生化12DNA生物合成

1、 基因信息的傳遞基因信息的傳遞基因：基因：編碼生物活性產(chǎn)物的編碼生物活性產(chǎn)物的DNA功能片段功能片段基因基因三大特征三大特征： 攜帶遺傳信息攜帶遺傳信息 能被復(fù)制能被復(fù)制 能突變能突變復(fù)制復(fù)制翻譯翻譯 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)（病毒）（病毒） RNA（病毒）（病毒）逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄RNA翻譯翻譯蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)DNA復(fù)制復(fù)制中心法則（中心法則（The central dogma）DNA的生物合成的生物合成( (復(fù)制復(fù)制) )DNA Biosynthesis，Replication 第第 12 章章復(fù)制復(fù)制(replication)指遺傳物質(zhì)的傳代，以親代指遺傳物質(zhì)的傳代，以親代DNA為為模板，模板，dNT

2、P (dATP dGTP dCTP dTTP)為原料，按堿基配對(duì)規(guī)律合成子代為原料，按堿基配對(duì)規(guī)律合成子代DNA的過程。的過程。復(fù)制復(fù)制親代親代DNA子代子代DNA復(fù)制的基本規(guī)律復(fù)制的基本規(guī)律Basic Rules of DNA Replication 第一節(jié)第一節(jié)一、半保留復(fù)制一、半保留復(fù)制 (semi-conservative replication)子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式 密度梯度實(shí)驗(yàn)密度梯度實(shí)驗(yàn) 按半保留復(fù)制方式，子代按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代與親代DNA的的堿基序列一致堿基序列一致，即子代保留了親，即子代保留了親代的全部遺傳信息，

3、體現(xiàn)了遺傳的代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性保守性。 半保留復(fù)制的意義半保留復(fù)制的意義遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但基礎(chǔ)，但不是絕對(duì)的不是絕對(duì)的。復(fù)制中的放射自顯影圖像復(fù)制中的放射自顯影圖像A. 環(huán)狀雙鏈環(huán)狀雙鏈DNA及及復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn)B. 復(fù)制中的兩個(gè)復(fù)制叉復(fù)制中的兩個(gè)復(fù)制叉C. 復(fù)制接近終止點(diǎn)復(fù)制接近終止點(diǎn)(termination, ter)oriterA B C53oriorioriori535533553復(fù)制子復(fù)制子(replicon)33 5 3 5 3 5 解鏈方向解鏈方向領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈(leading strand)隨從鏈隨從鏈(

4、lagging strand)3 5 3 5 半不連續(xù)性半不連續(xù)性 復(fù)制過程中，領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制復(fù)制過程中，領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制，而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制的現(xiàn)象，而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制的現(xiàn)象。 岡崎片段岡崎片段(okazaki fragment) 不連續(xù)復(fù)制的片段不連續(xù)復(fù)制的片段 DNA復(fù)制的酶學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)變化復(fù)制的酶學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)變化The Enzymology and Topology of DNA Replication第二節(jié)第二節(jié) 參與參與DNA復(fù)制的物質(zhì)復(fù)制的物質(zhì) 模板模板(template) : 解開成單鏈的解開成單鏈的DNA母鏈母鏈底物底物(substrate): dNTP DNA聚合酶聚合酶(poly

5、merase): 簡(jiǎn)寫為簡(jiǎn)寫為 DNA-polRNA引物引物(primer): 提供提供3 -OH使使dNTP聚合聚合其他的酶和蛋白質(zhì)因子其他的酶和蛋白質(zhì)因子一、一、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)復(fù)制的化學(xué)反應(yīng) 目目 錄錄磷酸二酯鍵的生成磷酸二酯鍵的生成N1OH35+dN2TPN1N2-OH35+PPiDNA pol聚合聚合 DNA新鏈生成需引新鏈生成需引物和模板物和模板；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二、二、DNA聚合酶聚合酶DNA-pol 的的 5 3 聚合作用聚合作用35 5335DNA-pol15/625 3 OHP3 5 外切外切5 3 外切外切5 3

6、內(nèi)切酶內(nèi)切酶(Endonuclease)（限制性內(nèi)切酶）（限制性內(nèi)切酶）5 3 3 5 外切外切 5 3 外切外切(Exonuclease)外切酶與內(nèi)切酶作用圖解外切酶與內(nèi)切酶作用圖解16/621. 原核生物的原核生物的DNA聚合酶聚合酶1. 53 的聚合活性的聚合活性 2.35 外切酶活性外切酶活性DNA-polDNA-pol DNA-pol 功能：功能：對(duì)復(fù)制中的錯(cuò)誤進(jìn)行校讀，對(duì)復(fù)制和對(duì)復(fù)制中的錯(cuò)誤進(jìn)行校讀，對(duì)復(fù)制和 修復(fù)中出現(xiàn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)修復(fù)中出現(xiàn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)。DNA-pol （109kD）DNA-pol I 5 3 外切酶活性的功能外切酶活性的功能切除引物，切除突變片段切除引物，切

7、除突變片段5317/62DNA-pol I 3 5 外切酶活性的功能外切酶活性的功能校讀校讀（proofread）功能功能53AG17/62323個(gè)氨基酸個(gè)氨基酸小片段小片段5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性大片段大片段/Klenow 片段片段 604個(gè)氨基酸個(gè)氨基酸DNA聚合酶活性聚合酶活性 5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性N 端端C 端端枯草桿菌蛋白酶枯草桿菌蛋白酶DNA-pol Klenow片段是實(shí)驗(yàn)室合成片段是實(shí)驗(yàn)室合成DNA，進(jìn)行分子生進(jìn)行分子生物學(xué)研究中常用的工具酶物學(xué)研究中常用的工具酶。 DNA-pol （120kD） DNA-pol II基因發(fā)生突變，細(xì)菌依基因發(fā)生突變，細(xì)菌依

8、然能存活。然能存活。 它參與它參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)。 功能功能: : 是原核生物復(fù)制延長(zhǎng)中真正起催化是原核生物復(fù)制延長(zhǎng)中真正起催化作用的酶作用的酶。 DNA-pol (250kD)段段2. 真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA-pol 起始引發(fā)，有引物酶活性。起始引發(fā)，有引物酶活性。延長(zhǎng)子鏈的主要酶，有解螺延長(zhǎng)子鏈的主要酶，有解螺旋酶活性旋酶活性。參與低保真度的復(fù)制參與低保真度的復(fù)制。在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用和填補(bǔ)缺口的作用。僅存在于線粒體僅存在于線粒體DNA復(fù)制中復(fù)制中。DNA-pol DNA-pol DNA-pol

9、DNA-pol 三、復(fù)制的保真性三、復(fù)制的保真性 (fidelity) 1. 遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律 ATGC2. 聚合酶在復(fù)制延長(zhǎng)時(shí)對(duì)堿基的選擇功能聚合酶在復(fù)制延長(zhǎng)時(shí)對(duì)堿基的選擇功能 DNA pol 靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)非共價(jià)靠其大分子結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)非共價(jià)( (氫鍵氫鍵) )與共價(jià)鍵與共價(jià)鍵( (磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵) ) 的有序形成的有序形成。 嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)能形成順式和反式構(gòu)型，與嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)能形成順式和反式構(gòu)型，與相應(yīng)的嘧啶形成氫鍵配對(duì)時(shí)，嘌呤應(yīng)處于反相應(yīng)的嘧啶形成氫鍵配對(duì)時(shí)，嘌呤應(yīng)處于反式構(gòu)型式構(gòu)型。 DNA pol III 在催化磷酸二酯鍵形成之前完在催化磷酸二酯鍵

10、形成之前完 成對(duì)堿基的選擇；對(duì)反式嘌呤核苷酸的親和成對(duì)堿基的選擇；對(duì)反式嘌呤核苷酸的親和 力較順式的大力較順式的大。A：DNA-pol 的外切酶活性切除錯(cuò)配堿基；的外切酶活性切除錯(cuò)配堿基；并用其聚合活性摻入正確配對(duì)的底物并用其聚合活性摻入正確配對(duì)的底物。B：堿基配對(duì)正確，堿基配對(duì)正確，DNA-pol不表現(xiàn)活性。不表現(xiàn)活性。解鏈酶類：解鏈酶類：解螺旋酶解螺旋酶拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白四、四、復(fù)制中的解鏈和復(fù)制中的解鏈和DNA分子拓?fù)鋵W(xué)變化分子拓?fù)鋵W(xué)變化 引物酶引物酶1. 解螺旋酶解螺旋酶 (helicase)作用作用：斷裂互補(bǔ)堿基間的氫鍵，使：斷裂互補(bǔ)堿基間的氫鍵，使D

11、NA成單鏈。成單鏈。DnaA、B (rep蛋白、蛋白、解螺旋酶解螺旋酶)、C等等解螺旋酶解螺旋酶ATP2. 單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白(single stranded DNA-binding protein, SSB) 作用作用：防止單鏈：防止單鏈DNA重新形成雙鏈，防止重新形成雙鏈，防止 單鏈單鏈DNA被核酸酶水解被核酸酶水解。3. 引物酶引物酶 (primase) 5 5 催化催化RNA引物引物合成的酶叫合成的酶叫引物酶引物酶，它是一種特，它是一種特殊的殊的RNA聚合酶。聚合酶。DNA合成需在合成需在RNA引物引物的基礎(chǔ)上進(jìn)行。的基礎(chǔ)上進(jìn)行。RNA引物引物5 3 5 3 4. DNA拓

12、撲異構(gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶 (topoisomerase, Topo) DNA正超螺旋與負(fù)超螺旋正超螺旋與負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋正超螺旋正超螺旋DNA雙螺旋雙螺旋拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶1010 8 8 局部解鏈后局部解鏈后解鏈過程中正超螺旋的形成解鏈過程中正超螺旋的形成解鏈過程中正超螺旋的形成解鏈過程中正超螺旋的形成 拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)既能水解既能水解 、又能連接磷酸二酯鍵、又能連接磷酸二酯鍵 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶 分分 類類切割切割DNA雙鏈雙鏈，此時(shí)，此時(shí)不需不需ATP；爾后；爾后由由ATP供能供能，使，使DNA分子成分子成負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋再連接再連接切口切口

13、。不需不需ATP，切割雙鏈，切割雙鏈DNA中的中的一鏈一鏈，使使DNA松弛后松弛后, 連接切口。連接切口。Topo:Topo: 臨床上使用的某些抗腫瘤藥（如喜樹堿，臨床上使用的某些抗腫瘤藥（如喜樹堿，鬼臼乙叉甙等）是通過鬼臼乙叉甙等）是通過抑制抑制Topo酶活性酶活性而殺而殺死腫瘤細(xì)胞的。死腫瘤細(xì)胞的。 作用機(jī)制作用機(jī)制 五、五、DNA連接酶連接酶 (DNA ligase) 作用方式作用方式 催化催化DNA雙鏈的雙鏈的3 羥基羥基和相鄰的和相鄰的5 磷磷酸基團(tuán)酸基團(tuán)形成形成磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵，從而把兩段相，從而把兩段相鄰的鄰的DNA鏈連成完整的鏈。鏈連成完整的鏈。DNA連接酶連接酶ATPAT

14、PPOO-O-OHO5POO-O-O335DNA連接酶連接酶ATPAMP+PPi5353目目 錄錄 在復(fù)制中起最后接合缺口的作用；在復(fù)制中起最后接合缺口的作用； 在在DNA修復(fù)、重組及剪接中起縫合修復(fù)、重組及剪接中起縫合缺口作用；缺口作用； 基因工程的重要工具酶之一?；蚬こ痰闹匾ぞ呙钢?。 功能功能 參與參與DNA復(fù)制的主要成員復(fù)制的主要成員主要成員主要成員主要作用主要作用DnaADnaB ( (解螺旋酶解螺旋酶) )SSBDnaG (引物酶引物酶)TOPODNA-pol DNA-polDNA連接酶連接酶DnaC 識(shí)別復(fù)制起始位點(diǎn)識(shí)別復(fù)制起始位點(diǎn) 解開解開DNA雙鏈雙鏈 運(yùn)送和協(xié)同運(yùn)送和協(xié)

15、同DnaB 合成合成RNA引物引物 維持已解開單鏈維持已解開單鏈DNA的穩(wěn)定的穩(wěn)定 使打結(jié)、纏繞、正超螺旋的使打結(jié)、纏繞、正超螺旋的DNA松馳松馳 DNA復(fù)制復(fù)制 水解引物、填補(bǔ)空隙、修復(fù)作用水解引物、填補(bǔ)空隙、修復(fù)作用 催化雙鏈催化雙鏈DNA中單鏈缺口的連接中單鏈缺口的連接DNA生物合成過程生物合成過程The Process of DNA Replication第三節(jié)第三節(jié)復(fù)制的起始復(fù)制的起始復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的終止復(fù)制的終止（一）（一）復(fù)制的起始復(fù)制的起始 (initiation )需要解決兩個(gè)問題需要解決兩個(gè)問題：1. DNA解開成單鏈，提供模板解開成單鏈，提供模板。2. 合成引物

16、，提供合成引物，提供3 -OH末端末端。一、一、原核生物的原核生物的DNA生物合成生物合成 由特定蛋白質(zhì)識(shí)別復(fù)制起始位點(diǎn)由特定蛋白質(zhì)識(shí)別復(fù)制起始位點(diǎn)(ori)，在解螺旋酶、在解螺旋酶、TOPO酶及單鏈酶及單鏈DNA結(jié)合蛋結(jié)合蛋白的共同作用下，白的共同作用下，DNA解鏈，解旋，解鏈，解旋，形形成復(fù)制叉成復(fù)制叉。 倒倒Y1. DNA解鏈解鏈E.coli復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn) oriC E.coli復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn)oriC跨度為跨度為245bp，有有3組串聯(lián)重復(fù)序列和組串聯(lián)重復(fù)序列和2對(duì)反向重復(fù)序列對(duì)反向重復(fù)序列。E.coli復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn) oriC GATTNTTTATTT GATCTNT

17、TNTATT GATCTCTTATTAG 1 13 17 29 32 44 1 13 17 29 32 44 TGTGGATTA-TTATACACA-TTTGGATAA-TTATCCACA58 66 166 174 201 209 237 24558 66 166 174 201 209 237 245 串聯(lián)重復(fù)序列串聯(lián)重復(fù)序列 反向重復(fù)序列反向重復(fù)序列5 3 5 3 Dna A Dna B、 Dna CSSB3 5 3 5 復(fù)制叉的形成復(fù)制叉的形成5 3 3 5 引物酶引物酶DnaC引發(fā)體引發(fā)體解螺旋酶解螺旋酶含有解螺旋酶、含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和DNA復(fù)制起始區(qū)域

18、的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。 2. 引發(fā)體的生成引發(fā)體的生成3 5 3 5 引物是由引物酶催化合成的短鏈引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子分子。引物引物3 HO5引物引物酶酶DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶3. RNA引物合成引物合成（二）（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng) (elongation)復(fù)制的延長(zhǎng)指在復(fù)制的延長(zhǎng)指在DNA-pol 催化下，催化下，dNTP以以dNMP的方式逐個(gè)加入引物或延的方式逐個(gè)加入引物或延長(zhǎng)中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯長(zhǎng)中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成鍵的不斷生成。 3 AAGACCTATT5 5 TTCTGGATAA3 dATP

19、+DNA pol 5 35dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33DNA-pol領(lǐng)頭鏈的合成領(lǐng)頭鏈的合成隨從鏈的合成隨從鏈的合成階段一階段一階段二階段二階段三階段三階段四階段四1. 原核生物基因是環(huán)狀原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的，雙向復(fù)制的 匯合點(diǎn)就是復(fù)制的終止點(diǎn)。匯合點(diǎn)就是復(fù)制的終止點(diǎn)。oriter8232（三）（三）復(fù)制的終止復(fù)制的終止2. 領(lǐng)頭鏈上的領(lǐng)頭鏈上的RNA引物被引物被RNA酶水解后，酶水解后， 由由DNA pol I 催化，由新合成鏈提供催化，由新合成鏈提供 3 -OH補(bǔ)齊。補(bǔ)齊。5 5 5 RNA酶酶OHP5 DNA-pol dNTP

20、5 5 PATP AMP+PPi5 5 DNA連接酶連接酶3. 隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接（一）復(fù)制的起始（一）復(fù)制的起始二、真核生物的二、真核生物的DNA生物合成生物合成 領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈3 5 3 5 親代親代DNA5 3 3 5 隨從鏈隨從鏈引物引物核小體核小體（二）復(fù)制的延長(zhǎng)（二）復(fù)制的延長(zhǎng) 染色體染色體DNA呈線狀，復(fù)制在末端停止。呈線狀，復(fù)制在末端停止。 復(fù)制中岡崎片段的連接，復(fù)制子之間的復(fù)制中岡崎片段的連接，復(fù)制子之間的 連接。連接。 染色體兩端染色體兩端DNA子鏈上最后復(fù)制的子鏈上最后復(fù)制的RNA 引物，去除后留下空隙。引物，去除后留下空隙。（三）復(fù)制的終

21、止（三）復(fù)制的終止5 3 3 5 5 3 3 5 +5 3 3 3 3 5 5 5 反轉(zhuǎn)錄和其他的復(fù)制方式反轉(zhuǎn)錄和其他的復(fù)制方式Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways第四節(jié)第四節(jié)反反轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄酶 (reverse transcriptase) 反反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 (reverse transcription)現(xiàn)象現(xiàn)象 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄酶酶一、反轉(zhuǎn)錄病毒和反轉(zhuǎn)錄酶一、反轉(zhuǎn)錄病毒和反轉(zhuǎn)錄酶 反轉(zhuǎn)錄酶是反轉(zhuǎn)錄酶是多功能酶多功能酶，有三種酶活性：，有三種酶活性：1. 反轉(zhuǎn)錄活性：反轉(zhuǎn)錄活性：即以即以RNA為模板合成為模板合成DNA2. RNase

22、活性：活性：水解水解RNA:DNA中的中的RNA3. DNA pol活性：活性：以以DNA為模板合成為模板合成DNA反轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄過程反轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄過程RNA 模板模板反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄酶DNA-RNA 雜化雙鏈雜化雙鏈RNA酶酶單鏈單鏈DNA反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄酶雙鏈雙鏈DNA反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄酶 A AA A T T T TAAAASISI核酸酶核酸酶 DNA聚合酶聚合酶堿水解堿水解 T T T T分子生物學(xué)研究可應(yīng)分子生物學(xué)研究可應(yīng)用反轉(zhuǎn)錄酶，作為獲取基用反轉(zhuǎn)錄酶，作為獲取基因工程目的基因的重要方因工程目的基因的重要方法之一，此法稱為法之一，此法稱為cDNA法。法。 以以mRNA為

23、模板，經(jīng)反為模板，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄合成的與轉(zhuǎn)錄合成的與mRNA堿基堿基序列互補(bǔ)的序列互補(bǔ)的DNA鏈。鏈。 試管內(nèi)合成試管內(nèi)合成cDNAcDNA complementary DNA 二、反轉(zhuǎn)錄研究的意義二、反轉(zhuǎn)錄研究的意義 反轉(zhuǎn)錄酶和反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究中反轉(zhuǎn)錄酶和反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)。的重大發(fā)現(xiàn)。 反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，RNA同樣同樣兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能。兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能。對(duì)反轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了對(duì)反轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了20世紀(jì)初已注意世紀(jì)初已注意到的病毒致癌理論。到的病毒致癌理論。 端粒端粒DNA端粒結(jié)合蛋白端

24、粒結(jié)合蛋白三、端粒酶三、端粒酶 端粒端粒(telomere)指真核生物染色體線性指真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)分子末端的結(jié)構(gòu)功能功能 維持染色體的穩(wěn)定性維持染色體的穩(wěn)定性 維持維持DNA復(fù)制的完整性復(fù)制的完整性 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由末端單鏈由末端單鏈DNA序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。 末端末端DNA序列是多次重復(fù)的富含序列是多次重復(fù)的富含T、G 堿基的短序列。堿基的短序列。TTTTGGGGTTTTGGGG 功能功能 維持染色體的穩(wěn)定性維持染色體的穩(wěn)定性 維持維持DNA復(fù)制的完整性復(fù)制的完整性 端粒酶端粒酶 (telomerase) 端粒酶端粒酶RNA (human telom

25、erase RNA, hTR) 端粒酶協(xié)同蛋白端粒酶協(xié)同蛋白 (human telomerase associated protein 1, hTP1) 端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶 (human telomerase reverse transcriptase, hTRT) 組成組成: : 作用：作用：l 填補(bǔ)子鏈填補(bǔ)子鏈5 -末端末端引物水解后留下的空隙，防引物水解后留下的空隙，防 止止DNA縮短縮短。目目 錄錄端粒酶催化作用的爬行模型端粒酶催化作用的爬行模型 細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂 抗抗衰衰老老 DNA損傷（突變）與修復(fù)損傷（突變）與修復(fù)DNA Damage (Mutation

26、) and Repair第五節(jié)第五節(jié)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息改變，均可稱為信息改變，均可稱為突變突變 (mutation)。在復(fù)制過程中發(fā)生的在復(fù)制過程中發(fā)生的DNA突變稱為突變稱為DNA損傷損傷 (DNA damage)。從分子水平來看，突變就是從分子水平來看，突變就是DNA分分子上堿基的改變。子上堿基的改變。 一、突變的意義一、突變的意義（一）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)（一）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)（二）突變導(dǎo)致基因型改變（二）突變導(dǎo)致基因型改變（三）突變導(dǎo)致死亡（三）突變導(dǎo)致死亡（四）突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)（四）突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)二、引發(fā)

27、突變的因素二、引發(fā)突變的因素 物理因素物理因素: 紫外線紫外線 (ultra violet, UV)、各種輻射、各種輻射 UV化學(xué)因素化學(xué)因素常常見見的的化化學(xué)學(xué)誘誘變變劑劑化化合合物物類類別別作作用用點(diǎn)點(diǎn)分分子子改改變變堿堿基基類類似似物物如如：5-BUA 5-BU G- A - T - G - C -羥羥胺胺類類（NH2OH）T C- T - A - C - G -亞亞硝硝酸酸鹽鹽（NO2）C U- G - C - A - T -烷烷化化劑劑如如：氮氮芥芥類類，NitrominsG mGG mGDNA缺缺失失G三、突變的分子改變類型三、突變的分子改變類型錯(cuò)配錯(cuò)配 (mismatch)缺失缺

28、失 (deletion)插入插入 (insertion)重排重排 (rearrangement)框移框移(frame-shift) DNA分子上的堿基錯(cuò)配又稱分子上的堿基錯(cuò)配又稱點(diǎn)突變點(diǎn)突變 (point mutation)發(fā)生在同型堿基之間，即嘌呤代替發(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。另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。嘧啶或嘧啶變嘌呤。顛顛換換（一）錯(cuò)配（一）錯(cuò)配鐮形紅細(xì)胞貧血病人鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb (HbS) 亞基亞基N-val his leu thr pro val glu C 肽鏈肽鏈CAC GTG基因基因正常成人正常成人Hb (HbA)亞基亞基N-val his leu thr pro glu glu C 肽鏈肽鏈CTC GAG基因基因（二）缺失（二）缺失、插入插入和框移突變和框移突變?nèi)笔В喝笔В阂粋€(gè)堿基或一段核苷酸鏈從一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DN