生物化學(xué)-DNA的復(fù)制和修復(fù)-課件

六、真核生物DNA的復(fù)制1ppt課件（一）參與復(fù)制的酶及蛋白質(zhì)因子1.DNA聚合酶：pol

、、、、α（I）

（IV）γ（M）δ（III）ε

（II）位置細(xì)胞核細(xì)胞核線粒體細(xì)胞核細(xì)胞核亞基數(shù)目4122>13’→5’外切酶--+++引物合成酶+----持續(xù)合成能力中等低高有PCNA時(shí)高高準(zhǔn)確性高低高高高功能引物合成修復(fù)線粒體DNA合成核DNA合成修復(fù)2ppt課件2.復(fù)制體的組成（與原核生物相比較）真核生物復(fù)制酶pol/進(jìn)行性因子增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）夾子裝置器RF-C(replicationfactorC)引物合成酶pol去除引物RNaseH1和MF-1（53外切酶）滯后鏈修復(fù)pol

和DNA連接酶Ⅰ消除拓?fù)鋸埩ν負(fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ解螺旋酶T抗原單鏈結(jié)合RP-A(replicationproteinA)SSBDnaB旋轉(zhuǎn)酶polⅠ和DNA連接酶polⅠDnaG復(fù)合物夾子polⅢ原核生物3ppt課件Aschematicviewofthemajorcomponentsattheeukaryoticreplicationfork.MF-1（單鏈結(jié)合蛋白）（復(fù)制酶）（夾子）（夾子裝置器）（拓?fù)洚悩?gòu)酶）（解旋酶）（引物合成酶）（DNA連接酶）4ppt課件StructureofthePCNAhomotrimer.NotethatthetrimericPCNAringofeukaryotesisremarkablysimilartoitsprokaryoticcounterpart,thedimeric

slidingclamp.5ppt課件（二）真核生物DNA復(fù)制過程真核與原核生物在復(fù)制過程上的相同之處：-半不連續(xù)復(fù)制；

-具有相似的起始、延伸等過程。6ppt課件原核生物真核生物復(fù)制子1個(gè)多個(gè)起始點(diǎn)1個(gè)（可連續(xù)啟動(dòng)復(fù)制）多個(gè)延伸速度105bp/min1000~3000bp/min岡崎片段1000~2000個(gè)核苷酸100~200個(gè)核苷酸引發(fā)策略引物合成酶催化合成引物pol催化合成引物和寡聚脫氧核苷酸延伸策略由polⅢ異源二聚體催化前導(dǎo)鏈和滯后鏈的合成兩個(gè)pol分別催化前導(dǎo)鏈和滯后鏈的合成2.真核與原核生物DNA復(fù)制一般特點(diǎn)的比較7ppt課件（三）端粒及端粒的合成1.端粒（telomere）

真核生物線性染色體末端的特殊結(jié)構(gòu)，由許多成串短的重復(fù)順序組成，具有穩(wěn)定染色體末端結(jié)構(gòu)的功能。四膜蟲TTGGGG(僅列一條鏈的序列)人TTAGGG8ppt課件2.端粒酶（telomerase）

含有RNA鏈的逆轉(zhuǎn)錄酶，它以所含RNA為模板來合成DNA端粒結(jié)構(gòu)。3.端粒的合成

端粒酶結(jié)合到端粒的3末端上，酶分子中RNA鏈5末端識(shí)別DNA3末端并互補(bǔ)配對(duì)。以RNA鏈為模板使DNA鏈延伸，合成一個(gè)重復(fù)單位后再向前移動(dòng)一個(gè)單位。3單鏈可回折作為引物，合成其互補(bǔ)鏈。9ppt課件(a)TelomeresonhumanchromosomesconsistofthehexanucleotidesequenceTTAGGGrepeatedbetween1000and1700times.(b)Likeothertelomerases,humantelomeraseisaribonucleoprotein.10ppt課件ProblemposedinthereplicationoflinearDNA:theendofonedaughterstrandwillbeshortenedaftereachroundofreplication.11ppt課件SynthesisoftelomericDNAbytelomeraseextendsthe3-end.12ppt課件七、生物體DNA復(fù)制的基本特點(diǎn)復(fù)制方式為半保留復(fù)制。

復(fù)制起始于特定位置；原核生物、病毒是單復(fù)制子，具一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)；真核生物是多復(fù)制子，具多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。

復(fù)制有單向和雙向復(fù)制（后者更為常見）。

復(fù)制時(shí)，DNA鏈由5’→3’延伸，需RNA引物，復(fù)制過程為半不連續(xù)復(fù)制。13ppt課件第二節(jié)DNA的損傷及修復(fù)14ppt課件

導(dǎo)致DNA損傷的因素生物因素：物理因素：化學(xué)因素：復(fù)制錯(cuò)誤等。紫外線電離輻射如：HNO2

烷化劑可使同一條鏈上相鄰嘧啶形成嘧啶二聚體（TT,CT,CC）^^^打斷DNA雙鏈或單鏈，破壞堿基使堿基脫氨基，AI,CU，造成堿基錯(cuò)配可導(dǎo)致堿基錯(cuò)配、DNA交聯(lián)、堿基脫嘌呤等15ppt課件修復(fù)系統(tǒng)錯(cuò)配修復(fù)直接修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)傾錯(cuò)修復(fù)16ppt課件（一）錯(cuò)配修復(fù)（mismatchrepair）定義：復(fù)制后的DNA在短時(shí)間內(nèi)GATC序列是半甲基化的，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)配堿基，包括錯(cuò)配堿基在內(nèi)的未甲基化的新鏈可被切除，并以甲基化的鏈為模板進(jìn)行修復(fù)合成。17ppt課件（二）直接修復(fù)某些損傷的核苷酸和錯(cuò)配的堿基可以被某些蛋白質(zhì)識(shí)別和修復(fù)，這些蛋白質(zhì)為了能夠找出特別損傷部位可以連續(xù)監(jiān)測(cè)DNA。這些蛋白質(zhì)不切斷DNA或切除堿基而是直接實(shí)施修復(fù)，這樣的損傷修復(fù)機(jī)制稱為直接修復(fù)。18ppt課件

可見光激活光復(fù)活酶，其可以分解由于紫外線照射形成的嘧啶二聚體，恢復(fù)DNA的正常結(jié)構(gòu)。光復(fù)活修復(fù)（photoreactivationrepair）

此修復(fù)方式從低等生物到鳥類皆有，在植物中比較重要。19ppt課件DNAisdistortedatthesiteofT-Tdimer.20ppt課件通過光復(fù)活酶修復(fù)胸腺嘧啶二聚體的過程21ppt課件（三）切除修復(fù)(excisionrepair)定義：

包括：堿基切除修復(fù)（base-excisionrepair）核苷酸切除修復(fù)（nucleotide-excisionrepair）

在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損傷部分切除掉，并以完整鏈的一條鏈為模板，合成切去的部分，使DNA恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)的過程。22ppt課件（四）重組修復(fù)定義：含有嘧啶二聚體或其他結(jié)構(gòu)損傷的DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí)，子代DNA鏈在損傷部位出現(xiàn)缺口。通過遺傳重組，從完整的母鏈上將相應(yīng)的片段移至子鏈的缺口處，然后用再合成的多核苷酸鏈補(bǔ)上母鏈的空缺。23ppt課件（五）應(yīng)急反應(yīng)(SOS)和易錯(cuò)修復(fù)

許多可造成DNA損傷或抑制復(fù)制的處理均能引起一系列復(fù)雜的誘導(dǎo)反應(yīng)，稱為SOS反應(yīng)。1.應(yīng)急反應(yīng)包括：DNA損傷修復(fù)誘變效應(yīng)細(xì)胞分裂的抑制溶原性細(xì)菌釋放噬菌體（細(xì)胞癌變也與SOS反應(yīng)有關(guān)）24ppt課件傾錯(cuò)的DNA聚合酶IV、V避免差錯(cuò)的修復(fù)（errorfreerepair）傾向差錯(cuò)的修復(fù)（errorpronerepair）2.SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的修復(fù)系統(tǒng)錯(cuò)配修復(fù)、直接修復(fù)、切除修復(fù)、重組修復(fù)3.SOS反應(yīng)機(jī)制

由RecA蛋白和LexA阻遏物相互作用引起的。25ppt課件4.SOS反應(yīng)的意義SOS反應(yīng)包括兩方面：DNA修復(fù)和導(dǎo)致變異。修復(fù)可使DNA恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)，而變異可增加物種生存的機(jī)會(huì)，在進(jìn)化中是十分有意義的。26ppt課件第三節(jié)RNA指導(dǎo)下的DNA的合成27ppt課件28ppt課件逆轉(zhuǎn)錄作用（reversetranscription）

是以RNA為模板，即按照RNA中的核苷酸順序合成DNA的過程。29ppt課件1964年，Temin提出前病毒學(xué)說，即在致癌RNA病毒的感染過程中存在一個(gè)DNA中間體（前病毒）。1970年，Temin和Baltimore分別從致癌RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。（一）逆轉(zhuǎn)錄酶（reversetranscriptase）的發(fā)現(xiàn)致癌RNA病毒是一大群能引起鳥類、哺乳類等動(dòng)物白血病和肉瘤以及其它腫瘤的病毒。這類病毒侵染細(xì)胞后并不引起細(xì)胞死亡，卻可以使細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。30ppt課件1975年，獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。31ppt課件（二）逆轉(zhuǎn)錄酶的性質(zhì)活性：

RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活力

DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活力核糖核酸酶H的活力以4種dNTP為底物需要有模板和引物聚合方向：53

需Mg2+（Mn2+）

數(shù)目：70個(gè)/病毒粒子

結(jié)構(gòu)：含、兩個(gè)亞基32ppt課件逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因組通常有兩條相同的（+）RNA鏈所組成，在靠近5’端的區(qū)域以氫鍵結(jié)合在一起。5’端具有帽子結(jié)構(gòu)，3’端具有多聚腺苷酸?？拷?’有1分子宿主tRNA，作為逆轉(zhuǎn)錄引物。典型逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組長(zhǎng)約7000-100000核苷酸，攜帶3個(gè)基因（gag，編碼核心蛋白、pol，編碼蛋白酶、整合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、env，編碼膜蛋白)。基因組RNA的兩端具有同樣的序列，成為正向重復(fù)。33ppt課件Generalstructureofanintegratedretrovirusgenome.Thelongterminalrepeats(LTRs)havesequencesneededfortheregulationandinitiationoftranscription.ThesequencedenotedψisrequiredforpackagingretroviralRNAsintomaturevirusparticles.34ppt課件35ppt課件（三）逆轉(zhuǎn)錄病毒生活史:逆轉(zhuǎn)錄病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化下，以病毒的RNA為模板合成互補(bǔ)DNA（cDNA），形成RNA-DNA雜化體，逆轉(zhuǎn)錄酶將雜化體中的RNA降解，同時(shí)以剩下的DNA鏈為模板合成另一條互補(bǔ)的DNA鏈，結(jié)果形成雙鏈DNA雙鏈DNA整合到宿主DNA中利用宿主復(fù)制和轉(zhuǎn)錄機(jī)器生產(chǎn)大量的病毒RNA36ppt課件轉(zhuǎn)錄出的mRNA翻譯成病毒的包膜蛋白，逆轉(zhuǎn)錄酶和殼體蛋白將病毒RNA、逆轉(zhuǎn)錄酶和殼體蛋白組裝成病毒的核殼體核殼體結(jié)合包膜蛋白形成完整的逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄酶沒有3ˊ-5ˊ外切酶活性或校正活性，所以它的錯(cuò)誤率比任何DNA聚合酶都高37ppt課件+病毒RNA侵染宿主細(xì)胞RNA-cDNA雜交分子RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶-DNA整合入染色體基因組DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶-+雙鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄過程核糖核酸酶H