第14章DNA的復制與修復(藥學)

1、目目 錄錄DNA的生物合成的生物合成( (復制復制) )DNA Biosynthesis，Replication 第第 十十 章章目目 錄錄中心法則中心法則 Central DogmaCentral DogmaRNARNADNADNA蛋白質蛋白質轉錄翻譯復制逆轉錄少數(shù)病毒復制翻譯翻譯 蛋白質蛋白質（病毒）（病毒）目目 錄錄復制復制( (replication)是指遺傳物質的傳代，以母鏈是指遺傳物質的傳代，以母鏈DNA為模板為模板合成子鏈合成子鏈DNA的過程。的過程。復制復制親代親代DNA子代子代DNA目目 錄錄復制的基本規(guī)律復制的基本規(guī)律Basic Rules of DNA Replicati

2、on 第一節(jié)第一節(jié)目目 錄錄l復制的方式復制的方式半保留復制半保留復制(semi-conservative replication)l復制的高保真性復制的高保真性(high fidelity) l半不連續(xù)復制半不連續(xù)復制(semi-discontinuous replication) 目目 錄錄一、半保留復制的實驗依據(jù)和意義一、半保留復制的實驗依據(jù)和意義 DNA生物合成時，母鏈生物合成時，母鏈DNA解開為兩解開為兩股單鏈，各自作為模板股單鏈，各自作為模板(template)按堿基配對按堿基配對規(guī)律，合成與模板互補的子鏈。子代細胞的規(guī)律，合成與模板互補的子鏈。子代細胞的DNA，一股單鏈從親代完整

3、地接受過來，另，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。兩個子細胞的一股單鏈則完全從新合成。兩個子細胞的DNA都和親代都和親代DNA堿基序列一致。這種復制堿基序列一致。這種復制方式稱為方式稱為半保留復制半保留復制。半保留復制的概念半保留復制的概念AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈母鏈DNA 復制過程中形成復制過程中形成的復制叉的復制叉子代

4、子代DNA 目目 錄錄目目 錄錄 1958 1958 Matthew Meselson Matthew Meselson和和Franklin StahlFranklin Stahl美國科學家美國科學家馬修馬修. .梅塞爾梅塞爾(Matthew (Matthew Keelson)Keelson)福蘭克林福蘭克林. .斯塔爾斯塔爾(Franklin Stahl)(Franklin Stahl)目目 錄錄密度梯度實驗密度梯度實驗 實驗結果支持實驗結果支持半保留復制半保留復制的設想。的設想。含重氮含重氮-DNA的細菌的細菌培養(yǎng)于普培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液通培養(yǎng)液 第一代第一代繼續(xù)培養(yǎng)于繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液普通

5、培養(yǎng)液 第二代第二代梯度離心結果梯度離心結果目目 錄錄按半保留復制方式，子代按半保留復制方式，子代DNA與親代與親代DNA A的的堿基序列一致堿基序列一致，即子代保留了親代的全部遺，即子代保留了親代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性保守性。半保留復制的意義半保留復制的意義遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎，遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎，但但不是絕對的不是絕對的。目目 錄錄二、復制的半不連續(xù)性二、復制的半不連續(xù)性3 5 3 5 解鏈方向解鏈方向3 5 3 3 5 領頭鏈領頭鏈(leading strand)隨從鏈隨從鏈(lagging strand)目目 錄錄順著解

6、鏈方向生成的子鏈，復制是連續(xù)進行的，順著解鏈方向生成的子鏈，復制是連續(xù)進行的，這股鏈稱為這股鏈稱為領頭鏈領頭鏈。另一股鏈因為復制的方向與解鏈方向相反，不能另一股鏈因為復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)復制的鏈稱順著解鏈方向連續(xù)延長，這股不連續(xù)復制的鏈稱為為隨從鏈隨從鏈。復制中的不連續(xù)片段稱為。復制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段岡崎片段(okazaki fragment)。 領頭鏈連續(xù)復制而隨從鏈不連續(xù)復制，就是復制領頭鏈連續(xù)復制而隨從鏈不連續(xù)復制，就是復制的的半不連續(xù)性半不連續(xù)性。 目目 錄錄 DNA復制的酶學和拓撲學變化復制的酶學和拓撲學變化The Enzymolog

7、y of DNA Replication第二節(jié)第二節(jié)目目 錄錄參與參與DNA復制的物質復制的物質 底物底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP聚合酶聚合酶(polymerase): 依賴依賴DNA的的DNA聚合酶，簡寫聚合酶，簡寫 為為 DNA-pol模板模板(template) : 解開成單鏈的解開成單鏈的DNA母鏈母鏈引物引物(primer): 提供提供3 -OH末端使末端使dNTP可以依次聚合可以依次聚合 其他的酶和蛋白質因子其他的酶和蛋白質因子一、復制的化學反應一、復制的化學反應 (dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + PPi 目目 錄錄

8、目目 錄錄聚合反應的特點聚合反應的特點DNA 新鏈生成需新鏈生成需引物引物和和模板模板； 新鏈的延長只可沿新鏈的延長只可沿5 3 方向進行方向進行 。目目 錄錄二、二、DNA聚合酶聚合酶全稱：全稱：依賴依賴DNA的的DNA聚合酶聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase)簡稱：簡稱：DNA-pol活性：活性：1. 53 的聚合活性的聚合活性2. 核酸外切酶活性核酸外切酶活性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

9、5 3 外切酶活性外切酶活性?能切除突變的能切除突變的 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 目目 錄錄目目 錄錄（一）原核生物的（一）原核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA-pol DNA-pol DNA-pol 目目 錄錄（一）原核生物的（一）原核生物的DNA聚合酶聚合酶可能可能不可能不可能可能可能基因突變后的致死性基因突變后的致死性無無無無有有5 3 核酸外切酶活性核酸外切酶活性20？400分子數(shù)分子數(shù)/細胞細胞多亞基不對稱多亞基不對稱二聚體二聚體？單肽鏈單肽鏈組成組成250120109分子量分子量(kD)DNA-p

10、ol IIIDNA-pol IIDNA-pol I可能可能不可能不可能可能可能基因突變后的致死性基因突變后的致死性無無無無有有5 3 核酸外切酶活性核酸外切酶活性20？400分子數(shù)分子數(shù)/細胞細胞多亞基不對稱多亞基不對稱二聚體二聚體？單肽鏈單肽鏈組成組成250120109分子量分子量(kD)DNA-pol IIIDNA-pol IIDNA-pol I目目 錄錄功能功能：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。 ( (損傷修復，填補空隙）損傷修復，填補空隙）DNA-pol （109kD）目目 錄錄323個氨基酸個氨基酸小

11、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 3 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。 目目 錄錄DNA-pol （120kD） DNA-pol II基因發(fā)生突變，細菌依然能存活?；虬l(fā)生突變，細菌依然能存活。 它參與它參與DNA損傷的應急狀態(tài)修復。損傷的應急狀態(tài)修復。 目目 錄錄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

12、長中真正起催化作用的酶。 DNA-pol (250kD)目目 錄錄目目 錄錄（二）真核生物的（二）真核生物的DNADNA聚合酶聚合酶DNA-pol 起始引發(fā)，有引物酶活性。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。延長子鏈的主要酶，有解螺旋酶活性。參與低保真度的復制參與低保真度的復制 , ,參與核參與核DNADNA的修復的修復. .在復制過程中起校讀、修復和填補缺在復制過程中起校讀、修復和填補缺口的作用?？诘淖饔?。在在線粒體線粒體DNA復制中起催化作用。復制中起催化作用。DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 目目 錄錄填補引物填補引物空隙，切空隙，切除

13、修復，除修復，重組重組延長子延長子鏈的主鏈的主要酶，要酶，解螺旋解螺旋酶活性酶活性線粒體線粒體DNA復復制制低保低保真度真度的復的復制制起始引起始引發(fā)，引發(fā)，引物酶活物酶活性性功能功能+-3 5 核酸外切核酸外切酶活性酶活性高高高高高高？中中5 3 聚合活性聚合活性25.512.514.04.016.5分子量（分子量（kD）DNA-pol填補引物填補引物空隙，切空隙，切除修復，除修復，重組重組延長子延長子鏈的主鏈的主要酶，要酶，解螺旋解螺旋酶活性酶活性線粒體線粒體DNA復復制制低保低保真度真度的復的復制制起始引起始引發(fā)，引發(fā)，引物酶活物酶活性性功能功能+-3 5 核酸外切核酸外切酶活性酶活性高

14、高高高高高？中中5 3 聚合活性聚合活性25.512.514.04.016.5分子量（分子量（kD）DNA-pol目目 錄錄三、復制保真性的酶學依據(jù)三、復制保真性的酶學依據(jù)復制按照堿基配對規(guī)律進行，是遺傳信息能準復制按照堿基配對規(guī)律進行，是遺傳信息能準確傳代的基本原理。確傳代的基本原理。復制保真性的酶學機制：復制保真性的酶學機制：（一）（一）DNA-pol的核酸外切酶活性和及時校讀的核酸外切酶活性和及時校讀 （二）復制的保真性和堿基選擇（二）復制的保真性和堿基選擇目目 錄錄（一）（一）DNA-pol的核酸外切酶活性和及時校讀的核酸外切酶活性和及時校讀A：DNA-pol的外切酶活性切除錯配堿基；

15、并用的外切酶活性切除錯配堿基；并用其聚合活性摻入正確配對的底物。其聚合活性摻入正確配對的底物。B：堿基配對正確，：堿基配對正確， DNA-pol不表現(xiàn)活性。不表現(xiàn)活性。目目 錄錄（二）復制的保真性和（二）復制的保真性和堿基選擇堿基選擇 DNA聚合酶靠其大分子結構協(xié)調(diào)非共價（氫鍵）聚合酶靠其大分子結構協(xié)調(diào)非共價（氫鍵）與共價（磷酸二酯鍵）鍵的有序形成。與共價（磷酸二酯鍵）鍵的有序形成。 嘌呤的化學結構能形成順式和反式構型，與相應嘌呤的化學結構能形成順式和反式構型，與相應的嘧啶形成氫鍵配對，嘌呤應處于的嘧啶形成氫鍵配對，嘌呤應處于反式構型反式構型。 目目 錄錄1. 遵守嚴格的堿基配對規(guī)律；遵守嚴格

16、的堿基配對規(guī)律；2. 聚合酶在復制延長時對堿基的選擇功能；聚合酶在復制延長時對堿基的選擇功能；3. 復制出錯時復制出錯時DNA-pol的及時校讀功能。的及時校讀功能。DNA復制的保真性至少要依賴三種機制復制的保真性至少要依賴三種機制 目目 錄錄四、復制中的分子解鏈及四、復制中的分子解鏈及DNA 分子分子拓撲學變化拓撲學變化 DNA分子的堿基埋在雙螺旋內(nèi)部，只有把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。解成單鏈，它才能起模板作用。目目 錄錄（一）解螺旋酶、引物酶和單鏈（一）解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結合蛋白結合蛋白理順理順DNA鏈鏈拓撲異構酶拓撲異構酶 (gyrA,

17、B)穩(wěn)定已解開的單鏈穩(wěn)定已解開的單鏈單鏈單鏈DNA結合蛋白結合蛋白SSB催化催化RNA引物生成引物生成引物酶引物酶DnaG (dnaG)運送和協(xié)同運送和協(xié)同DnaBDnaC (dnaC)解開解開DNA雙鏈雙鏈解螺旋酶解螺旋酶DnaB (dnaB)辨認起始點辨認起始點DnaA (dnaA)蛋白質（基因）蛋白質（基因）通用名通用名功能功能原核生物復制起始的相關蛋白質原核生物復制起始的相關蛋白質E. Coli 基因圖基因圖目目 錄錄目目 錄錄 解螺旋酶解螺旋酶(helicase)利用利用ATP供能，作用于氫鍵，使供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈雙鏈解開成為兩條單鏈解開成為兩條單鏈 引物酶引物酶(pri

18、mase)復制起始時催化生成復制起始時催化生成RNA引物的酶引物的酶 單鏈單鏈DNA結合蛋白結合蛋白(single stranded DNA binding protein, SSB)在復制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護單在復制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護單鏈的完整鏈的完整 目目 錄錄解旋酶解旋酶 (helicase)(helicase)解螺旋酶解螺旋酶作用作用：斷裂互補堿基間的氫鍵，使：斷裂互補堿基間的氫鍵，使DNADNA成單鏈成單鏈dnaA、B、CDnaA、B、CATP目目 錄錄引物酶引物酶( (PrimasePrimase) ) 5 5 5 5 催化催化RNARNA引物引物合成的酶叫合成的

19、酶叫引物酶引物酶，它是一種特，它是一種特殊的殊的RNARNA聚合酶聚合酶 DNADNA合成需在合成需在RNARNA引物引物的基礎上進行的基礎上進行RNARNA引物引物5 5 3 3 5 5 3 3 目目 錄錄單鏈單鏈DNADNA結合蛋白（結合蛋白（SSBSSB）作用作用：防止單鏈防止單鏈DNADNA重重新形成雙鏈，防止單新形成雙鏈，防止單鏈鏈DNADNA被核酸酶水解被核酸酶水解（協(xié)同效應）（協(xié)同效應）目目 錄錄1010 8 8 局部解鏈后局部解鏈后（二）（二）DNA拓撲異構酶拓撲異構酶(DNA topoisomerase) 解鏈過程中正超螺旋的形成解鏈過程中正超螺旋的形成目目 錄錄目目 錄錄拓

20、撲異構酶作用特點拓撲異構酶作用特點既能水解既能水解 、又能連接磷酸二酯鍵、又能連接磷酸二酯鍵 拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶分分 類類目目 錄錄拓撲異拓撲異構酶構酶切斷切斷DNA雙鏈中雙鏈中一股一股鏈，使鏈，使DNA解鏈旋轉不致打結；適當時候封解鏈旋轉不致打結；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。拓撲異拓撲異構酶構酶切斷切斷DNA分子分子兩股兩股鏈，斷端通過鏈，斷端通過切口旋轉使超螺旋松弛。切口旋轉使超螺旋松弛。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)。作用機制作用機制 目目 錄錄五

21、、五、DNA連接酶連接酶連接連接DNA鏈鏈3 -OH末端和相鄰末端和相鄰DNA鏈鏈5 -P末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的鄰的DNA鏈連接成一條完整的鏈。鏈連接成一條完整的鏈。 DNA連接酶連接酶(DNA ligase)作用方式作用方式POO-O-OHO5POO-O-O335DNA連接酶連接酶ATPADP5353目目 錄錄目目 錄錄DNA連接酶在復制中起最后接合缺口的連接酶在復制中起最后接合缺口的作用。作用。在在DNA修復、重組及剪接中也起縫合缺修復、重組及剪接中也起縫合缺口作用?？谧饔?。也是基因工程的重要工具酶之一。也是基因工程的重要工具酶

22、之一。功能功能目目 錄錄 小小 結結主要成員主要成員 主要作用主要作用DnaA DnaA 識別復制起始位點識別復制起始位點解螺旋酶解螺旋酶 解開解開DNADNA雙鏈雙鏈SSB SSB 維持已解開單鏈維持已解開單鏈DNADNA的穩(wěn)定的穩(wěn)定引物酶引物酶 合成合成RNARNA引物引物 TOPO TOPO 使打結、纏繞、正超螺旋的使打結、纏繞、正超螺旋的DNADNA松馳松馳DNA-pol DNADNA-pol DNA復制復制DNA-pol DNA-pol 水解引物、填補空隙、修復作用水解引物、填補空隙、修復作用DNADNA連接酶連接酶 催化雙鏈催化雙鏈DNADNA中單鏈缺口的連接中單鏈缺口的連接目目

23、錄錄DNA生物合成過程生物合成過程The Process of DNA Replication第三節(jié)第三節(jié)目目 錄錄1.1.復制的起始復制的起始2.2.復制復制的延長的延長3.3.復制的終止復制的終止目目 錄錄（一）復制的起始（一）復制的起始需要解決兩個問題：需要解決兩個問題：1. DNA解開成單鏈，提供模板。解開成單鏈，提供模板。2. 合成引物，提供合成引物，提供3 -OH末端。末端。一、原核生物的一、原核生物的DNA生物合成生物合成 目目 錄錄E.coli復制起始點復制起始點 oriC GATTNTTTATTT GATCTNTTNTATT GATCTCTTATTAG 1 13 17 29

24、32 44 1 13 17 29 32 44 TGTGGATTA-TTATACACA-TTTGGATAA-TTATCCACA58 66 166 174 201 209 237 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解鏈解鏈目目 錄錄E.coliE.coli復制起始點復制起始點oriCoriC跨度為跨度為245bp245bp，有有3 3組組串聯(lián)重復序列串聯(lián)重復序列和和2 2對對反向重復序列反向重復序列 目目 錄錄GATTNTTTATTTGATCTNTTNTATTGATCTCTTATTAG串聯(lián)

25、串聯(lián)重復序列重復序列 反向反向重復序列重復序列TTTGGATAA.TTATCCACA TGTGGATTATTATACACA 目目 錄錄2. 引發(fā)體和引物引發(fā)體和引物目目 錄錄 Dna A Dna B、 Dna CDNA拓撲異構酶拓撲異構酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 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)域的復合結構稱為引發(fā)體。復制起始區(qū)域的復合結構稱為引發(fā)體。 目目 錄錄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引物引物酶酶目目 錄錄（二）復制的延長（二）復制的延長復制的延長指在

26、復制的延長指在DNA-pol催化下，催化下，dNTP以以dNMP的方式逐個加入引物或延長中的子鏈上，的方式逐個加入引物或延長中的子鏈上，其化學本質是磷酸二酯鍵的不斷生成。其化學本質是磷酸二酯鍵的不斷生成。 目目 錄錄 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA-pol目目 錄錄領頭鏈的合成領頭鏈的合成目目 錄錄隨從鏈的合成隨從鏈的合成目目 錄錄目目 錄錄目目 錄錄（三）復制的終止（三）復制的終止目目 錄錄目目 錄錄 由由DNA聚合酶聚合酶I完成切除引物，完成切除引物，并且填補空隙，由并且填補空隙，由DNA連接酶將連接酶將DNA片段連

27、接起來。片段連接起來。目目 錄錄5 5 5 RNA酶酶OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA連接酶連接酶目目 錄錄反轉錄和其他復制方式反轉錄和其他復制方式Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways第四節(jié)第四節(jié)目目 錄錄反反轉錄酶轉錄酶(reverse transcriptase) 反反轉錄轉錄(reverse transcription) 反反轉錄轉錄酶酶一、反轉錄病毒和反轉錄酶一、反轉錄病毒和反轉錄酶 目目 錄錄反轉錄病毒細胞內(nèi)的反轉錄現(xiàn)象反轉錄病毒細胞內(nèi)的反轉錄現(xiàn)象RNA 模板模板反轉錄酶

28、反轉錄酶DNA-RNA 雜雜化雙鏈化雙鏈RNA酶酶單鏈單鏈DNA反轉錄酶反轉錄酶雙鏈雙鏈DNA目目 錄錄二、反轉錄研究的意義二、反轉錄研究的意義 反轉錄酶和反轉錄現(xiàn)象，是分子生物學研究中反轉錄酶和反轉錄現(xiàn)象，是分子生物學研究中的重大發(fā)現(xiàn)。的重大發(fā)現(xiàn)。 反轉錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，反轉錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，RNA同樣同樣兼有遺傳信息傳代與表達功能。兼有遺傳信息傳代與表達功能。對反轉錄病毒的研究，拓寬了對反轉錄病毒的研究，拓寬了20世紀初已注意世紀初已注意到的病毒致癌理論。到的病毒致癌理論。 目目 錄錄 滾環(huán)復制滾環(huán)復制(rolling circle replication)三、滾環(huán)復制

29、和三、滾環(huán)復制和D環(huán)復制環(huán)復制 是某些低等生物的復制形式，如是某些低等生物的復制形式，如 X174和和M13噬菌體等。噬菌體等。3 -OH5 -P5 5 5 3 3 3 3 5滾環(huán)復制滾環(huán)復制5 5 3 3 5 目目 錄錄目目 錄錄dNTPDNA-pol D環(huán)復制環(huán)復制(D-loop replication) 是線粒體是線粒體DNA (mitochondrial DNA，mtDNA)的復制形式。的復制形式。 目目 錄錄DNA損傷（突變）與修復損傷（突變）與修復DNA Damage (Mutation) and Repair第五節(jié)第五節(jié)目目 錄錄遺傳物質的結構改變而引起的遺傳信息遺傳物質的結構改

30、變而引起的遺傳信息改變，均可稱為改變，均可稱為突變。突變。在復制過程中發(fā)生的在復制過程中發(fā)生的DNA突變稱為突變稱為DNA損傷損傷(DNA damage)。從分子水平來看，突變就是從分子水平來看，突變就是DNA分子上分子上堿基的改變。堿基的改變。 目目 錄錄一、突變的意義一、突變的意義（一）突變是進化、分化的分子基礎（一）突變是進化、分化的分子基礎（二）突變導致基因型改變（二）突變導致基因型改變（三）突變導致死亡（三）突變導致死亡（四）突變是某些疾病的發(fā)病基礎（四）突變是某些疾病的發(fā)病基礎 目目 錄錄二、引發(fā)突變的因素二、引發(fā)突變的因素物理因素物理因素 紫外線紫外線(ultra violet,

31、 UV)、各種輻射、各種輻射 UV化學因素化學因素常見的化學誘變劑常見的化學誘變劑化合物類別化合物類別作作 用用 點點分子改變分子改變堿基類似物堿基類似物如：如：5-BUA 5-BU G- A - T - G - C -羥胺類（羥胺類（NH2OH）T C- T - A - C - G -亞硝酸鹽（亞硝酸鹽（NO2）C U- G - C - A - T -烷化劑烷化劑如：氮芥類，如：氮芥類，NitrominsG mGG mGDNA缺失缺失G目目 錄錄目目 錄錄三、突變的分子改變類型三、突變的分子改變類型錯配錯配 (mismatch)缺失缺失 (deletion)插入插入 (insertion)重

32、排重排 (rearrangement)框移框移(frame-shift) 目目 錄錄DNA分子上的堿基錯配稱分子上的堿基錯配稱點突變點突變(point mutation)。發(fā)生在同型堿基之間，即嘌呤代替另發(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。一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。 1. 轉換轉換發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤?；蜞奏ぷ冟堰?。 2. 顛換顛換（一）錯配（一）錯配目目 錄錄鐮形紅細胞貧血病人鐮形紅細胞貧血病人Hb (HbS) 亞基亞基N-val his leu thr pro val glu C 肽鏈肽鏈CAC GTG基因基

33、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CTCGAG基因基因目目 錄錄（二）缺失（二）缺失、插入插入和框移和框移缺失：缺失：一個堿基或一段核苷酸鏈從一個堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上大分子上消失。消失。插入：插入：原來沒有的一個堿基或一段核苷酸鏈插入原來沒有的一個堿基或一段核苷酸鏈插入到到DNA大分子中間。大分子中間。移碼突變移碼突變是指三聯(lián)體密碼的閱讀方式改變，造是指三聯(lián)體密碼的閱讀方式改變，造成蛋白質氨基酸排列順序發(fā)生改變。成蛋白質氨基酸排列順序發(fā)生改變。 缺失或插入都可導致缺失或插入都可導致移碼突變移碼突變 。

34、目目 錄錄谷谷 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鹂蛞仆蛔兡磕?錄錄（三）重排（三）重排DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱為分子內(nèi)較大片段的交換，稱為重組或重排。重組或重排。 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目目 錄錄目目 錄錄四、四、DNA損傷的修復損傷的修復修復修復(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，使其回復為原有的天然狀態(tài)。回復為原有的天然狀態(tài)。光修復光修復

35、(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 修復的主要類型修復的主要類型目目 錄錄（一）光修復（一）光修復光修復酶光修復酶(photolyase) UVUvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶聚合酶OHP （二）切除修復（二）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連接酶連接酶ATPE.coli的切除的切除修復機制修復機制目目 錄錄目目 錄錄切切 除除 修修 復復 動動 畫畫

36、目目 錄錄目目 錄錄案例分析案例分析目目 錄錄 先復制再修復。子代鏈在對應模板鏈的損先復制再修復。子代鏈在對應模板鏈的損傷傷 處留下缺口，先將同源母鏈處留下缺口，先將同源母鏈DNA上相應的上相應的核苷酸片段轉移替補，然后再合成一段序列填核苷酸片段轉移替補，然后再合成一段序列填充缺口。充缺口。（三）重組修復（三）重組修復目目 錄錄（四）（四）SOS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，各種與修復有關的基因，組成一個，各種與修復有關的基因，組成一個稱為稱為調(diào)節(jié)子調(diào)節(jié)子(regulon)的

37、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。目目 錄錄習題選擇選擇n1.1.DNADNA復制時，序列復制時，序列55TpApGpApCpTTpApGpApCpT33指導合成的互補指導合成的互補結構是結構是( ( ) )nA A、55ApTpCpTpTpApApTpCpTpTpAp3 3 nB B、55ApGpTpCpTpApApGpTpC

38、pTpAp3 3 nC C、55ApGpUpCpUpApApGpUpCpUpAp3 3 nD D、3TpGpTpCpTpAp5 3TpGpTpCpTpAp5 E E、55ApGpGpCpGpApApGpGpCpGpAp33 n岡崎片段是指岡崎片段是指( )( )nA A、DNADNA模板上的模板上的DNADNA片段片段 nB B、隨從鏈上合成的、隨從鏈上合成的DNADNA片段片段 nC C、前導鏈上合成的、前導鏈上合成的DNA DNA 片段片段 nD D、由、由DNADNA連接酶合成的連接酶合成的DNADNA片段片段nE E、引物酶催化合成的、引物酶催化合成的RNARNA片段片段目目 錄錄n不參與不參與D