《《核酸的生物化学》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《核酸的生物化学》PPT课件.ppt（67页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、核酸的生物化学核酸的生物化学李金明 卫生部临床检验中心核酸核酸(Nucleic acid)?l愚蠢的分子愚蠢的分子?l核苷酸的简单排列核苷酸的简单排列蛋白质的丰富多彩蛋白质的丰富多彩A是是B的的DNAl这这里里B不是生物体不是生物体lA不是不是DNAl这这句句话话想想说说的是的是:A是是B的本的本质质、精精华华核酸研究的历史核酸研究的历史核酸研究的历史核酸研究的历史 不久，科塞不久，科塞尔尔（Albrecht Kossel）发现发现“核素核素”是蛋白和核是蛋白和核酸的复合物，并明确了核酸各酸的复合物，并明确了核酸各组组成成分的比例成成分的比例(核酸化学核酸化学领领域的域的第一第一缕缕曙光曙光)
2、Friedrich Miescher Albrecht Kossel(获获1910年诺贝尔生理学医学奖年诺贝尔生理学医学奖)1869 米舍尔（米舍尔（Friedrich Miescher 从脓球分离出细胞核，从脓球分离出细胞核，不受蛋白酶分解，磷含量高，不受蛋白酶分解，磷含量高，命名为命名为“核素核素”(nuclein)核酸研究的历史核酸研究的历史1911 科塞科塞尔尔的学生莱文的学生莱文(P.A.T.Levine）证证明明核酸中所含的糖由核酸中所含的糖由5个碳原子所个碳原子所组组成，命名成，命名为为核糖核糖阐阐明了胸腺明了胸腺组织组织和酵母中分离到和酵母中分离到的核酸的不同的核酸的不同,前者
3、前者为为脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(DNA),后者后者为为核糖核酸（核糖核酸（RNA）。）。核酸研究的历史核酸研究的历史1934 莱文莱文发现发现核酸可被分解成含有一个核酸可被分解成含有一个嘌嘌 呤或呤或嘧啶嘧啶、一个核糖或脱氧核糖和一个磷酸、一个核糖或脱氧核糖和一个磷酸的片段，的片段，这样这样的的组组合叫合叫“核苷酸核苷酸”。他们根据当时比较粗糙的分析认为，他们根据当时比较粗糙的分析认为，4种碱基种碱基 在核酸中的量相等，从而错误地推导出核酸的基在核酸中的量相等，从而错误地推导出核酸的基本结构是由本结构是由4个含不同碱基的核苷酸连接成四核个含不同碱基的核苷酸连接成四核苷酸，以此为基础聚合成核酸
4、，这就是较著名的苷酸，以此为基础聚合成核酸，这就是较著名的“四核苷酸假说四核苷酸假说”。核酸研究的历史核酸研究的历史 1944 美国微生物学美国微生物学家埃弗里（家埃弗里（O.T.Avery）等的）等的肺炎肺炎球菌转化实验球菌转化实验 O.T.AVERY核酸研究的历史核酸研究的历史Erwin Chargaff1950 查伽夫（查伽夫（Erwin Chargaff）et al-Chargaff法则法则 核酸研究的历史核酸研究的历史1952 赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯（HERSHEY,CHASE）-噬菌体标记噬菌体标记实验实验 Alfred Hershey and Martha Chase核酸研究的
5、历史核酸研究的历史l1953 沃森和克里克沃森和克里克（WATSON，CRICK）-DNA双螺旋双螺旋Francis Crick and James Watson(获获1962年诺贝尔生理学医学奖年诺贝尔生理学医学奖)Maurice Hugh Frederick WilkinsRosalind Franklin为什么是这两个年轻人为什么是这两个年轻人？l沃森：生物学，研究噬菌体l克里克：物理学、化学l不是因为勤奋（成绩平平），而是因为其独有的想像力。沃森和克里克却是“站在巨人的脚趾上”-布拉格在为双螺旋写序时，戏称他们。我之所以能够看得更远，是因为我站在巨人的肩膀上。-牛顿“因为他们连跑上巨人
6、的肩膀上功夫都没花”核酸研究的历史核酸研究的历史l1955 托德托德(Alexander Robertus Todd)用用磷酸三酯法合成了二磷酸三酯法合成了二核苷酸核苷酸TpT 这是人工合成这是人工合成DNA大大分子的前奏分子的前奏Alexander Robertus Todd(获获1957年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖)核酸研究的历史核酸研究的历史 1960年代中期年代中期 桑格桑格(Sanger)的的DNA测序法测序法 Frederick Sanger(获获1958和和1980年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖)核酸研究的历史核酸研究的历史1972 伯格伯格(Paul Berg)重组重组DNA技术
7、技术 引起人肿瘤的猴病毒基因与引起人肿瘤的猴病毒基因与噬菌体噬菌体lambda的重组的重组 1973 博耶（博耶（Herbert Boyer）和科）和科恩（恩（Stanley Cohen）-使用重使用重组组DNA技术首次得到了重组技术首次得到了重组DNA微生物微生物(基因工程技术基因工程技术)Paul Berg (获获1980年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖)Herbert Boyer and Stanley Cohen核酸研究的历史核酸研究的历史1983 穆利斯（穆利斯（Kary Mullis)PCR技术技术核酸研究的历史核酸研究的历史l1990 Human Genome Project 后基因
8、组时代后基因组时代-基因组学基因组学l功能基因组学功能基因组学 研究的核心问题有：基研究的核心问题有：基因组的多样性（因组的多样性（SNP、药物基因组学药物基因组学）；基因）；基因组的表达及其时空调节组的表达及其时空调节（基因芯片、蛋白质组基因芯片、蛋白质组学等学等）；模式生物基因）；模式生物基因组研究（组研究（基因剔除基因剔除）等）等后基因组时代后基因组时代-基因组学基因组学l结构基因组学结构基因组学 结构基因组学，是由结构生物学与功结构基因组学，是由结构生物学与功能基因组学紧密结合所产生的，其科能基因组学紧密结合所产生的，其科学目标就是要规模化地测定蛋白质、学目标就是要规模化地测定蛋白质、
9、RNA及其它生物大分子的三维结构。及其它生物大分子的三维结构。核酸的种类核酸的种类 DEOXYRIBONUCLEIC ACID（DNA）RIBONUCLEIC ACID（RNA）ribosome RNA(rRNA)transfer RNA(tRNA)messenger RNA(mRNA)核酸的分布核酸的分布 DNA RNA 核（核（%）98 90核酸的含量核酸的含量lDNA恒定恒定lRNA与细胞生长状态有与细胞生长状态有关关核酸的功能核酸的功能lDNA-遗传遗传lRNA-参与蛋白质合成参与蛋白质合成核酸的分子组成核酸的分子组成l元素组成元素组成 C H O N P（恒定，（恒定，910%）l基
10、本结构单位基本结构单位核苷酸核苷酸 n核苷酸（核苷酸（nucleotide)核酸核酸多聚核苷酸（多聚核苷酸（polynucleotides)磷酸磷酸核苷（核苷（nucleoside)戊糖戊糖-ribose(R)deoxyribose(dR)碱基碱基 A G U C A G T CDNA、RNA组成异同组成异同RNADNA 戊糖戊糖核糖脱氧核糖Adenine(A)Adenine(A)碱基碱基 Cytosine(C)Cytosine(C)Uracil(U)Thymine(T)Guanine(G)Guanine(G)链的数量链的数量常为单链双链 热稳定性热稳定性?不稳定稳定AdenineAdenin
11、eCytosineCytosineGuanineGuanineThymineThymine核糖和磷酸核糖和磷酸DeoxyribosePhosphoric AcidO核苷、核苷酸核苷、核苷酸其它核苷酸其它核苷酸:NAD(辅酶辅酶I)、FAD(黄素腺嘌黄素腺嘌呤二核苷酸呤二核苷酸)、cAMP、cGMP、5-FU、6-MPl2、3、5NMP(一磷酸核苷一磷酸核苷)，3、5dNMP，主要是主要是5NMP、dNMP，DNARNA组成组成l NTPdNTP NDPdNDP 多磷酸核苷酸，能多磷酸核苷酸，能量代谢量代谢l环核苷酸环核苷酸 cAMP、cGMP 第二信使第二信使lNADNADP FADFMN 辅
12、酶，生物氧化辅酶，生物氧化l抗代谢药物抗代谢药物 6MP，5-FU核酸的分子结构核酸的分子结构核酸的一级结构核酸的一级结构5 end3 end核苷酸的连接核苷酸的连接3,5磷酸二酯键磷酸二酯键表示法表示法 pCpCpA pC-C-A 5-CCA-3DNA的分子结构的分子结构lDNA的碱基组成（的碱基组成（CHARGAFF法则）法则）有种属特异性有种属特异性 无组织、器官特异性无组织、器官特异性 不受年龄、营养和环境的影响不受年龄、营养和环境的影响 不论种属、组织来源，所有不论种属、组织来源，所有DNA分子分子 A T、G C A/T G/C 1 A+G T+CDNA 的分子结构的分子结构Hyd
13、rogen BondsCytosineAdenineThymineGuanineDeoxyribose(Sugar molecule)Phosphoric Acid(Phosphate molecule)DNA的二级结构的二级结构双螺旋结构双螺旋结构lWatson,Crick（1953）在在Chargaff法则及法则及Wilkins,Franklin的的X线衍射工作基础上提出线衍射工作基础上提出DNA的的double helix结构模型结构模型lDNA分子由相互平行、走向相反、碱基互补的两条分子由相互平行、走向相反、碱基互补的两条脱氧核糖核苷酸链围绕同一中心轴，盘绕成双螺旋脱氧核糖核苷酸链围绕
14、同一中心轴，盘绕成双螺旋结构，螺旋的一侧为大沟，另一侧为小沟。结构，螺旋的一侧为大沟，另一侧为小沟。l 磷酸磷酸脱氧核糖形成的长链骨架在外，碱基在内，脱氧核糖形成的长链骨架在外，碱基在内，两平行链对应碱基间以氢键相连；对应碱基总是两平行链对应碱基间以氢键相连；对应碱基总是A=T、G=C配对（配对（base pairing)或互补，形成或互补，形成稳定联系。稳定联系。l 各碱基平面垂直或基本垂直于双螺旋中心轴，链内各碱基平面垂直或基本垂直于双螺旋中心轴，链内碱基间形成纵向碱基间形成纵向Vander Waals力与长轴平行，使双力与长轴平行，使双螺旋更稳定。螺旋更稳定。l 相临碱基对间距离为相临碱
15、基对间距离为0.34nm,每周螺距为每周螺距为3.4nm(10bp),d为为 2nm(B型）型）DNA double helix类型类型 helix type bp/turn rotation/bp vertical rise/bp helical d A 11 +34.7 2.56A 23A B 10 +34.0 3.38A 19A C 9.33 +38.6 3.32A 19A Z 12 -30.0 5.71A 18ADNA的高级结构的高级结构l超螺旋超螺旋 如线粒体如线粒体DNAl细菌质粒细菌质粒DNAl病毒病毒DNA DNA的高级结构的高级结构l 核小体结构核小体结构：由：由DNA和组和
16、组蛋白共同构成蛋白共同构成 2 (H2AH2B H3 H4)/DNA(146bp)=核心颗粒核心颗粒l超螺线管超螺线管染色质染色质：由：由核心颗粒与连接区构成的核心颗粒与连接区构成的核小体彼此串联，成串珠核小体彼此串联，成串珠状，再进一步卷曲，形成状，再进一步卷曲，形成超螺线管结构。超螺线管结构。RNA的分子结构的分子结构lRNA的种类：的种类：tRNA、rRNA、mRNAlRNA的碱基组成：的碱基组成：A U G C 稀有碱基（假稀有碱基（假尿嘧啶、甲基化碱基）尿嘧啶、甲基化碱基）lRNA的一级结构：核苷酸序列的一级结构：核苷酸序列 3,5磷酸二磷酸二酯键连接酯键连接lRNA高级结构高级结构
17、 tRNA的结构的结构 一级结构一级结构 7090 nt 二级结构二级结构 三叶草形状：三叶草形状：特点（特点（1）氨基酸臂：）氨基酸臂：3CCA-OH结构可与活化的氨基酸结合。结构可与活化的氨基酸结合。（2）DHU环（二氢尿嘧啶）。环（二氢尿嘧啶）。（3）反密码环：可与）反密码环：可与mRNA中三中三联体构成反密码子，在蛋白合成中联体构成反密码子，在蛋白合成中起解读密码子，将对应氨基酸引入起解读密码子，将对应氨基酸引入合成位点的作用。（合成位点的作用。（4）T 环：环：含胸腺嘧啶核苷和假尿嘧啶核苷为含胸腺嘧啶核苷和假尿嘧啶核苷为特征。（特征。（5）额外环：是）额外环：是tRNA分类分类的标志
18、的标志 三级结构三级结构 倒倒“L”形形ACCDHU环环T 环环反密码环反密码环5额外环额外环mRNA的的结构结构l3-poly A(30200)，为，为mRNA的的“尾尾”l5-7甲基鸟苷三磷酸，为甲基鸟苷三磷酸，为mRNA的的“帽帽”l分子中有编码区和非编码区。中间为密码子分子中有编码区和非编码区。中间为密码子 Codon。这些三联体密码子决定蛋白质的一级。这些三联体密码子决定蛋白质的一级结构结构核酸的理化性质：核酸的理化性质：含量和分子大小含量和分子大小l细胞中核酸含量依种属及组织而定，如酵母含细胞中核酸含量依种属及组织而定，如酵母含0.1%，肌肉组织及细菌含，肌肉组织及细菌含0.5%1
19、%，在胸腺，在胸腺及精细胞中，含量高达及精细胞中，含量高达1540%。l分子大小可用长度、硷基对数目及分子量表示。分子大小可用长度、硷基对数目及分子量表示。长长1 m的的DNA含含3000硷基对，相当于分子量硷基对，相当于分子量为为2 106 daltons。lDNA分子大小测定的经典方法：超速离心测沉分子大小测定的经典方法：超速离心测沉降系数（降系数（S）核酸的理化性质：核酸的理化性质：酸性化合物酸性化合物l两性两性但酸性强：但酸性强：DNA、RNA在其多核苷酸链内既有酸性在其多核苷酸链内既有酸性的磷酸基又有碱性的含氮杂环碱，因此核酸与蛋白质一样，的磷酸基又有碱性的含氮杂环碱，因此核酸与蛋白
20、质一样，也是两性电解质。因磷酸基的酸性较强故通常核酸表现也是两性电解质。因磷酸基的酸性较强故通常核酸表现为酸性。为酸性。l电泳行为电泳行为泳向正极（泳向正极（pH7-8）：）：在中性或碱性溶液中，在中性或碱性溶液中，核酸带负电荷，在外加电场作用下向阳极移动。核酸带负电荷，在外加电场作用下向阳极移动。l沉淀行为沉淀行为加盐（中和电荷）加盐（中和电荷）M+与磷酸与磷酸“-”中和；乙中和；乙醇：醇：带负电荷的核酸可与金属离子成盐。当向核酸溶液中带负电荷的核酸可与金属离子成盐。当向核酸溶液中加入适当盐溶液后，带正电荷的金属离子即可将核酸的负加入适当盐溶液后，带正电荷的金属离子即可将核酸的负离子中和，在
21、有乙醇或异丙醇存在时核酸即可从溶液中沉离子中和，在有乙醇或异丙醇存在时核酸即可从溶液中沉淀析出。制备核酸时常用的盐溶液有氯化钠、醋酸钠、醋淀析出。制备核酸时常用的盐溶液有氯化钠、醋酸钠、醋酸钾或醋酸铵。酸钾或醋酸铵。核酸的理化性质：降解核酸的理化性质：降解l酸水解：酸水解：DNA较较RNA更敏感，更敏感，N糖苷键断裂，糖苷键断裂，嘌呤硷比嘧啶硷更不稳定嘌呤硷比嘧啶硷更不稳定l硷水解：硷水解：DNA对硷稳定，硷水解多用于对硷稳定，硷水解多用于RNA。硷使硷使RNA分子中磷酸二酯键的磷酸与分子中磷酸二酯键的磷酸与C-5酯键酯键水解断裂，生成水解断裂，生成2核苷酸与核苷酸与3核苷酸的混合物。核苷酸的
22、混合物。l酶降解：内切酶（胰酶降解：内切酶（胰DNase I)、外切酶（蛇毒、外切酶（蛇毒磷酸二酯酶）磷酸二酯酶）核酸的理化性质：核酸的理化性质：高分子性质高分子性质l粘度粘度 DNARNA 核酸的分子量很大，核酸溶液具有较大的粘性。核酸的分子量很大，核酸溶液具有较大的粘性。DNA分子的长度与其直径之比可达分子的长度与其直径之比可达107，因此即，因此即使极稀的使极稀的DNA溶液也有较大的粘度。溶液也有较大的粘度。RNA溶液溶液的粘度较的粘度较DNA为小。当核酸溶液受热或酸碱等为小。当核酸溶液受热或酸碱等因素作用下发生变性时，分子长度与直径比例因素作用下发生变性时，分子长度与直径比例减小，分子
23、不对称性变小，溶液粘度下降。减小，分子不对称性变小，溶液粘度下降。粘度测定可用作粘度测定可用作DNA变性的指标变性的指标。核酸的理化性质：核酸的理化性质：高分子性质高分子性质l超离心沉降超离心沉降 不同种类核酸分子的大小不同。核酸分子大小表示不同种类核酸分子的大小不同。核酸分子大小表示方法有以下几种：即千道尔顿方法有以下几种：即千道尔顿(kD)、碱基对、碱基对(bp)或或千碱基对千碱基对(kb)数目、离心沉降常数数目、离心沉降常数(s)。离心沉降常。离心沉降常数是利用高分子的核酸分子大小不同，分子形状不数是利用高分子的核酸分子大小不同，分子形状不同，在超离心力场作用下的沉降行为也各不相同而同，
24、在超离心力场作用下的沉降行为也各不相同而测得。如真核生物核糖体小亚基中含的测得。如真核生物核糖体小亚基中含的rRNA分子分子大小为大小为18S，大亚基中的，大亚基中的rRNA有有28S、5S和和5.8S三三种分子。种分子。核酸的理化性质：核酸的理化性质：高分子性质高分子性质l凝胶过滤凝胶过滤 高分子的核酸还表高分子的核酸还表现为特异的凝胶过现为特异的凝胶过滤滤(如葡聚糖凝胶如葡聚糖凝胶)洗洗脱行为，洗脱时分脱行为，洗脱时分子量大的先被洗出，子量大的先被洗出，分子量小的后洗出。分子量小的后洗出。核酸的紫外吸收核酸的紫外吸收l核酸中的嘌呤硷、嘧啶硷及其组成的核苷、核苷酸及核酸对紫核酸中的嘌呤硷、嘧
25、啶硷及其组成的核苷、核苷酸及核酸对紫外光都有强吸收作用。其共同特点是对在外光都有强吸收作用。其共同特点是对在260nm处的紫外光有最处的紫外光有最大的吸收值。大的吸收值。l低色效应（低色效应（Hypochromic effect）：）：DNA双螺旋松散后，所得的双螺旋松散后，所得的光吸收值几乎是其组成中所有核苷酸光吸收值的总和。双螺旋光吸收值几乎是其组成中所有核苷酸光吸收值的总和。双螺旋重新形成时，硷基间氢键的连系及硷基对间的万德华氏力作用，重新形成时，硷基间氢键的连系及硷基对间的万德华氏力作用，可使可使260nm处的紫外光吸收值下降。处的紫外光吸收值下降。l核酸分子中硷基的克分子数与磷的克原
26、子数相等，可根据核酸核酸分子中硷基的克分子数与磷的克原子数相等，可根据核酸溶液中的磷含量及紫外光的吸收值来测定核酸量。溶液中的磷含量及紫外光的吸收值来测定核酸量。l换算：换算：1 OD260nm 双链双链DNA=50 g/ml 1 OD260nm 单链单链DNA=37 g/ml 1 OD260nm 单链单链RNA=40 g/ml 变性、复性与杂交变性、复性与杂交 核酸在理、化因素作核酸在理、化因素作用下，双螺旋结构破用下，双螺旋结构破坏称核酸变性。坏称核酸变性。根据变性因素区分为碱根据变性因素区分为碱变性、热变性等。变性、热变性等。如如DNA的碱变性、的碱变性、DNA的热变性，其中以的热变性，
27、其中以DNA的热变性更具典的热变性更具典型意义型意义 DNA的热变性的热变性 粘度改变，钢性线性分子变得无序，粘度下降粘度改变，钢性线性分子变得无序，粘度下降 UV吸收增强，其规律如下：吸收增强，其规律如下：80 90 100 100%50%OD260（254）Tm 变性温度范围变性温度范围高色效应高色效应 hyperchromic effect 核酸变性后、氢键破坏，双螺旋结构破坏，碱基暴露，核酸变性后、氢键破坏，双螺旋结构破坏，碱基暴露，紫外吸收（紫外吸收（260nm）增强，谓高色效应）增强，谓高色效应 解链温度解链温度融解温度融解温度 melting temperature，TmUV吸收
28、增值达到最大吸收增值吸收增值达到最大吸收增值50%时的温度，称时的温度，称Tm Tm值值与与 DNA G+C含量有关，含量有关，G+C含量愈大，含量愈大，Tm愈高，反之则低愈高，反之则低。与核酸分子长度有关，分子愈长，与核酸分子长度有关，分子愈长，Tm愈高。愈高。变性温度范围与变性温度范围与DNA样品均一性有关，分子种类愈纯样品均一性有关，分子种类愈纯（单一），长度愈一致，其变性范围愈窄，反之则变性温（单一），长度愈一致，其变性范围愈窄，反之则变性温度范围愈宽。度范围愈宽。DNA变性的复性变性的复性 renaturationDNA发生热变性后，经缓慢降温，如放置室发生热变性后，经缓慢降温，如放
29、置室温逐渐冷却，解开的互补链之间对应的碱基温逐渐冷却，解开的互补链之间对应的碱基对再形成氢键，恢复完整的双螺旋结构，称对再形成氢键，恢复完整的双螺旋结构，称DNA热变性的复性。热变性的复性。核酸复性时核酸复性时UV下降，此称低色效应下降，此称低色效应（hypochromic effect）DNA热变性后缓慢冷却处理过程称退火热变性后缓慢冷却处理过程称退火 annealing DNA加热变性后，若经骤然降温，互补链碱基之间来加热变性后，若经骤然降温，互补链碱基之间来不及配对互补，形成氢键联系，两链维持分离状态。不及配对互补，形成氢键联系，两链维持分离状态。慢慢骤骤 核酸分子杂交核酸分子杂交 hy
30、bridization 当不同来源的核酸变性后一起复性时，只要这些核酸分当不同来源的核酸变性后一起复性时，只要这些核酸分子中含有相同序列的片段，即可形成碱基配对，出现复性子中含有相同序列的片段，即可形成碱基配对，出现复性现象，形成杂种核酸分子，或称杂化双链，称核酸分子杂现象，形成杂种核酸分子，或称杂化双链，称核酸分子杂交。交。核酸分子杂交核酸分子杂交膜上固相杂交膜上固相杂交杂交探针技术杂交探针技术 l采用一小段已知序列的单链采用一小段已知序列的单链(含数十个含数十个核苷酸核苷酸)核酸，经同位素或其它小分子核酸，经同位素或其它小分子或发光物质标记其末端或全链，即为或发光物质标记其末端或全链，即为
31、核酸探针核酸探针(probe)。l在适当条件或环境中与待测核酸样品在适当条件或环境中与待测核酸样品杂交，通过放射性同位素自显影、显杂交，通过放射性同位素自显影、显色、发光或荧光检测，判断待测的核色、发光或荧光检测，判断待测的核酸分子是否含有与探针同源的核酸序酸分子是否含有与探针同源的核酸序列。列。l探针技术已广泛用于分子生物学、分探针技术已广泛用于分子生物学、分子遗传学基因分析及临床医学诊断，子遗传学基因分析及临床医学诊断，后者已发展为一门独立的新型学科后者已发展为一门独立的新型学科DNA诊断学，又称基因诊断。诊断学，又称基因诊断。DNA的生物合成的生物合成lDNA生物合成的概念生物合成的概念
32、 生物体内由DNAP催化合成DNA的过程，包括 DDDP指导的DNA合成复制 RDDP指导的DNA合成反转录 DDDP、重组酶或SOS系统酶参与的DNA修复DNA的复制合成的复制合成l半保留复制概念半保留复制概念 复制起始点（复制起始点（ori）和方向（）和方向（5 3）复制体系复制体系E.coli为例为例 DnaB（识别（识别ori）、解旋酶、解旋酶(Topo)、解链蛋白、解链蛋白(Rep蛋白蛋白)、引发酶、引发酶/前体、前体、DNAPIII、DNAPI、DNA连接酶连接酶半保留复制半保留复制DNA合成进行时，以两条亲代合成进行时，以两条亲代DNA链链中的每中的每条链为模板，在条链为模板，在
33、DNA指导下指导下的的DNA聚合酶催化下，按聚合酶催化下，按A与与T、G与与C碱基配对原则合成子代碱基配对原则合成子代DNA的过程称的过程称DNA的复制的复制(replication)。由于复制合。由于复制合成的子代成的子代DNA两条脱氧核糖核苷酸链两条脱氧核糖核苷酸链中有一条来自亲代中有一条来自亲代DNA，另一条是以，另一条是以前者为模板新合成的子代前者为模板新合成的子代DNA链，所链，所以以DNA的这种合成作用又称半保留复的这种合成作用又称半保留复制制(semiconservative replication)。解旋、解链：解旋、解链：DNA Topo酶和解链酶，松弛酶和解链酶，松弛DNA
34、超螺旋超螺旋结构，形成复制叉结构，形成复制叉 RNA引物合成：前导链在引发酶和引发前体合成引物合成：前导链在引发酶和引发前体合成RNA引引物（物（1060nt)，随从链引物在引发酶和引发前体以及，随从链引物在引发酶和引发前体以及DnaA蛋白联合作用下。蛋白联合作用下。DNA链延长链延长DNA聚合酶作用下聚合酶作用下 前导链前导链 5 3连续合成连续合成 随从链随从链冈琦片段冈琦片段 终止：终止：DNA片段合成至一定长度后，链中的片段合成至一定长度后，链中的RNA引物即引物即被核酸酶水解而切掉。此时出现的缺口由被核酸酶水解而切掉。此时出现的缺口由DNA的继续延长的继续延长而填补，然后由而填补，然
35、后由DNA连接酶将这些片段再连接起来，形成连接酶将这些片段再连接起来，形成完整的完整的DNA链。链。l DNA复制过程复制过程插入 DNA replication反转录合成反转录合成 反转录酶反转录酶 RDDP活性 RNase活性 DDDP活性 反转录过程及应用（反转录过程及应用（PCR）cDNA合成合成RNA-DNA杂交体形成杂交体形成 RNA水解水解 双链双链cDNA合成合成修复合成修复合成l DNA复制可能因碱基对错配而发生自发突变；在复制可能因碱基对错配而发生自发突变；在某些理、化或生物学因素某些理、化或生物学因素(如电离辐射、紫外线、如电离辐射、紫外线、化学诱变剂或致癌病毒等化学诱变
36、剂或致癌病毒等)作用下，常可引起作用下，常可引起DNA链的损伤或突变。链的损伤或突变。lDNA损伤可有损伤可有DNA的断链、链内交联和链间交链的断链、链内交联和链间交链等；等；DNA的突变可分为点突变、缺失突变、插入的突变可分为点突变、缺失突变、插入突变和置换突变。突变和置换突变。l细胞修复细胞修复DNA损伤是通过一系列酶来完成的，这损伤是通过一系列酶来完成的，这些酶可以除去些酶可以除去DNA分子上的损伤，恢复分子上的损伤，恢复DNA的正的正常结构。修复有多种方式。常结构。修复有多种方式。切除修复切除修复(excision repair)重组修复重组修复(recombinational repair)SOS repair