20DNA的復(fù)制和修復(fù)

1、1第三篇第三篇 基因信息的基因信息的傳遞傳遞234掌握生物學(xué)中心法則；掌握生物學(xué)中心法則；掌握半保留復(fù)制的特點；掌握半保留復(fù)制的特點；掌握復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)、掌握復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)、DNADNA聚合酶的種類和作用；聚合酶的種類和作用；熟悉解螺旋酶、熟悉解螺旋酶、DNADNA拓撲異構(gòu)酶、單鏈拓撲異構(gòu)酶、單鏈DNADNA結(jié)合蛋結(jié)合蛋 白、白、DNADNA連接酶、引物酶、引發(fā)體的作用；連接酶、引物酶、引發(fā)體的作用；掌握掌握DNADNA生物合成過程；生物合成過程；了解基因突變的意義、引發(fā)突變的因素、突變分了解基因突變的意義、引發(fā)突變的因素、突變分 子改變的類型、子改變的類型、DNADNA損傷的修復(fù)方式；損傷的

2、修復(fù)方式；了解逆轉(zhuǎn)錄的概念、過程、逆轉(zhuǎn)錄酶的功能。了解逆轉(zhuǎn)錄的概念、過程、逆轉(zhuǎn)錄酶的功能。5核酸一章內(nèi)容復(fù)習(xí)提問？核酸一章內(nèi)容復(fù)習(xí)提問？ 問題：問題：DNADNA雙螺旋模型是誰在哪年提出來的？雙螺旋模型是誰在哪年提出來的？問題：問題： WatsonWatson和和F. Crick F. Crick 提出的提出的DNADNA雙螺雙螺旋結(jié)構(gòu)模型有什么特點？表示旋結(jié)構(gòu)模型有什么特點？表示DNADNA的幾級結(jié)的幾級結(jié)構(gòu)構(gòu)? ?6 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)B型雙螺旋結(jié)構(gòu)型雙螺旋結(jié)構(gòu)1.1.反向、平行、右手螺旋2.2.鏈間堿基配對相連3.3.每10個堿基對螺旋上升一周7核酸一章內(nèi)容復(fù)習(xí)提問？核酸一章內(nèi)容

3、復(fù)習(xí)提問？ 問題：問題：DNADNA雙螺旋模型是誰在哪年提出來的？雙螺旋模型是誰在哪年提出來的？問題：問題： WatsonWatson和和F. Crick F. Crick 提出的提出的DNADNA雙螺雙螺旋結(jié)構(gòu)模型有什么特點？表示旋結(jié)構(gòu)模型有什么特點？表示DNADNA的幾級結(jié)的幾級結(jié)構(gòu)構(gòu)? ?問題：問題： 什么是堿基配對原則？什么是堿基配對原則？8核酸一章內(nèi)容復(fù)習(xí)提問？核酸一章內(nèi)容復(fù)習(xí)提問？ 問題：問題：DNADNA雙螺旋模型是誰在哪年提出來的？雙螺旋模型是誰在哪年提出來的？問題：問題： WatsonWatson和和F. Crick F. Crick 提出的提出的DNADNA雙螺雙螺旋結(jié)構(gòu)模

4、型有什么特點？表示旋結(jié)構(gòu)模型有什么特點？表示DNADNA的幾級結(jié)的幾級結(jié)構(gòu)構(gòu)? ?問題：問題： 什么是堿基配對原則？什么是堿基配對原則？問題：問題： DNADNA有沒有三級結(jié)構(gòu)有沒有三級結(jié)構(gòu)? ?情況如何情況如何? ?9固定固定負超螺旋負超螺旋（右手拓撲結(jié)構(gòu)）（右手拓撲結(jié)構(gòu)）環(huán)狀環(huán)狀DNADNA環(huán)狀環(huán)狀DNADNA的三級結(jié)構(gòu)通常為負超螺旋的三級結(jié)構(gòu)通常為負超螺旋（右手拓撲結(jié)構(gòu)）（右手拓撲結(jié)構(gòu)）10觀察染色體的整個形成過程的動態(tài)變化觀察染色體的整個形成過程的動態(tài)變化線狀為念珠狀三級結(jié)構(gòu)線狀為念珠狀三級結(jié)構(gòu)111212保留了一半親代保留了一半親代DNA成份成份半保留復(fù)制13 AGGTACTGCCA

5、CTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈母鏈DNA 復(fù)制過程中形成復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉的復(fù)制叉子代子代DNA DNA的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制14 半保留復(fù)制半保留復(fù)制 定義定義: :以以DNADNA分子中的每一條鏈為分子中的每一條鏈為模模 板板, ,通過堿基通過堿基配對配對，合成合成兩個兩個 新的新的DNADNA分子分子( (子代子代DNA)DNA)。每個每個 新新DNADNA分

6、子的兩條鏈中，一條分子的兩條鏈中，一條 鏈來自親代鏈來自親代DNA,DNA,另一條鏈?zhǔn)橇硪粭l鏈?zhǔn)?新合成的。新合成的。15 1953年，Watson和Crick在提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時就推測DNA可能按照半保留機制進行自我復(fù)制。 1958年，Meselson和Stahl用15N標(biāo)記E.coli. DNA，證明了DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制。 16 DNADNA半保留復(fù)制的驗證半保留復(fù)制的驗證17單向復(fù)制模式（只有一個復(fù)制叉單向復(fù)制模式（只有一個復(fù)制叉）雙向復(fù)制模式（有二個復(fù)制叉雙向復(fù)制模式（有二個復(fù)制叉）問題：什么叫復(fù)制叉？問題：什么叫復(fù)制叉？復(fù)制叉復(fù)制叉-復(fù)制開始后由于復(fù)制開始后由于DNAD

7、NA雙雙鏈解開，在兩股單鏈上進行復(fù)制，鏈解開，在兩股單鏈上進行復(fù)制，形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)構(gòu)，稱為構(gòu)，稱為復(fù)制叉復(fù)制叉環(huán)狀環(huán)狀DNADNA的復(fù)制特點的復(fù)制特點 環(huán)狀環(huán)狀DNA的復(fù)制眼呈的復(fù)制眼呈結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) ABC18線狀線狀DNA的雙向和單向復(fù)制的雙向和單向復(fù)制復(fù)制叉復(fù)制叉起始點起始點起始點起始點起始點起始點復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制叉未復(fù)制未復(fù)制DNA單向復(fù)制單向復(fù)制雙向復(fù)制雙向復(fù)制真核細胞往往有多個復(fù)制起始點真核細胞往往有多個復(fù)制起始點復(fù)制子復(fù)制子復(fù)制子-把兩個相鄰起始點之把兩個相鄰起始點之間的距離定為一個間的距離定為一個復(fù)制子復(fù)制子( (replicon)re

8、plicon) 。復(fù)制子是獨立完成復(fù)制的功能單復(fù)制子是獨立完成復(fù)制的功能單位。位。 思考：什么叫復(fù)制子？思考：什么叫復(fù)制子？復(fù)制子復(fù)制子19大腸桿菌只有一個復(fù)制起始點大腸桿菌只有一個復(fù)制起始點20 大腸桿菌雙鏈大腸桿菌雙鏈環(huán)狀環(huán)狀DNADNA的復(fù)制（的復(fù)制（一個一個復(fù)制起點，復(fù)制起點，雙向復(fù)制雙向復(fù)制） D- D-環(huán)式環(huán)式復(fù)制方式（復(fù)制方式（線粒體線粒體雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀DNADNA） 真核細胞真核細胞線狀染色體線狀染色體DNADNA的復(fù)制方式（的復(fù)制方式（多個多個復(fù)制起復(fù)制起點，點，雙向復(fù)制雙向復(fù)制） 單向單向滾環(huán)式滾環(huán)式復(fù)制（復(fù)制（噬菌體噬菌體 X174DNAX174DNA單鏈環(huán)狀）單鏈環(huán)狀

9、）21解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶III解鏈酶解鏈酶RNA引物引物引物酶和引發(fā)體引物酶和引發(fā)體DNA聚合酶聚合酶ISSB3 3 5 3 5 5 RNA引物引物22 1.1.底物底物 ： dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTPdNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP）pp pp pppPPPOHOHOH552PiN1N2N3N1N2N3533 ( (一一) ) DNADNA聚合酶聚合酶（DNA-polDNA-pol） ：19561956年年KornbergKornberg等等在大腸桿菌中首先發(fā)現(xiàn)在大腸桿菌中首先發(fā)現(xiàn)DNADNA聚合酶。聚合酶。該酶的催化性質(zhì)該酶的催化性質(zhì)如下：

10、如下：引物引物 底物底物23DNA聚合酶催化的鏈延長反應(yīng)聚合酶催化的鏈延長反應(yīng)5 RNA引物引物子鏈子鏈3 3 5 模板鏈模板鏈2.2.需要模板：需要模板： 以以DNADNA為模板，是依賴為模板，是依賴DNADNA的的DNADNA聚聚 合酶，模板可以是單鏈，也可以合酶，模板可以是單鏈，也可以 是雙鏈。是雙鏈。3.3.引物引物: : 一小段一小段RNA(RNA(或或DNADNA）為引物。為引物。 在在大腸桿菌大腸桿菌中，中，DNADNA的合成需要一段的合成需要一段RNARNA 鏈鏈作為引物，引物含作為引物，引物含3 -3 -OH. OH. 4.4.合成方向：合成方向：5 5 3 3 （觀看下圖：

11、（觀看下圖：子鏈的生成子鏈的生成）24Arthur Kornberg Arthur Kornberg 1918 Stanford University Stanford University Stanford, CA, USAStanford, CA, USA The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1959for their discovery of the mechanisms in the biological synthesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid25 原核生物：原核生物

12、：以大腸桿菌為例以大腸桿菌為例DNA-polDNA-pol：與校讀，修復(fù)有關(guān)與校讀，修復(fù)有關(guān) 5 35 3聚合酶聚合酶功能：但功能：但持續(xù)合成持續(xù)合成DNADNA的能力差的能力差。 5 35 3外切酶外切酶活性：雙鏈有效。推測該酶主要是活性：雙鏈有效。推測該酶主要是 對對DNADNA損傷的修復(fù)，以及在損傷的修復(fù)，以及在DNADNA復(fù)制時復(fù)制時RNARNA引引 物切除及其缺口的填補。物切除及其缺口的填補。3 53 5外切外切活性活性：此活性只作用于生長中不配對此活性只作用于生長中不配對 的（錯配）的單鏈，校對功能。的（錯配）的單鏈，校對功能。修復(fù)校對26 聚合反應(yīng)機理聚合反應(yīng)機理：53OPGOP

13、A模板鏈CTA35引物3355OHOPGOPAOOHTP模板鏈CTA35引物333555POOHTPP3527 5 35 3聚合反應(yīng)的特點：聚合反應(yīng)的特點：(1) 以單鏈以單鏈DNA為模板為模板(2) 以以dNTP為原料為原料(3) 引物提供引物提供3 -OH(4) 聚合方向為聚合方向為5 3 28 核酸外切酶活性核酸外切酶活性3 3 55 外切酶活性：外切酶活性：切除錯配的核苷酸切除錯配的核苷酸（校對）（校對）5 5 33 外切酶活性：外切酶活性： 切除引物切除引物 填補缺口填補缺口 （修復(fù)）（修復(fù)）C T T C A G G AG A A G T C C G G C G533529 ( (

14、二二) ) DNADNA聚合酶的種類聚合酶的種類1. 1. 原核生物的原核生物的DNADNA聚合酶聚合酶pol-Ipol-IIpol-III5 5 33聚合酶活性聚合酶活性+ + + +3 3 55外切酶活性外切酶活性+ + + +5 5 33外切酶活性外切酶活性+ +功功 能能切除引物切除引物填補空隙填補空隙修復(fù)合成修復(fù)合成修復(fù)修復(fù)復(fù)制的復(fù)制的主要酶主要酶 1999 1999年發(fā)現(xiàn)聚合酶年發(fā)現(xiàn)聚合酶 和和，它們涉及，它們涉及DNADNA的的錯誤傾向修復(fù)錯誤傾向修復(fù)（errooune repairerrooune repair） 已知的已知的DNADNA聚合酶的合成方向都是聚合酶的合成方向都是

15、5 5 33 30 DNA-pol III: 由由10種亞基種亞基（）組成的不組成的不對稱聚合體對稱聚合體 是原核生物復(fù)制延長中是原核生物復(fù)制延長中真正起催化真正起催化作用的酶。作用的酶。 催化效率最高催化效率最高。 核心酶：核心酶：2 2稱為稱為夾子夾子夾子裝配器：夾子裝配器： 2 2DNADNA聚合酶聚合酶異二聚體異二聚體兩個兩個亞基形成滑動夾子，亞基形成滑動夾子，以提高酶的持續(xù)合成能力。以提高酶的持續(xù)合成能力。31 （三）（三）DNA連接酶連接酶（DNA ligase） 連接連接DNA鏈鏈3 -OH末端和相鄰末端和相鄰DNA鏈鏈5 -P末端，形成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的末端，形成磷酸

16、二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連接成完整的鏈。反應(yīng)需要鏈連接成完整的鏈。反應(yīng)需要ATP。意義：意義：DNADNA連接酶在連接酶在DNADNA復(fù)制、損傷修復(fù)、重組復(fù)制、損傷修復(fù)、重組等過程中起重要作用。等過程中起重要作用。321.4 1.4 DNADNA的半不連續(xù)復(fù)制的半不連續(xù)復(fù)制前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈滯后鏈滯后鏈前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈（領(lǐng)頭鏈）領(lǐng)頭鏈）：以以3 5 3 5 方向的親代鏈為方向的親代鏈為模板合成的子代鏈。模板合成的子代鏈。滯后鏈滯后鏈（隨從鏈）隨從鏈）：以以5 35 3方向的親代鏈為方向的親代鏈為模模板合成的子代鏈。板合成的子代鏈。問題：問題：DNADNA二條鏈方向相反。已知的二條鏈方向相反。已知

17、的DNADNA聚合酶的合成方向聚合酶的合成方向都是都是5 5 33 ，DNADNA聚合酶如何催化滯后鏈延伸呢？聚合酶如何催化滯后鏈延伸呢？33為了解決這個矛盾，為了解決這個矛盾，岡崎岡崎提出了提出了DNADNA半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制的模型，認為滯后鏈?zhǔn)怯稍S多的模型，認為滯后鏈?zhǔn)怯稍S多5 35 3方向合成方向合成的的DNADNA片段（片段（岡崎片段）岡崎片段）連接起來的。連接起來的。前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的是連續(xù)合成的滯后鏈滯后鏈則是不連續(xù)合成則是不連續(xù)合成問題：問題：什么叫岡崎片段什么叫岡崎片段(Okaxaki fragments)呢？呢？答案：答案：在在DNADNA復(fù)制過程中出現(xiàn)一些不連續(xù)

18、片段，復(fù)制過程中出現(xiàn)一些不連續(xù)片段，它們只存在于它們只存在于DNADNA復(fù)制叉上其中的一股，復(fù)制叉上其中的一股，逆復(fù)逆復(fù)制叉移動方向制叉移動方向合成合成的不連續(xù)的片段，的不連續(xù)的片段，稱為岡崎片段。稱為岡崎片段。34問題：問題：半保留復(fù)制與半不連續(xù)復(fù)制有什么區(qū)別？半保留復(fù)制與半不連續(xù)復(fù)制有什么區(qū)別？半半 保保 留留 復(fù)制結(jié)果復(fù)制結(jié)果半不連續(xù)半不連續(xù)復(fù)制過程復(fù)制過程351.5 1.5 DNADNA復(fù)制的拓撲性質(zhì)復(fù)制的拓撲性質(zhì) 拓撲拓撲：是指物體或圖像作彈性移位而又保：是指物體或圖像作彈性移位而又保持物體不變的性質(zhì)。持物體不變的性質(zhì)。拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶（DNADNA旋轉(zhuǎn)酶）：旋轉(zhuǎn)酶）：是一類可改

19、變是一類可改變 DNADNA拓撲性質(zhì)的酶。對拓撲性質(zhì)的酶。對DNADNA分子的作用是既分子的作用是既 能水解、又能連接磷酸二酯鍵。能水解、又能連接磷酸二酯鍵?？伤沙诳伤沙贒NADNA 超螺旋，有利于超螺旋，有利于DNADNA解鏈。解鏈。36研究表明：研究表明：幾乎所有天然狀態(tài)的雙鏈幾乎所有天然狀態(tài)的雙鏈DNADNA均以負均以負超螺旋超螺旋（即右手拓撲結(jié)構(gòu)）（即右手拓撲結(jié)構(gòu)）的方式存在，特別是的方式存在，特別是進行半保留復(fù)制的進行半保留復(fù)制的DNADNA均以拓撲異構(gòu)體的形式存在。均以拓撲異構(gòu)體的形式存在。拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶：可松弛可松弛（即解開）（即解開）DNA超螺旋，有超螺旋，有利于利于DN

20、A解鏈。解鏈。37思考：思考：參與蛋白質(zhì)復(fù)制叉移動的蛋白質(zhì)主要參與蛋白質(zhì)復(fù)制叉移動的蛋白質(zhì)主要有哪些？有哪些？382 2、解螺旋酶（解鏈酶）：、解螺旋酶（解鏈酶）： 通過水解通過水解ATPATP將將DNADNA兩條鏈打開。兩條鏈打開。E.coliE.coli中的中的reprep蛋白蛋白（dna B蛋白蛋白）就是解螺旋酶，就是解螺旋酶，還有解螺旋酶還有解螺旋酶I I、IIII、IIIIII。每解開一對堿基每解開一對堿基需要水解需要水解2 2個個ATPATP分子。分子。3 3、單鏈結(jié)合蛋白（、單鏈結(jié)合蛋白（SSBSSB）：）： 穩(wěn)定穩(wěn)定DNADNA解開的單鏈，防止復(fù)性和保護解開的單鏈，防止復(fù)性和保

21、護單鏈部分不被核酸酶水解。單鏈部分不被核酸酶水解。393 3、引物合成酶與引發(fā)前體、引物合成酶與引發(fā)前體DNADNA引物酶：引物酶：依賴依賴DNADNA的的RNARNA聚合酶，催化引物聚合酶，催化引物RNARNA的生成。的生成。引發(fā)前體引發(fā)前體: :由多種蛋白質(zhì)由多種蛋白質(zhì)dnaAdnaA、dnaBdnaB、dnaCdnaC、n n、nn、nn和和i i組成。組成。引發(fā)體：引發(fā)體：由由引發(fā)前體引發(fā)前體與與引發(fā)酶引發(fā)酶結(jié)合結(jié)合組裝而成組裝而成。 含有解螺旋酶、含有解螺旋酶、DnaCDnaC蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和DNADNA復(fù)復(fù)制起始區(qū)域復(fù)合結(jié)構(gòu)。制起始區(qū)域復(fù)合結(jié)構(gòu)。 40 Dna A Dn

22、a B、 Dna C、DnaGDNA拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 引發(fā)體的功能：引發(fā)體的功能：引發(fā)體的移動與復(fù)制叉移動的方向相同引發(fā)體的移動與復(fù)制叉移動的方向相同, ,具具有有識別合成起始位點識別合成起始位點的功能。當(dāng)移動到一定位的功能。當(dāng)移動到一定位置上即可置上即可引發(fā)引發(fā)RNARNA引物的合成引物的合成。解解螺螺旋旋酶酶41注意各酶的作用次序注意各酶的作用次序42復(fù)制叉的復(fù)制叉的移動方向移動方向解旋酶解旋酶DNA聚合聚合酶酶III解鏈酶解鏈酶RNA引物引物引物體引物體DNA聚聚合酶合酶ISSB3 3 5 前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈隨后鏈隨后鏈3 5 復(fù)制的起始復(fù)制的起始DNADN

23、A鏈的延長鏈的延長DNADNA鏈終止鏈終止5 RNA引物引物3 3 1.6 1.6 DNADNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程43一一 、復(fù)制的起始復(fù)制的起始 辨認起點辨認起點（DnaADnaA蛋白）蛋白） 解開雙鏈解開雙鏈（DnaBDnaB蛋白蛋白-解螺旋酶）解螺旋酶） 生成引物生成引物（DnaGDnaG蛋白蛋白引物酶）引物酶）1.6 1.6 DNADNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程 (以原核生物以原核生物E.coli為例為例)44復(fù)制原點復(fù)制原點oriC和原點的識別：和原點的識別：大腸桿菌的復(fù)制原點大腸桿菌的復(fù)制原點稱為稱為oriCoriC，由由245245個個bpbp構(gòu)成。構(gòu)成。含含兩組保守的重復(fù)序列兩組

24、保守的重復(fù)序列：三個：三個1313bpbp的序列（富含的序列（富含A A、T T的序的序列）和四個列）和四個9 9bpbp的序列；許多生物的復(fù)制原點也的序列；許多生物的復(fù)制原點也富含富含A A、T T的區(qū)段的區(qū)段。大腸桿菌大腸桿菌復(fù)制起點為成串排列的重復(fù)序列復(fù)制起點為成串排列的重復(fù)序列45復(fù)制原點復(fù)制原點oriCoriC由由DnaADnaA蛋白識別蛋白識別。四個。四個9 9bpbp的序列為的序列為DnaADnaA蛋白結(jié)合的位點；蛋白結(jié)合的位點；DnaBDnaB蛋白（解螺旋酶）蛋白（解螺旋酶）三個三個1313bpbp的序列為解鏈位點。的序列為解鏈位點。在在DnaCDnaC蛋白幫助下蛋白幫助下將雙

25、螺旋解開成單鏈狀態(tài)，分別作為模板，將雙螺旋解開成單鏈狀態(tài)，分別作為模板，合成其互補鏈合成其互補鏈( (另外，雙鏈的解開還需另外，雙鏈的解開還需DNADNA拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶、SSB)SSB) 。461 1、拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶解開超螺旋。解開超螺旋。2 2、DnaADnaA蛋白蛋白識別識別復(fù)制原點復(fù)制原點oriCoriC 。3 3 、DnaBDnaB解螺旋酶解螺旋酶借助于水借助于水解解ATPATP產(chǎn)生的能量在產(chǎn)生的能量在Dna CDna C的的幫助下沿幫助下沿5 3 5 3 方向移方向移動，解開動，解開DNADNA雙鏈，形成前引雙鏈，形成前引發(fā)復(fù)合物。發(fā)復(fù)合物。4 4、SSBSSB（單鏈結(jié)合

26、蛋白）單鏈結(jié)合蛋白）結(jié)結(jié)合于合于DNADNA單鏈。單鏈。5 5、Dna GDna G蛋白蛋白（引物合成酶（引物合成酶）開始合成開始合成RNARNA引物（引物（1010個個bpbp左左右），方向為右），方向為55 3 347二、復(fù)制的延長二、復(fù)制的延長 DNA聚合酶 由其亞單位辨認引物，新鏈的第一個脫氧核苷酸與引物的3-OH形成磷酸二酯鍵，開始復(fù)制。 前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈 滯后鏈滯后鏈 岡崎片段岡崎片段 半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制岡崎模型岡崎模型48 鏈的延長鏈的延長（岡崎片段（岡崎片段的合成）的合成） 真核生物的真核生物的岡崎片段為：岡崎片段為：100-200100-200bpbp 原核生物的原核生物的

27、岡崎片段為：岡崎片段為：1000-20001000-2000bpbp49三三 、復(fù)制的終止復(fù)制的終止 1 1、復(fù)制有、復(fù)制有終止點終止點terter 2 2、去掉引物去掉引物（ pol 5 3pol 5 3外切外切酶活性）酶活性） 3 3、填補缺口（填補缺口（ polpol聚合活性聚合活性） 4 4、連接切口（連接切口（ DNADNA連接酶連接酶）50復(fù)制叉的復(fù)制叉的移動方向移動方向解旋酶解旋酶DNA聚合聚合酶酶III解鏈酶解鏈酶RNA引物引物引物體引物體DNA聚聚合酶合酶ISSB3 3 5 前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈隨后鏈隨后鏈3 5 5 RNA引物引物3 3 5152復(fù)制的終止點復(fù)制的終止點-Ter:T

28、er:終止陷阱。終止陷阱。引起復(fù)制叉終止的特定引起復(fù)制叉終止的特定區(qū)域。區(qū)域。利用特異的蛋白質(zhì)利用特異的蛋白質(zhì)TusTus：通過識別結(jié)合并阻止解鏈酶通過識別結(jié)合并阻止解鏈酶的解鏈活性而終止復(fù)制的。的解鏈活性而終止復(fù)制的。反時針復(fù)制叉陷阱反時針復(fù)制叉陷阱順時針復(fù)制叉陷阱順時針復(fù)制叉陷阱53 DNA復(fù)制過程是一個高度精確的過程。據(jù)估計，復(fù)制過程是一個高度精確的過程。據(jù)估計，大腸桿菌大腸桿菌DNA復(fù)制復(fù)制5 109堿基對僅出現(xiàn)一個誤差，保堿基對僅出現(xiàn)一個誤差，保證復(fù)制忠實性的原因主要有以下三點證復(fù)制忠實性的原因主要有以下三點:1 1、堿基配對規(guī)律：、堿基配對規(guī)律：模板鏈與新生鏈之間的堿基配對模板鏈與

29、新生鏈之間的堿基配對保證堿基配錯幾率約為保證堿基配錯幾率約為1/101/104 41/101/105 5。2 2、DNADNA聚合酶的聚合酶的3535外切酶活性的校對功能。外切酶活性的校對功能。使使堿基的錯配幾率又降低堿基的錯配幾率又降低10010010001000倍。倍。3 3、DNADNA的損傷修復(fù)系統(tǒng)。的損傷修復(fù)系統(tǒng)。541.7 1.7 真核生物真核生物DNADNA復(fù)制的特點復(fù)制的特點1 1、真核生物染色體有多個復(fù)制起點，稱為真核生物染色體有多個復(fù)制起點，稱為自主復(fù)自主復(fù)制序列（制序列（ARSARS）或復(fù)制基因或復(fù)制基因( (replicator); replicator); 呈雙向呈雙

30、向復(fù)制，多復(fù)制子。復(fù)制，多復(fù)制子。2 2、岡崎片段長約岡崎片段長約200200bpbp。3 3、真核生物真核生物DNADNA復(fù)制速度復(fù)制速度比原核比原核慢慢. .4 4、真核生物快速生長時，往往采用真核生物快速生長時，往往采用更多的復(fù)制起更多的復(fù)制起點點。5 5、真核生物有真核生物有多種多種DNADNA聚合酶聚合酶, ,DNADNA聚合酶聚合酶（）是真正的復(fù)制酶是真正的復(fù)制酶6 6、真核生物線性染色體兩端有真核生物線性染色體兩端有端粒結(jié)構(gòu)，端粒結(jié)構(gòu)，防止染防止染色體間的末端連接色體間的末端連接7 7、RPARPA：真核生物的單鏈結(jié)合蛋白；真核生物的單鏈結(jié)合蛋白；RNaseHRNaseH1 1和

31、和MF-MF-1 1切除切除RNARNA引物，引物，DNADNA聚合酶聚合酶填補缺口。填補缺口。55 v真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶DNA-pol 復(fù)制中復(fù)制中延長隨從鏈延長隨從鏈DNA-pol 沒有其他沒有其他pol時才起作用時才起作用DNA-pol 催化線粒體催化線粒體DNA的復(fù)制的復(fù)制DNA-pol 復(fù)制中復(fù)制中延長領(lǐng)頭鏈延長領(lǐng)頭鏈DNA-pol 校讀、修復(fù)和填補缺口校讀、修復(fù)和填補缺口56真核細胞真核細胞DNA復(fù)制的特點復(fù)制的特點 多個起點復(fù)制多個起點復(fù)制起起點點起起點點起起點點起起點點起起點點起起點點57真核和原核真核和原核DNA細胞復(fù)制比較細胞復(fù)制比較60核苷酸核苷酸/每秒鐘

32、每秒鐘 1700核苷酸核苷酸/每秒鐘每秒鐘58 1、DNA復(fù)制時不需要下列哪一種酶：復(fù)制時不需要下列哪一種酶：ADNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA聚合酶聚合酶 B RNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA聚合酶聚合酶C DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNA聚合酶聚合酶D連接酶連接酶E拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶2、關(guān)于關(guān)于DNA聚合酶聚合酶，錯誤的是：，錯誤的是：A是復(fù)制酶是復(fù)制酶 B.有有5 3聚合活性聚合活性 C. 有有35外切活性外切活性 D. 催化引物生成催化引物生成593、關(guān)于、關(guān)于DNA復(fù)制，下列哪項是錯誤的復(fù)制，下列哪項是錯誤的： A、真核細胞真核細胞DNA有多個復(fù)制起始點有多個復(fù)制起始點 B、為半保留復(fù)制為半保留復(fù)制 C、

33、親代親代DNA雙鏈都可作為模板雙鏈都可作為模板 D、子代子代DNA的合成都是連續(xù)進行的的合成都是連續(xù)進行的 E、子代與親代子代與親代DNA分子核苷酸序列完全相同分子核苷酸序列完全相同4、岡崎片段是指岡崎片段是指： A、模板上的一段模板上的一段DNA B、在領(lǐng)頭鏈上合成的在領(lǐng)頭鏈上合成的DNA片段片段 C、在隨從鏈上由引物引導(dǎo)合成的不連續(xù)的在隨從鏈上由引物引導(dǎo)合成的不連續(xù)的DNA片片段段 D、除去除去RNA引物后修補的引物后修補的DNA片段片段 E、指互補于指互補于RNA引物的那一段引物的那一段DNA60n 問題：問題：什么是什么是DNADNA損傷？損傷？n 答案：答案：DNADNA結(jié)構(gòu)破壞、功

34、能破壞，引起遺傳信結(jié)構(gòu)破壞、功能破壞，引起遺傳信息改變。息改變。n 問題：問題：什么是修復(fù)？什么是修復(fù)？n 答案：答案：針對已發(fā)生的缺陷而采取的補救機制。針對已發(fā)生的缺陷而采取的補救機制。n DNADNA損傷包括兩種形式：損傷包括兩種形式：n 可以修復(fù)的損傷可以修復(fù)的損傷n 不能修復(fù)的損傷？不能修復(fù)的損傷？ 突變突變n突變是進化、分化的分子基礎(chǔ)突變是進化、分化的分子基礎(chǔ)n突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)612.1 2.1 引發(fā)損傷的因素、機理及其后果引發(fā)損傷的因素、機理及其后果 n后果后果癌癥、遺傳病甚至死亡等癌癥、遺傳病甚至死亡等62 著色性干皮病：著色性干皮?。菏青奏ざ垠w

35、和大的是嘧啶二聚體和大的DNADNA損傷修復(fù)酶的缺失而產(chǎn)生的一種損傷修復(fù)酶的缺失而產(chǎn)生的一種皮膚癌皮膚癌。 NNOOCH3RPNNOOCH3RNNOOCH3RPNNORUVOCH3胸嘧啶二聚體( T T )636465問題：問題：鐮刀形細胞貧血癥發(fā)病的機理是什么？鐮刀形細胞貧血癥發(fā)病的機理是什么？66672.2 2.2 DNADNA的修復(fù)主要有以下類型的修復(fù)主要有以下類型: :光光裂合酶裂合酶修復(fù)修復(fù)（直接修復(fù)）（直接修復(fù)）切除修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)重組修復(fù) 暗修復(fù)暗修復(fù)應(yīng)急修復(fù)（應(yīng)急修復(fù)（SOSSOS修復(fù)）修復(fù)）68 （一）直接修復(fù)一）直接修復(fù) 紫外光照射可使相鄰的兩個紫外光照射可使相鄰的兩個

36、T 形成二聚體；形成二聚體； 光修復(fù)酶光修復(fù)酶可使二聚體解聚為單體狀態(tài)，可使二聚體解聚為單體狀態(tài)，DNA完全完全恢復(fù)正常。光修復(fù)酶的激活需恢復(fù)正常。光修復(fù)酶的激活需300-600m波長的光。波長的光。NNCH3OORHPHROOCH3NNNNCH3OORHHNNCH3OORPUVTT光修復(fù)酶69NNOCH3ONNOOCH3PNNOCH3ONNOOCH3PT(胸腺嘧啶）二聚體胸腺嘧啶）二聚體思考：思考：為什么人們常常利用紫外線消毒？為什么人們常常利用紫外線消毒？問題：問題：紫外線殺菌往往不徹底的原因是什么？紫外線殺菌往往不徹底的原因是什么？應(yīng)注意什么才能達到徹底殺菌的目的？應(yīng)注意什么才能達到徹底

37、殺菌的目的？70 光復(fù)活酶已在細菌、酵母菌、蛙、鳥類以及人光復(fù)活酶已在細菌、酵母菌、蛙、鳥類以及人類等細胞中發(fā)現(xiàn)。這種功能雖然普遍存在，但主要類等細胞中發(fā)現(xiàn)。這種功能雖然普遍存在，但主要是低等生物的一種修復(fù)方式。是低等生物的一種修復(fù)方式。 71（二）切除修復(fù)（二）切除修復(fù) 參與的酶有: 核酸內(nèi)切酶，pol,DNA連接酶特異核酸內(nèi)切酶pol DNA連接酶7273（三）重組修復(fù)（三）重組修復(fù)（復(fù)制同時的修復(fù)）復(fù)制同時的修復(fù)） 重組蛋白重組蛋白RecARecA，polpol，連接酶參與連接酶參與（ 損傷會保留下去）損傷會保留下去）問題：問題：原損傷部位沒有修復(fù)，對后代影響大嗎？原損傷部位沒有修復(fù)，對

38、后代影響大嗎？答案：答案：在后代中只有一個個體含有該條在后代中只有一個個體含有該條DNA，后代越后代越多，影響比例越小，等于消除影響。多，影響比例越小，等于消除影響。74 DNA分子中的分子中的核苷酸序列核苷酸序列發(fā)生突然而穩(wěn)發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，從而導(dǎo)致定的改變，從而導(dǎo)致DNA的復(fù)制以及后來的的復(fù)制以及后來的轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物隨之發(fā)生變化，稱為隨之發(fā)生變化，稱為DNA的的突變。突變。 基因突變的類型基因突變的類型 堿基對的置換堿基對的置換(substitution) 移碼突變移碼突變(framesshift mutation)75 -T-C-T-G-C-T-G-T-A-C-G- -

39、A-G-A-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換野生型基因野生型基因 -T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C- -T-C-T-T-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換顛換堿基對的置換堿基對的置換(substitution)移碼突變移碼突變(framesshift mutation) -T-C-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-插入插入 -T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失缺失AT轉(zhuǎn)換

40、：同型堿基的置換，一個嘌呤被另一個嘌呤替換；轉(zhuǎn)換：同型堿基的置換，一個嘌呤被另一個嘌呤替換；一個嘧啶被另一個嘧啶置換。一個嘧啶被另一個嘧啶置換。顛換：異型堿基的置換，即一個嘌呤被另一個嘧啶替換；顛換：異型堿基的置換，即一個嘌呤被另一個嘧啶替換；一個嘧啶被另一個嘌呤置換。一個嘧啶被另一個嘌呤置換。移碼突變：移碼突變： 增加或減少一個或幾個堿基對所造成的突增加或減少一個或幾個堿基對所造成的突變。變。 76v 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄: :以以RNARNA為模板為模板，按照，按照RNARNA中的核中的核苷酸順序苷酸順序合成合成DNADNA稱為逆轉(zhuǎn)錄，由稱為逆轉(zhuǎn)錄，由逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶催化進行。催化進行。v 19701970年年TeminTemin和和BaltimoreBaltimore同時分別從同時分別從勞氏肉瘤病毒和小白鼠白血病病毒等勞氏肉瘤病毒和小白鼠白血病病毒等致病致病RNARNA病毒病毒中分離出逆轉(zhuǎn)錄酶。據(jù)研究報道，中分離出逆轉(zhuǎn)錄酶。據(jù)研究報道，迄今已知的致癌迄今已知的致癌RNARNA病毒都含有逆轉(zhuǎn)錄酶。病毒都含有逆轉(zhuǎn)錄酶。v 目前目前逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶已經(jīng)成為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)已經(jīng)成為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的工具。領(lǐng)域研究的工具。7