生物化學 第34章 NA復制和修復

1、chapter34 dnadna的復制和修復的復制和修復 replication repair of dna一、中心法則一、中心法則二、二、dna的復制的復制三、三、dna的損傷與修復的損傷與修復四、四、dna的突變的突變本章要點本章要點1、dna是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳信息的載體遺傳信息的載體 遺傳信息以密碼的形式編碼在遺傳信息以密碼的形式編碼在dna分分子上，表現(xiàn)為特定的核苷酸排列順序子上，表現(xiàn)為特定的核苷酸排列順序三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼。一、基因信息的傳遞一、基因信息的傳遞中心法則中心法則dnarnaproteinreplicationtranscriptionreve

2、rse transcriptiontranslationreplication2、中心法則、中心法則一、基因信息的傳遞一、基因信息的傳遞中心法則中心法則 l復制復制：親代：親代dna或或rna在一系列酶的作用下，生在一系列酶的作用下，生成與親代相同的子代成與親代相同的子代dna或或rna的過程。的過程。l轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄：以：以dna為模板，按照堿基配對原則將其所為模板，按照堿基配對原則將其所含的遺傳信息傳給含的遺傳信息傳給rna，形成一條與，形成一條與dna鏈互補的鏈互補的rna的過程。的過程。l翻譯翻譯：亦叫轉(zhuǎn)譯，以：亦叫轉(zhuǎn)譯，以mrna為模板，將為模板，將mrna的的密碼解讀成蛋白質(zhì)的密碼解讀成

3、蛋白質(zhì)的aa順序的過程。順序的過程。l逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄：以：以rna為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，生成生成dna的過程。的過程。二、二、dna的復制的復制（一）（一）dnadna的存在形式的存在形式 染色體與質(zhì)粒染色體與質(zhì)粒嚴緊控制質(zhì)粒嚴緊控制質(zhì)粒又叫單拷貝質(zhì)粒：每個細胞內(nèi)只有一個或又叫單拷貝質(zhì)粒：每個細胞內(nèi)只有一個或少數(shù)幾個拷貝少數(shù)幾個拷貝松弛控制質(zhì)粒松弛控制質(zhì)粒又叫多拷貝質(zhì)粒：每個細胞內(nèi)含有許多拷又叫多拷貝質(zhì)粒：每個細胞內(nèi)含有許多拷貝（貝（20以上）以上）二、二、dna的復制的復制（一）（一）dnadna的存在形式的存在形式 染色體與質(zhì)粒染色體與質(zhì)粒dna復制復制 是

4、指是指dna的自我復制，也就是以親代的自我復制，也就是以親代dna為模板產(chǎn)生子代為模板產(chǎn)生子代dna的過程，最初稱的過程，最初稱dna的半保留的半保留復制（復制（semiconservative replication），進一步的研究），進一步的研究發(fā)現(xiàn)半保留復制為半不連續(xù)復制（發(fā)現(xiàn)半保留復制為半不連續(xù)復制（semidiscontinuous replication）。）。 二、二、dna的復制的復制（二）（二）dnadna的的半保留復制半保留復制 dna進行復制時，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開而成為進行復制時，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開而成為單鏈單鏈，用于合成新的互補鏈。子代細胞出現(xiàn)新的用于合成新的互補鏈。子代細胞出

5、現(xiàn)新的dna雙鏈，雙鏈，其中一股單鏈是從親代完整地接受過來的。另一股單其中一股單鏈是從親代完整地接受過來的。另一股單鏈按鏈按堿基互補配對原則堿基互補配對原則完全重新合成。完全重新合成。1、概念、概念意義：保持意義：保持dna在代謝上的穩(wěn)定性在代謝上的穩(wěn)定性（二）（二）dnadna的半保留復制的半保留復制（dna semiconservativereplication ） the hypothesis proposed by watson and crick in 1953. each strand acts as the template of the other;dna分子的每一條鏈都含有合

6、分子的每一條鏈都含有合成它的互補鏈的全部信息成它的互補鏈的全部信息 12半保留復制半保留復制二、二、dna的復制的復制（二）（二）dnadna的的半保留復制半保留復制 2、dna半保留復制的證據(jù)半保留復制的證據(jù)氮同位素示蹤試驗和放射自顯影氮同位素示蹤試驗和放射自顯影法法dna半保留復制的證據(jù)半保留復制的證據(jù)第一代第二代細菌（含15n-dna)普通dna普通dna重dna 重dna普通培養(yǎng)基普通培養(yǎng)基細菌dna雙鏈密度梯度離心15n-dna14n-dna點擊動畫點擊動畫how does dna replication proceed?nare the two parental strands c

7、ompletely unwound before replication begins? ndoes replication begin at random sites or at unique sites? ndoes dna replication proceed in one direction or both directions? nthe overall chain growth occurs in 5 3, 3 5, or both directions?nwhat enzymes take part in dna synthesis?1、no complete unwindin

8、g of chains;2、replication always began at a specific internal site (not from the ends, not random);3、the replication proceeds in both directions (determined by measuring the distance between the replication fork and the ends)replicationoriginreplicationforksa electron micrograph of the -shapedreplic

9、ation intermediate of a plasmid dnaobserved by em: no single stranded dnais visible; no temporary creation of linear dna. no complete unwinding of chainsreplicatingsv40 dnaunreplicated, positive supercoilsof parent strandsreplicated dnano complete unwinding of chains!二、二、dna的復制的復制（三）（三）dnadna復制的起點復制

10、的起點(origin)(origin)和方式和方式 復制子復制子(replicon)：基因組能獨立進行復制的單位叫基因組能獨立進行復制的單位叫復制子，每個復制子都含有控制復制起始的復制子，每個復制子都含有控制復制起始的origin和終和終止復制的止復制的terminus。雙向復制雙向復制(bi-directional)、單向復制單向復制(unidirectional)；復制叉復制叉(replication fork)或生長點或生長點(growing point)多復制子多復制子(multi-replication)復制叉復制叉多復制子多復制子二、二、dna的復制的復制 （四）（四）dnadna

11、聚合反應和有關(guān)的酶聚合反應和有關(guān)的酶1、dna聚合酶聚合酶（dna polymerase，dna-pol）又稱為又稱為dna依賴的依賴的dna聚合酶（聚合酶（dna-dependent dna polymerase，dddp）*原核生物的原核生物的dna聚合酶：聚合酶：i、ii、iii；3種種*真核生物的真核生物的dna聚合酶：聚合酶：、；5種種5 a g c t t c a g g a t a 3 | | | | | | | | | | |3 t c g a a g t c c t a g c g a c 5 3 5 外切酶活性外切酶活性 5 3 外切酶活性外切酶活性?能切除突變的能切除突變

12、的 dna片段。片段。能辨認錯配的堿基對，并將其水解。能辨認錯配的堿基對，并將其水解。 核酸外切酶活性核酸外切酶活性(1)(1)原核生物中的原核生物中的dnadna聚合酶聚合酶ndnadna聚合酶聚合酶:單體酶，多功能酶。單體酶，多功能酶。5 53 3 聚合酶功能聚合酶功能3 35 5 外切酶活性外切酶活性（對雙鏈無作用，（對雙鏈無作用，校對功能。校對功能。但在正常但在正常聚合條件下，此活性不能作用于生長鏈）聚合條件下，此活性不能作用于生長鏈）5 53 3 外切酶活性外切酶活性（雙鏈有效，主要是對（雙鏈有效，主要是對dnadna損傷的修復，損傷的修復，以及以及在在dnadna復制時復制時rna

13、rna引物切除及其空隙的填補）引物切除及其空隙的填補）在在dnadna鏈的鏈的3 3 形成焦磷酸解（生理意義不大）形成焦磷酸解（生理意義不大）無機焦磷酸鹽與無機焦磷酸鹽與dntpdntp之間的焦磷酸基交換之間的焦磷酸基交換功能功能：對復制中的錯誤進行校讀，對復制和對復制中的錯誤進行校讀，對復制和修復中出現(xiàn)的空隙進行填補。修復中出現(xiàn)的空隙進行填補。dna-pol （109kd）323個氨基酸個氨基酸小片段小片段5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性大片段大片段/klenow 片段片段 604個氨基酸個氨基酸dna聚合酶活性聚合酶活性 5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性n 端端c 端端木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶

14、dna-pol klenow片段是實驗室合成片段是實驗室合成dna，進行，進行分子生物學研究中常用的工具酶。分子生物學研究中常用的工具酶。 ndnadna聚合酶聚合酶：多亞基酶，多亞基酶，聚合作用；具有聚合作用；具有33 55外切酶活性。外切酶活性。其它生理功能尚不清楚，可能在其它生理功能尚不清楚，可能在修復紫外光引起的修復紫外光引起的dnadna損傷中起作用。損傷中起作用。(1)原核生物中的原核生物中的dna聚合酶聚合酶n dna dna聚合酶聚合酶：是原核生物是原核生物dnadna復制的主要聚合酶復制的主要聚合酶，該酶由該酶由1010種種亞基組成，其中亞基組成，其中 、 、 形成全酶的核心

15、酶形成全酶的核心酶。具有具有5 5 3 3 dnadna聚合酶活性（聚合酶活性（ 亞基，亞基，速率高）；速率高）； 具有具有3 3 5 5 外切酶（外切酶（ 亞基）亞基）的校對功能，提高的校對功能，提高dnadna復制的保復制的保真性；還具有真性；還具有5 5 3 3 外切酶活性（單鏈有效，其意義未外切酶活性（單鏈有效，其意義未知）。知）。n dnadna聚合酶聚合酶iviv和和v v：19991999年發(fā)現(xiàn)，當年發(fā)現(xiàn)，當dnadna嚴重損傷時，嚴重損傷時，誘導產(chǎn)生。誘導產(chǎn)生。(1)原核生物中的原核生物中的dna聚合酶聚合酶功能功能是原核生物復制延長中真正起催化作用的酶。是原核生物復制延長中真

16、正起催化作用的酶。 dna-pol (250kd)(1) 原核生物的原核生物的dna 聚合酶聚合酶 聚合酶聚合酶 i 聚合酶聚合酶ii 聚合酶聚合酶iii 5 3聚合酶活性聚合酶活性 + + + 3 5外切酶活性外切酶活性 + + + 5 3外切酶活性外切酶活性 + - - 新生鏈合成新生鏈合成 - - +- - + 相對分子量（相對分子量（10103 3） 109 90 140 細胞內(nèi)分子數(shù)細胞內(nèi)分子數(shù) 400 40 20 功能功能 切除引物，修復切除引物，修復 修復修復 復制復制大腸桿菌大腸桿菌dna聚合酶聚合酶 i 、ii 和和 iii的性質(zhì)比較的性質(zhì)比較（2）真核生物的）真核生物的dn

17、a聚合酶聚合酶填填補補引引物物空空隙隙，切切除除修修復復，重重組組延延長長子子鏈鏈的的主主要要酶酶，解解螺螺旋旋酶酶活活性性線線粒粒體體dna復復制制低低保保真真度度的的復復制制起起始始引引發(fā)發(fā)，引引物物酶酶活活性性功功能能+-3 5 核核酸酸外外切切酶酶活活性性高高高高高高？中中5 3 聚聚合合活活性性25.512.514.04.016.5分分子子量量（kd）dna-pol填填補補引引物物空空隙隙，切切除除修修復復，重重組組延延長長子子鏈鏈的的主主要要酶酶，解解螺螺旋旋酶酶活活性性線線粒粒體體dna復復制制低低保保真真度度的的復復制制起起始始引引發(fā)發(fā)，引引物物酶酶活活性性功功能能+-3 5

18、核核酸酸外外切切酶酶活活性性高高高高高高？中中5 3 聚聚合合活活性性25.512.514.04.016.5分分子子量量（kd）dna-pol（3）dnadna連接酶連接酶 若若雙鏈雙鏈dnadna中一條鏈有切口，一端是中一條鏈有切口，一端是3-oh3-oh，另一端是，另一端是5-5-磷酸磷酸基基，連接酶可，連接酶可催化催化這兩這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。 * * * *不能將兩條游離的不能將兩條游離的dnadna單鏈連接起來。單鏈連接起來。 dnadna連接酶要求提供能量。連接酶要求提供能量。3535ohohp ppoo-o-oho5poo-o-o335

19、dna連接酶連接酶atpadp5353二、二、dna的復制的復制 （四）（四）dnadna聚合反應和有關(guān)的酶聚合反應和有關(guān)的酶 底物底物 dntp（datp、dgtp、dctp、dttp） 聚合酶聚合酶 dna聚合酶聚合酶（dna依賴的依賴的dna 聚合酶）聚合酶） 模板單鏈的模板單鏈的dna母鏈母鏈 引物寡核苷酸引物（引物寡核苷酸引物（rna)：提供提供 3-oh末端末端 其他酶和蛋白質(zhì)因子其他酶和蛋白質(zhì)因子 解鏈酶，解旋酶，單鏈結(jié)解鏈酶，解旋酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶合蛋白，連接酶2、dna聚合反應聚合反應 在在rna引物的引物的3 oh末端，末端，dntp按按堿基互補配對堿基互補配對原則原

20、則 逐個加入而逐個加入而 延長延長dna新鏈，新鏈， 其化學本質(zhì)是生成其化學本質(zhì)是生成3, 5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵。 催化此反應的酶，在原核生物為催化此反應的酶，在原核生物為dna-pol iii。 新鏈延伸方向：新鏈延伸方向：*5 3聚合聚合機制機制dna聚合酶具有聚合酶具有 5至至3的聚合活性（的聚合活性（ 5 3 ）pp pp ppppppohohoh55ppin1n2n3n1n2n3533 需要需要引物鏈引物鏈的存在的存在*與與dna解旋和解鏈有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)：解旋和解鏈有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)： 解螺旋酶（解螺旋酶（helicase） dna拓撲異構(gòu)酶（拓撲異構(gòu)酶（dna topoisom

21、erase） 單鏈單鏈dna結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（single stranded dna binding protein，ssb）作用：解開、理順作用：解開、理順dna鏈，維持鏈，維持dna處于單鏈狀態(tài)處于單鏈狀態(tài)二、二、dna的復制的復制（五）（五） 復制中的解鏈和復制中的解鏈和dna分子的拓撲學變化分子的拓撲學變化二、二、dna的復制的復制（五）（五） 復制中的解鏈和復制中的解鏈和dna分子的拓撲學變化分子的拓撲學變化1 1、解螺旋酶、解螺旋酶 前導鏈前導鏈 rep蛋白蛋白 dna b 滯后鏈滯后鏈 解螺旋酶解螺旋酶i、ii、iii35rep蛋白解鏈酶5353ssb領(lǐng)頭鏈隨從鏈n拓撲學或拓撲

22、結(jié)構(gòu)（拓撲學或拓撲結(jié)構(gòu)（topology)：n是近代數(shù)學的一個分支，它研究曲線和曲面的空是近代數(shù)學的一個分支，它研究曲線和曲面的空間關(guān)系和內(nèi)在數(shù)學性質(zhì)，而不考慮它們的度量間關(guān)系和內(nèi)在數(shù)學性質(zhì)，而不考慮它們的度量（大小、性狀）。（大小、性狀）。n核酸的拓撲結(jié)構(gòu)核酸的拓撲結(jié)構(gòu)：n是指核酸分子的空間結(jié)構(gòu)。是指核酸分子的空間結(jié)構(gòu)。n兩條互相纏繞的雙螺旋核酸分子表現(xiàn)出許多拓撲兩條互相纏繞的雙螺旋核酸分子表現(xiàn)出許多拓撲學的關(guān)系學的關(guān)系（五）五） 復制中的解鏈和復制中的解鏈和dna分子的拓撲學變化分子的拓撲學變化二、二、dna的復制的復制dnadna超螺旋結(jié)構(gòu)的形成超螺旋結(jié)構(gòu)的形成解鏈過程中正超螺旋的形成解

23、鏈過程中正超螺旋的形成拓撲異拓撲異構(gòu)酶構(gòu)酶切斷切斷dna雙鏈中雙鏈中一股一股鏈，使鏈，使dna解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當時候封解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當時候封閉切口，閉切口，dna變?yōu)樗沙跔顟B(tài)變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應反應不需不需atp。拓撲異拓撲異構(gòu)酶構(gòu)酶切斷切斷dna分子分子兩股兩股鏈，斷端通過鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。切口旋轉(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分子進入負超螺旋狀態(tài)。分子進入負超螺旋狀態(tài)。2、dna拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶3、單鏈結(jié)合蛋白（、單鏈結(jié)合蛋白（ssb） ssb的作用：阻止復性和保護單鏈部分不被的作用：阻止復性和保護單鏈部分不被核酸酶水解核酸

24、酶水解 ssb與與dna的結(jié)合具有協(xié)同效應的結(jié)合具有協(xié)同效應二、二、dna的復制的復制（五）（五） 復制中的解鏈和復制中的解鏈和dna分子的拓撲學變化分子的拓撲學變化二、二、dna的復制的復制（五）（五） 復制中的解鏈和復制中的解鏈和dna分子的拓撲學變化分子的拓撲學變化4、引物酶和引發(fā)體、引物酶和引發(fā)體 引物酶（引物酶（primase）：）：復制是在一段復制是在一段rna引物提供引物提供3 oh末端的基礎(chǔ)上進行的，催化引物合成的是一種特殊末端的基礎(chǔ)上進行的，催化引物合成的是一種特殊rna聚合酶，稱為引物酶。聚合酶，稱為引物酶。 419頁頁 引發(fā)體（引發(fā)體（primosome）：）：dnaa蛋

25、白辨認復制起始點，蛋白辨認復制起始點，引起解鏈，引起解鏈，dnac 輔助解螺旋酶結(jié)合于初步打開的雙鏈，輔助解螺旋酶結(jié)合于初步打開的雙鏈， 然后引物酶再與然后引物酶再與dna復制的起始區(qū)域復制的起始區(qū)域結(jié)合在一起形成的復結(jié)合在一起形成的復合物稱為合物稱為引發(fā)體引發(fā)體。423頁頁二、二、dna的復制的復制（六）（六） dna 的半不連續(xù)復制的半不連續(xù)復制日本學者岡崎等提出了日本學者岡崎等提出了dna的不連續(xù)復制模型（的不連續(xù)復制模型（1968）。）。1、dna半不連續(xù)復制的概念半不連續(xù)復制的概念當當dna復制時，一條鏈是連續(xù)的，另一條鏈是不連續(xù)的。復制時，一條鏈是連續(xù)的，另一條鏈是不連續(xù)的。前導鏈

26、、滯后鏈；岡崎片段前導鏈、滯后鏈；岡崎片段岡崎片段的合成需要一小段岡崎片段的合成需要一小段rna為引物，為引物，“引物合成酶引物合成酶”岡崎片段：岡崎片段： dna復制過程中出現(xiàn)一些不連續(xù)片段，這些不復制過程中出現(xiàn)一些不連續(xù)片段，這些不連續(xù)片段只存在于連續(xù)片段只存在于dna復制叉上其中的一股，這些不連續(xù)復制叉上其中的一股，這些不連續(xù)的片段稱為岡崎片段。的片段稱為岡崎片段。 418頁頁2、半半不不連連續(xù)續(xù)復復制制的的過過程程點擊動畫點擊動畫填空練習題填空練習題1. dna復制時，連續(xù)合成的鏈稱為復制時，連續(xù)合成的鏈稱為 ，不，不連續(xù)合成的鏈稱為連續(xù)合成的鏈稱為 。2. dna合成的原料是合成的原

27、料是 ，復制中需要的，復制中需要的引物是引物是 。3. dna復制時，子鏈復制時，子鏈dna合成的方向合成的方向是是 ，催化，催化dna合成的酶是合成的酶是 。4. 堿基互補配對原則中，堿基互補配對原則中，a與與 配對，配對，g與與 配對。配對。填空練習題填空練習題5. 所有岡崎片段的延伸都是按照所有岡崎片段的延伸都是按照 方向進方向進行的。行的。6. 前導鏈合成的方向與復制叉移動的方向前導鏈合成的方向與復制叉移動的方向 ，滯后鏈合成的方向與復制叉移動的方滯后鏈合成的方向與復制叉移動的方向向 。 （相同、相反）（相同、相反）7. 在在dna復制時，復制時， 可以防止單鏈模板重可以防止單鏈模板重

28、新締合和核酸酶的進攻。新締合和核酸酶的進攻。二、二、dna的復制的復制（七）（七） 1 1、復制的起始：、復制的起始：dnadna解成單鏈；解成單鏈； 引發(fā)體的生成引發(fā)體的生成2 2、復制的延長：、復制的延長： 復制延長的生化過程；復制延長的生化過程； 復制的半不連續(xù)性和岡崎片段：前導鏈，滯后鏈復制的半不連續(xù)性和岡崎片段：前導鏈，滯后鏈3 3、復制的終止：終止點、復制的終止：終止點terter復制復制過程過程中各中各酶和酶和蛋白蛋白質(zhì)因質(zhì)因子子1 1、復制的起始、復制的起始 復制是從復制是從dna分子上的特定部位開始的，這一部位分子上的特定部位開始的，這一部位叫做復制起始點（叫做復制起始點（o

29、rigin of replication，ori） 原核生物每個原核生物每個dnadna分子只有一個復制起始點，真分子只有一個復制起始點，真核生物核生物dnadna分子有多個復制起始點。分子有多個復制起始點。 打開雙鏈打開雙鏈 生成引發(fā)體生成引發(fā)體1 1、復制的起始、復制的起始e.coli復制起始點復制起始點 oric gattntttattt gatctnttntatt gatctcttattag 1 13 17 29 32 44 1 13 17 29 32 44 tgtggatta-ttatacaca-tttggataa-ttatccaca58 66 166 174 201 209 237

30、 24558 66 166 174 201 209 237 245 串聯(lián)重復序列串聯(lián)重復序列 反向重復序列反向重復序列5 3 5 3 （1） dna解鏈解鏈 dna a dna b、 dna cdna拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶引物引物酶酶ssb3 5 3 5 （2）引發(fā)體和引物）引發(fā)體和引物含有解螺旋酶、含有解螺旋酶、dnac蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和dna復制起始區(qū)域的復合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。復制起始區(qū)域的復合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。 3 5 3 5 引物是由引物酶催化合成的短鏈引物是由引物酶催化合成的短鏈rna分子。分子。 引物引物3 ho5引物引物酶酶2、復制的延長、復制的延長在在rna引物的引物的3

31、oh末端，末端，dntp按按堿基互補配對堿基互補配對原則原則 逐個加入而逐個加入而 延長延長dna新鏈，新鏈，其化學本質(zhì)是生成其化學本質(zhì)是生成3, 5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵。 催化此反應的酶，在原核生物為催化此反應的酶，在原核生物為dna-pol iii。 新鏈延伸方向：新鏈延伸方向：5 3 5 5 3 35 5datpdgtpdttpdctpdttpdgtpdatpdctpoh 33 3dna-pol先導鏈的合成先導鏈的合成隨從鏈的合成隨從鏈的合成復復制制過過程程簡簡圖圖蛋白蛋白mr亞基數(shù)亞基數(shù)功能功能ssb756004結(jié)合單鏈結(jié)合單鏈dnadnab蛋白蛋白(解螺旋酶解螺旋酶)3000006

32、dna解螺旋解螺旋,引物體成引物體成分分引物酶引物酶(dnag蛋白蛋白)600001rna引物合成引物合成,引物體引物體成分成分dna聚合酶聚合酶9000001820新鏈延長新鏈延長dna聚合酶聚合酶i1030001除去引物除去引物,填充缺口填充缺口dna連接酶連接酶740001連接連接dna旋轉(zhuǎn)酶旋轉(zhuǎn)酶(dna拓拓撲異構(gòu)酶撲異構(gòu)酶 )4000004超螺旋超螺旋*參與鏈的延伸階段的蛋白質(zhì)和酶參與鏈的延伸階段的蛋白質(zhì)和酶* 原核生物基因是環(huán)狀原核生物基因是環(huán)狀dna，雙向復制的復制，雙向復制的復制片段在復制的終止點片段在復制的終止點(ter)處匯合。處匯合。oriter e.coli8232 o

33、ri tersv405003 3、復制的終止、復制的終止5 5 5 rna酶酶ohp5 dna-pol dntp5 5 patp adp+pi5 5 dna連接酶連接酶 隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接dna拓撲拓撲異構(gòu)酶異構(gòu)酶解旋酶解旋酶單鏈單鏈dna結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白引發(fā)引發(fā)酶酶引物引物rnadna聚聚合酶合酶iiidna聚聚合酶合酶idna連連接酶接酶rna酶酶 細胞能否分裂，決定于進入細胞能否分裂，決定于進入s期及期及m期這兩個關(guān)期這兩個關(guān)鍵點。鍵點。g1s及及g2m的調(diào)節(jié)，與蛋白激酶活的調(diào)節(jié)，與蛋白激酶活性有關(guān)。性有關(guān)。 蛋白激酶通過磷酸化激活或抑制各種復制因子而蛋

34、白激酶通過磷酸化激活或抑制各種復制因子而實施調(diào)控作用。實施調(diào)控作用。 真核生物中真核生物中dnadna的復制特點的復制特點1 1、真核生物染色體有、真核生物染色體有多個復制起點多個復制起點，多復制眼，呈雙向，多復制眼，呈雙向復制，多復制子。復制，多復制子。2 2、真核生物、真核生物dnadna復制速度比原核慢。復制速度比原核慢。3 3、真核生物染色體在全部復制完之前起點不再重新開始、真核生物染色體在全部復制完之前起點不再重新開始復制；而在快速生長的原核中，起點可以連續(xù)發(fā)動復復制；而在快速生長的原核中，起點可以連續(xù)發(fā)動復制。真核生物快速生長時，往往采用更多的復制起點。制。真核生物快速生長時，往往

35、采用更多的復制起點。4 4、真核生物有多種、真核生物有多種dnadna聚合酶。聚合酶。5 5、真核生物線性染色體兩端有、真核生物線性染色體兩端有端粒端粒結(jié)構(gòu)，防止染色體間結(jié)構(gòu)，防止染色體間的末端連接。由的末端連接。由端粒酶端粒酶負責新合成鏈負責新合成鏈5 5 rnarna引物切除引物切除后的填補，亦保持后的填補，亦保持端粒端粒的一定長度的一定長度。 *真核生物的真核生物的端粒端粒和和端粒酶端粒酶 端粒（端粒（telomere）：真核生物線性染色體：真核生物線性染色體dna末端末端有一特殊有一特殊結(jié)構(gòu)，富含結(jié)構(gòu)，富含（gxty）n的的重復序列重復序列。在端粒酶的參與下，通過特。在端粒酶的參與下，

36、通過特殊的復制機制，確保染色體殊的復制機制，確保染色體dna的完整性的完整性.端粒酶（端粒酶（telomerase）：是一種：是一種核糖核蛋白核糖核蛋白，由，由蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)和富和富含含(cxay)nrna構(gòu)成，正好與端粒序列構(gòu)成，正好與端粒序列(gxty)n呈雜交結(jié)合狀態(tài)。呈雜交結(jié)合狀態(tài)。端粒酶是一種端粒酶是一種逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶。端粒酶端粒酶復制方式是爬行模型復制方式是爬行模型？提問：端粒酶是由蛋白質(zhì)和？提問：端粒酶是由蛋白質(zhì)和 兩部分組成兩部分組成端粒酶的催端粒酶的催化延長作用化延長作用爬爬行行模模型型dnadna聚合酶復制子鏈聚合酶復制子鏈進一步加工進一步加工55 35oh335 ：55g

37、-g配對回折35 復制叉復制叉復制叉復制叉終止區(qū)終止區(qū) 端粒結(jié)構(gòu)端粒結(jié)構(gòu)3 3 5 5 3 3 5 5 端粒結(jié)構(gòu)端粒結(jié)構(gòu)端粒酶是含端粒酶是含rnarna的逆轉(zhuǎn)錄酶的逆轉(zhuǎn)錄酶？提問：？提問：dna端粒的復制是由端粒的復制是由 催化的催化的練習題練習題1、dna復制時，下列哪一種酶是不需要的？復制時，下列哪一種酶是不需要的？adna聚合酶聚合酶 bdna連接酶連接酶 c拓樸異構(gòu)酶拓樸異構(gòu)酶d解鏈酶解鏈酶 e限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶 2、下列關(guān)于、下列關(guān)于dna復制的敘述，哪一項是錯誤的？復制的敘述，哪一項是錯誤的？a半保留復制半保留復制 b兩條子鏈均連續(xù)合成兩條子鏈均連續(xù)合成c合成方向合成方向53

38、 d以四種以四種dntp為原料為原料e有有dna連接酶參加連接酶參加3dna復制時，模板序列復制時，模板序列5taga3，將合成下列哪種，將合成下列哪種互補結(jié)構(gòu)？互補結(jié)構(gòu)？a5tcta3 b5atct3c5ucua3 d5gcga3e5tcta3 練習題練習題4、dna復制中的引物是：復制中的引物是：a由由dna為模板合成的為模板合成的dna片段片段b由由rna為模板合成的為模板合成的rna片段片段c由由dna為模板合成的為模板合成的rna片段片段d由由rna為模板合成的為模板合成的rna片段片段e引物仍存在于復制完成的引物仍存在于復制完成的dna鏈中鏈中5dna復制時，子鏈的合成是：復制時，

39、子鏈的合成是：a一條鏈一條鏈53，另一條鏈，另一條鏈35b兩條鏈均為兩條鏈均為35 c兩條鏈均為兩條鏈均為53d兩條鏈均為連續(xù)合成兩條鏈均為連續(xù)合成 e兩條鏈均為不連續(xù)合成兩條鏈均為不連續(xù)合成練習題練習題6、岡崎片段是指：、岡崎片段是指：a.dna模板上的模板上的dna片段片段 b.引物酶催化合成的引物酶催化合成的rna片段片段c.滯后鏈上合成的滯后鏈上合成的dna片段片段 d.前導鏈上合成的前導鏈上合成的dna片段片段e.由由dna連接酶合成的連接酶合成的dna7、合成、合成dna的原料是：的原料是：adamp dgmp dcmp dtmpbdatp dgtp dctp dttpcdadp

40、dgdp dcdp dtdpdatp gtp ctp utp eamp gmp cmp ump 三、三、dna的損傷與修復的損傷與修復（一）什么是什么是dna的損傷？的損傷？某些理化因子，如紫外線、電離輻射和化學誘變劑等，某些理化因子，如紫外線、電離輻射和化學誘變劑等，作用于作用于dna，造成其結(jié)構(gòu)和功能的破壞，從而引起，造成其結(jié)構(gòu)和功能的破壞，從而引起生物突變和致死的效應，稱為生物突變和致死的效應，稱為dna的損傷。的損傷。常見的常見的dna的損傷方式的損傷方式嘧啶二聚體的形成嘧啶二聚體的形成修復修復(repairing) 是對已發(fā)生分子改變的補償措施，使其是對已發(fā)生分子改變的補償措施，使其

41、回復為原有的天然狀態(tài)?；貜蜑樵械奶烊粻顟B(tài)。光修復光修復(light repairing)切除修復切除修復(excision repairing)重組修復重組修復(recombination repairing)sos修復修復 修復修復的主的主要類要類型型三、三、dna的損傷與修復的損傷與修復（二）dna的修復的修復1 1、光修復、光修復光修復酶光修復酶(photolyase) uvuvrauvrbuvrcohpdna聚合酶聚合酶ohp 2 2、切除修復、切除修復是細胞內(nèi)最重要和是細胞內(nèi)最重要和有效的修復機制，主要有效的修復機制，主要由由dna-pol和連接酶和連接酶完成。完成。dna連接酶連

42、接酶atpe.coli的切除的切除修復機制修復機制 2、切除修復（點擊動畫）、切除修復（點擊動畫）3 3、重組修復、重組修復4 4、sossos修復修復 當當dna損傷廣泛難以繼續(xù)復制時，由此而誘損傷廣泛難以繼續(xù)復制時，由此而誘發(fā)出一系列復雜的反應。發(fā)出一系列復雜的反應。 在在e. coli，各種與修復有關(guān)的基因，組成一個，各種與修復有關(guān)的基因，組成一個稱為稱為調(diào)節(jié)子調(diào)節(jié)子(regulon)的網(wǎng)絡式調(diào)控系統(tǒng)。的網(wǎng)絡式調(diào)控系統(tǒng)。 這種修復特異性低，對堿基的識別、選擇能這種修復特異性低，對堿基的識別、選擇能力差。通過力差。通過sos修復，復制如能繼續(xù)，細胞是修復，復制如能繼續(xù)，細胞是可存活的。然而可存活的。然而dna保留的錯誤較多，導致保留的錯誤較多，導致較廣泛、長期的突變。較廣泛、長期的突變。提提 問問1、大腸桿菌中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了、大腸桿菌中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5種種dna聚合酶，聚合酶，其中其中 負責負責dna復制，復制， 負責負責dna的的損傷修復。損傷修復。四、四、dna的突變的突變n1、什么是突變、什么是突變-dna分子上堿基的改變分子上堿基的改變n自發(fā)突變、人工誘變自發(fā)突變、人工誘變 突變的意義突變的意義n突變是進化、分化的分子基礎(chǔ)突變是進化、