶學(xué)TheEnzymologyofDNAReplication目前十六頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)參與DNA復(fù)制的物質(zhì)DNA復(fù)制系統(tǒng)底物dNTP聚合酶DNA-pol模板解成單鏈單鏈的DNA母鏈引物與模板互補(bǔ)的RNA片段其它酶和蛋白質(zhì)因子底物(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可以依次聚合解螺旋酶引物酶單鏈DNA結(jié)合蛋白DNA連接酶等目前十七頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)一、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)單鏈延長的方向單鏈延長的方向(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPi

新鏈生成需引物；新鏈的延長只可沿5→3方向進(jìn)行。脫氧核糖核苷酸之間生成3‘，5’－磷酸二酯鍵而逐一聚合目前十八頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)二、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)簡稱：DNA-pol活性（作用）有兩方面：53的聚合活性，延53方向延長脫氧核苷酸鏈。核酸外切酶活性（兩種情況）35外切酶活性，能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對(duì)，并將其水解。53外切酶活性，能切除突變的DNA片段。目前十九頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)核酸外切酶活性3→5外切酶活性能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對(duì)，并將其水解。5→3外切酶活性能切除突變的DNA片段。

合成中的DNA分子目前二十頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)（一）原核生物的DNA聚合酶DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ三種酶共同點(diǎn)：都具有

5→3聚合酶活性3→5外切酶活性目前二十一頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)（二）真核生物的DNA聚合酶真核生物DNA-PolDNA-PolαDNA-PolβDNA-PolγDNA-PolδDNA-Polε分子量（kD）5’→3’聚合活性3’→5’外切活性功能16.54014.012.525.5中起始引發(fā)引物酶活性-+？高高高++-低保真度的復(fù)制線粒體DNA的復(fù)制延長子鏈的主要酶解螺旋酶活性填補(bǔ)引物空隙切除修復(fù)重組目前二十二頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)三、復(fù)制保真性的酶學(xué)依據(jù)復(fù)制按照堿基配對(duì)規(guī)律進(jìn)行，使遺傳信息能準(zhǔn)確傳代。（二）復(fù)制的保真性DNA聚合酶對(duì)模板的依賴性是子鏈與母鏈準(zhǔn)確配對(duì)、是遺傳信息得以延續(xù)和傳代的保證。堿基配對(duì)的關(guān)鍵是氫鍵的形成。（三）聚合酶對(duì)堿基的選擇原核生物DNA聚合酶III對(duì)核苷酸的參入有選擇功能。復(fù)制保真性的酶學(xué)機(jī)制：（一）DNA-pol有兩種活性聚合酶活性核酸外切酶活性和即時(shí)校讀目前二十三頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)2.聚合酶在復(fù)制延長時(shí)對(duì)堿基的選擇功能1.遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律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三種機(jī)制

目前二十四頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)四、復(fù)制中的分子解鏈及DNA分子拓?fù)鋵W(xué)變化DNA分子的堿基埋在雙螺旋內(nèi)部，只有把DNA解成單鏈，它才能起模板作用。（一）解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白目前二十五頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶

(DNAtopoisomerase)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)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅲ原核原核真核真核轉(zhuǎn)軸酶解纏酶切口-封閉酶松弛酶ω蛋白旋轉(zhuǎn)酶又分為幾種亞型最近發(fā)現(xiàn)曾用名目前二十六頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)11個(gè)螺旋9個(gè)螺旋被壓縮超螺旋局部解開后DNA復(fù)制過程中正超螺旋的形成2復(fù)制過程中正超螺旋的形成超螺旋解開前29目前二十七頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)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)。拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用

目前二十八頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)五、DNA連接酶DNA連接酶(DNAligase)作用方式連接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，把兩段相鄰的DNA鏈連接成一條完整的鏈。DNA連接酶功能在復(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。目前二十九頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)第三節(jié)

DNA生物合成過程

TheProcessofDNAReplication（一）復(fù)制的起始需要解決兩個(gè)問題：1.DNA解開成單鏈，形成復(fù)制叉，提供模板。2.形成引發(fā)體并合成引物，提供3-OH末端。一、原核生物的DNA生物合成

目前三十頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)E.coli復(fù)制起始點(diǎn)oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···11317293244

TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245串聯(lián)重復(fù)序列識(shí)別區(qū)反向重復(fù)序列富含AT區(qū)1.DNA解鏈5353目前三十一頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)解鏈過程DnaA、B、C三種蛋白參與DnaB解螺旋酶DnaCDnaA蛋白四個(gè)相同亞基組成目前三十二頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)3553DnaB解螺旋酶DnaC2.引發(fā)體和引物DnaASSB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。

DnaG引物酶DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ目前三十三頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)3553DnaB解螺旋酶DnaCSSBDnaG引物酶DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ合成引物目前三十四頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)引物的合成3553DnaB解螺旋酶DnaCSSBDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ合成引物DnaG引物酶解鏈方向引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。

目前三十五頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)（二）復(fù)制的延長復(fù)制的延長指在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。目前三十六頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)DnaGSSBSSBSSBααττDNA-PolⅢ前導(dǎo)鏈后隨鏈-岡崎片斷53353553DnaB解螺旋酶5353目前三十七頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)隨從鏈領(lǐng)頭鏈335535目前三十八頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)復(fù)制的過程-OHADP+PiATPDnaB.CDnaG形成引發(fā)體5′3′5′3′解螺旋酶拓?fù)洚悩?gòu)酶單鏈DNA結(jié)合蛋白DNA-PolⅢDNA連接酶目前三十九頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)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。（三）復(fù)制的終止目前四十頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)岡崎片斷的連接55DNAPol-ⅠRNA酶水解RNA引物留下空隙填補(bǔ)引物水解后留下的空隙，保留缺口DNA連接酶DNA連接酶ATPADP+Pi55DNA連接酶55P形成磷酸二酯鍵連接片段之間缺口目前四十一頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)二、真核生物的DNA生物合成細(xì)胞周期（Cellcycle）指細(xì)胞分裂的時(shí)相變化。典型的細(xì)胞周期分為4期：G1期（DNA合成前期）S期（細(xì)胞分裂的合成期），合成DNAG2期（G2期主要合成一些與有絲分裂中新細(xì)胞形成所必需的物質(zhì)）M期（細(xì)胞染色體形成并發(fā)生細(xì)胞分裂，新細(xì)胞在此期形成）體內(nèi)活細(xì)胞周期長短相差懸殊，關(guān)鍵在G1進(jìn)入S期。營養(yǎng)良好的培養(yǎng)細(xì)胞周期約24小時(shí)。目前四十二頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)真核生物DNA復(fù)制特點(diǎn)不同染色體各自進(jìn)行復(fù)制每個(gè)染色體有上千個(gè)復(fù)制子，復(fù)制起點(diǎn)多復(fù)制有時(shí)序性復(fù)制子以分組方式激活而不是同步啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄活性高的DNA在S期早期就開始復(fù)制衛(wèi)星DNA（高度重復(fù)序列）、中心體（連接染色體雙倍體的部位）、端粒（線性染色體兩端）在S期最后復(fù)制復(fù)制起始點(diǎn)比大腸桿菌起始點(diǎn)OriC短復(fù)制起始需要DNA-Polα（引物酶）、δ（解螺旋酶）、拓?fù)涿?、?fù)制因子（replicationfactor,RF）、增殖細(xì)胞核抗原（proliferationcellnuclearantigen,PCNA）參與。目前四十三頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)（一）真核生物復(fù)制的起始復(fù)制起始也是打開復(fù)制叉形成引發(fā)體并合成RNA引物，但詳細(xì)機(jī)制不清楚。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)。?蛋白激酶通過磷酸化激活或抑制各種復(fù)制因子而實(shí)施調(diào)控作用。目前四十四頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)相關(guān)的蛋白激酶具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，有兩類亞基：調(diào)節(jié)亞基——細(xì)胞周期蛋白（cyclin）催化亞基——細(xì)胞周期蛋白依賴激酶（cyclindependentkinase，CDK）二者都有多種，而且可以交叉配伍，實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA復(fù)制的多樣化和精確的調(diào)節(jié)。哺乳類動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)還發(fā)現(xiàn)天然抑制CDK的蛋白：錨蛋白（ankynin）——抑制CDK4P21蛋白——抑制多種CDK，還抑制PCNA，還參加P53介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)。P21和錨蛋白被稱為細(xì)胞檢查點(diǎn)蛋白。目前四十五頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)3'領(lǐng)頭鏈隨從鏈引物核小體（二）真核生物復(fù)制的延長當(dāng)隨從鏈延長了一個(gè)或多個(gè)核小體的長度后要重新合成引物親代DNA目前四十六頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)真核生物DNA復(fù)制與核小體組裝同步進(jìn)行，復(fù)制完成后隨即組裝成染色體并從G2過渡到M期。染色體DNA呈線狀，復(fù)制在末端停止。復(fù)制中岡崎片段的連接，復(fù)制子之間的連接都可以在線性DNA內(nèi)部完成。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。剩下的DNA單鏈要填補(bǔ)成雙鏈，否則會(huì)被核內(nèi)的DNase水解變短。（三）真核生物復(fù)制的終止目前四十七頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)線性DNA復(fù)制的末端復(fù)制完成后子鏈末端留下空隙，母鏈成單鏈目前四十八頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)端粒(telomere)指真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)。形態(tài)學(xué)上染色體DNA末端膨大成粒狀。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。倉鼠和人類端粒DNA末端都有（TnGn）x重復(fù)序列。功能維持染色體的穩(wěn)定性?維持DNA復(fù)制的完整性目前四十九頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)端粒酶(telomerase)組成端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)端粒酶協(xié)同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(humantelomerasereversetranscriptase,hTRT)

功能提供RNA模板、催化逆轉(zhuǎn)錄端粒酶通過爬行模型的機(jī)制維持染色體的完整。目前五十頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)端粒酶的RNA端粒DNA末端1、端粒酶靠hTR（AnCn）x與母鏈DNA端粒結(jié)合內(nèi)在模板RNA2、以端粒酶RNA為模版，逆轉(zhuǎn)錄，延長DNA母鏈3、端粒酶移位、空出RNA模板，再次延長母鏈，同時(shí)DNA母鏈反摺利于下游復(fù)制延伸。端粒酶的RNA4、延伸足夠長度后端粒酶脫離母鏈，代之以DNA-Pol。此時(shí)母鏈3′-OH反折，同時(shí)作為引物和模板，完成末端雙鏈復(fù)制。端粒酶的RNADNA-Pol目前五十一頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)第四節(jié)逆轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式ReverseTranscriptionandOtherDNAReplicationWays雙鏈DNA是大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)。某些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。少數(shù)低等生物如M13噬菌體的感染型只含有單鏈DNA。染色體外DNA（原核生物的質(zhì)粒、真核生物的線粒體）都采用特殊的方式復(fù)制。目前五十二頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)逆轉(zhuǎn)錄或反轉(zhuǎn)錄(reversetranscription)逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)全稱：依賴RNA的DNA聚合酶。RNADNA

逆轉(zhuǎn)錄酶一、逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄酶

信息流動(dòng)方向目前五十三頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)逆轉(zhuǎn)錄酶作用特點(diǎn)逆轉(zhuǎn)錄酶具有三種酶活性：以RNA作模板的dNTP聚合活性以RNA作模板合成DNA單鏈，形成RNA-DNA雜化分子RNase活性水解雜化分子中的RNA單鏈，生成DNA單鏈模板（此作用可以由被感染細(xì)胞內(nèi)RNase代替）以DNA為模板的的dNTP聚合活性DNA作模板合成DNA單鏈，形成雙鏈DNA分子酶作用需要Zn2+作為輔助因子合成反應(yīng)也按照5′→3′延長的規(guī)律逆轉(zhuǎn)錄酶的存在：致癌RNA病毒、蛙卵、白細(xì)胞、滋養(yǎng)層細(xì)胞。目前五十四頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)逆轉(zhuǎn)錄酶的作用逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶（RNaseH）逆轉(zhuǎn)錄酶RNA模板DNA-RNA雜化雙鏈單鏈DNA雙鏈DNA3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′目前五十五頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)逆轉(zhuǎn)錄病毒在細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象dNTPPPiH2ONMPdNTPPPitRNA引物RNA單鏈模板RNA-DNA雜化雙鏈DNA單鏈DNA雙鏈前病毒與宿主基因組DNA整合目前五十六頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)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SI核酸酶

DNA聚合酶Ⅰ堿水解AAAAAAAATTTT目前五十七頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)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。目前五十八頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)三、滾環(huán)復(fù)制和D環(huán)復(fù)制

滾環(huán)復(fù)制(rollingcirclereplication)是某些低等生物的復(fù)制形式，如X174和M13噬菌體等。不需要引物。D環(huán)復(fù)制(D-loopreplication)是線粒體DNA(mitochondrialDNA，mtDNA)的復(fù)制形式。復(fù)制時(shí)需要合成引物。目前五十九頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)第五節(jié)

DNA損傷（突變）與修復(fù)

DNADamage(Mutation)andRepair遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息改變，均可稱為突變。分子水平上的突變就是DNA上堿基的改變。在復(fù)制過程中發(fā)生的DNA突變稱為DNA損傷(DNAdamage)。目前六十頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)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)突變就其后果而言并非都是危害生命的，也有積極意義，且在生物界普遍存在。目前六十一頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)二、引發(fā)突變的因素物理因素紫外線(ultraviolet,UV)、各種輻射UV可以導(dǎo)致DNA分子上相鄰的兩個(gè)嘧啶堿基發(fā)生共價(jià)交聯(lián)，生成嘧啶二聚體（環(huán)丁基環(huán)cyclobutanering）?；瘜W(xué)因素很多的化學(xué)誘變劑同時(shí)就是致癌劑。目前六十二頁\總數(shù)七十一頁\編于三點(diǎn)化學(xué)誘變劑的來源（1）化工原料、化工產(chǎn)品、化工副產(chǎn)品（2）工業(yè)排放物、汽車排放的廢氣（3）農(nóng)藥、食品防腐劑或添加劑。目前已經(jīng)檢出6萬多種，而且每年增加超過千種。（4）物質(zhì)代謝過程中產(chǎn)生的自由基等因素能直接損傷DNA或干擾DNA