DNA的生物合成復(fù)制市公開課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

核酸生物合成DNA生物合成RNA生物合成1/75當(dāng)代生物學(xué)已充分證實(shí)，核酸是生物遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。除少數(shù)RNA病毒外，幾乎全部生物均以DNA為遺傳信息載體。2/751958年，Crick提出了遺傳信息“中心法則”。DNA經(jīng)過復(fù)制（replication）將遺傳信息由親代傳遞給子代；經(jīng)過轉(zhuǎn)錄（transcription）和翻譯（translation），合成特異蛋白質(zhì)，以執(zhí)行各種生命功效，使后代表現(xiàn)出與親代相同遺傳性狀。DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程就組成了分子生物學(xué)中心法則（centraldogma）。補(bǔ)充：在一些情況下，RNA也能夠是遺傳信息基本攜帶者。如：RNA病毒能以本身RNA分子為模板進(jìn)行復(fù)制；致癌RNA病毒還能經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄方式將遺傳信息傳遞給DNA。DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯RNA逆轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)復(fù)制（病毒）3/75第一節(jié)DNA生物合成DNA自我復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄作用DNA損傷、修復(fù)和突變4/75一、DNA自我復(fù)制（一）半保留復(fù)制（semiconservativereplication）雙螺旋DNA每一條DNA鏈作為模板復(fù)制一條新鏈，可產(chǎn)生兩個(gè)新雙螺旋DNA分子，這兩個(gè)子代DNA分子都含有一條新鏈、一條舊鏈。與之相對是全保留復(fù)制：由復(fù)制產(chǎn)生新合成DNA鏈組成雙螺旋分子，而親本雙鏈得以保留。動(dòng)畫：DNA

replication5/751958年Meselson

和Stahl用同位素示蹤和密度梯度離心方法證實(shí)了DNA半保留復(fù)制。該試驗(yàn)首先將大腸桿菌在含15N培養(yǎng)基中培養(yǎng)約15代，使其DNA中堿基氮均轉(zhuǎn)變?yōu)?5N。然后將大腸桿菌移至只含14N培養(yǎng)基中同時(shí)培養(yǎng)一代、二代。分別提取DNA，作密度梯度離心，將含有不一樣密度DNA分離開。DNA半保留復(fù)制試驗(yàn)證實(shí)動(dòng)畫：DNA半保留復(fù)制試驗(yàn)6/75按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA堿基序列一致，即子代保留了親代全部遺傳信息，表達(dá)了遺傳保守性。半保留復(fù)制意義7/75模板

底物解螺旋酶

單鏈結(jié)合蛋白拓?fù)洚悩?gòu)酶

引物、引物酶DNA聚合酶

DNA連接酶（二）DNA復(fù)制條件8/75DNA復(fù)制是模板依賴性，必須要以親代DNA鏈作為模板。親代DNA兩股鏈解開后，可分別作為模板進(jìn)行復(fù)制。

1.模板（template）9/75以四種脫氧核苷三磷酸為底物，即dATP、dGTP、dCTP、dTTP。2.底物（substrate）dNMP和dNTP代表任意一個(gè)脫氧核苷酸和脫氧核苷三磷酸。10/75解螺旋酶（helicase），又稱解鏈酶，是用于解開DNA雙鏈酶蛋白。大腸桿菌有4中解螺旋酶，即解螺旋酶I、II、III和Rep蛋白，其中Rep蛋白是最主要解螺旋酶。每解開一對堿基，需消耗2分子ATP，依靠水解ATP提供解鏈所需要能量。3.解螺旋酶11/75單鏈DNA結(jié)合蛋白（singlestrandbindingprotein,SSB），是一些能夠與單鏈DNA結(jié)合蛋白質(zhì)因子。4.單鏈DNA結(jié)合蛋白使解開雙螺旋后DNA單鏈能夠穩(wěn)定存在，即穩(wěn)定單鏈DNA，便于其作為模板復(fù)制子代DNA；保護(hù)單鏈DNA，防止核酸酶降解。12/7513/755.DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶引發(fā)拓?fù)洚悩?gòu)反應(yīng)酶稱為拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase）。DNA復(fù)制時(shí)模板DNA超螺旋松弛和復(fù)制后超螺旋再恢復(fù)都需要拓?fù)洚悩?gòu)酶參加。解鏈過程中正超螺旋形成拓?fù)湟辉~含義是指物體或圖象做彈性移位而又保持物體不變性質(zhì)。

DNA分子中存在打結(jié)，纏繞、連環(huán)現(xiàn)象。14/75拓?fù)洚悩?gòu)酶I切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)初候封閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)不需ATP。拓?fù)洚悩?gòu)酶II切斷DNA分子兩股鏈，斷端經(jīng)過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。按照作用機(jī)制，拓?fù)洚悩?gòu)酶可分為I、II兩種類型。動(dòng)畫：拓?fù)洚悩?gòu)酶15/75拓?fù)洚悩?gòu)酶II也叫旋轉(zhuǎn)酶（gyrase），在有ATP功效情況下，可引入負(fù)超螺旋，可消除復(fù)制叉前進(jìn)時(shí)產(chǎn)生扭曲張力，它和拓?fù)洚悩?gòu)酶I一起共同控制著DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。16/75引物酶（primase）本質(zhì)上是一個(gè)依賴DNARNA聚合酶，該酶以DNA為模板，聚合一段RNA短鏈引物（primer），以提供自由3’-OH，使子代DNA鏈能夠開始聚合。引物酶需組裝成引發(fā)體才能催化RNA引物合成。6.引物、引物酶在E.coli中，含有DnaB蛋白、DnaC蛋白、引物酶（DnaG蛋白）和DNA復(fù)制起始區(qū)域復(fù)合結(jié)構(gòu)被稱為引發(fā)體（primosome）。17/75許多與DNA復(fù)制直接相關(guān)基因被稱為dna基因；不過也有其它不一樣名稱。與復(fù)制相關(guān)基因：dnaA、dnaB、…dnaX對應(yīng)基因產(chǎn)物：DnaA、DnaB…DnaXDnaA：識(shí)別復(fù)制起始點(diǎn)oriC（originC）；DnaB：引發(fā)體組分，含有解螺旋酶活性；DnaC：引發(fā)體組分，幫助DnaB結(jié)合于起點(diǎn)；DnaG：引物酶，合成前體片段引物。18/75引物酶催化合成短鏈RNA引物分子

RNA引物大小，在原核生物中通常為50~100個(gè)核苷酸，而在真核生物中約為10個(gè)核苷酸。RNA引物堿基次序，與其模板DNA堿基次序相配對。19/757.DNA聚合酶全稱：依賴DNADNA聚合酶（DNA-dependentDNApolymerase，DDDP），簡稱：DNA-pol活性：1.5

3

聚合酶活性；2.核酸外切酶活性DNA聚合酶催化DNA鏈延長20/75

核酸酶：作用于核酸磷酸二酯酶稱為核酸酶，按其作用位置分為:1.核酸外切酶：作用于核酸鏈末端（3’端或5’端），逐一水解下核苷酸。脫氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA；核糖核酸外切酶：只作用于RNA。

2.核酸內(nèi)切酶：從核酸分子內(nèi)部切斷3’，5’-磷酸二酯鍵。限制性內(nèi)切酶：在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在一類能識(shí)別并水解外源雙鏈DNA核酸內(nèi)切酶，可用于特異切割DNA，常作為工具酶。21/75在原核生物中，主要DNA聚合酶有三種，分別命名為DNA聚合酶I（polI），DNA聚合酶II（polII），DNA聚合酶III（polIII），這三種酶都屬于含有各種酶活性多功效酶。1999年發(fā)覺DNA聚合酶

IV、V。參加DNA復(fù)制主要是polIII和polI。（1）種類和生理功效22/75DNA聚合酶I：主要功效是參加DNA修復(fù)，切除RNA引物并填補(bǔ)其留下空隙缺口。DNA聚合酶II：主要功效可能是參加DNA損傷修復(fù)。（詳細(xì)不祥）DNA聚合酶III：是催化大腸桿菌DNA復(fù)制主要酶。23/75

原核生物中三種DNA聚合酶

24/75真核生物DNA聚合酶25/75為了確保遺傳穩(wěn)定，DNA復(fù)制必須含有高保真性。DNA復(fù)制時(shí)保真性主要與以下原因相關(guān)：

1．恪守嚴(yán)格堿基配對規(guī)律；

2．DNA聚合酶在復(fù)制時(shí)對堿基正確選擇；

3．對復(fù)制過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行校正。（2）DNA復(fù)制保真性（fidelity）26/75DNA-polI核酸外切酶活性和及時(shí)校讀A：DNA-polI外切酶活性切除錯(cuò)配堿基；并用其聚合酶活性摻入正確配正確底物。B：堿基配對正確，DNA-polI不表現(xiàn)外切酶活性。27/75DNA連接酶（DNAligase）可催化兩段DNA片段之間磷酸二酯鍵形成，從而把兩段相鄰DNA鏈連接成一條完整鏈。8.DNA連接酶DNA連接酶連接作用DNA連接酶催化條件是：①需一段DNA片段含有3’-OH，而另一段DNA片段含有5’-Pi基；②未封閉切口位于雙鏈DNA中，即其中有一條鏈?zhǔn)峭暾虎坌枰哪芰?，在原核生物中由NAD+供能，在真核生物中由ATP供能。28/75DNA連接酶在復(fù)制中起最終接合切口作用。在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合切口作用。是基因工程主要工具酶之一。DNA連接酶作用29/75（三）原核細(xì)胞DNA復(fù)制過程復(fù)制起始

鏈延長

鏈終止

以大腸桿菌染色體（閉環(huán)DNA分子）復(fù)制為例。30/75DNA在復(fù)制時(shí)，需在特定位點(diǎn)起始，這是一些含有特定核苷酸排列次序片段，即復(fù)制起始點(diǎn)（origin）。在原核生物中，復(fù)制起始點(diǎn)通常為一個(gè)。大腸桿菌復(fù)制原點(diǎn)堿基序列是高度保守。關(guān)鍵序列是兩組短重復(fù)：3個(gè)13bp重復(fù)序列和4個(gè)9bp重復(fù)序列。1.復(fù)制起始點(diǎn)和方向大腸桿菌復(fù)制原點(diǎn)OriC中特殊序列31/75DNA復(fù)制時(shí)，以復(fù)制起始點(diǎn)（origin）為中心，向兩個(gè)方向進(jìn)行解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相反復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制（bidirectionalreplication）。但在低等生物中，也可進(jìn)行單向復(fù)制。雙向復(fù)制32/75E.coli染色體DNAθ復(fù)制：復(fù)制時(shí)有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，雙向展開，形成θ狀中間物，直至兩個(gè)復(fù)制叉相遇，這種復(fù)制稱θ復(fù)制。33/75真核細(xì)胞基因線狀DNA上含有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，是多復(fù)制子。真核細(xì)胞DNA鏈較原核生物長很多，聚合速度又較慢，怎樣處理？34/75習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰DNA復(fù)制起始點(diǎn)之間距離（或DNA片段）定為一個(gè)復(fù)制子（replicon）。復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制功效單位。DNA復(fù)制時(shí)，在復(fù)制起始點(diǎn)處，DNA雙鏈部分解開為單鏈，形成叉子形狀，這種叉狀結(jié)構(gòu)稱為復(fù)制叉（replicationfork）。35/75復(fù)制起始點(diǎn)、復(fù)制子與復(fù)制叉（動(dòng)畫演示）36/75大約20個(gè)各帶1個(gè)ATPDnaA蛋白結(jié)合到9bp重復(fù)序列上，DNA纏繞在上面，形成起始復(fù)合物（initialcomplex）。HU復(fù)合物是類組蛋白，可與DNA結(jié)合，促進(jìn)起始，受其影響，鄰近3個(gè)13bp重復(fù)序列被變性成開放復(fù)合物，即解鏈而形成一小段單鏈，所需能量由ATP供給。DnaB在DnaC幫助下結(jié)合于解鏈區(qū)，DnaB借助水解ATP產(chǎn)生能量，沿DNA鏈5’→3’方向移動(dòng)，解開DNA雙鏈。再與引物酶（DnaG蛋白）組裝成引發(fā)體（primosome），以備引物和DNA合成。起始過程37/75DnaB（解旋酶）、DnaA和DnaC參加解鏈，形成復(fù)制叉（replicationfork），SSB結(jié)合并穩(wěn)定解開單股DNA鏈；引物酶（DnaG）與上述因子、酶組成引發(fā)體（primosome），并合成RNA引物，以DNA為模板，合成一段短RNA片段，從而取得3'端自由羥基（3'-OH）。解鏈造成超螺旋，由拓?fù)洚悩?gòu)酶II實(shí)現(xiàn)超螺旋轉(zhuǎn)型，即把正超螺旋轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)超螺旋。38/7539/752.復(fù)制延長

復(fù)制延長指在DNA聚合酶催化下，以3’→5’方向親代DNA鏈為模板，從5’→3’方向聚合子代DNA鏈。其化學(xué)本質(zhì)是dNTP以dNMP方式逐一加入引物或延長中子鏈上，磷酸二酯鍵不停生成。在原核生物中，參加DNA復(fù)制延長是DNA聚合酶III。40/75

復(fù)制起點(diǎn)解開后形成2個(gè)復(fù)制叉，進(jìn)行雙向復(fù)制。當(dāng)復(fù)制叉沿DNA模板向前移動(dòng)時(shí)，新生成DNA方向與復(fù)制叉移動(dòng)方向相同嗎？半不連續(xù)復(fù)制41/75DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA鏈，即模板DNA鏈方向必須是3'→5'。因?yàn)镈NA分子中兩條鏈走向相反，所以當(dāng)分別以兩條親代DNA鏈作為模板聚合子代DNA鏈時(shí)，子代鏈聚合方向也是不一樣。半不連續(xù)復(fù)制42/75在DNA復(fù)制時(shí)，以3’→5’方向親代DNA鏈作模板子代鏈在復(fù)制時(shí)是連續(xù)進(jìn)行，其子代鏈聚合方向?yàn)?’→3’，延伸方向與復(fù)制叉移動(dòng)方向相同，這一條鏈被稱為前導(dǎo)鏈（leadingstrand）。以5’→3’方向親代DNA鏈為模板子代鏈在復(fù)制時(shí)則是不連續(xù)，由許多5’→3’DNA片斷組成，延伸方向與復(fù)制叉移動(dòng)方向相反，這條鏈被稱為滯后鏈（laggingstrand）。滯后鏈上每一段DNA短鏈稱為稱為岡崎片段（Okazakifragment）。岡崎片段大小，在原核生物中約為1000～個(gè)核苷酸，而在真核生物中約為100個(gè)核苷酸。前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制而滯后鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制半不連續(xù)性。

43/75前導(dǎo)鏈先由引物酶在起點(diǎn)處合成一段RNA引物，隨即DNApolIII即在引物上加脫氧核苷酸。前導(dǎo)鏈合成與復(fù)制叉移動(dòng)同時(shí)。44/75滯后鏈合成是分段進(jìn)行，需要不停合成岡崎片段RNA引物，然后由DNApolIII加入脫氧核苷酸。引發(fā)體主要在DNA滯后鏈上開始，它連續(xù)地與引物酶結(jié)合并解離，從而在不一樣部位引導(dǎo)引物酶催化合成RNA引物，在引物RNA3’-OH末端接下去合成DNA片段，這就是滯后鏈不連續(xù)合成開始。45/75因?yàn)镈NA兩條互補(bǔ)鏈方向相反，為使滯后鏈能與前導(dǎo)鏈被同一個(gè)DNApolIII不對稱二聚體合成，滯后鏈必須繞成一個(gè)環(huán)狀（loop）。

DNA聚合酶III全酶是一個(gè)含有雙活性位點(diǎn)非對稱聚集體，催化前導(dǎo)鏈和滯后鏈同時(shí)復(fù)制46/75

（1）去除引物，填補(bǔ)缺口（gap）：在復(fù)制過程中形成RNA引物，需由DNA聚合酶I（5’→3’外切酶活性）來水解去除；RNA引物水解后遺留缺口，由DNA聚合酶I（原核生物）或DNA聚合酶

（真核生物）催化延長缺口處DNA，直到剩下最終一個(gè)磷酸酯鍵缺口。（2）連接岡崎片段：在DNA連接酶催化下，生成最終一個(gè)磷酸酯鍵，將岡崎片段連接起來，形成完整DNA長鏈。47/75大腸桿菌環(huán)狀DNA，在oriC區(qū)染色體是雙向復(fù)制，形成兩個(gè)背道而馳復(fù)制叉，當(dāng)兩個(gè)復(fù)制叉碰在一起時(shí)，復(fù)制終止。兩個(gè)復(fù)制叉最終相遇在有多重拷貝Ter序列終止區(qū)域。Ter序列長20bp，是終點(diǎn)利用蛋白（即Tus蛋白）結(jié)合位點(diǎn)。Tus蛋白結(jié)合在終止位點(diǎn)有利于阻擋移動(dòng)復(fù)制叉。Tus-Ter復(fù)合物，能夠停頓先期抵達(dá)復(fù)制叉推進(jìn)，等候后期抵達(dá)復(fù)制叉，使二者總能相遇，完成復(fù)制。3.復(fù)制終止

48/75DNA復(fù)制過程動(dòng)畫：DNA復(fù)制49/75復(fù)制起始（1）復(fù)制原點(diǎn)：OriC序列，富含AT（2）DNA解鏈酶解開雙鏈DNA（3）

SSB結(jié)合于DNA單鏈（4）DNA旋轉(zhuǎn)酶引入負(fù)超螺旋，消除復(fù)制叉前進(jìn)時(shí)帶來扭曲張力（5）DNA引物酶(在引發(fā)體中)合成RNA引物復(fù)制延伸：（6）DNA聚合酶Ⅲ在兩條新生鏈上同時(shí)合成DNA（7）DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物，并補(bǔ)上DNA（8）DNAligase連接一個(gè)岡崎片段復(fù)制終止：（9）形成Tus-Ter復(fù)合物DNA復(fù)制過程小結(jié)50/75（四）真核細(xì)胞DNA復(fù)制（自學(xué)）51/751970年有些人從致癌RNA病毒中發(fā)覺了依賴于RNADNA聚合酶（RNA-dependentDNApolymerase）或稱RNA指導(dǎo)DNA聚合酶（RNA-directedDNApolymerase），即逆轉(zhuǎn)錄酶（reversetranscriptase，RT），能以RNA為模板合成DNA。這與通常轉(zhuǎn)錄過程中遺傳信息從DNA到RNA過程相反，故稱為逆轉(zhuǎn)錄（ReverseTranscription）。反轉(zhuǎn)錄酶發(fā)覺使中心法則更完善。二、逆轉(zhuǎn)錄作用DNA轉(zhuǎn)錄RNA逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制（病毒）52/75（一）逆轉(zhuǎn)錄酶以病毒RNA為模板合成cDNA逆轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象：逆轉(zhuǎn)錄酶含有:依賴于RNADNA聚合酶活性核糖核酸酶H

活性（降解RNA活性）依賴于DNADNA聚合酶活性逆轉(zhuǎn)錄酶作用是以dNTP為底物，以RNA為模板，合成一條與RNA模板互補(bǔ)DNA單鏈，這條DNA單鏈叫做互補(bǔ)DNA（complementaryDNA，cDNA），它與RNA模板形成RNA-DNA雜交體；隨即又在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下，水解掉RNA鏈；再以cDNA為模板合成第二條DNA鏈。至此，完成由RNA指導(dǎo)DNA合成過程。53/75攜帶逆轉(zhuǎn)錄酶病毒稱為逆轉(zhuǎn)錄病毒或還原性病毒，它侵入宿主細(xì)胞后先以病毒RNA為模板靠逆轉(zhuǎn)錄酶催化合成DNA，隨即這種DNA環(huán)化并整合（integration）到宿主細(xì)胞染色體DNA中去，以前（原）病毒（provirus）形式在宿主細(xì)胞中一代代傳遞下去。54/75

逆轉(zhuǎn)錄病毒生活周期動(dòng)畫：逆轉(zhuǎn)錄55/75（二）逆轉(zhuǎn)錄病毒引發(fā)癌癥或艾滋病許多逆轉(zhuǎn)錄病毒進(jìn)入細(xì)胞后，經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄整合到宿主染色體上并隨之同時(shí)復(fù)制。一些逆轉(zhuǎn)錄病毒上帶有致癌基因（oncogene），可引發(fā)宿主細(xì)胞分裂失控和生長異常，形成腫瘤或癌癥。56/75取得性免疫缺點(diǎn)綜合癥（acquiredimmunodeficiencysyndrome，AIDS），是由人類免疫缺點(diǎn)病毒（humanimmunodeficiencyvirus，HIV）感染而引發(fā)以T淋巴細(xì)胞免疫功效缺點(diǎn)為主一個(gè)免疫缺點(diǎn)病。HIV病毒是一個(gè)逆轉(zhuǎn)錄病毒，不使宿主細(xì)胞發(fā)生癌變，而是破壞人體免疫細(xì)胞，使人體產(chǎn)生免疫缺點(diǎn)。治療：抑制逆轉(zhuǎn)錄酶活性是艾滋病治療研究主要靶酶。核苷類似物：競爭性抑制HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶活性，并在逆轉(zhuǎn)錄中終止cDNA鏈延伸，如3’-疊氮脫氧胸苷（AZT），在逆轉(zhuǎn)錄酶合成病毒DNA時(shí)，ATZ摻入到病毒DNA中，因?yàn)锳ZT無3’-OH，所以使病毒DNA合成終止。57/75逆轉(zhuǎn)錄研究意義

逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究中重大發(fā)覺。

逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：最少在一些生物，RNA一樣兼有遺傳信息傳代與表示功效。對逆轉(zhuǎn)錄病毒研究，拓寬了20世紀(jì)初已注意到病毒致癌理論。

58/75三、DNA損傷、修復(fù)和突變DNA受到自然原因或誘變原因作用，結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)不一樣程度損傷或產(chǎn)生突變；生物體中存在有特殊修復(fù)系統(tǒng)，能夠?qū)σ恍p傷進(jìn)行適當(dāng)修復(fù)。59/75

（1）自發(fā)原因：自發(fā)脫堿基：因?yàn)镹-糖苷鍵自發(fā)斷裂，引發(fā)嘌呤或嘧啶堿基脫落。每日可達(dá)近萬個(gè)核苷酸殘基。自發(fā)脫氨基：胞嘧啶自發(fā)脫氨基可生成尿嘧啶，腺嘌呤自發(fā)脫氨基可生成次黃嘌呤。每日可達(dá)幾十到幾百個(gè)核苷酸殘基。復(fù)制錯(cuò)配：因?yàn)閺?fù)制時(shí)堿基配對錯(cuò)誤引發(fā)損傷，發(fā)生頻率較低。引發(fā)DNA損傷原因（一）DNA損傷60/75（2）物理原因：由紫外線、電離輻射、X射線等引發(fā)DNA損傷。其中，X射線和電離輻射經(jīng)常引發(fā)DNA鏈斷裂，而紫外線經(jīng)常引發(fā)嘧啶二聚體形成，如TT，TC，CC等二聚體。這些嘧啶二聚體因?yàn)樾纬闪斯矁r(jià)鍵連接環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)，因而會(huì)引發(fā)復(fù)制障礙。UV胸腺嘧啶二聚體形成61/75（3）化學(xué)原因：

脫氨劑：如亞硝酸與亞硝酸鹽，可加速C脫氨基生成U，A脫氨基生成H。62/75烷基化劑：這是一類帶有活性烷基化合物，可提供甲基或其它烷基，引發(fā)堿基或磷酸基烷基化，甚至可引發(fā)鄰近堿基交聯(lián)。DNA加合劑：如苯并芘，在體內(nèi)代謝后生成四羥苯并芘，與嘌呤共價(jià)結(jié)合引發(fā)損傷。堿基類似物：如5-FU等可摻入到DNA分子中引發(fā)損傷或突變。斷鏈劑：如過氧化物，含巰基化合物等，可引發(fā)DNA鏈斷裂。63/75（二）DNA修復(fù)系統(tǒng)

是對已發(fā)生分子改變賠償辦法，使其盡可能回復(fù)為原有天然狀態(tài)。

光復(fù)活（photoreactivation）切除修復(fù)（excisionrepair）重組修復(fù)（recombinationrepair）

SOS修復(fù)（SOSrepair）修復(fù)主要類型：64/75能夠修復(fù)因?yàn)閁V照射而形成嘧啶二聚體。修復(fù)過程由光裂合酶（photolyase）催化完成。（1）光復(fù)活（photoreactivation）其修復(fù)過程為：光裂合酶識(shí)別嘧啶二聚體并與之結(jié)合形成復(fù)合物。在400～500nm可見光照射下，酶取得能量，將嘧啶二聚體丁酰環(huán)打開。光裂合酶從DNA上解離。65/75這是一個(gè)廣泛存在修復(fù)機(jī)制，可適合用于各種DNA損傷修復(fù)。切除修復(fù)機(jī)制基本過程是將受損DNA片段切除，然后再以對側(cè)鏈為模板，重新合成新鏈進(jìn)行修復(fù)。（2）切除修復(fù)（excisionrepair）66/75在原核生物中，與DNA切除修復(fù)相關(guān)蛋白質(zhì)包含UvrA、UvrB、UvrC，以及DNApolⅠ和DNA連接酶。UvrA和UvrB主要起識(shí)別和結(jié)合受損部位作用；而UvrC則主要與受損片段切除相關(guān)。原核生物DNA切除修復(fù)機(jī)制67/75又稱為復(fù)制后修復(fù)。修復(fù)時(shí)，利用重組蛋白R(shí)ecA核酸酶活性，將另一股完整親鏈與損傷缺口相互交換。在E.coli中參加重組修復(fù)酶：RecA、RecB、RecC、DNApolI和連接酶。

（3）重組修復(fù)（recombinationrepair）68/75

（4）SOS修復(fù)（SOSRepair）SOS修復(fù)是指DNA受到嚴(yán)重?fù)p傷、細(xì)胞處于危急狀態(tài)時(shí)所誘導(dǎo)一個(gè)DNA修復(fù)方式，修復(fù)結(jié)果只是能維持基因組完整性，提升細(xì)胞生成率，但留下錯(cuò)誤較多，故又稱為錯(cuò)誤傾向修復(fù)（errorpronerepair），使細(xì)胞有較高突變率。屬于緊急修復(fù)。當(dāng)DNA兩條鏈損傷鄰近時(shí)，損傷不能被切除修復(fù)或重組修復(fù)，這時(shí)在核酸內(nèi)切酶、外切酶作用下造成損傷處DNA鏈空缺，再由損傷誘導(dǎo)產(chǎn)生一整套特殊DNA聚合酶SOS修復(fù)酶類，催化空缺部位DNA合成，這時(shí)補(bǔ)上去核苷酸幾乎是隨機(jī)，但依然保持了DNA雙鏈完整性，使細(xì)胞得以生存。但這種修復(fù)帶給細(xì)胞很高突變率。69/75DNA堿基序列發(fā)生可遺傳永久性改變稱為突變（mutation）。（三）DNA突變

突變意義：突變是進(jìn)化、分化分子基礎(chǔ)；突變造成基因型改變；突變造成死亡；突變是一些疾病發(fā)病基礎(chǔ)。70/75DNA分子上單一堿基改變稱點(diǎn)突變（pointmutation）1.置換（replacement）：（1）轉(zhuǎn)換（transition）：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。（2）顛換（transversi