講第二章染色體與DNA課件

一、染色體二、DNA的組成與結(jié)構(gòu)三、DNA的復(fù)制四、原核與真核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn)五、DNA的修復(fù)六、DNA的轉(zhuǎn)座第二章染色體與DNA一、染色體(chromosome)的組成與結(jié)構(gòu)1、細(xì)胞－染色體真核細(xì)胞與原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的比較染色體的形態(tài)示意圖人類22對(duì)染色體及性染色體顯微結(jié)構(gòu)圖

2、真核生物染色體的組成與結(jié)構(gòu)

染色體作為遺傳物質(zhì)的特征：分子相對(duì)穩(wěn)定；能自我復(fù)制，保持遺傳連續(xù)性；能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，控制生命過(guò)程；能產(chǎn)生可遺傳的變異DNA的分布主要在染色體上細(xì)胞質(zhì)內(nèi)細(xì)胞核遺傳細(xì)胞質(zhì)遺傳生物的遺傳（所以說(shuō)，染色體是DNA的主要載體）例：紫茉莉葉色的遺傳染色體的組成與結(jié)構(gòu)

組成:(1)DNA：約占30%，每條染色體有一個(gè)雙鏈DNA分子。是遺傳信息的載體，也就是所稱的遺傳物質(zhì)。(2)蛋白質(zhì)組蛋白(histone)：呈堿性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；與DNA結(jié)合形成核小體，能維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，與DNA含量呈一定的比例（真核細(xì)胞中，DNA與組蛋白的質(zhì)量比約為1：1）。非組蛋白：呈酸性，種類和含量不穩(wěn)定；作用還不完全清楚，可能與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)有關(guān)，在DNA遺傳信息的表達(dá)中起調(diào)控作用。(3)另外，可能存在少量的RNA（尚未完成轉(zhuǎn)錄而仍與模板DNA相連接的那些RNA，其含量不到DNA的10%）。

組蛋白的特性簡(jiǎn)述真核生物染色體上組蛋白的種類，組蛋白修飾的種類及其生物學(xué)意義中國(guó)科學(xué)院2003年碩士研究生入學(xué)《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》試題

在細(xì)胞周期特定時(shí)間可發(fā)生甲基化、乙?；?、磷酸化和ADP核糖基化等。H3、H4修飾作用較普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。所有這些修飾作用都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即降低組蛋白所攜帶的正電荷。這些組蛋白修飾的意義：一是改變?nèi)旧w的結(jié)構(gòu)，直接影響轉(zhuǎn)錄活性；二是核小體表面發(fā)生改變，使其他調(diào)控蛋白易于和染色質(zhì)相互接觸，從而間接影響轉(zhuǎn)錄活性。組蛋白的可修飾性非組蛋白主要種類非組蛋白主要包括酶類及與細(xì)胞分裂相關(guān)的各種蛋白質(zhì)：非組蛋白的多樣性:種類很多，約在20-100種之間，其中常見(jiàn)的有15-20種。非組蛋白有組織專一性和種屬專一性。（1）HMG蛋白(高速涌動(dòng)蛋白)

：富含賴AA、精AA、谷AA與天冬AA，與DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)有關(guān)。（2）DNA結(jié)合蛋白：是與DNA的復(fù)制或轉(zhuǎn)錄有關(guān)的酶或調(diào)節(jié)物質(zhì)。（3）A24非組蛋白：與H2A差不多大?。▋蓚€(gè)N端），呈酸性，含有較多的谷AA與天冬AA，于核小體內(nèi)，功能不詳。物種的C值往往與它進(jìn)化的復(fù)雜程度不一致，某些低等生物卻具有較大的C值。稱為C值矛盾（C值反?，F(xiàn)象）。簡(jiǎn)述DNA的C值以及C值矛盾（CValueparadox）.中科院上海生化所98年上海第二軍醫(yī)大：C值矛盾C值矛盾產(chǎn)生的原因？

真核生物基因組中存在大量的不編碼基因產(chǎn)物的DNA序列，是沒(méi)有生理功能的。一般而言，越是簡(jiǎn)單的生物基因組不編碼蛋白質(zhì)的DNA序列越少，它們的結(jié)構(gòu)基因的數(shù)目越接近DNA含量所估計(jì)的基因數(shù)。

異染色質(zhì)：間期核中染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度高，處于凝縮狀態(tài)，染料著色深的染色質(zhì)。富含重復(fù)DNA序列。

{組蛋白：

H1H2AH2BH3H4非組蛋白}核小體{DNA蛋白質(zhì)染色體真核生物染色體的組成染色質(zhì)(chromatin)和核小體(nucleosome)中國(guó)科學(xué)院上海生化與細(xì)胞所2002年招收碩士研究生分子遺傳學(xué)入學(xué)考試：簡(jiǎn)述真核細(xì)胞內(nèi)核小體與核小體核心顆粒的結(jié)構(gòu)。

Nucleosome、chromosome、genome中科院2002年碩士學(xué)位研究生入學(xué)分子遺傳學(xué)試題染色體的

結(jié)構(gòu)模型DNA+組蛋白核小體+連接絲核小體+連接絲

螺線管（solenoid）螺線管超螺線管（super-solenoid）超螺線管

染色體寬度增加長(zhǎng)度壓縮第一級(jí)DNA+組蛋白核小體5倍7倍第二級(jí)核小體螺線體3倍6倍第三級(jí)螺線體超螺線體13倍40倍第四級(jí)超螺線體染色體2.5-5倍5倍500-1000倍8400倍

(8000-10000)染色體形成過(guò)程中長(zhǎng)度與寬度的變化真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●真核基因組結(jié)構(gòu)龐大

3×109bp●單順?lè)醋印窕虿贿B續(xù)性斷裂基因（interruptedgene）、內(nèi)含子(intron)、外顯子(exon)●非編碼區(qū)較多多于編碼序列(9:1)●含有大量重復(fù)序列3、原核生物基因組特點(diǎn)

原核與真核生物染色體DNA比較1、原核生物中一般只有一條染色體且大都帶有單拷貝基因，只有很少數(shù)基因〔如rRNA基因〕是以多拷貝形式存在.

2、原核生物中整個(gè)染色體DNA幾乎全部由功能基因與調(diào)控序列所組成；且有重疊基因。3、原核生物中幾乎每個(gè)基因序列都與它所編碼的蛋白質(zhì)序列呈線性對(duì)應(yīng)狀態(tài)(無(wú)內(nèi)含子)。4、真核生物中具結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因組成的基因家族5、原核基因組含有大量單一序列（unique-sequences），僅有少量的重復(fù)序列。真核基因組含少量單一序列和大量重復(fù)序列。6、原核生物的細(xì)胞中除了主染色體以外，還含有各種質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子。真核生物還有細(xì)胞器基因組。二、DNA的組成與結(jié)構(gòu)1、化學(xué)組成與基本單位基本單位－脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid）在DNA分子中磷酸和脫氧核糖是不變的，而四種含氮堿基是可變的。核苷酸中的堿基（base）：鳥(niǎo)嘌呤(Guanine)/腺嘌呤(Adenine)，胞嘧啶(Cytosine)/尿嘧啶(Uracil)/胸腺嘧啶(Thymine)。DNA：A/G/C/TRNA：A/G/C/U有些核酸中還含有修飾堿基，(或稀有堿基)，一般這些堿基在核酸中的含量稀少。脫氧核苷酸的種類

核酸中的戊糖有核糖(ribose)和脫氧核糖(deoxyribose)兩種，分別存在于核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸中。

AGCT腺嘌呤脫氧核苷酸鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸

胸腺嘧啶脫氧核苷酸核苷中戊糖與堿基的連接方式：腺嘌呤核苷（adenosine）胞嘧啶脫氧核苷（deoxycytidne）2、DNA的結(jié)構(gòu)1）

概念指4種脫氧核苷酸的連接及其排列順序，DNA序列是這一概念的簡(jiǎn)稱。堿基序列DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)2）特征：●雙鏈反向平行配對(duì)而成●脫氧核糖和磷酸交替連接，構(gòu)成DNA骨架，堿基排在內(nèi)側(cè)●內(nèi)側(cè)堿基通過(guò)氫鍵互補(bǔ)形成堿基對(duì)（A：T，C：G）。

50年代初，Chargaff應(yīng)用紫外分光光度法結(jié)合紙層析等簡(jiǎn)單技術(shù)，對(duì)多種生物DNA作堿基定量分析，發(fā)現(xiàn)DNA堿基組成有如下規(guī)律:(1)同一生物的不同組織的DNA堿基組成相同；(2)一種生物DNA堿基組成不隨生物體的年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)或者環(huán)境變化而改變；(3)幾乎所有的DNA，([A]=[T])，([G]=[C])，(［A＋G］=［C＋T])。(4)不同生物來(lái)源的DNA堿基組成不同，表現(xiàn)在A＋T/G＋C比值的不同；3、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

Watson和Crick以立體化學(xué)原理為準(zhǔn)則，對(duì)Wilkins和Franklin的DNAX-射線衍射分析結(jié)果加以研究，提出了DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模式。繞DNA雙螺旋表面上出現(xiàn)的螺旋槽（溝），寬的溝稱為大溝，窄溝稱為小溝。大溝，小溝都是由于堿基對(duì)堆積和糖-磷酸骨架扭轉(zhuǎn)造成的。

1953年DNA雙螺旋分子模型一文在《自然》雜志上發(fā)表不足兩頁(yè)，字不過(guò)千。但是，它的價(jià)值已得到歷史的驗(yàn)證，它是公認(rèn)的人類科學(xué)發(fā)展史上的里程碑。其實(shí)，提出第一個(gè)DNA分子模型的是著名化學(xué)家L.Pauling。文章發(fā)表在1953年《自然》雜志的同一卷上。可惜這是一個(gè)錯(cuò)誤的三鏈螺旋模型。核酸的磷酸基團(tuán)處于中軸，核酸的堿基處于外周，這和核酸的酸性分子特征就不符合。明顯錯(cuò)誤的論文發(fā)表在世界權(quán)威的學(xué)術(shù)刊物上。這個(gè)故事說(shuō)明不可盲目崇拜，對(duì)什么人、什么事都要具體分析。當(dāng)時(shí)，L.Pauling在化學(xué)鍵和蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)模型上有突出的貢獻(xiàn)，因而獲1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

影響雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的力（1）氫鍵（2）疏水作用-堿基堆集力（3）范德華力（4）磷酸基的負(fù)電荷靜電斥力（5）堿基分子內(nèi)能DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的多態(tài)性B-DNA：Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)屬于B型雙螺旋，它是以在生理鹽水溶液中抽出的DNA纖維在92%相對(duì)濕度下進(jìn)行X-射線衍射圖譜為依據(jù)進(jìn)行推測(cè)的，這是DNA分子在水性環(huán)境和生理?xiàng)l件下最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。A-DNA：在鉀或銫離子存在條件下，相對(duì)濕度為75%時(shí)，DNA分子的X-射線衍射圖給出的是A構(gòu)象，A-DNA每螺旋含11個(gè)堿基對(duì)。而且變成A-DNA后，大溝變窄、變深，小溝變寬、變淺。(一條鏈為RNA鏈)Z-DNA：（1）糖磷骨架呈“之”字形（Zigzag）走向。（2）左旋。螺距延長(zhǎng)(4.5nm左右)，直徑變小(1.8nm)，

每個(gè)螺旋含12個(gè)堿基對(duì)，比A-DNA擰得更緊。（3）Z-DNA中的堿基對(duì)不像B-DNA中那樣位于雙鏈的中央，鳥(niǎo)嘌呤堿基的第8個(gè)碳原子位于雙鏈之外。（4）分子外形呈波形。（5）雙螺旋中不存在深溝，只有淺溝。由于幾乎不存在易被蛋白質(zhì)識(shí)別的溝，Z-DNA可能是利用位于雙鏈分子外圍的鳥(niǎo)嘌呤堿基與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生識(shí)別反應(yīng)。（6）分析還證明Z-DNA的形成是DNA單鏈上出現(xiàn)嘌呤與嘧啶交替排列所成的。比如CGCGCGCG或者CACACACA

Z-DNA結(jié)構(gòu)是1979年由Rich提出的。該模型的提出曾一度動(dòng)搖過(guò)右手螺旋學(xué)說(shuō)?，F(xiàn)已證明，左手螺旋Z-DNA只是右手螺旋結(jié)構(gòu)模型的一個(gè)補(bǔ)充和發(fā)展。ABZABZ

B-DNA是活性最高的DNA構(gòu)象，B-DNA變構(gòu)成為A-DNA后，仍有活性，但若局部變構(gòu)為Z-DNA后則活性明顯降低。三種不同構(gòu)象的DNA活性概念：三鏈DNA是由三條脫氧核苷酸鏈按一定的規(guī)律繞成的螺旋狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)：是在Watson-Crick雙螺旋基礎(chǔ)上形成的，其中大溝中容納第三條鏈形成三股螺旋。在三螺旋DNA中三個(gè)堿基配對(duì)（Hoogsteenbasepairing）形成三堿基體:T-A-T，C-G-C。作用：還不清楚三鏈DNA復(fù)習(xí)染色體作為遺傳物質(zhì)的特征?分子相對(duì)穩(wěn)定；能自我復(fù)制，保持遺傳連續(xù)性；能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，控制生命過(guò)程；能產(chǎn)生可遺傳的變異染色體的組成?(1)DNA：約占30%，每條染色體有一個(gè)雙鏈DNA分子是遺傳信息的載體，也就是所謂的遺傳物質(zhì)(2)

蛋白質(zhì)組蛋白：呈堿性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；與DNA結(jié)合形成核小體，能維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，與DNA含量呈一定的比例。在基因表達(dá)中起負(fù)調(diào)控作用。非組蛋白：呈酸性，種類和含量不穩(wěn)定；作用還不完全清楚，可能與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)有關(guān)，在DNA遺傳信息的表達(dá)中起調(diào)控作用。(3)另外，可能存在少量的RNA真核生物組蛋白的種類與特性?

組蛋白分為H1、H2A、H2B、H3、H4（1）進(jìn)化上的極端保守性（不同生物組蛋白的氨基酸組成非常相似）（2）無(wú)組織特異性:到目前為止，僅發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)類、魚(yú)類及兩棲類紅細(xì)胞染色體不含H1而帶有H5，精細(xì)胞染色體的組蛋白是魚(yú)精蛋白(例外)。（3）肽鏈上AA分布的不對(duì)稱性:堿性氨基酸集中分布在N端的半條鏈上。而大部分疏水基團(tuán)都分部在C端。（4）組蛋白的修飾作用:包括甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等（5）組蛋白H5富含賴氨酸C值矛盾?C值：通常指一種生物單倍體基因組DNA的總量。物種的C值往往與它進(jìn)化的復(fù)雜程度不一致，某些低等生物卻具有較大的C值。稱為C值矛盾（C值反?，F(xiàn)象）。上海第二軍醫(yī)大碩士研究生入學(xué)考試試題：基因組的特點(diǎn)（真核、原核比較）●基因組很小，大多只有一條染色體●

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)煉●存在轉(zhuǎn)錄單元(trnascriptionaloperon)

多順?lè)醋?polycistron)X174D-E-J-F-G-HmRNA蛋白J、F、GHDEE.coli色氨酸操縱子9個(gè)順?lè)醋?個(gè)酶(第六章)原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

●有重疊基因（Sanger發(fā)現(xiàn)）基因內(nèi)基因部分重疊基因一個(gè)堿基重疊真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●真核基因組結(jié)構(gòu)龐大

3×109bp●單順?lè)醋印窕虿贿B續(xù)性斷裂基因（interruptedgene）、內(nèi)含子(intron)、外顯子(exon)●非編碼區(qū)較多多于編碼序列(9:1)●含有大量重復(fù)序列■不重復(fù)序列/單一序列：在基因組中有一個(gè)或幾個(gè)拷貝。真核生物的大多數(shù)基因在單倍體中都是單拷貝的。如：蛋清蛋白、血紅蛋白等功能：主要是編碼蛋白質(zhì)。■中度重復(fù)序列：在基因組中的拷貝數(shù)為101~104。如：rRNA、tRNA

一般是不編碼蛋白質(zhì)的序列，在調(diào)控基因表達(dá)中起重要作用

根據(jù)DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究，DNA序列可以分成哪幾種類型？并加以舉例說(shuō)明。(2001年上海生化所）■高度重復(fù)序列：拷貝數(shù)達(dá)到幾百個(gè)到幾百萬(wàn)個(gè)。

●衛(wèi)星DNA：A?T含量很高的簡(jiǎn)單高度重復(fù)序列。核小體的結(jié)構(gòu)?核小體是由H2A、H2B、H3、H4各兩個(gè)分子生成的八聚體和由大約200bpDNA組成的。八聚體在中間，DNA分子盤(pán)繞在外，而H1則在核小體的外面。每個(gè)核小體只有一個(gè)H1。染色體的形成過(guò)程?DNA+組蛋白核小體+連接絲核小體+連接絲

螺線管（solenoid）螺線管超螺線管（super-solenoid）超螺線管

染色體4、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)（高級(jí)結(jié)構(gòu)）所謂DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)，是指在一二結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的多聚核苷酸鏈上的卷曲。在一定意義上，是指雙螺旋基礎(chǔ)上的卷曲。三級(jí)結(jié)構(gòu)包括鏈的扭結(jié)和超螺旋或者是單鏈形成的環(huán)或是環(huán)狀DNA中的連環(huán)體。環(huán)狀DNA形成的超螺旋超螺旋結(jié)構(gòu)是DNA高級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式，可分為正超螺旋與負(fù)超螺旋兩大類，正超螺旋使雙螺旋結(jié)構(gòu)更緊密，雙螺旋圈數(shù)增加，而負(fù)超螺旋可以減少雙螺旋的圈數(shù)。他們?cè)谔厥馇闆r下可以相互轉(zhuǎn)變。拓?fù)洚悩?gòu)酶or溴化乙錠拓?fù)洚悩?gòu)酶or溴化乙錠DNA扭曲與雙螺旋相同（擰緊）DNA扭曲與雙螺旋相反（松開(kāi)）負(fù)超螺旋松弛DNA正超螺旋松馳型DNA（relaxform）。超螺旋（Supercoied）

DNA，天然的DNA都呈負(fù)超螺旋，但在體外可得正超螺旋。原核生物DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：絕大多數(shù)原核生物的DNA都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋。如果再進(jìn)一步盤(pán)繞則形成麻花狀的超螺旋三級(jí)結(jié)構(gòu)。

超螺旋的生物學(xué)意義

B-DNA是一種熱力學(xué)上穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，超螺旋的引入就提高了它的能量水平。DNA特定區(qū)域中超螺旋的增加有助于DNA的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。超螺旋推動(dòng)著結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化以滿足功能上的需要。三、DNA的復(fù)制(DNAreplication)DNA做為遺傳物質(zhì)的基本特點(diǎn)就是在細(xì)胞分裂前進(jìn)行準(zhǔn)確地自我復(fù)制(self-replication)，使DNA的量成倍增加，這是細(xì)胞分裂的物質(zhì)基礎(chǔ)。曾經(jīng)有過(guò)多種關(guān)于DNA復(fù)制方式的學(xué)說(shuō)，包括半保留復(fù)制，全保留復(fù)制以及分散復(fù)制等。全保留復(fù)制:復(fù)制后，兩條母鏈彼此結(jié)合，恢復(fù)原狀，新合成的兩條子鏈彼此互補(bǔ)結(jié)合形成新的雙鏈。

分散復(fù)制:

親代雙鏈被切成雙鏈片段，而這些片段有可作為新合成雙鏈片段的模板，新、老雙鏈片段又以某種方式聚集成“雜種鏈”Semi-conservativeConservativeDispersive1、定義：由親代DNA生成子代DNA時(shí)，每個(gè)新形成的子代DNA中，一條鏈來(lái)自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式稱半保留復(fù)制。（一）DNA的半保留復(fù)制（semi-conservativereplication）中國(guó)科學(xué)院上海生化與細(xì)胞所2002年招收碩士研究生分子遺傳學(xué)入學(xué)考試：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明DNA復(fù)制是以半保留方式進(jìn)行的（8分）。2、實(shí)驗(yàn)證據(jù)（1958Meselson和Stahl）：

MatthewMesselsonFranklinStahl1958年Meselson和Stahl利用氮標(biāo)記技術(shù)在大腸桿菌中首次證實(shí)了DNA的半保留復(fù)制（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）P38“Heavy”DNA“Hybrid”

DNA“l(fā)ight”DNA“Hybrid”DNA1.大腸桿菌長(zhǎng)期在含15NH4CL培養(yǎng)液中培養(yǎng)，使所有細(xì)菌DNA都被N15標(biāo)記。2.用普通培養(yǎng)液（14NH4CL）培養(yǎng)15N標(biāo)記的大腸桿菌。

3、DNA半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：

DNA的半保留復(fù)制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代。

（二）與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)1、原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2、模板：以DNA的兩條鏈為模板鏈，合成子代DNA3、引物：DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物4、DNA復(fù)制酶和相關(guān)蛋白質(zhì)P44①與超螺旋松馳有關(guān)的酶--拓?fù)洚悩?gòu)酶②DNA解螺旋酶/解鏈酶（DNAhelicase)③引物合成酶（引發(fā)酶）④引發(fā)體(primosome)⑤單鏈結(jié)合蛋白(SSB)⑥

DNA聚合酶⑦DNA連接酶①

與超螺旋松馳有關(guān)的酶：拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ(TopoⅠ)：轉(zhuǎn)軸酶

主要是將環(huán)狀雙鏈DNA的一條鏈切開(kāi)一個(gè)口，切口處鏈的末端繞螺旋軸按照松馳超螺旋的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，張力下降后再將切口封起來(lái)。使DNA復(fù)制叉移動(dòng)時(shí)所引起的前方DNA正超螺旋得到緩解，有利于DNA復(fù)制叉繼續(xù)向前打開(kāi)。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ(TopoⅡ):旋轉(zhuǎn)酶在無(wú)ATP參與時(shí)，切斷DNA雙鏈，使DNA分子從超螺旋狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗神Y狀態(tài)。再連接。DNA復(fù)制完成后，TopoⅡ在ATP參與下，使DNA分子從松馳狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)超螺旋。②DNA解螺旋酶/解鏈酶（DNAhelicase)

通過(guò)水解ATP獲得能量來(lái)打開(kāi)DNA雙鏈之間的氫鍵，解開(kāi)DNA雙鏈。大腸桿菌中有DnaB,PriA和Rep蛋白，還有解螺旋酶I、II、III。③引物合成酶（引發(fā)酶）：此酶以DNA為模板合成一段RNA,

這種短RNA片段一般十幾個(gè)至數(shù)十個(gè)核苷酸不等，它們?cè)贒NA復(fù)制起始處做為合成DNA的引物（Primer)。

引發(fā)酶實(shí)質(zhì)是以DNA為模板的RNA聚合酶。④引發(fā)體(primosome)

高度解鏈的模板DNA與多種蛋白質(zhì)因子形成的引發(fā)前體促進(jìn)引物酶結(jié)合上來(lái)，共同形成引發(fā)體，引發(fā)體主要在隨從鏈上，連續(xù)地與引物酶結(jié)合并解離，從而在不同部位引導(dǎo)引物酶催化合成RNA引物.⑤單鏈結(jié)合蛋白(SSB)

與解開(kāi)的單鏈DNA結(jié)合，使其不再度螺旋化，保持單鏈結(jié)構(gòu)；并保護(hù)單鏈不被核酸酶降解?？梢灾貜?fù)利用。⑥

DNA聚合酶:以DNA為模板的DNA合成酶1957年，Arthurkornberg首次在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶Ⅰ，(DNApolⅠ)后來(lái)又相繼發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶Ⅱ和DNA聚合酶Ⅲ。(DNApolⅡ,DNApolⅢ)實(shí)驗(yàn)證明大腸桿菌中DNA復(fù)制的主要過(guò)程靠DNApolⅢ起作用，而DNApolⅠ和DNApolⅡ在DNA錯(cuò)配的校正和修復(fù)中起作用。DNA聚合酶的共同特性:①酶的作用需要DNA模板，因此這類酶又稱為依賴DNA的DNA聚合酶(DDDP)。②需要RNA或DNA做為引物(primer)，即DNA聚合酶不能從頭催化DNA的起始。③催化dNTP加到引物的3′-OH末端，因而DNA合成的方向是5′→3′。④三種DNA聚合酶都屬于多功能酶，它們?cè)贒NA復(fù)制和修復(fù)過(guò)程的不同階段發(fā)揮作用。性質(zhì)聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ3'5'外切活性+++5'3'外切活性+--5'3'聚合活性+中+很低+很高新生鏈合成--+主要是對(duì)DNA損傷的修復(fù)；以及在DNA復(fù)制時(shí)切除RNA引物并填補(bǔ)其留下的空隙。修復(fù)紫外光引起的DNA損傷DNA復(fù)制的主要聚合酶，還具有3’-5’外切酶的校對(duì)功能，提高DNA復(fù)制的保真性原核生物中的DNA聚合酶(大腸桿菌）

α

β

γ

δ

ε定位細(xì)胞核細(xì)胞核線粒體細(xì)胞核細(xì)胞核3’-5’外切--+++酶活性功能引物合成修復(fù)作用線粒體DNA的復(fù)制核DNA的復(fù)制？真核生物中的DNA聚合酶復(fù)習(xí):描述原核生物DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)?絕大多數(shù)原核生物的DNA都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋。如果再進(jìn)一步盤(pán)繞則形成麻花狀的超螺旋三級(jí)結(jié)構(gòu)。

DNA超螺旋的生物學(xué)意義?

B-DNA是一種熱力學(xué)上穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，超螺旋的引入就提高了它的能量水平。

DNA特定區(qū)域中超螺旋的增加有助于DNA的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。

它推動(dòng)著結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化以滿足功能上的需要。什么是DNA的半保留復(fù)制?沃森-克里克根據(jù)DNA的雙螺旋模型提出的DNA復(fù)制方式。DNA在復(fù)制時(shí)首先兩條鏈之間的氫鍵斷裂，兩條鏈分開(kāi)，然后以每一條鏈分別做模板各自合成一條新的DNA鏈，這樣新合成的子代DNA分子中一條鏈來(lái)自親代DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這種復(fù)制方式為半保留復(fù)制

單鏈結(jié)合蛋白(SSB)的作用?

能與解開(kāi)的單鏈DNA結(jié)合，使其不再度螺旋化，保持單鏈結(jié)構(gòu)。

引物酶(primase)?

它是一種特殊的RNA聚合酶，可催化短片段RNA的合成。這種短RNA片段一般十幾個(gè)至數(shù)十個(gè)核苷酸不等，它們?cè)贒NA復(fù)制起始處做為引物。DNA聚合酶的共同特性?①酶的作用需要DNA模板，因此這類酶又稱為依賴DNA的DNA聚合酶(DDDP)。②需要RNA或DNA做為引物(primer)，即DNA聚合酶不能從頭催化DNA的起始。③催化dNTP加到引物的3′-OH末端，因而DNA合成的方向是5′→3′。④三種DNA聚合酶都屬于多功能酶，它們?cè)贒NA復(fù)制和修復(fù)過(guò)程的不同階段發(fā)揮作用。

⑦

DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3’-OH，另一端是5’-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來(lái)DNA連接酶在DNA復(fù)制、損傷修復(fù)、重組等過(guò)程中起重要作用3‘5‘3‘5‘OHP上海生化所1998年分子遺傳學(xué)試題：拓?fù)洚悩?gòu)酶（三）DNA的復(fù)制過(guò)程（大腸桿菌為例）P38雙鏈的解開(kāi)RNA引物的合成DNA鏈的延伸切除RNA引物，填補(bǔ)缺口，連接相鄰的DNA片段1、雙鏈的解開(kāi)

DNA的復(fù)制有特定的起始位點(diǎn)，叫做復(fù)制原點(diǎn)。ori(或o）、富含A、T的區(qū)段?；靖拍睿?/p>

上海生化所1998年分子遺傳學(xué)試題：真核生物復(fù)制起始點(diǎn)的特征包括（）A富含GC區(qū)B富含AT區(qū)CZDNAD無(wú)明顯特征

DNA復(fù)制的起始點(diǎn)原核生物的整個(gè)染色體上一般只有一個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)。真核生物中，DNA的復(fù)制是從許多起始點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始的，所以每個(gè)DNA分子上有許多個(gè)復(fù)制子。DNA復(fù)制起始點(diǎn)有結(jié)構(gòu)上的特殊性。真核生物酵母中有專一性的復(fù)制原點(diǎn)，稱為自主復(fù)制序列（ARS）例如：大腸桿菌染色體DNA復(fù)制起始點(diǎn)OriC由245個(gè)核苷酸組成，含有2個(gè)系列重復(fù)序列，該序列在所有細(xì)菌復(fù)制起始位點(diǎn)中都是保守的。從復(fù)制原點(diǎn)到終點(diǎn)，組成一個(gè)復(fù)制單位，叫復(fù)制子復(fù)制時(shí)，解鏈酶等先將DNA的一段雙鏈解開(kāi)，形成復(fù)制點(diǎn)，這個(gè)復(fù)制點(diǎn)的形狀象一個(gè)叉子，故稱為復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制方向和速度：

單起點(diǎn)、雙向等速多起點(diǎn)、雙向等速DNA子鏈的延伸主要包括兩個(gè)不同但相互有聯(lián)系的事件，即前導(dǎo)鏈和滯后鏈的合成。由拓樸異構(gòu)酶消除DNA鏈上的超螺旋，由DNAhelicase解開(kāi)雙螺旋，SSB結(jié)合使DNA單鏈穩(wěn)定。前導(dǎo)鏈的合成：由DnaG（primase）在復(fù)制起始位點(diǎn)附近合成一個(gè)10-60nt的RNA引物，然后由polⅢ把dNTP加到該引物上。滯后鏈的合成：產(chǎn)生Okazakifragments，消除RNA引物并由DNApolI補(bǔ)上這一小段DNA序列，由DNALigase把兩個(gè)片段相連。DNA的半不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制時(shí)其中一條子鏈的合成是連續(xù)的，而另一條子鏈的合成是不連續(xù)的，故稱半不連續(xù)復(fù)制。在DNA復(fù)制時(shí)，合成方向與復(fù)制叉移動(dòng)的方向一致并連續(xù)合成的鏈為前導(dǎo)鏈；合成方向與復(fù)制叉移動(dòng)的方向相反，形成許多不連續(xù)的片段，最后再連成一條完整的DNA鏈為滯后鏈(隨從鏈、后隨鏈）。在DNA復(fù)制過(guò)程中，前導(dǎo)鏈能連續(xù)合成，而滯后鏈只能是斷續(xù)的合成53的多個(gè)短片段，這些不連續(xù)的小片段稱為岡崎片段。DNA鏈的終止不需特定信號(hào)和特殊蛋白的參與基因組DNA復(fù)制時(shí)，先導(dǎo)鏈的引物是DNA，后隨鏈的引物是RNA(-)

2002年上海生化與細(xì)胞所華中科技大學(xué)2004年生物化學(xué)與分子生物學(xué)碩士研究生入學(xué)試題名詞解釋：岡崎片段（3分）武漢大學(xué)2003年碩士研究生入學(xué)分子生物學(xué)試題：Replicon、

semi-conservativereplication

華中科技大學(xué)2004年生物化學(xué)與分子生物學(xué)碩士研究生入學(xué)試題原核DNA合成酶中（）的主要功能是合成前導(dǎo)鏈和岡崎片段A、DNA聚合酶ⅠB、DNA聚合酶ⅡC、DNA聚合酶ⅢD、引物酶4、切除RNA引物，填補(bǔ)缺口，連接相鄰的DNA片段（復(fù)制終止）在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填補(bǔ)上；在DNA連接酶作用下，連接相鄰的DNA鏈。DNA復(fù)制的忠實(shí)性（1）DNA聚合酶I和III的3’-5’外切酶活性，可降解DNA，保證了DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性。（2）DNA聚合酶只能從引物的3’端延伸鏈，也增加了復(fù)制的精確性。（3）后隨鏈上的DNA合成是不連續(xù)的。這也有利于忠實(shí)復(fù)制。（四）DNA復(fù)制的方式雙鏈環(huán)狀DNA:θ型復(fù)制、滾環(huán)型、D-環(huán)型滾環(huán)復(fù)制噬菌體X174環(huán)狀DNA可以通過(guò)滾環(huán)式復(fù)制產(chǎn)生多單元單鏈DNA（1）模板鏈和新合成的鏈分開(kāi);（2）不需RNA引物，在正鏈3’

-OH上延伸（3）只有一個(gè)復(fù)制叉;

特點(diǎn)：首先在動(dòng)物線粒體中發(fā)現(xiàn)，雙鏈環(huán)在固定點(diǎn)解開(kāi)進(jìn)行復(fù)制。兩條鏈的合成高度不對(duì)稱。D環(huán)復(fù)制模型（五）真核生物中DNA的復(fù)制特點(diǎn)1、真核生物每條染色體上有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，多復(fù)制子2、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前,各個(gè)起始點(diǎn)不再重新開(kāi)始DNA復(fù)制；（而在快速生長(zhǎng)的原核生物中，復(fù)制起點(diǎn)可以連續(xù)開(kāi)始新的復(fù)制(多復(fù)制叉)）。真核生物快速生長(zhǎng)時(shí)，往往采用更多的復(fù)制起點(diǎn)。3、真核生物有多種DNA聚合酶。四、DNA的修復(fù)(DNArepairing)

DNA修復(fù)是細(xì)胞對(duì)DNA受損傷后的一種反應(yīng)，但有時(shí)并非能完全消除DNA的損傷，只是使細(xì)胞能夠耐受這DNA的損傷而能繼續(xù)生存。

DNA損傷來(lái)源1、堿基的脫落（酸和熱）2、堿基或核苷的改變（電離輻射和烷化劑等）3、錯(cuò)誤堿基4、堿基的缺失或插入5、嘧啶堿基的二聚化6、鏈的斷裂（化學(xué)試劑或電離輻射）7、DNA鏈的交聯(lián)大腸桿菌中DNA的修復(fù)系統(tǒng)DNA修復(fù)系統(tǒng)功能錯(cuò)配修復(fù)(mismatchrepair)恢復(fù)錯(cuò)配切除修復(fù)(堿基、核苷酸切除修復(fù))切除突變的堿基和核苷酸片段重組修復(fù)(recombinantrepair)

復(fù)制后的修復(fù)，重新啟動(dòng)停滯的復(fù)制叉DNA直接修復(fù)(directrepair)修復(fù)嘧啶二體或甲基化DNASOS系統(tǒng)DNA的修復(fù)，導(dǎo)致變異

扼要說(shuō)明細(xì)胞中DNA修復(fù)系統(tǒng)有哪幾種（8分）中國(guó)科學(xué)院2002年碩士學(xué)位研究生入學(xué)分子遺傳學(xué)試題1、錯(cuò)配修復(fù)錯(cuò)配修復(fù)對(duì)DNA復(fù)制忠實(shí)性的貢獻(xiàn)力達(dá)102-103，DNA子鏈中的錯(cuò)配幾乎完全能被修正。根據(jù)母鏈甲基化原則找出錯(cuò)配堿基的示意圖a.發(fā)現(xiàn)堿基錯(cuò)配。b.在水解ATP的作用下，MutS,MutL與堿基錯(cuò)配位點(diǎn)的DNA雙鏈相結(jié)合。c.MutS-MutL在DNA雙鏈上移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)甲基化DNA后由MutH切開(kāi)非甲基化的子鏈。該系統(tǒng)識(shí)別母鏈的依據(jù)來(lái)自Dam甲基化酶，它能使位于5’GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。一旦復(fù)制叉通過(guò)復(fù)制起始位點(diǎn)，母鏈就會(huì)在開(kāi)始DNA合成前的幾秒種至幾分鐘內(nèi)被甲基化。2、切除修復(fù)

堿基切除修復(fù)：DNA堿基修復(fù)機(jī)制的一種。受損DNA通過(guò)不同酶的作用切除錯(cuò)誤堿基后，通過(guò)一系列酶的作用進(jìn)行正確填補(bǔ)而恢復(fù)功能。

內(nèi)容：研究發(fā)現(xiàn)，所有細(xì)胞中都帶有不同類型、能識(shí)別受損核酸位點(diǎn)的糖苷水解酶，它能夠特異性切除受損核苷酸上的N-β-糖苷鍵，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點(diǎn)，統(tǒng)稱為AP位點(diǎn)。DNA分子中一旦產(chǎn)生了AP位點(diǎn)，內(nèi)切酶就會(huì)把受損核苷酸的糖苷-磷酸鍵切開(kāi)，移去AP位點(diǎn)附近小片段DNA，并由DNA聚合酶I和DNA連接酶共同完成修復(fù)。核苷酸切除修復(fù)

當(dāng)DNA鏈上相應(yīng)位置的核苷酸發(fā)生損傷，導(dǎo)致雙鏈之間無(wú)法形成氫鍵，則由核苷酸切除修復(fù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)修復(fù)。1）通過(guò)特異的核酸內(nèi)切酶識(shí)別損傷部位2）由酶的復(fù)合物在損傷部位的兩邊切除幾個(gè)核苷酸3）DNA聚合酶以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈4）DNA連接酶將切口補(bǔ)平損傷發(fā)生后，首先由酶的復(fù)合物在已損傷的核苷酸5’和3’位分別切開(kāi)磷酸糖苷鍵，產(chǎn)生并移去DNA小片段，然后由DNA聚合酶合成新片段，并由DNA連接酶完成修復(fù)中的最后步驟。3、重組修復(fù)

(recombinantrepair)重組修復(fù)又被稱為“復(fù)制后修復(fù)”，它發(fā)生在復(fù)制之后。機(jī)體細(xì)胞對(duì)在復(fù)制起始時(shí)尚未修復(fù)的DNA損傷部位可以先復(fù)制再修復(fù)，即先跳過(guò)該損傷部位，在新合成鏈中留下一個(gè)對(duì)應(yīng)于損傷序列的缺口，該缺口由DNA重組來(lái)修復(fù)：先從同源DNA母鏈上將相應(yīng)核苷酸序列片段移至子鏈缺口處，然后再用新合成的序列補(bǔ)上母鏈空缺。4、

DNA的直接修復(fù)

(directrepair）

生物體內(nèi)還存在DNA損傷直接修復(fù)而并不需要切除堿基或核苷酸的機(jī)制。直接修復(fù)是把受損傷的堿基恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的過(guò)程。

DNA光解酶的作用在DNA光解酶的作用下將環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體和6-4光化物還原成為單體O6-甲基轉(zhuǎn)移酶使O6甲基化鳥(niǎo)嘌呤恢復(fù)成鳥(niǎo)嘌呤

此外，生物體內(nèi)還廣泛存在著使O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤脫甲基化的甲基轉(zhuǎn)移酶，以防止形成G-T配對(duì)。5、SOS反應(yīng)（SOSresponse）

SOS反應(yīng)是細(xì)胞DNA受到損傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制的緊急情況下，細(xì)胞為求生存而產(chǎn)生的一種應(yīng)急措施。SOS反應(yīng)包括誘導(dǎo)DNA損傷修復(fù)、誘變效應(yīng)、細(xì)胞分裂的抑制以及溶原性細(xì)菌釋放噬菌體等，細(xì)胞癌變也與SOS反應(yīng)有關(guān)。SOS反應(yīng)廣泛存在于原核和真核生物中，主要包括兩個(gè)方面：①DNA的修復(fù)，利于細(xì)胞的存活，具有重要意義；②產(chǎn)生變異，可能產(chǎn)生不利的后果，如導(dǎo)致細(xì)胞的癌變。小結(jié)DNA是攜帶遺傳信息的載體，細(xì)胞分裂前，通過(guò)DNA的復(fù)制作用，遺傳信息從親代DNA分子傳遞到子代DNA分子中。DNA復(fù)制時(shí)，是從一個(gè)特定的起始點(diǎn)開(kāi)始的，兩條DNA鏈分別作模板，在DNA聚合酶等許多酶和蛋白質(zhì)因子的參與下，以四種脫氧單核苷酸dNTP為原料，依據(jù)堿基互補(bǔ)的原則合成新的DNA分子。合成方向?yàn)?’3’?！?jīng)過(guò)復(fù)制后DNA分子中，一條鏈來(lái)自親代DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制；由于DNA復(fù)制時(shí)，兩條鏈分別作模板，有一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，這條鏈稱為前導(dǎo)鏈；而另一條鏈合成時(shí)，只能以5’3’先合成岡崎片段，然后利用DNA連接酶將各個(gè)片段連接起來(lái)形成隨從鏈，所以，DNA的復(fù)制是半不連續(xù)合成。DNA復(fù)制時(shí)，先由拓?fù)洚悩?gòu)酶作用于DNA雙螺旋分子，使之松弛，然后由DNA解鏈酶作用，解開(kāi)雙鏈。→在DNApolIII的聚合作用下連續(xù)地合成前導(dǎo)鏈；隨從鏈的合成依靠多種酶與蛋白質(zhì)因子的參與：首先在引發(fā)酶的作用下合成RNA引物，然后在DNApolIII的聚合作用下合成DNA片段，它們共同形成岡崎片段。RNA引物是靠DNA聚合酶I進(jìn)行切割的，并由DNA聚合酶I填補(bǔ)RNA引物切除后留下的空隙，最后由DNA連接酶形成一條完整的鏈。DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性很高，在原核生物中主要依靠DNA聚合酶I的外切活性來(lái)校正復(fù)制過(guò)程中的堿基錯(cuò)配，而真核生物則依靠DNA聚合酶來(lái)完成。在真核生物中，DNA復(fù)制一般有多個(gè)起始點(diǎn)，主要依靠DNA聚合酶和來(lái)完成，另外還需要多種蛋白質(zhì)因子參與。DNA復(fù)制的調(diào)控（自學(xué)/了解）復(fù)習(xí):拓?fù)洚悩?gòu)酶通過(guò)在DNA上形成缺口

超螺旋結(jié)構(gòu)。松弛真核生物中主要有五種DNA聚合酶，它們是①

α；②

β；③

γ；④

δ；⑤

ε；真核DNA聚合酶

和

顯示

3'→5'外切核酸酶活性。δε使DNA超螺旋結(jié)構(gòu)松馳的酶是（）。A．引發(fā)酶B．解旋酶C．拓?fù)洚悩?gòu)酶D．端粒酶E．連接酶

答案:CDNA復(fù)制具有那些特點(diǎn)?⒈復(fù)制是半保留的。⒉原核生物一般只有一個(gè)復(fù)制原點(diǎn)，真核生物有多個(gè)復(fù)制原點(diǎn)。⒊復(fù)制可單向進(jìn)行，也可雙向進(jìn)行，后者更為常見(jiàn)。⒋復(fù)制是半不連續(xù)的，兩條鏈都是以5‵→3‵方向合成，其中，前導(dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，隨從鏈(滯后鏈)是不連續(xù)合成的，即先合成短的岡崎片段，再連接成隨從鏈。⒌復(fù)制開(kāi)始時(shí)需要一段引物RNA

，在復(fù)制進(jìn)行到一定程度后被切除，并以一段DNA代替。⒍復(fù)制具有嚴(yán)格的保證復(fù)制準(zhǔn)確性的機(jī)制。在復(fù)制過(guò)程中，有多種酶和蛋白質(zhì)參與，可能就是保證復(fù)制準(zhǔn)確性所必需的，DNA聚合酶的校正作用，也可能是保證復(fù)制準(zhǔn)確性的數(shù)種途徑之一。如何保證DNA復(fù)制的忠實(shí)性?（1）DNA聚合酶I和III的3’-5’外切酶活性，可降解DNA，保證了DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性。（2）DNA聚合酶只能從引物的3’端延伸鏈，也增加了復(fù)制的精確性。（3）后隨鏈上的DNA合成是不連續(xù)的。這也有利于忠實(shí)復(fù)制。DNA損傷來(lái)源?1、堿基的脫落（酸和熱）2、堿基或核苷的改變（電離輻射和烷化劑等）3、錯(cuò)誤堿基4、堿基的缺失或插入5、嘧啶堿基的二聚化6、鏈的斷裂（化學(xué)試劑或電離輻射）7、DNA鏈的交聯(lián)描述錯(cuò)配修復(fù)的過(guò)程?Dam甲基化酶，使位于母鏈5’GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化，即母鏈?zhǔn)羌谆?，在開(kāi)始復(fù)制的幾分鐘里，子鏈?zhǔn)菦](méi)有甲基化的，作為子鏈修正的依據(jù)。當(dāng)子鏈中有錯(cuò)配堿基時(shí)，修復(fù)系統(tǒng)在對(duì)應(yīng)母鏈甲基化腺苷酸的上游鳥(niǎo)苷酸5’位置切開(kāi)子鏈并在切口處啟動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)合成子鏈。

DNA大多數(shù)自發(fā)變化都會(huì)通過(guò)稱之為

DNA修復(fù)

的作用很快被校正。僅在極少情況下，DNA將變化的部分保留下來(lái)導(dǎo)致永久的序列變化，稱為

突變

。

DNA修復(fù)包括三個(gè)步驟：

DNA修復(fù)核酸酶

對(duì)DNA鏈上不正常堿基的識(shí)別與切除，

DNA聚合酶

對(duì)已切除區(qū)域的重新合成，

DNA連接酶

對(duì)剩下切口的修補(bǔ)。

細(xì)菌的錯(cuò)配修復(fù)機(jī)制可以識(shí)別復(fù)制時(shí)新舊DNA鏈之間錯(cuò)誤配對(duì)的堿基，這是因?yàn)椋ǎ?。A．新DNA鏈含有錯(cuò)誤的堿基B．舊DNA鏈更傾向于含有錯(cuò)誤堿基C．舊DNA鏈在特殊位點(diǎn)含有甲基化基團(tuán)D．新DNA鏈在特殊位點(diǎn)含有甲基化基E．DNA聚合酶與新鏈結(jié)合答案：C五、DNA的轉(zhuǎn)座（一）基本概念：DNA的轉(zhuǎn)座：或稱移位，由可移位因子介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn）：存在于染色體DNA上可自主復(fù)制和位移的基本單位。

1951年，通過(guò)對(duì)玉米籽粒色斑不穩(wěn)定遺傳現(xiàn)象研究，B.McClintock(美)首次提出轉(zhuǎn)座子的概念。轉(zhuǎn)座的生物學(xué)意義?能說(shuō)明在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的許多基因缺失或倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。常被用于構(gòu)建新的突變體。（二）轉(zhuǎn)座子的類型和結(jié)構(gòu)特征1.原核生物轉(zhuǎn)座子的類型：1、插入序列(insertionalsequence,IS)2、復(fù)合轉(zhuǎn)座子(compositetransposon)3、TnA家族插入序列（insertionalsequence,IS）P57

1.最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子,不含有任何宿主基因。

2.是很小的DNA片段(約1kb)，末端具有倒置重復(fù)序列。

3.轉(zhuǎn)座時(shí)常復(fù)制宿主靶位點(diǎn)4～15bp的DNA形成正向重復(fù)區(qū)。

4.大部分IS序列只有一個(gè)開(kāi)放讀碼框。

5.是細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA的正常組成部分。IS序列的結(jié)構(gòu)特征比較

長(zhǎng)度（bp）兩端倒置重復(fù)區(qū)（bp）靶位點(diǎn)正向重復(fù)區(qū)（bp）靶位點(diǎn)IS1768239隨機(jī)IS21327415有熱點(diǎn)IS414281811或12AAAN20TTTIS51195164有熱點(diǎn)IS10R1329229NGCTNAGCNIS50R153199有熱點(diǎn)IS9031057189未知1.是一類帶有某些抗藥性基因(或其他宿主基因)的轉(zhuǎn)座子2.兩翼往往是兩個(gè)相同或高度同源的IS序列。3.IS序列不能再單獨(dú)移動(dòng)，只能作為復(fù)合體移動(dòng)。復(fù)合式轉(zhuǎn)座子（compositetransposon）1.沒(méi)有IS序列的、體積龐大(5000bp以上)的轉(zhuǎn)座子。2.常帶有3個(gè)基因，一個(gè)編碼β-內(nèi)酰胺酶(AmpR)，另兩個(gè)則是轉(zhuǎn)座作用所必須的。3.所有TnA類轉(zhuǎn)座子兩翼都帶有38bp的倒置重復(fù)序列。TnA家族轉(zhuǎn)座子TnA的結(jié)構(gòu)示意圖

2、轉(zhuǎn)座作用的機(jī)制P62

轉(zhuǎn)座發(fā)生時(shí)，受體分子中有一段很短的（3～12bp）被稱為靶序列的DNA會(huì)被復(fù)制，使插入的轉(zhuǎn)座子位于兩個(gè)重復(fù)的靶序列之間。轉(zhuǎn)座酶既能識(shí)別轉(zhuǎn)座子的兩端，也能與靶位點(diǎn)序列結(jié)合。

（1）復(fù)制性轉(zhuǎn)座（2）非復(fù)制性轉(zhuǎn)座

復(fù)制性轉(zhuǎn)座(ReplicativeTransposition)A.整個(gè)轉(zhuǎn)座子被復(fù)制，所移動(dòng)的僅僅是原轉(zhuǎn)座子的拷貝。B.轉(zhuǎn)座酶(transposase)和解離酶(resolvase)分別作用于原始及復(fù)制轉(zhuǎn)座子。C.TnA類主要是這種形式A.原始轉(zhuǎn)座子作為一個(gè)可移動(dòng)的實(shí)體直接被移位。B.IS序列、Mu及Tn5等都以這種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)座。

非復(fù)制性轉(zhuǎn)座(NonreplicativeTransposition)3、轉(zhuǎn)座子的遺傳效應(yīng)P63（1）轉(zhuǎn)座引起插入突變,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因失活。

（2）插入位置出現(xiàn)新的基因。（3）引起染色體的畸變。（4）引起生物進(jìn)化，使相距很遠(yuǎn)的基因組合到一起產(chǎn)生具有新的功能的基因或蛋白質(zhì)分子。A.玉米中的轉(zhuǎn)座子－Ac-Ds體系B.果蠅中的轉(zhuǎn)座子－P轉(zhuǎn)座子(Pelement)4、真核生物中的轉(zhuǎn)座子玉米中的控制元件-

轉(zhuǎn)座子

(1)自主性元件:具有自主剪接和轉(zhuǎn)座的功能。(2)非自主性元件:單獨(dú)存在時(shí)是穩(wěn)定的，不能轉(zhuǎn)座，當(dāng)基因組中存在與非自主性因子同家族的自主性因子時(shí)，它才具備轉(zhuǎn)座功能。

Ds-Ac系統(tǒng)C

代表顏色,決定玉米糊粉層紅和紫色的發(fā)生。抑制因子（inhibitor,I)，后改稱為解離因子

(dissociator,Ds),它抑制C基因的作用。I基因（Ds）和C都在玉米的第九對(duì)染色體上，且兩者的座位很近。激活因子(activator,Ac),能夠控制Ds因子。C與I基因(Ds)之間易發(fā)生斷裂，使I基因(Ds)轉(zhuǎn)座到原來(lái)染色體的其他部位或別的染色體上，于是C恢復(fù)活性表現(xiàn)有色。如果I基因（Ds）停留在原來(lái)的座位，并未發(fā)生斷裂和轉(zhuǎn)座，那么玉米籽粒為無(wú)色。

為什么Ds既能停留在原位，對(duì)C基因起著抑制作用，又能在玉米籽粒發(fā)育的不同階段發(fā)生斷裂和轉(zhuǎn)座呢？Ds的作用還受到激活因子Ac的控制Ac和Ds在不同的染色體上沒(méi)有Ac的情況下籽粒為無(wú)色，但當(dāng)Ac從1個(gè)增加到2或3個(gè)時(shí)，籽粒上帶色斑點(diǎn)反而減少了。說(shuō)明Ac的增加推遲了Ds因子的解離和轉(zhuǎn)座。Ds和Ac都可以轉(zhuǎn)座：Ac的作用是自主的，而Ds的行為卻依賴于Ac的作用。玉米控制因子(Ac/Ds)的功能:1.在結(jié)構(gòu)和功能上與細(xì)菌轉(zhuǎn)座子是相似的2.可能引起染色體結(jié)構(gòu)的許多變化3.可能引起單個(gè)玉米顆粒的表型發(fā)生許多變化4.在植物發(fā)育期間的不同時(shí)間都有活性果蠅中的轉(zhuǎn)座子－P轉(zhuǎn)座子(Pelement)屬于非復(fù)制型。P轉(zhuǎn)座子兩翼都有31bp倒置重復(fù)序列，轉(zhuǎn)座后導(dǎo)致靶DNA復(fù)制產(chǎn)生8bp正向重復(fù)序列。有實(shí)驗(yàn)證明，

P轉(zhuǎn)座子插入果蠅基因組W位點(diǎn)引起雜種不育。P轉(zhuǎn)座子的活化具組織特異性：只在生殖細(xì)胞中被活化，但在生殖細(xì)胞和體細(xì)胞組中均被轉(zhuǎn)錄。復(fù)習(xí):什么是轉(zhuǎn)座子?轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）是存在于染色體DNA上可自主復(fù)制和位移的基本單位。自主元件?具有自主剪接和轉(zhuǎn)座的功能。在任何基因座，它的插入產(chǎn)生一個(gè)不穩(wěn)定的或易變的等位基因。非自主元件?單獨(dú)存在時(shí)是穩(wěn)定的，不能轉(zhuǎn)座，當(dāng)基因組中存在與非自主性因子同家族的自主性因子時(shí)，它才具備轉(zhuǎn)座功能。因?yàn)樽灾髟転榉亲灾髟霓D(zhuǎn)座提供反式作用蛋白（蛋白酶）。

轉(zhuǎn)座元件（因子）是指能

移動(dòng)

到基因組其他位置的DNA序列。轉(zhuǎn)座元件在以下方面影響基因組：能夠引起基因的

重排

，通過(guò)插入能夠

滅活

基因，轉(zhuǎn)座元件的啟動(dòng)子能夠影響鄰近基因的表達(dá)。

最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座元件是IS元件。IS元件由兩段短的

反向

重復(fù)序列和一段夾在重復(fù)序列之間的負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)座的

轉(zhuǎn)座酶

基因組成。當(dāng)整合到新位點(diǎn)后，轉(zhuǎn)座元件總是在靶位點(diǎn)產(chǎn)生一段

同向

重復(fù)序列。

復(fù)合

轉(zhuǎn)座子由兩個(gè)IS元件與夾在中間的

抗生素

抗性基因組成。有些轉(zhuǎn)座元件的移動(dòng)是通過(guò)

復(fù)制

轉(zhuǎn)座的方式，即在轉(zhuǎn)座過(guò)程中在原位點(diǎn)保留一份轉(zhuǎn)座元件的拷貝。

IS元件整合到靶位點(diǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生什么？答：轉(zhuǎn)座子插入前產(chǎn)生交錯(cuò)缺口，插入后填補(bǔ)導(dǎo)致靶位點(diǎn)序列重復(fù)。一個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)座子和一個(gè)IS元件之間的關(guān)系是什么？答：復(fù)合轉(zhuǎn)座子在兩個(gè)末端有IS序列。列出一個(gè)轉(zhuǎn)座子插入到一個(gè)新位點(diǎn)所要求的步驟?答（1）在靶位點(diǎn)產(chǎn)生缺口；（2）切除轉(zhuǎn)座子；（3）轉(zhuǎn)座子與靶位點(diǎn)連接；（4）填補(bǔ)插入位點(diǎn)兩端的單鏈區(qū)。

作業(yè)1、簡(jiǎn)述由DNA到染色體的結(jié)構(gòu)變化。2、論述DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容。3、DNA復(fù)制有哪些特點(diǎn)?4、