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1、第十一章DNA的生物合成（复制）DNA ReplicationDNARNA蛋白质蛋白质复制复制复制复制转录转录反转录反转录翻译翻译遗传信息传递的中心法则遗传信息传递的中心法则n nDNA的生物合成：细胞内合成的生物合成：细胞内合成DNA的过程的过程1、复制：以、复制：以DNA作为模板指导的作为模板指导的DNA合成，合成，即将即将DNA携带的信息传至子代携带的信息传至子代DNA。2、反转录：反转录：DNA合成也可以合成也可以RNA为模扳指导为模扳指导合成作用，见于合成作用，见于RNA病毒。病毒。3、修复合成：当各种因素引起修复合成：当各种因素引起DNA损伤时，损伤时，损伤损伤DNA可修复合成，校
2、正错误，完成正确可修复合成，校正错误，完成正确合成，以保持合成，以保持DNA结构结构 的稳定性和遗传信的稳定性和遗传信息的准确性。息的准确性。第一节第一节第一节第一节 DNADNA 复制复制复制复制 一、复制的特征一、复制的特征一、复制的特征一、复制的特征（一）半保留复制（一）半保留复制（一）半保留复制（一）半保留复制-semiconservative replication semiconservative replication l l两两两两个子代分子中各有一条链来自亲代，各有另个子代分子中各有一条链来自亲代，各有另个子代分子中各有一条链来自亲代，各有另个子代分子中各有一条链来自亲代，各
3、有另一条新合成的链，这种复制方式叫半保留复制。一条新合成的链，这种复制方式叫半保留复制。一条新合成的链，这种复制方式叫半保留复制。一条新合成的链，这种复制方式叫半保留复制。提问提问提问提问 DNADNA的合成是否为全保留复制方式？的合成是否为全保留复制方式？的合成是否为全保留复制方式？的合成是否为全保留复制方式？DNADNA的合成是否为混合式复制方式？的合成是否为混合式复制方式？的合成是否为混合式复制方式？的合成是否为混合式复制方式？DNADNA的合成是否为半保留复制方式？的合成是否为半保留复制方式？的合成是否为半保留复制方式？的合成是否为半保留复制方式？实验证据实验证据实验证据实验证据：19
4、571957年年年年 M.Meselson M.Meselson 和和和和用大用大用大用大 肠杆菌为材料，在含肠杆菌为材料，在含肠杆菌为材料，在含肠杆菌为材料，在含1515N N和和和和1414N N的的的的NHNH4 4cl cl中培养证实中培养证实中培养证实中培养证实了半保留复制方式。（了半保留复制方式。（了半保留复制方式。（了半保留复制方式。（图图图图11-111-1）l lCsclCscl梯度离心的结果。（图梯度离心的结果。（图梯度离心的结果。（图梯度离心的结果。（图11-2 11-2 ）（二）复制的起始点与方向（二）复制的起始点与方向（二）复制的起始点与方向（二）复制的起始点与方向
5、亲代亲代亲代亲代DNADNA开链，复制起始点呈叉型移动。（开链，复制起始点呈叉型移动。（开链，复制起始点呈叉型移动。（开链，复制起始点呈叉型移动。（图图图图11-311-3）1 1、复制起始点：、复制起始点：、复制起始点：、复制起始点：DNADNA复制要从复制要从复制要从复制要从DNADNA分子的特定部位分子的特定部位分子的特定部位分子的特定部位开始，开始，开始，开始，此部位称复制起始点。（此部位称复制起始点。（此部位称复制起始点。（此部位称复制起始点。（图图图图11-311-3加加加加）原核：仅含一个原核：仅含一个原核：仅含一个原核：仅含一个 ，约，约，约，约245 245 bp,bp,特殊
6、的重复序列。特殊的重复序列。特殊的重复序列。特殊的重复序列。真核：多个起始点真核：多个起始点真核：多个起始点真核：多个起始点 例：酵母例：酵母例：酵母例：酵母1717号染色体含号染色体含号染色体含号染色体含400400个。个。个。个。2 2、复制方向：含三种机制、复制方向：含三种机制、复制方向：含三种机制、复制方向：含三种机制 2 2个起点，个起点，个起点，个起点，2 2个叉，各合一条链（腺病毒）。个叉，各合一条链（腺病毒）。个叉，各合一条链（腺病毒）。个叉，各合一条链（腺病毒）。一个起点一个叉，同方向合成两条链（质粒一个起点一个叉，同方向合成两条链（质粒一个起点一个叉，同方向合成两条链（质粒
7、一个起点一个叉，同方向合成两条链（质粒ColEColEI I一个起点一个起点一个起点一个起点2 2个叉，不同方向合成两条链，此为常个叉，不同方向合成两条链，此为常个叉，不同方向合成两条链，此为常个叉，不同方向合成两条链，此为常见方式。（见方式。（见方式。（见方式。（图图图图11-411-4）（三）半不连续合成（三）半不连续合成semidiscontinuous replication 在在DNA复制过程中，一条链是连续合成的，而另复制过程中，一条链是连续合成的，而另一条链是不连续合成。一条链是不连续合成。体内仅含催化体内仅含催化53合成的合成的DNA酶。酶。60年代冈琦片段的发现解决了这个问题
8、：年代冈琦片段的发现解决了这个问题：合成合成53前导链（前导链（leading strand）是连续是连续的，方向与复制叉一致。的，方向与复制叉一致。合成合成3 5随从链时，方向与叉相反，合成随从链时，方向与叉相反，合成不连续，各片段连成一条链。（不连续，各片段连成一条链。（图图11-5）二、复制过程和参与酶及因子二、复制过程和参与酶及因子（一）复制的起始（分两步）（一）复制的起始（分两步）1、螺旋的松弛与解链、螺旋的松弛与解链（1）拓扑异构酶）拓扑异构酶-能改变能改变DNA空间构型的酶空间构型的酶 作用：作用：DNA复制时复制时松弛超螺旋，以利复制叉的松弛超螺旋，以利复制叉的行进及行进及DN
9、A合成，合成后再引向超螺旋。合成，合成后再引向超螺旋。功能：不清楚，可催化体外拓扑异构化反应，功能：不清楚，可催化体外拓扑异构化反应，分两型。分两型。拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶I I （topoisomerase-I topoisomerase-I）作用：（作用：（作用：（作用：（图图图图11-611-6加加加加）l l松弛超螺旋，不需松弛超螺旋，不需松弛超螺旋，不需松弛超螺旋，不需ATP,ATP,机制：切开环状一条链机制：切开环状一条链机制：切开环状一条链机制：切开环状一条链l l打结与解结打结与解结打结与解结打结与解结l l环状双链环状双链环状双链环状双链DNADNA的合成的
10、合成的合成的合成l l环连与解环连环连与解环连环连与解环连环连与解环连原核：对负超螺旋原核：对负超螺旋原核：对负超螺旋原核：对负超螺旋 正正正正 真核：对正、负均有作用。真核：对正、负均有作用。真核：对正、负均有作用。真核：对正、负均有作用。拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶I I-I I-旋转酶（旋转酶（旋转酶（旋转酶（gyrasegyrase）作用：作用：作用：作用：l l松弛超螺旋松弛超螺旋松弛超螺旋松弛超螺旋 松松松松 +ATPATP 超超超超 （-）切开环状两条链切开环状两条链切开环状两条链切开环状两条链l l打结与解结打结与解结打结与解结打结与解结l l环连与解环连环连与解环
11、连环连与解环连环连与解环连 （图图图图11-611-6）（2 2）解链酶）解链酶）解链酶）解链酶 （helicasehelicase）-复制蛋白复制蛋白复制蛋白复制蛋白rep rep 作用：作用：作用：作用：ATPATP供能时，解开供能时，解开供能时，解开供能时，解开DNADNA双链。双链。双链。双链。原核：编码解链酶的基因是原核：编码解链酶的基因是原核：编码解链酶的基因是原核：编码解链酶的基因是dnaB,DnaBdnaB,DnaB表示蛋白表示蛋白表示蛋白表示蛋白产产产产物。前导链结合物。前导链结合物。前导链结合物。前导链结合reprep蛋白，随从链蛋白，随从链蛋白，随从链蛋白，随从链 结合解
12、链酶结合解链酶结合解链酶结合解链酶IIII （图图图图11-711-7）。）。）。）。（3 3）单链结合蛋白）单链结合蛋白）单链结合蛋白）单链结合蛋白-single strand binding single strand binding proteinprotein-SSB -SSB 作用：作用：作用：作用：SSBSSB与解开与解开与解开与解开DNADNA单链结合，保护稳定单链结合，保护稳定单链结合，保护稳定单链结合，保护稳定DNADNA。与新复制与新复制与新复制与新复制DNADNA单链结合，以防降解。单链结合，以防降解。单链结合，以防降解。单链结合，以防降解。超螺旋超螺旋超螺旋超螺旋DNA
13、 DNA 拓扑酶拓扑酶拓扑酶拓扑酶 松弛松弛松弛松弛 解链酶解链酶解链酶解链酶 解开双链解开双链解开双链解开双链 SSB SSB 复制开始复制开始复制开始复制开始2 2、引发、引发、引发、引发 （需引发酶及引发前体参与）（需引发酶及引发前体参与）（需引发酶及引发前体参与）（需引发酶及引发前体参与）（1 1）引物酶（）引物酶（）引物酶（）引物酶（primaseprimase）作用：以作用：以作用：以作用：以DNADNA为模板，自为模板，自为模板，自为模板，自5 5 3 3 合成合成合成合成RNARNA小片段小片段小片段小片段,3 3 末端为末端为末端为末端为-OHOH，长短：十几到几十个核苷酸。
14、长短：十几到几十个核苷酸。长短：十几到几十个核苷酸。长短：十几到几十个核苷酸。原核：原核：原核：原核：dnaGdnaG基因编码基因编码基因编码基因编码DnaGDnaG蛋白即蛋白即蛋白即蛋白即引物酶。引物酶。引物酶。引物酶。（2 2）引发前体（）引发前体（）引发前体（）引发前体（preprimosomepreprimosome）由多种蛋白因子组成复合物。由多种蛋白因子组成复合物。由多种蛋白因子组成复合物。由多种蛋白因子组成复合物。作用：合成作用：合成作用：合成作用：合成RNARNA引物，沿随从链复制叉的行进方向引物，沿随从链复制叉的行进方向引物，沿随从链复制叉的行进方向引物，沿随从链复制叉的行进
15、方向移动，在不同部位，合成移动，在不同部位，合成移动，在不同部位，合成移动，在不同部位，合成RNARNA引物。引物。引物。引物。总结：合成总结：合成总结：合成总结：合成RNARNA引物，在引物引物，在引物引物，在引物引物，在引物3 3-OHOH末段进行末段进行末段进行末段进行DNADNA片片片片段合成。（段合成。（段合成。（段合成。（表表表表11-111-1）（二）（二）（二）（二）DNADNA链的延长链的延长链的延长链的延长反应体系：反应体系：反应体系：反应体系：DNADNA模板，模板，模板，模板，DNADNA聚合酶，聚合酶，聚合酶，聚合酶，dNTPdNTP，引物，引物，引物，引物，MgMg
16、2+2+离子离子离子离子 过程：引物过程：引物过程：引物过程：引物3 3-OH OH dNTPdNTP ppi ppi 引物引物引物引物-dNMPdNMP反应式：反应式：反应式：反应式：DNA+dNTP DNA+dNTP （DNADNA）n+1n+1+ppi +ppi 反反反反应机理：（应机理：（应机理：（应机理：（图图图图11-811-8加加加加1 1）磷亲核攻击。磷亲核攻击。磷亲核攻击。磷亲核攻击。真核与原核中真核与原核中真核与原核中真核与原核中DNADNA聚合酶（聚合酶（聚合酶（聚合酶（DNA polymorase-DNA polymorase-DNApolDNApol有几种类型，作用方
17、式相同，但各具特性及功能。有几种类型，作用方式相同，但各具特性及功能。有几种类型，作用方式相同，但各具特性及功能。有几种类型，作用方式相同，但各具特性及功能。1 1、大肠杆菌、大肠杆菌、大肠杆菌、大肠杆菌DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 （3 3种）种）种）种）（1 1）pol pol ：催化催化催化催化5 5 3 3 的聚合作用，合成的聚合作用，合成的聚合作用，合成的聚合作用，合成2020个核苷酸即离开模板，填充空隙。个核苷酸即离开模板，填充空隙。个核苷酸即离开模板，填充空隙。个核苷酸即离开模板，填充空隙。有有有有3 3 5 5 外切酶活性，去除错误碱基的校对外切酶活性，去除错误碱基的校
18、对外切酶活性，去除错误碱基的校对外切酶活性，去除错误碱基的校对作用。作用。作用。作用。有有有有5 5 3 3 外切酶活性，去除外切酶活性，去除外切酶活性，去除外切酶活性，去除RNARNA引物及修正错引物及修正错引物及修正错引物及修正错误碱基。（误碱基。（误碱基。（误碱基。（图图图图11-811-8加加加加2 2）（2 2）pol pol ：5 5 3 3 DNADNA合成合成合成合成及及及及3 3 5 5 外切外切外切外切酶活性，体内功能不清楚。酶活性，体内功能不清楚。酶活性，体内功能不清楚。酶活性，体内功能不清楚。（3 3）pol pol:DNADNA链延长起主要作用，细菌中链延长起主要作用
19、，细菌中链延长起主要作用，细菌中链延长起主要作用，细菌中10001000dNTP/dNTP/秒秒秒秒加入。加入。加入。加入。3 3 5 5 外切酶活性，校对作用，与外切酶活性，校对作用，与外切酶活性，校对作用，与外切酶活性，校对作用，与pol pol 配合错配合错配合错配合错误率降至误率降至误率降至误率降至1010-6-6。（图图图图11-811-8）（）（）（）（图图图图11-911-9）（）（）（）（表表表表11-211-2）（4 4）DNADNA复制的复制的复制的复制的保真性：保真性：保真性：保真性：遵守严格的碱基配对遵守严格的碱基配对遵守严格的碱基配对遵守严格的碱基配对规律。规律。规律
20、。规律。聚合酶对碱基的选择功能。聚合酶对碱基的选择功能。聚合酶对碱基的选择功能。聚合酶对碱基的选择功能。聚合酶对错聚合酶对错聚合酶对错聚合酶对错误碱基的误碱基的误碱基的误碱基的校读（校读（校读（校读（proofreadproofread）作用。作用。作用。作用。2 2、真核生物、真核生物、真核生物、真核生物DNA DNA polpol特性与大肠杆菌相似，共特性与大肠杆菌相似，共特性与大肠杆菌相似，共特性与大肠杆菌相似，共五种：五种：五种：五种：（表表表表11-311-3）l lpolpol ：催化前导链及随从连的合成，需增殖细胞：催化前导链及随从连的合成，需增殖细胞：催化前导链及随从连的合成，
21、需增殖细胞：催化前导链及随从连的合成，需增殖细胞核抗原蛋白核抗原蛋白核抗原蛋白核抗原蛋白PCNAPCNA（proliferatating cell nucleus proliferatating cell nucleus antigen-PCNAantigen-PCNA）的参与。的参与。的参与。的参与。l lPolPol :与引发酶配合，参与随从链的合成。与引发酶配合，参与随从链的合成。与引发酶配合，参与随从链的合成。与引发酶配合，参与随从链的合成。l lRFA(replication factor A):DNARFA(replication factor A):DNA延长中延长中延长中延长中
22、RFARFA与单链与单链与单链与单链结合结合结合结合起到起到起到起到SSBSSB的作用。的作用。的作用。的作用。（三）终止（三）终止（三）终止（三）终止 连接酶（连接酶（连接酶（连接酶（ligaseligase）：）：）：）：作用作用作用作用-使相邻的使相邻的使相邻的使相邻的DNADNA片段片段片段片段,以以以以3 3 5 5 磷酸二酯键相连，需磷酸二酯键相连，需磷酸二酯键相连，需磷酸二酯键相连，需ATPATP。反应原理：（反应原理：（反应原理：（反应原理：（图图图图11-1011-10）P5-DNA E-AMP P5-DNA E-AMP E+ATP E+ATP E-AMPE-AMP中间体中间
23、体中间体中间体 E-AMP-5DNA E-AMP-5DNA DNA-3-op-5-DNA DNA-3-op-5-DNA Ho-3-DNA Ho-3-DNA l l前前前前导导导导链链链链是是是是连连连连续续续续合合合合成成成成的的的的，随随随随从从从从链链链链在在在在连连连连接接接接酶酶酶酶作作作作用用用用下下下下连连连连成成成成一一一一条链。条链。条链。条链。拓扑酶拓扑酶拓扑酶拓扑酶DNADNA复复复复制制制制后后后后 DNADNA超超超超螺螺螺螺旋旋旋旋装装装装配配配配成成成成染染染染色色色色体体体体（图图图图11-11-1111）三、真核生物复制的特点三、真核生物复制的特点三、真核生物复
24、制的特点三、真核生物复制的特点1 1、复制速度：是原核的、复制速度：是原核的、复制速度：是原核的、复制速度：是原核的1/101/10，但复制起始点多。，但复制起始点多。，但复制起始点多。，但复制起始点多。2 2、引物和冈琦片段小于原核，引物为、引物和冈琦片段小于原核，引物为、引物和冈琦片段小于原核，引物为、引物和冈琦片段小于原核，引物为1010个，片段个，片段个，片段个，片段100200100200；原核引物十几；原核引物十几；原核引物十几；原核引物十几几十，片段几十，片段几十，片段几十，片段1000200010002000。3 3、复制需、复制需、复制需、复制需DNA DNA polpol及
25、多种因子参加，及多种因子参加，及多种因子参加，及多种因子参加，pol pol polpol 在在在在核内起主要作用。核内起主要作用。核内起主要作用。核内起主要作用。4 4、polpol 为线粒体复制酶。为线粒体复制酶。为线粒体复制酶。为线粒体复制酶。5 5、DNADNA复制位于细胞周期的复制位于细胞周期的复制位于细胞周期的复制位于细胞周期的S S期。期。期。期。第二节第二节第二节第二节 反转录作用（反转录作用（反转录作用（反转录作用（reverse transcriptionreverse transcription）l lRNARNA指导下的指导下的指导下的指导下的DNADNA合成作用，以合
26、成作用，以合成作用，以合成作用，以RNARNA为模板在反转为模板在反转为模板在反转为模板在反转录酶催化下，由录酶催化下，由录酶催化下，由录酶催化下，由dNTPdNTP聚合成聚合成聚合成聚合成DNADNA的作用，新生的作用，新生的作用，新生的作用，新生DNADNA分子存有分子存有分子存有分子存有RNARNA基因组的信息。基因组的信息。基因组的信息。基因组的信息。体系体系体系体系 RNARNA模板、反转录酶、引物模板、反转录酶、引物模板、反转录酶、引物模板、反转录酶、引物tRNAtRNA、dNTP ZndNTP Zn2+2+一、一、一、一、反转录酶过程反转录酶过程反转录酶过程反转录酶过程 背景背景
27、背景背景：19701970年年年年TeminTemin等人自等人自等人自等人自RousRous肉瘤病毒肉瘤病毒肉瘤病毒肉瘤病毒（RSVRSV）中发现一种酶中发现一种酶中发现一种酶中发现一种酶,此酶催化此酶催化此酶催化此酶催化RNARNA合成合成合成合成DNADNA，合成方向合成方向合成方向合成方向5 5 3 3。反转录酶反转录酶反转录酶反转录酶：作用：作用：作用：作用：1 1、RNARNA指导的指导的指导的指导的DNADNA合成。合成。合成。合成。2 2、RNARNA水解反应。水解反应。水解反应。水解反应。3 3、DNADNA指导的指导的指导的指导的DNADNA合成。合成。合成。合成。特点：无
28、外切酶活性，转录错误率高特点：无外切酶活性，转录错误率高特点：无外切酶活性，转录错误率高特点：无外切酶活性，转录错误率高2 2X10X104 4。图图图图11-1211-12二、反转录酶病毒（二、反转录酶病毒（二、反转录酶病毒（二、反转录酶病毒（retrovirusretrovirus）性质：一类性质：一类性质：一类性质：一类RNARNA病毒，含反转录酶，因致癌又称病毒，含反转录酶，因致癌又称病毒，含反转录酶，因致癌又称病毒，含反转录酶，因致癌又称RNARNA肿瘤病毒。如肿瘤病毒。如肿瘤病毒。如肿瘤病毒。如HIV-HIV-人类免疫缺陷病毒，可引起人类免疫缺陷病毒，可引起人类免疫缺陷病毒，可引起
29、人类免疫缺陷病毒，可引起AIDSAIDS。1 1、组成：核心组成：核心组成：核心组成：核心RNARNA，蛋白外壳。蛋白外壳。蛋白外壳。蛋白外壳。2 2、病毒生活周期：早、晚两期、病毒生活周期：早、晚两期、病毒生活周期：早、晚两期、病毒生活周期：早、晚两期早期：进入细胞后放出病毒早期：进入细胞后放出病毒早期：进入细胞后放出病毒早期：进入细胞后放出病毒RNA RNA DNADNA整合进整合进整合进整合进宿主宿主宿主宿主染色体。染色体。染色体。染色体。晚期：转录和翻译。晚期：转录和翻译。晚期：转录和翻译。晚期：转录和翻译。例例例例1 1、RSVRSV基因结构图，全长基因结构图，全长基因结构图，全长基
30、因结构图，全长1010kbkb （图图图图11-1311-13）1 1、gag:gag:编码四种病毒核心结构蛋白。编码四种病毒核心结构蛋白。编码四种病毒核心结构蛋白。编码四种病毒核心结构蛋白。2 2、pol:pol:编码编码编码编码反转录酶。反转录酶。反转录酶。反转录酶。3 3、env:env:编码编码编码编码外壳蛋白。外壳蛋白。外壳蛋白。外壳蛋白。4 4、src:src:编码的蛋白引起细胞转化。编码的蛋白引起细胞转化。编码的蛋白引起细胞转化。编码的蛋白引起细胞转化。5 5、LTR:LTR:调节表达序列。调节表达序列。调节表达序列。调节表达序列。例例例例2 2、HIVHIV：感染人感染人感染人
31、感染人T T4 4淋巴细胞淋巴细胞淋巴细胞淋巴细胞,使病人丧失免疫能使病人丧失免疫能使病人丧失免疫能使病人丧失免疫能力力力力,死于感染。死于感染。死于感染。死于感染。基因结构含基因结构含基因结构含基因结构含gag gag、pol pol、envenv和两个和两个和两个和两个LTR,LTR,功能同功能同功能同功能同RSVRSV。不同：另含不同：另含不同：另含不同：另含SorSor、TrsTrs、tattat及及及及3 3 orforf，这四种基因变这四种基因变这四种基因变这四种基因变异异异异速度快，给疫苗研制带来困难。速度快，给疫苗研制带来困难。速度快，给疫苗研制带来困难。速度快，给疫苗研制带来
32、困难。三、意义三、意义三、意义三、意义1 1、补充了中心法则。、补充了中心法则。、补充了中心法则。、补充了中心法则。2 2、加深了对、加深了对、加深了对、加深了对RNARNA病毒致癌、致病的认识。病毒致癌、致病的认识。病毒致癌、致病的认识。病毒致癌、致病的认识。3 3、利用、利用、利用、利用反转录酶，进行基因操作，制备反转录酶，进行基因操作，制备反转录酶，进行基因操作，制备反转录酶，进行基因操作，制备cDNAcDNA。四端粒酶（四端粒酶（四端粒酶（四端粒酶（TelomeraseTelomerase）真核线性染色体末端叫端区，含重复序列真核线性染色体末端叫端区，含重复序列真核线性染色体末端叫端区
33、，含重复序列真核线性染色体末端叫端区，含重复序列TTTGGGTTTGGG。组成组成组成组成：RNARNA（含端区重复序列约含端区重复序列约含端区重复序列约含端区重复序列约1.51.5拷贝）蛋拷贝）蛋拷贝）蛋拷贝）蛋白质白质白质白质 作用作用作用作用：可作为反转录酶，以含端区：可作为反转录酶，以含端区：可作为反转录酶，以含端区：可作为反转录酶，以含端区DNADNA重复序重复序重复序重复序列列列列拷贝的拷贝的拷贝的拷贝的RNARNA作模板，合成端区作模板，合成端区作模板，合成端区作模板，合成端区DNADNA片段。（片段。（片段。（片段。（图图图图11-1411-14）生物学意义生物学意义生物学意义
34、生物学意义：1 1、合成端区，保证染色体复制的完整性。、合成端区，保证染色体复制的完整性。、合成端区，保证染色体复制的完整性。、合成端区，保证染色体复制的完整性。2 2、保护、保护、保护、保护DNADNA末段降解及相互融合。末段降解及相互融合。末段降解及相互融合。末段降解及相互融合。第三节第三节第三节第三节 DNADNA的修复合成的修复合成的修复合成的修复合成意义：意义：意义：意义：DNADNA复制中的错误若保留下复制中的错误若保留下复制中的错误若保留下复制中的错误若保留下来，在体细胞来，在体细胞来，在体细胞来，在体细胞将影响功能；在性细胞将影响后代，体内的修复将影响功能；在性细胞将影响后代，
35、体内的修复将影响功能；在性细胞将影响后代，体内的修复将影响功能；在性细胞将影响后代，体内的修复系统保证了系统保证了系统保证了系统保证了DNADNA复制的高度精确性。复制的高度精确性。复制的高度精确性。复制的高度精确性。一、突变的意义一、突变的意义一、突变的意义一、突变的意义1 1、进化、分化的分子基础。、进化、分化的分子基础。、进化、分化的分子基础。、进化、分化的分子基础。2 2、基因型改变。（表型不变）、基因型改变。（表型不变）、基因型改变。（表型不变）、基因型改变。（表型不变）3 3、致死性的突变。（消灭病原体）、致死性的突变。（消灭病原体）、致死性的突变。（消灭病原体）、致死性的突变。（
36、消灭病原体）4 4、某些疾病的发病基础。、某些疾病的发病基础。、某些疾病的发病基础。、某些疾病的发病基础。二、突变的因素及类型二、突变的因素及类型二、突变的因素及类型二、突变的因素及类型1 1、DNADNA损伤损伤损伤损伤因素：物理因素：物理因素：物理因素：物理-紫外线紫外线紫外线紫外线 化学化学化学化学-诱诱诱诱变剂变剂变剂变剂 2 2、DNADNA损伤类型：（损伤类型：（损伤类型：（损伤类型：（表表表表11-411-4）（1 1）环丁基二聚体：相邻）环丁基二聚体：相邻）环丁基二聚体：相邻）环丁基二聚体：相邻dTTPdTTP形成二聚体，干扰形成二聚体，干扰形成二聚体，干扰形成二聚体，干扰DN
37、ADNA合成。大肠杆菌、酵母含光化酶，可切开环丁合成。大肠杆菌、酵母含光化酶，可切开环丁合成。大肠杆菌、酵母含光化酶，可切开环丁合成。大肠杆菌、酵母含光化酶，可切开环丁基基基基环，反应需要光。环，反应需要光。环，反应需要光。环，反应需要光。（2 2）脱嘌呤作用：正常体内即有碱基与核糖的糖苷）脱嘌呤作用：正常体内即有碱基与核糖的糖苷）脱嘌呤作用：正常体内即有碱基与核糖的糖苷）脱嘌呤作用：正常体内即有碱基与核糖的糖苷键断裂嘌呤脱落。键断裂嘌呤脱落。键断裂嘌呤脱落。键断裂嘌呤脱落。（3 3）脱氨基作用：常发生在嘧啶。例如：）脱氨基作用：常发生在嘧啶。例如：）脱氨基作用：常发生在嘧啶。例如：）脱氨基作
38、用：常发生在嘧啶。例如：胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶脱氨基脱氨基脱氨基脱氨基 尿嘧啶尿嘧啶尿嘧啶尿嘧啶 使使使使C:GC:G改为改为改为改为U:G.U:G.（图图图图11-1511-15）三、三、三、三、DNADNA损伤损伤损伤损伤修复机制修复机制修复机制修复机制1 1、光修复：略、光修复：略、光修复：略、光修复：略2 2、切除修复：先切除、切除修复：先切除、切除修复：先切除、切除修复：先切除DNADNA损伤序列，再合成补充切损伤序列，再合成补充切损伤序列，再合成补充切损伤序列，再合成补充切除的片段。除的片段。除的片段。除的片段。参与的因子参与的因子参与的因子参与的因子 UvrAUvrA、UvrB
39、UvrB、UvrC UvrC （图图图图11-1611-16）3 3、重组修复：切除错误片段，自另一条复制好的、重组修复：切除错误片段，自另一条复制好的、重组修复：切除错误片段，自另一条复制好的、重组修复：切除错误片段，自另一条复制好的链中找相应片段补充。反应需要链中找相应片段补充。反应需要链中找相应片段补充。反应需要链中找相应片段补充。反应需要RecARecA等蛋白参与。等蛋白参与。等蛋白参与。等蛋白参与。4 4、SOSSOS修复：修复：修复：修复：DNADNA损伤后，应急诱导产生的修复作损伤后，应急诱导产生的修复作损伤后，应急诱导产生的修复作损伤后，应急诱导产生的修复作用称用称用称用称SO
40、SSOS修复，此系统由十几个修复蛋白组成。调修复，此系统由十几个修复蛋白组成。调修复，此系统由十几个修复蛋白组成。调修复，此系统由十几个修复蛋白组成。调控蛋白控蛋白控蛋白控蛋白LexALexA参与此系统的启动。参与此系统的启动。参与此系统的启动。参与此系统的启动。四、真核生物四、真核生物四、真核生物四、真核生物DNADNA损伤的修复损伤的修复损伤的修复损伤的修复1 1、DNADNA修复缺陷疾病。（修复缺陷疾病。（修复缺陷疾病。（修复缺陷疾病。（表表表表11-511-5）2 2、酵母的紫外损伤修复系：、酵母的紫外损伤修复系：、酵母的紫外损伤修复系：、酵母的紫外损伤修复系：RAD(radiatio
41、n sensitive,RAD)RAD(radiation sensitive,RAD)基因：基因：基因：基因：（1 1）rad 3rad 3基因：编码解链酶基因：编码解链酶基因：编码解链酶基因：编码解链酶（2 2）rad10rad10基因：编码蛋白与大肠杆菌基因：编码蛋白与大肠杆菌基因：编码蛋白与大肠杆菌基因：编码蛋白与大肠杆菌UvrAUvrA及及及及UvrC UvrC 蛋白的序列相似，蛋白的序列相似，蛋白的序列相似，蛋白的序列相似，提示与大肠杆菌提示与大肠杆菌提示与大肠杆菌提示与大肠杆菌DNADNA修复机制修复机制修复机制修复机制相相相相似。似。似。似。图 11-2 CsCl梯度离心 图 11-3 复制叉 11-3-1 11-3-1 DNADNA复制起始点复制起始点 图 11-6 拓扑酶I及II的作用特点 图 11-7 rep解链酶 图 11-8-1 DNA Pol 催化的链延长反应DNAPol肽链上具有三核酶活性区 图 11-8 DNA Pol III的二聚体作用 图 11-9 DNA Pol III催化前导链与随从链的合成 图11-6 大肠杆菌中DNA聚合酶 表 11-3 真核生物DNA聚合酶 图 11-10 连接反应 图 11-11复制全程 图 11-13 RSV与HIV基因图 图 11-14 端粒酶 表 11-5 与DNA修复缺陷有关的疾病 图 11-15 损伤机制