第10章 DNA的生物合成

第10章DNA的生物合成DNABiosynthesis(Replication)

核酸的結構與功能

（structureandfunctionofNucleicacid）核酸（nucleicacid）是含有磷酸基團的重要生物大分子，因最初從細胞核分離獲得，又具有酸性，故稱為核酸。什么是核酸？核酸的種類、分布及功能90%以上分布于細胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質粒等。功能：遺傳信息的貯存和攜帶者分布于胞核、胞液。(deoxyribonucleicacid)(ribonucleicacid)脫氧核糖核酸：DNA核糖核酸：RNA參與遺傳信息的表達的各過程。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。OswaldAvery（1877-1955）R型細菌：無毒型肺炎球菌S型細菌：有毒型肺炎球菌肺炎球菌轉化實驗DNA是遺傳的物質基礎核苷酸是構成核酸的基本組成單位P戊糖含氮堿基腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)DNA尿嘧啶(U)RNA構成DNA的堿基：構成RNA的堿基：腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)胞嘧啶(C)戊糖（構成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)構成核苷酸的戊糖有兩種，DNA分子中含有β-D-2脫氧核糖，RNA分子中的戊糖為β-D-核糖。5′-末端3′-末端CGA磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵DNA雙螺旋結構要點（Watson、Crick，1953）⑴DNA分子由兩條相互平行但走向相反的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以-脫氧核糖-磷酸-為骨架，以右手螺旋方式繞同一公共軸盤旋成右手螺旋，形成大溝及小溝相間。⑵磷酸基和脫氧核糖在外側，彼此之間通過磷酸二酯鍵連接，形成DNA的骨架。堿基連接在糖環(huán)的內側。⑶雙螺旋直徑2nm，順軸方向每隔0.34nm有一個核苷酸，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10對堿基。

⑷兩條鏈由堿基間的氫鍵相連。

A＝T，G≡C

⑸由于堿基的方向性，使得堿基對占據的空間不對稱，DNA雙螺旋表面形成大溝和小溝。也是DNA與蛋白質識別的部位。維持DNA雙螺旋結構穩(wěn)的素，有三種作用力：①橫向穩(wěn)定為氫鍵②縱向穩(wěn)定為堿基間的堆積力③DNA分子中磷酸基的負電荷與介質中的正電荷之間形成離子鍵。染色體染色纖維核小體組蛋白DNA中心法則

(TheCentralDogma)轉錄翻譯逆轉錄DNARNA蛋白質復制本章主要內容復制的基本規(guī)律

DNA復制的酶學和拓撲學變化復制的過程逆轉錄和其他復制方式

DNA損傷（突變）與修復本章目的要求掌握:遺傳信息傳遞的中心法則、復制的基本過程、半保留復制、反轉錄、參與復制的酶及其功能、DNA聚合酶的三種活性。熟悉：DNA的半不連續(xù)復制、端粒酶的概念與功能、DNA損傷的類型及其修復方式。復制親代DNA子代DNA以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過程。復制(replication)的概念第一節(jié)復制的基本規(guī)律BasicRulesofDNAReplication半保留復制(semi-conservativereplication)雙向復制(bidirectionalreplication)半不連續(xù)復制(semi-discontinuousreplication)

DNA生物合成時，母鏈DNA解開為兩股單鏈，各自作為模板(template)按堿基配對規(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地接受過來，另一股單鏈則完全從新合成。這種復制方式稱為半保留復制。1.半保留復制的概念:一、半保留復制是DNA復制的基本特征ParentalDNA

AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+ReplicationProgenyDNA

5’3’5’5’5’5’3’3’3’3’5’3’3’3’3’3’5’5’5’5’Semi-conservativeReplicqation2.子鏈繼承母鏈遺傳信息的可能方式:全保留式半保留式混合式3.密度梯度實驗

——實驗結果支持半保留復制的設想。含重氮-DNA的細菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第一代繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第二代梯度離心結果按半保留復制方式，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，但不是絕對的。4.半保留復制的意義原核生物復制時，DNA從起始點(origin)向兩個方向解鏈，形成兩個延伸方向相反的復制叉，稱為雙向復制。二、DNA復制從起始點向兩個方向延伸形成雙向復制復制中的放射自顯影圖象A.環(huán)狀雙鏈DNA及復制起始點B.復制中的兩個復制叉C.復制接近終止點(termination,ter)oriterABC5’3’oriorioriori5’3’真核生物每個染色體有多個起始點，是多復制子的復制。習慣上把兩個相鄰起始點之間的距離定為一個復制子(replicon)

。復制子是獨立完成復制的功能單位。5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’復制子replicon3’人Hela細胞DNA復制電鏡照片三、DNA一股子鏈復制的方向與解鏈方向相反導致半不連續(xù)復制3535解鏈方向3′5′3′3′5′領頭鏈隨從鏈順著解鏈方向生成的子鏈，復制是連續(xù)進行的，這股鏈稱為領頭鏈(leadingstrand)

。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)復制的鏈稱為隨從鏈(laggingstrand)

。復制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段(okazakifragment)。領頭鏈連續(xù)復制而隨從鏈不連續(xù)復制，就是復制的半不連續(xù)性。DNA復制的酶學和拓撲學變化第二節(jié)TheEnzymologyandTopologyofDNAReplication參與DNA復制的物質底物(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；其他的酶和蛋白質因子。一、核苷酸和核苷酸之間生成磷酸二酯鍵是復制的基本化學反應(dNMP)n

+

dNTP→(dNMP)n+1

+

PPi聚合反應的特點:DNA新鏈生成需引物和模板；新鏈的延長只可沿5→3方向進行。是多功能酶，具三種酶活性：二、DNA聚合酶催化核苷酸之間聚合1.53

的聚合活性;2.35核酸外切酶活性;3.53核酸外切酶活性;全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)

簡稱：DNA-pol5′

AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′35外切酶活性:53外切酶活性:?切除引物。能辨認錯配的堿基對，并將其水解。具即時校對功能（instantproofreading）核酸外切酶活性DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ（一）原核生物DNA聚合酶分為三型(1)原核生物的DNA聚合酶可能不可能可能基因突變后的致死性無無有5￠→3￠核酸外切酶活性20？400分子數/細胞多亞基不對稱二聚體？單肽鏈組成250120109分子量(kD)DNA-polIIIDNA-polIIDNA-polI可能不可能可能基因突變后的致死性無無有5￠→3￠核酸外切酶活性20？400分子數/細胞多亞基不對稱二聚體？單肽鏈組成250120109分子量(kD)DNA-polIIIDNA-polIIDNA-polI功能：DNA-polⅠ（109kD）對復制中的錯誤進行校讀，對復制和修復中出現的空隙進行填補。323個氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Klenow

片段604個氨基酸DNA聚合酶活性

5核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠ常用工具酶DNA-polⅡ（120kD）DNA-polII基因發(fā)生突變，細菌依然存活。DNA-polⅡ對模板的特異性不高，即使在已發(fā)生損傷的DNA模板上，它也能催化核苷酸聚合。因此認為，它參與DNA損傷的應急狀態(tài)修復。DNA-polⅢ(250kD)是原核生物復制延長中真正起催化作用的酶。（二）常見的真核細胞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制。在復制過程中起校讀、修復和填補缺口的作用。在線粒體DNA復制中起催化作用DNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

三、核酸外切酶的校讀活性和堿基選擇功能是復制保真性的酶學依據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。此外還需酶學的機制來保證復制的保真性。（一）核酸外切酶活性在復制中辨認切除錯配堿基并加以校正核酸外切酶(exonuclease)是指能從核酸鏈的末端把核苷酸依次水解出來的酶，外切酶是有方向性的。A：DNA-pol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。B：堿基配對正確，DNA-pol不表現活性。DNApolⅠ的校讀功能（二）復制的保真性依賴正確的堿基選擇DNA聚合酶靠其大分子結構協(xié)調非共價（氫鍵）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，與相應的嘧啶形成氫鍵配對，嘌呤應處于反式構型。遵守嚴格的堿基配對規(guī)律；聚合酶在復制延長時對堿基的選擇功能；復制出錯時DNA-pol的及時校讀功能。DNA復制保真性至少依賴三種機制四、復制中的分子解鏈伴有DNA分子拓撲學變化DNA分子的堿基埋在雙螺旋內部，只有把DNA解成單鏈，它才能起模板作用。（一）多種酶參與DNA解鏈和穩(wěn)定單鏈狀態(tài)理順DNA鏈拓撲異構酶(gyrA,B)穩(wěn)定已解開的單鏈單鏈DNA結合蛋白SSB催化RNA引物生成引物酶DnaG(dnaG)運送和協(xié)同DnaBDnaC(dnaC)解開DNA雙鏈解螺旋酶DnaB(dnaB)辨認起始點DnaA(dnaA)蛋白質（基因）通用名功能原核生物復制起始的相關蛋白質E.Coli基因圖解螺旋酶(helicase)——利用ATP供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開成為兩條單鏈。引物酶(primase)——復制起始時催化生成RNA引物的酶。單鏈DNA結合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)——在復制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護單鏈的完整。

108局部解鏈后（二）DNA拓撲異構酶改變DNA超螺旋狀態(tài)、理順DNA鏈復制過程正超螺旋的形成：解鏈過程中正超螺旋的形成既能水解、又能連接磷酸二酯鍵。拓撲異構酶Ⅰ

拓撲異構酶Ⅱ拓撲異構酶分類：拓撲異構酶作用特點：拓撲異構酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉不致打結；適當時候封閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應不需ATP。拓撲異構酶Ⅱ切斷DNA分子兩股鏈，斷端通過切口旋轉使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進入負超螺旋狀態(tài)。作用機制：拓撲酶的作用方式：五、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。

DNA連接酶(DNAligase)作用方式：DNA連接酶的作用：HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’POO-O-OPOO-O-ODNA連接酶在復制中起最后接合缺口的作用。在DNA修復、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：提供核糖3-OH提供5-P結果DNA聚合酶引物或延長中的新鏈游離dNTP去PPi(dNTP)n+1連接酶復制中不連續(xù)的兩條單鏈不連續(xù)→連續(xù)鏈拓撲酶切斷、整理后的兩鏈改變拓撲狀態(tài)DNA聚合酶，拓撲酶和連接酶催化3,5-磷酸二酯鍵生成的比較

DNA合成的基本過程：起始initiation延伸elongation終止termination第三節(jié)DNA生物合成過程TheProcessofDNAReplication（一）復制起始：DNA解鏈形成引發(fā)體需要解決兩個問題：1.DNA解開成單鏈，提供模板。2.形成引發(fā)體，合成引物，提供3-OH末端。一、原核生物的DNA生物合成E.coli復制起始點oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···

113172932···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245串聯(lián)重復序列反向重復序列53531.DNA解鏈

DnaA

DnaB、DnaCDNA拓撲異構酶引物酶SSB35352.引發(fā)體和引物含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA復制起始區(qū)域的復合結構稱為引發(fā)體。3535引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。引物3'HO5'引物酶（二）復制的延長過程：領頭鏈連續(xù)復制，隨從鏈不連續(xù)復制復制的延長指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP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。

5'

3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-pol領頭鏈的合成：領頭鏈的子鏈沿著5→3方向可以連續(xù)地延長。隨從鏈的合成同一復制叉上領頭鏈和隨從鏈由相同的DNA-pol催化延長復制過程簡圖原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復制的復制片段在復制的終止點(ter)處匯合。oriter

E.coli8232

ori

terSV40500（三）復制的終止過程：切除引物、填補空缺、連接切口555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATP

ADP+Pi55DNA連接酶隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接：哺乳動物的細胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DNA生物合成細胞能否分裂，決定于進入S期及M期這兩個關鍵點。G1→S及G2→M的調節(jié)，與蛋白激酶活性有關。蛋白激酶通過磷酸化激活或抑制各種復制因子而實施調控作用。?真核生物每個染色體有多個起始點，是多復制子復制。復制有時序性，即復制子以分組方式激活而不是同步起動。?復制的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性）參與。還需拓撲酶和復制因子(replicationfactor,RF)。?增殖細胞核抗原(proliferationcellnuclearantigen,PCNA)在復制起始和延長中起關鍵作用。（一）復制的起始3553領頭鏈3535親代DNA隨從鏈引物核小體（二）復制的延長染色體DNA呈線狀，復制在末端停止。復制中岡崎片段的連接，復制子之間的連接。染色體兩端DNA子鏈上最后復制的RNA引物，去除后留下空隙。（三）復制的終止？53355335+5333355

DNA纏繞成的染色體末端，有稱做端粒（telomere）的區(qū)域?？刂浦毎姆至汛螖?，端粒隨著細胞分裂每次變短，短到某個程度，細胞將不再分裂。人的一生中，細胞大約能分裂50～60次。因此端粒是控制生理壽命的生物鐘，而端粒長短就成為表示細胞“年齡”的指標。如果加入一種“端粒酶”阻止它縮短，就可使細胞保持年輕，人就像吃了“唐僧肉”一樣實現長生不老的夢想。端粒(telomere)指真核生物染色體線性DNA分子末端的結構。端粒的功能：維持染色體的穩(wěn)定性維持DNA復制的完整性端粒的結構特點：由末端單鏈DNA序列和蛋白質構成。多次重復的富含G、C堿基的短序列。TTTTGGGGTTTTGGGG…DNA聚合酶復制子鏈進一步加工端粒酶催化作用的爬行模型第四節(jié)逆轉錄和其他復制方式ReverseTranscription&OtherDNAReplicationWays雙鏈DNA是大多數生物的遺傳物質。某些病毒的遺傳物質是RNA。少數低等生物如M13噬菌體，它的感染型只含單鏈DNA。原核生物的質粒，真核生物的線粒體DNA，都是染色體外存在的DNA。這些非染色體基因組，采用特殊的方式進行復制。

逆轉錄酶一、逆轉錄病毒的基因組是RNA，其復制方式是逆轉錄RNADNA逆轉錄(reversetranscription);逆轉錄酶(reversetranscriptase)。逆轉錄病毒細胞內的逆轉錄現象:RNA模板逆轉錄酶DNA-RNA雜化雙鏈RNA酶單鏈DNA逆轉錄酶雙鏈DNARNA病毒在細胞內復制成雙鏈DNA的前病毒(provirus)。前病毒保留了RNA病毒全部遺傳信息，并可在細胞內獨立繁殖。在某些情況下，前病毒基因組通過基因重組(recombination)，參加到細胞基因組內，并隨宿主基因一起復制和表達。這種重組方式稱為整合(integration)。前病毒獨立繁殖或整合，都可成為致病的原因。分子生物學研究可應用逆轉錄酶，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，經逆轉錄合成的與mRNA堿基序列互補的DNA鏈。

試管內合成cDNA:cDNA

complementaryDNA

TTTT逆轉錄酶AAAAAAAASI核酸酶

DNA聚合酶Ⅰ堿水解TTTT二、逆轉錄的發(fā)現發(fā)展了中心法則逆轉錄酶和逆轉錄現象，是分子生物學研究中的重大發(fā)現。

逆轉錄現象說明：至少在某些生物，RNA同樣兼有遺傳信息傳代與表達功能。對逆轉錄病毒的研究，拓寬了20世紀初已注意到的病毒致癌理論。

三、噬菌體DNA按滾環(huán)方式復制和線粒體DNA按D環(huán)方式復制3-OH5-P55533335'5'5335

1.滾環(huán)復制(rollingcirclereplication)dNTPDNA-polγ

2.D環(huán)復制(D-loopreplication)是線粒體DNA(mitochondrialDNA，mtDNA)的復制形式。

D-環(huán)復制時需合成引物。mtDNA為雙鏈，第一個引物以內環(huán)為模板延伸。至第二個復制起始點時，又合成另一個反向引物，以外環(huán)為模板進行反向的延伸。最后完成兩個雙鏈環(huán)狀DNA的復制。復制中呈字母D形狀而得名。D環(huán)復制的特點是復制起始點不在雙鏈DNA同一位點，內、外環(huán)復制有時序差別。線粒體DNA的復制過程DNA突變具體指個別dNMP殘基以至片段DNA在構成、復制或表型功能的異常變化，也稱DNA損傷(DNAdamage)。從分子水平來看，突變就是DNA上堿基的改變。第五節(jié)DNA損傷（突變）與修復DNADamage(Mutation)&Repair基因突變GeneMutation從分子水平來看，突變就是DNA分子上堿基發(fā)生可遺傳的永久性的改變。突變的概念一、突變在生物界普遍存在（一）突變是進化、分化的分子基礎從長遠的生物史看，進化過程是突變的不斷發(fā)生所造成的。大量的突變都是屬于這種類型，只是目前還未能認識其發(fā)生的真正原因，因而名為自發(fā)突變或自然突變(spontaneousmutation)。(二)只有基因型改變的突變形成DNA多態(tài)性這種突變沒有可察覺的表型改變，例如在簡并密碼子上第三位堿基的改變，蛋白質非功能區(qū)段上編碼序列的改變等。這些現象也相當普遍。多態(tài)性(polymorphism)一詞用來描述個體之間的基因型差別現象。（三）致死性的突變可導致個體、細胞的死亡1.α地中海貧血是終止密碼子突變是由于α珠蛋白基因第142位終止密碼子TAA（mtRNA為UAA）突變?yōu)镃AA（谷氨酰胺），結果α延長為172個氨基酸，這種突變基因轉形成的mRNAI不穩(wěn)定，所以導致α鏈合成減少，表現為α＋地中海貧血。（四）突變是某些疾病的發(fā)病基礎2.苯丙酮尿癥I型病因：肝臟合成的苯丙氨酸羥化酶（Phenylalanina

Hydrozylase,PAH）缺乏。主征：智力低下，尿有霉味治療：新生兒診斷明確后，即用低苯丙氨酸飲食控制血中苯丙氨酸濃度，改善腦子的發(fā)育，而“危險期”一過，病嬰后來就基本正常。AT→GC,AUG(met)→GUG(val)肽鏈不能合成。408個密碼子CG→TA，CGG（arg）→UGG(tyr)

白化病是一種常見的常染色體隱性遺傳病。

由于患者體內編碼酪氨酸酶的基因發(fā)生突變，使患者體內酪氨酸酶缺乏而導致黑色素的合成發(fā)生障礙，從而引起白化癥狀?；颊吆缒?、皮膚、毛發(fā)缺乏黑色素，羞明?，F以a表示該病的致病基因，與其等位的正?；驗锳，當一對夫婦均為攜帶者時，他們的后代將有1/4的幾率是白化病患兒，3/4的幾率為表型正常的個體，在表型正常的個體中，2/3為白化病基因攜帶者。

3.白化病二、多種化學或物理因素可誘發(fā)突變大量的突變屬于自發(fā)突變，發(fā)生頻率只不過在10-9左右。但由于生物基因組龐大，細胞繁殖速度快，因此它的作用是不可低估的。實驗室用來誘發(fā)突變，也是生活環(huán)境中導致突變的因素，主要有物理和化學因素。DNA復制錯誤堿基的異構式3.自發(fā)的化學變化(1)脫嘌呤（depurination）(2)脫氨（基）(deamination)作用(一)自發(fā)突變（spontaneousmutations）1.DNA復制錯誤高等動植物10-5～10-8，細菌10-4～10-102.堿基異構式引起DNA復制的錯配G(k)C(a)正確配對A(a)

T(k)

錯誤配對G(k)T(e)A(a)

C(i)A(i,anti)A(a,syn)A(i,anti)G(k,syn)

G(e,i,anti)G(k,syn)G(e,i,anti)A(a,syn)A(i)

C(a)

G(e)

T(k)

3.自發(fā)的化學變化（1）脫嘌呤作用

脫氨基作用(2)脫氨（基）(deamination)作用1.物理因素

UV:紫外線(UV)、各種輻射(二)誘發(fā)突變（inducedmutations）2.化學因素常見的化學誘變劑化合物類別作用點分子改變堿基類似物如：5-BUA?5-BU?G-A--T--G--C-羥胺類（NH2OH）T?C-T--A--C--G-亞硝酸鹽（NO2）C?U-G--C--A--T-烷化劑如：氮芥類，NitrominsG?mGG?mGDNA缺失G（1）堿基類似物（Baseanalog）2-氨基嘌呤2-Aminopurine5-溴尿嘧啶5-BromineUracil

OOBrNH25-溴尿嘧啶和T很相似，僅在第5個碳元子上由Br取代了甲基5-BU有，酮式，烯醇式兩種異構體，可分別與A及G配對結合5-BrU:G:A烯醇式enolBrOHHOBr酮式KetoHOAGCTTCCTATCGAAGGATAGCTBCCTATCGAAGGAT酮式5-BrU的滲入AGCTBCCTATCGAAGGATAGCTCCCTATCGAGGGAT第二輪復制A·TG·C

轉變AGCTBCCTATCGAGGGATAGCTTCCTATCGAAGGAT第一輪復制酮式到稀醇式的轉變烯醇式滲入為G·CA·T轉變2-氨基嘌呤(2-AP)也是堿基的類似物，有正常狀態(tài)和稀有狀態(tài)兩種異構體，可分別與T和C配對結合。當2-AP摻入到DNA復制中時，由于其異構體的變換而導致A∶T到G∶C的轉變。（2）2-氨基嘌呤

A被其脫去氨基后可變成次黃嘌呤（H），H不能再與T配對，而變?yōu)榕cC配對，經DNA復制后，可形成T-A→C-G的轉換（3）堿基修飾物：亞硝酸引起堿基對改變烷化劑如甲基黃酸乙脂（EMS）,氮芥(NM),甲基黃酸甲脂（MMS）,亞硝基胍（NG）等，它們的作用是使堿基烷基化，EMS使G的第6位烷化，使T的第4位上烷化，結果產生的O-6-E-G和O-4-E-T分別和T、G配對，導致G∶C對轉換成A∶T對；T∶A對轉換成C∶G（4）烷化劑引起堿基對的改變三、引起突變的分子改變類型有多種錯配

(mismatch)缺失

(deletion)插入

(insertion)重排

(rearrangement)

框移突變(frame-shiftmutation)

從化學本質看，突變的DNA分子改變可分為：（一）錯配可導致編碼氨基酸的改變DNA上堿基錯配稱點突變(pointmutation)。自發(fā)突變和不少化學誘變都能引起DNA上某一堿基的置換。點突變在基因編碼區(qū)，可導致氨基酸改變。DNA堿基的改變稱點突變(pointmutation)鐮形紅細胞貧血病人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

·

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·

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·

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·

pro·glu

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CTCGAG基因血紅蛋白β亞基因點突變正常的紅細胞鐮刀型紅細胞正常細胞H-ras基因堿基序列:ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTG

GTGGGCGCCGGCGGTGTG腫瘤H-ras堿基序列:ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTG

GTGGGCGCCGTCGGTGTG正常細胞p21蛋白的氨基酸序列:MetThr

GluTyrLysLeuValVal

Val

GlyAlaGlyAlaVal腫瘤H-ras編碼p21蛋白氨基酸序列:MetThr

GluTyrLysLeuValVal

Val

GlyAla

ValAlaVal

H-ras基因的點突變(二)缺失、插入和框移突變造成蛋白質氨基酸排列順序發(fā)生改變缺失：一個或幾個堿基從DNA上消失。插入：原來沒有的一個或幾個堿基插入到DNA大分子中間。缺失或插入都可導致框移突變?？蛞仆蛔儯喝?lián)體密碼的閱讀方式改變，造成編碼的氨基酸發(fā)生改變。谷酪蛋絲5’……GCA

GUA

CAU

GUC……丙纈組纈正常5’……GAG

UAC

AUG

UC……缺失C缺失引起框移突變原模板鏈3’CTTCTTCTT

CTT

CTTCTT5’mRNA的序列5’GAAGAAGAA

GAA

GAAGAA3’氨基酸順序glu

glu

glu

glu

glu

glu開始處插入一個C3’CCTTCTTCT

TCT

TCT

TCTT5’mRNA的序列為5