DNA的生物合成复制省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

DNA生物合成生物合成(复制复制)DNA Biosynthesis，Replication 第1页n n 为蛋白质和为蛋白质和为蛋白质和为蛋白质和RNARNA编码编码编码编码DNADNA功效片断，是以功效片断，是以功效片断，是以功效片断，是以碱基排列次序方式储存遗传信息。碱基排列次序方式储存遗传信息。碱基排列次序方式储存遗传信息。碱基排列次序方式储存遗传信息。v基因组基因组(genome)某一物种拥有全部遗传物质，从分子意义上某一物种拥有全部遗传物质，从分子意义上说，指全部说，指全部DNA序列。序列。人类基因组由人类基因组由3109bpDNA组成组成,约含约含3.5万万个基因。个基因。基因基因(gene)第2页中心法则：1958年F.Crick提出第3页1970年H.Temin补充逆转录 第4页DNA生物合成生物合成DNA复制（复制（DNA指导指导DNA合成）合成）逆转录逆转录(逆转录病毒逆转录病毒RNA指导指导DNA合成合成)校正复制中可能出现错误，并修复受校正复制中可能出现错误，并修复受到损伤到损伤DNA。细胞中酶促修复系统：细胞中酶促修复系统：第5页复制复制(replication)是指遗传物质传代，以母链是指遗传物质传代，以母链DNA为模板合为模板合成子链成子链DNA过程。过程。复制复制亲代亲代DNA子代子代DNA第一节第一节 DNADNA复制复制第6页一、一、DNA复制特征复制特征1.半保留性半保留性2.双向性双向性3.半不连续性半不连续性4.方向性方向性5.高保真性高保真性第7页 DNADNA复复复复制制制制时时时时，母母母母链链链链DNADNA解解解解开开开开为为为为两两两两股股股股单单单单链链链链，各各各各自自自自作作作作为为为为模模模模板板板板按按按按碱碱碱碱基基基基配配配配对对对对规规规规律律律律，合合合合成成成成与与与与模模模模板板板板互互互互补补补补子子子子链链链链。子子子子代代代代细细细细胞胞胞胞DNADNA，一一一一股股股股单单单单链链链链从从从从亲亲亲亲代代代代完完完完整整整整地地地地接接接接收收收收过过过过来来来来，另另另另一一一一股股股股单单单单链链链链则则则则完完完完全全全全重重重重新新新新合合合合成成成成，两两两两个个个个子子子子细细细细胞胞胞胞DNADNA都都都都和和和和亲亲亲亲代代代代DNADNA碱碱碱碱基基基基序序序序列列列列一一一一致致致致，这这这这种种种种复复复复制制制制方方方方式式式式称称称称为为为为半半半半保保保保留复制留复制留复制留复制。概念概念（一）半保留复制（一）半保留复制第8页子链继承母链遗传信息几个可能方式子链继承母链遗传信息几个可能方式 全保留式全保留式 半保留式半保留式 混合式混合式 第9页轻链14N-DNA重链15N-DNA轻、重链DNA混合半保留复制第一代DNA半保留复制第二代DNA半保留复制第三代DNA试验证据试验证据（同位素（同位素标识技术、密度标识技术、密度梯度离心）梯度离心）1958年年Matthew Messelson和和Franklin Stahl 试验结果支持试验结果支持半保留复制半保留复制构想。构想。第10页按按半半保保留留复复制制方方式式，子子代代DNA与与亲亲代代DNA A碱碱基基序序列列一一致致，即即子子代代保保留留了了亲亲代代全全部部遗遗传传信信息，表达了遗传息，表达了遗传保守性保守性。半保留复制意义半保留复制意义遗传保守性，是物种稳定性分子基础，但遗传保守性，是物种稳定性分子基础，但不不是绝正确是绝正确。第11页3 5 3 5 3535解链方向解链方向领头链领头链(leading strand)随从链随从链(lagging strand)35（二）复制半不连续性（二）复制半不连续性子链沿母链模板复制，只能从子链沿母链模板复制，只能从5 5向向3 3延延伸。伸。同一个复制叉上只能有一个解链方向。同一个复制叉上只能有一个解链方向。第12页Semidiscontinuous Replication 第13页顺顺着着解解链链方方向向生生成成子子链链，复复制制是是连连续续进进行行，这这股股链称为链称为领头链领头链。另另一一股股链链因因为为复复制制方方向向与与解解链链方方向向相相反反，不不能能顺顺着着解解链链方方向向连连续续延延长长，这这股股不不连连续续复复制制链链称称为为随随从从链链。复复制制中中不不连连续续片片段段称称为为岡岡崎崎片片段段(okazaki fragment)。领领头头链链连连续续复复制制而而随随从从链链不不连连续续复复制制，就就是是复复制制半不连续性半不连续性。第14页冈崎片段冈崎片段 1968年日本生化学者冈崎用电镜及放射年日本生化学者冈崎用电镜及放射 自显影技术，观察到自显影技术，观察到DNA复制中出现一些不复制中出现一些不连续片段，将这些不连续片段称为冈崎片段。连续片段，将这些不连续片段称为冈崎片段。原核生物原核生物:1000个核苷酸个核苷酸真核生物真核生物:100200个核苷酸个核苷酸第15页第16页 原核生物复制时，原核生物复制时，DNA从从起始点起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反复向两个方向解链，形成两个延伸方向相反复制叉，称为制叉，称为双向复制双向复制。（三）双向复制（三）双向复制第17页第18页 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子双向复制。制子双向复制。第19页1.恪守严格碱基配对规律；恪守严格碱基配对规律；2.聚合酶在复制延长时对碱基选择功效；聚合酶在复制延长时对碱基选择功效；3.复制犯错时复制犯错时DNA-pol及时校读功效。及时校读功效。DNA复制保真性最少要依赖三种机制复制保真性最少要依赖三种机制（四）（四）复制高保真性复制高保真性第20页DNA-pol核酸外切酶活性和及时校读核酸外切酶活性和及时校读A：DNA-pol外切酶活性切除错配碱基；并用其外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺入正确配正确底物。聚合活性掺入正确配正确底物。B：碱基配对正确，：碱基配对正确，DNA-pol不表现活性。不表现活性。第21页二、二、DNA复制反应体系复制反应体系底物底物(substrate):dATP,dGTP,dCTP,dTTP聚合酶聚合酶(polymerase):依赖依赖DNADNA聚合酶，简写聚合酶，简写 为为 DNA-pol模板模板(template):解开成单链解开成单链DNA母链母链引物引物(primer):提供提供3-OH末端使末端使dNTP能够依次聚能够依次聚合合 其它酶和蛋白质因子其它酶和蛋白质因子第22页复制化学反应复制化学反应 (dNMP)n+dNTP (dNMP)n+1+PPi 目目 录录第23页聚合反应特点聚合反应特点DNA DNA 新链生成需新链生成需新链生成需新链生成需引物引物引物引物和和和和模板模板模板模板；新链延长只可沿新链延长只可沿新链延长只可沿新链延长只可沿5 5 3 3 方向进行方向进行方向进行方向进行 。第24页DNA聚合酶聚合酶全称：全称：依赖依赖DNADNA聚合酶聚合酶(DNA-dependent DNA polymerase)简称：简称：DNA-pol活性：活性：1.53 聚合活性聚合活性2.核酸外切酶活性核酸外切酶活性第25页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 5 3 外切酶活性外切酶活性?能切除引物、突变能切除引物、突变 DNA片段。片段。能识别错配碱基对，并将其水解。能识别错配碱基对，并将其水解。（较正）（较正）2 2、核酸外切酶活性、核酸外切酶活性 目目 录录第26页催化催化DNA聚聚合（主要）合（主要）参加参加DNA损伤损伤应急状态修复应急状态修复修复合成、切修复合成、切除引物、填补除引物、填补空隙空隙功效功效2040400分子数分子数/细胞细胞1011亚基种类亚基种类+-+5 外切酶活性外切酶活性+5 外切酶活性外切酶活性+5 聚合酶活性聚合酶活性pol IIIpol IIpol IE.Coli中中DNA聚合酶聚合酶第27页功效：功效：是原核生物复制延长中真正起催化作用酶。是原核生物复制延长中真正起催化作用酶。DNA-pol(250kD)7-107-10个亚基组成不对称个亚基组成不对称二聚体二聚体关键酶（关键酶（2 22 2 2）亚基催化磷酸二酯键形成。亚基催化磷酸二酯键形成。亚基含有亚基含有3535核酸外切酶核酸外切酶 活性，起较正作用活性，起较正作用滑动夹子（两个滑动夹子（两个 亚基）亚基）（2 围绕双螺旋形成一个围绕双螺旋形成一个 环，模板链从该环经过）环，模板链从该环经过）夹夹稳模板并沿模板滑动稳模板并沿模板滑动 复合物复合物 夹子装载夹子装载第28页 亚基与模板结合亚基与模板结合第29页nPol Pol 全酶（全酶（二聚体二聚体）每一个单体都含有催化活）每一个单体都含有催化活性，一个作用于领头链，另一个作用于随从链，性，一个作用于领头链，另一个作用于随从链，使两股链在使两股链在同一位置同一时段同一位置同一时段沿沿同一方向同一方向进行合进行合成。成。（亚基）亚基）（关键酶）（关键酶）3 3 5 5 55第30页功效功效：对复制中错误进行校读，对复制和修对复制中错误进行校读，对复制和修复中出现空隙进行填补。复中出现空隙进行填补。DNA-pol （109kD）第31页DNA-pol（120kD）DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活。基因发生突变，细菌依然能存活。它参加它参加DNA损伤应急状态修复。损伤应急状态修复。第32页真核生物真核生物DNADNA聚合酶聚合酶DNA-pol 起始引发起始引发，有引物酶活性，有引物酶活性。延长子链主要酶延长子链主要酶，有解螺旋酶活性。，有解螺旋酶活性。参加低保真度复制参加低保真度复制 。在复制过程中起校读、修复和填补缺在复制过程中起校读、修复和填补缺口作用。口作用。在在线粒体线粒体DNA复制中起催化作用。复制中起催化作用。DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 第33页真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶第34页DNA聚合酶聚合酶和和是真核是真核DNA复制主要酶复制主要酶n nDNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 和引物酶形成一复合物，参加和引物酶形成一复合物，参加和引物酶形成一复合物，参加和引物酶形成一复合物，参加RNARNA引物合成及随从（领头）链起始合成。引物合成及随从（领头）链起始合成。引物合成及随从（领头）链起始合成。引物合成及随从（领头）链起始合成。n nDNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 是主要复制酶，参加冈崎片段是主要复制酶，参加冈崎片段是主要复制酶，参加冈崎片段是主要复制酶，参加冈崎片段延伸及领头链合成。延伸及领头链合成。延伸及领头链合成。延伸及领头链合成。3 5 5 3 领头链领头链3 5 3 5 亲代亲代DNA随从链随从链引物引物DNA-pol DNA-pol /primase第35页53DNA polDNA pol 按同一方向按同一方向前进同时合成两条新链前进同时合成两条新链第36页利用利用ATP供能，在复制叉前解开一小供能，在复制叉前解开一小段段DNA解（螺）旋酶解（螺）旋酶(helicase)：DnaB蛋白蛋白第37页引物酶（引物酶（primase）：）：DnaG蛋白蛋白 以核苷三磷酸（以核苷三磷酸（NTP）为底物催化合）为底物催化合成成RNA引物，为引物，为DNA合成提供合成提供游离游离3-OH末端末端。第38页 单链单链DNA结合蛋白结合蛋白(single stranded DNA binding protein,SSB)对单链对单链DNA有高亲和力，能特异地结合有高亲和力，能特异地结合到分开单链到分开单链DNA上。上。在复制中维持模板处于单链状态并保护单链在复制中维持模板处于单链状态并保护单链 完整完整单链单链DNA结合蛋白结合蛋白第39页1010 8 8 局部解链后局部解链后DNA拓扑异构酶拓扑异构酶(DNA topoisomerase)第40页解链过程中正超螺旋形成解链过程中正超螺旋形成目目 录录第41页拓扑异构酶作用特点拓扑异构酶作用特点 既能水解既能水解 、又能连接磷酸二酯键、又能连接磷酸二酯键 使使DNA解旋、解链，变成松弛状态解旋、解链，变成松弛状态 拓扑异构酶拓扑异构酶（人类称人类称缺口缺口-关闭酶关闭酶 ）拓扑异构酶拓扑异构酶（旋转酶旋转酶）分分 类类第42页拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA双链中双链中一股一股链，使链，使DNA解链旋转不致打结；适当初候封解链旋转不致打结；适当初候封闭切口，闭切口，DNA变为松弛状态变为松弛状态。反应反应不需不需ATP。拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA分子分子两股两股链，断端经过链，断端经过切口旋转使超螺旋松弛。切口旋转使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，连接断端，供能，连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。分子进入负超螺旋状态。作用机制作用机制 第43页第44页n n催化二段催化二段DNADNA链之间链之间3 3,5,5 磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成33OHOH5533 OOOO-P O P O O O-有缺口有缺口有缺口有缺口DNADNADNADNA链链链链DNADNADNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶ATPATPAMP+PPiAMP+PPi OOOO P O P O O O-533缺口封闭缺口封闭缺口封闭缺口封闭DNADNA连接酶连接酶第45页n n缺口填补缺口填补:n n连接双股连接双股DNADNA分子中一链缺口分子中一链缺口n n双链双链DNADNA分子中双链缺口分子中双链缺口n n不能不能连接二分子单链连接二分子单链DNADNA 第46页应用应用:1.1.岗崎片段之间连接岗崎片段之间连接.2.DNA2.DNA损伤修复中连接损伤修复中连接.3.3.一个主要工具酶一个主要工具酶:限制性内切酶切割后形成粘性末端或平限制性内切酶切割后形成粘性末端或平头末端连接头末端连接.第47页（一）复制起始（一）复制起始需要处理需要处理3 3个问题：个问题：2.DNA解开成单链，提供模板。解开成单链，提供模板。3.合成引物，提供合成引物，提供3-OH末端。末端。三、原核生物三、原核生物DNA生物合成生物合成 1.1.识别识别复制起始点复制起始点第48页3 5 DNA拓扑异构酶拓扑异构酶 Dna A复制叉（复制泡）形成复制叉（复制泡）形成复制叉（复制泡）形成复制叉（复制泡）形成 Dna A3 5 Dna B、Dna CSSB引物引物酶酶E.coli复制起始点复制起始点 oriC特殊序列特殊序列 约约245bp1.识别复制起始点，识别复制起始点，DNA解链解链第49页3 5 3 5 引物是由引物酶催化合成短链引物是由引物酶催化合成短链RNA分子。分子。引物引物3 HO5引物引物酶酶2.合成引物合成引物第50页（二）复制延长（二）复制延长复复制制延延长长指指在在DNA-pol催催化化下下，dNTP以以dNMP方方式式逐逐一一加加入入引引物物或或延延长长中中子子链链上上，其其化化学本质是磷酸二酯键不停生成。学本质是磷酸二酯键不停生成。第51页 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA-pol III目目 录录第52页领头链合成领头链合成目目 录录第53页随从链合成随从链合成目目 录录第54页下一个冈崎片下一个冈崎片下一个冈崎片下一个冈崎片段起始位点段起始位点段起始位点段起始位点 第55页5 5 5 DNA-pol OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶 随从链上不连续性片段连接随从链上不连续性片段连接第56页原核生物基因是环状原核生物基因是环状DNA，双向复制复制片，双向复制复制片段在复制终止点段在复制终止点(ter)处汇合。处汇合。oriter E.coli8232 ori terSV40500（三）复制终止（三）复制终止第57页1.1.多复制子复制多复制子复制2.2.冈崎片段短冈崎片段短3.3.起始过程更复杂起始过程更复杂4.DNA4.DNA复制与核小体装配同时进行复制与核小体装配同时进行5.5.端粒端粒DNADNA合成合成四、真核生物四、真核生物DNA生物合成生物合成（一）真核生物与原核生物（一）真核生物与原核生物DNA复制差异复制差异第58页真核端粒真核端粒DNA合成合成真核染色体两端真核染色体两端DNA子链上子链上5-末端末端RNA引物引物去除后留下空缺。去除后留下空缺。第59页5 3 3 5 5 3 3 5+5 3 3 3 3 5 5 目目 录录第60页端粒端粒(telomere)指真核生物染色体线性指真核生物染色体线性DNA分子末端结构。分子末端结构。功效功效 维持染色体稳定性维持染色体稳定性 维持维持DNA复制完整性复制完整性结构特点结构特点 由末端单链由末端单链DNA序列和蛋白质组成。序列和蛋白质组成。末端末端DNA序列是屡次重复富含序列是屡次重复富含T、G碱基短碱基短 序列。序列。TTTTGGGGTTTTGGGG第61页端粒酶端粒酶(telomerase)特点：特点：1.由由RNA和蛋白质组成复合物和蛋白质组成复合物 2.为特殊逆转录酶，能以本身为特殊逆转录酶，能以本身RNA为模板为模板逆转录合成端粒逆转录合成端粒DNA功效：功效：合成端粒合成端粒DNA，维持端粒长度，维持端粒长度第62页端粒酶端粒酶RNA端粒端粒DNA末端末端1 1、端粒酶靠、端粒酶靠hTRhTR（AnCnAnCn）x x与母链与母链DNADNA端粒结合端粒结合内在模板RNA2 2、以端粒酶、以端粒酶RNARNA为模版，逆转录，延长为模版，逆转录，延长DNADNA母链母链3 3、端粒酶移位、空出、端粒酶移位、空出RNARNA模板，再次延长母链，同时模板，再次延长母链，同时DNADNA母链反摺利于下游复制延伸。母链反摺利于下游复制延伸。端粒酶端粒酶RNA4 4、延伸足够长度后端粒酶脱离母链，代之以、延伸足够长度后端粒酶脱离母链，代之以DNA-Pol DNA-Pol。此时。此时母链母链3 3-OH-OH反折，同时作为引物和模板，完成末端双链复制。反折，同时作为引物和模板，完成末端双链复制。端粒酶端粒酶RNADNA-Pol端粒酶催化延长作用端粒酶催化延长作用 爬行模型爬行模型第63页端粒酶催化端粒酶催化延长作用延长作用爬爬行行模模型型端粒酶催端粒酶催化延长作化延长作用用1.RNA和和DNA单链单链互补序列识别结合互补序列识别结合2.以以RNA为模板为模板 逆转录过程逆转录过程3.再发动新一轮合成再发动新一轮合成延长，合成较长重复延长，合成较长重复序列后反折序列后反折第64页DNADNA聚合酶复制子链聚合酶复制子链深入加工深入加工4.以延长以延长DNA单链为模板，单链为模板，3-OH为引物合成富含为引物合成富含CA互补链互补链第65页5.哺乳动物中端粒末端形成大环状结构哺乳动物中端粒末端形成大环状结构,环状环状DNA+蛋白质蛋白质 保护染色体保护染色体3端稳定端稳定端粒环状结构端粒环状结构第66页n n成年人端粒比胚胎细胞端粒短成年人端粒比胚胎细胞端粒短n n老化与端粒酶活性下降相关老化与端粒酶活性下降相关n n肿瘤发生与端粒酶活性相关肿瘤发生与端粒酶活性相关n n端粒酶不一定能决定端粒长度端粒酶不一定能决定端粒长度端粒及端粒酶意义端粒及端粒酶意义第67页哺乳动物细哺乳动物细胞周期胞周期DNA合成期合成期G1G2SM（二）（二）DNADNA复制与细胞周期复制与细胞周期 细细细细胞胞胞胞能能能能否否否否分分分分裂裂裂裂，决决决决定定定定于于于于进进进进入入入入S S期期期期及及及及MM期期期期这这这这两两两两个个个个关关关关键键键键点点点点。G1SG1S及及及及G2MG2M调调调调整整整整，与与与与蛋蛋蛋蛋白白白白激激激激酶酶酶酶活活活活性性性性相关。相关。相关。相关。蛋蛋蛋蛋白白白白激激激激酶酶酶酶经经经经过过过过磷磷磷磷酸酸酸酸化化化化激激激激活活活活或或或或抑抑抑抑制制制制各各各各种种种种复复复复制制制制因因因因子子子子而而而而实施调控作用。实施调控作用。实施调控作用。实施调控作用。第68页dNTPDNA-pol D环复制环复制(D-loop replication)是线粒体是线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)复制形式。复制形式。五、线粒体五、线粒体DNA复制复制第69页特点：特点：1.1.两条链有不一样复制起始点。两条链有不一样复制起始点。2.2.两条链两条链不是同时合成。不是同时合成。3.3.两条链合成方向相反两条链合成方向相反 4.4.后随链模板在前导链合成时后随链模板在前导链合成时 被排斥出来，形成被排斥出来，形成D-襻。襻。后随链起始点后随链起始点前导链起始点前导链起始点后随链继续后随链继续替换链前导链完成前导链完成第70页逆转录逆转录(reverse transcription)RNADNA 逆转录逆转录酶酶一、逆转录病毒和逆转录酶一、逆转录病毒和逆转录酶 1970 1970 1970 1970年逆转录酶发觉年逆转录酶发觉年逆转录酶发觉年逆转录酶发觉改写中心法则改写中心法则改写中心法则改写中心法则 特明特明特明特明(Temin)(Temin)(Temin)(Temin)和巴尔摩和巴尔摩和巴尔摩和巴尔摩(Baltimore)(Baltimore)(Baltimore)(Baltimore)获获获获1975197519751975年诺贝尔生理年诺贝尔生理年诺贝尔生理年诺贝尔生理学和医学奖。学和医学奖。学和医学奖。学和医学奖。第二节第二节 逆转录逆转录第71页逆转录酶活性逆转录酶活性n nRNARNARNARNA指导指导指导指导DNADNADNADNA聚合酶活性聚合酶活性聚合酶活性聚合酶活性n nRNaseHRNaseH活性活性n nDNADNADNADNA指导指导指导指导DNADNADNADNA聚合酶活性聚合酶活性聚合酶活性聚合酶活性n n无无无无35353535外切酶活性外切酶活性外切酶活性外切酶活性n nDNADNA内切酶活性内切酶活性催化三种反应催化三种反应：n nRNARNARNARNA指导指导指导指导DNADNADNADNA合成合成合成合成n nRNARNARNARNA水解水解水解水解n nDNADNADNADNA指导指导指导指导DNADNADNADNA合成合成合成合成可能与病毒基因整合到宿可能与病毒基因整合到宿可能与病毒基因整合到宿可能与病毒基因整合到宿主细胞染色体主细胞染色体主细胞染色体主细胞染色体DNADNA中中中中相关相关相关相关 逆转录酶：逆转录酶：RNARNA依赖依赖DNADNA聚合酶（聚合酶（RDDPRDDP）存在：存在：RNA病毒、哺乳动物胚胎细胞、正在分裂淋巴细胞。病毒、哺乳动物胚胎细胞、正在分裂淋巴细胞。第72页逆转录酶作用体系逆转录酶作用体系 底物：底物：dNTPn n模板：模板：RNAn n引物：引物：病毒本身病毒本身tRNAn n方向：方向：53n n产物：双链产物：双链cDNA(cDNA，与，与RNA模板互补模板互补DNA单链单链)第73页RNA 模板模板逆转录酶逆转录酶DNA-RNA 杂化双链杂化双链RNaseHRNaseHc cDNA逆转录酶逆转录酶双链双链c cDNAn逆转录病毒细胞内逆转录现象逆转录病毒细胞内逆转录现象RNA第74页第75页二、逆转录研究意义二、逆转录研究意义 逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中重大发觉。重大发觉。逆转录现象说明：最少在一些生物，逆转录现象说明：最少在一些生物，RNA一样一样兼有遗传信息传代与表示功效。兼有遗传信息传代与表示功效。对逆转录病毒研究，拓宽了对逆转录病毒研究，拓宽了20世纪初已注意到世纪初已注意到病毒致癌理论。病毒致癌理论。第76页遗传物质结构改变而引发遗传信息改变，遗传物质结构改变而引发遗传信息改变，均可称为均可称为突变突变。从分子水平来看，突变就是从分子水平来看，突变就是DNA分子上分子上碱基改变。碱基改变。第三节第三节 DNA损伤（突变）与修复损伤（突变）与修复第77页 自发性：自然错配率约为自发性：自然错配率约为10-910-10 左右左右物理原因：物理原因：如如UV(ultra violet)、各种辐、各种辐射射化学原因：化学原因：烷化剂、碱基类似物、以及其它烷化剂、碱基类似物、以及其它一些人工合成或环境中存在化学物质一些人工合成或环境中存在化学物质生物原因：抗菌素类、黄曲霉素和病毒等。生物原因：抗菌素类、黄曲霉素和病毒等。一、引发突变原因一、引发突变原因第78页二、突变分子改变类型二、突变分子改变类型错配错配(mismatch)缺失缺失(deletion)插入插入(insertion)重排重排(rearrangement)框移框移(frame-shift)第79页DNA分子上碱基错配称分子上碱基错配称点突变点突变(point mutation)。发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另发生在同型碱基之间，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.转换转换发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。或嘧啶变嘌呤。2.颠换颠换（一）错配（一）错配（张冠李戴）张冠李戴）第80页（二）缺失（二）缺失、插入插入和框移突变和框移突变 缺失缺失：（不翼而飞）不翼而飞）一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。大分子上消失。插入插入：（无中生有）（无中生有）原来没有一个碱基或一段核原来没有一个碱基或一段核苷酸链插入到苷酸链插入到DNA大分子中间。大分子中间。框移突变框移突变是指三联体密码阅读方式改变，造成是指三联体密码阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列次序发生改变。蛋白质氨基酸排列次序发生改变。缺失或插入都可造成缺失或插入都可造成框移突变框移突变。第81页插入插入缬缺失缺失丙酪甘 丝精苏天冬脯丝组甘缬丙缬缬第82页（三）重排（三）重排（颠三倒四（颠三倒四）DNADNA分子内较大片段交换，称为重组或重排。分子内较大片段交换，称为重组或重排。如地中海贫血如地中海贫血第83页三、三、DNA损伤修复损伤修复修复修复(repairing)是对已发生分子改变采取赔偿办法，使其是对已发生分子改变采取赔偿办法，使其回复为原有天然状态。回复为原有天然状态。光修复光修复切除修复切除修复重组修复重组修复SOS修复修复 修复主要类型修复主要类型无差错修复无差错修复有差错倾向修复有差错倾向修复第84页第85页UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶聚合酶OHP （二）切除修复（二）切除修复是细胞内最主要和是细胞内最主要和有效修复机制有效修复机制。DNA连接酶连接酶ATPE.coli切除修切除修复机制复机制目目 录录1.1.核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸切除修复切除修复第86页切切 除除 修修 复复 动动 画画第87页2.2.碱基切除修复碱基切除修复错误碱基错误碱基 DNA糖苷酶糖苷酶切除错误碱基切除错误碱基DNA聚合酶填补聚合酶填补DNA连接酶封闭连接酶封闭 缺口缺口AP核酸核酸内切内切酶及酶及AP裂解酶裂解酶切除磷酸二酯键切除磷酸二酯键第88页着色性干皮病着色性干皮病（xeroderma pigmentosis，XP）是一个切除修复有缺点遗传性疾病。是一个切除修复有缺点遗传性疾病。在研究其发病机制时，发觉一些相关基因，称为在研究其发病机制时，发觉一些相关基因，称为XPA、XPB、XPC等。这些基因表示产物与等。这些基因表示产物与Uvr类蛋白有同类蛋白有同源序列，也是起识别和切除损伤源序列，也是起识别和切除损伤DNA作用。作用。XP病人是病人是因为因为XP基因有缺点，不能修复紫外线照射引发基因有缺点，不能修复紫外线照射引发DNA损损伤，所以易发生皮肤癌。伤，所以易发生皮肤癌。第89页Caused by defect in excision repair着色性干皮病着色性干皮病第90页n n这是这是这是这是DNADNA复制过程中复制过程中复制过程中复制过程中所采取一个有差错修所采取一个有差错修所采取一个有差错修所采取一个有差错修复方式。复方式。复方式。复方式。n n修复时，利用重组蛋修复时，利用重组蛋修复时，利用重组蛋修复时，利用重组蛋白白白白RecARecA核酸酶活性，核酸酶活性，核酸酶活性，核酸酶活性，将另一股健康亲链与将另一股健康亲链与将另一股健康亲链与将另一股健康亲链与损伤缺口损伤缺口损伤缺口损伤缺口相互交换。相互交换。（三）重组修复（三）重组修复(recombination repair)：第91页重组修复重组修复第92页（四）（四）SOS修复修复当当DNA损损伤伤广广泛泛难难以以继继续续复复制制时时，由由此此而而诱诱发出一系列复杂反应。发出一系列复杂反应。在在E.coli，各各种种与与修修复复相相关关基基因因，组组成成一一个个称称为为调整子调整子(regulon)网络式调控系统。网络式调控系统。这这种种修修复复特特异异性性低低，对对碱碱基基识识别别、选选择择能能力力差差。经经过过SOS修修复复，复复制制如如能能继继续续，细细胞胞是是可可存存活活。然然而而DNA保保留留错错误误较较多多，造造成成较较广广泛泛、长长久久突变。突变。第93页