《生物化学课件：第14-15章 DNA生物合成与损伤修复》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化学课件：第14-15章 DNA生物合成与损伤修复（110页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、生化教研室生化教研室 雷雷 康康 福福第三篇第三篇 基因信息的传递基因信息的传递蛋白质蛋白质遗传信息传递的中心法则遗传信息传递的中心法则 （central dogma）Francis Crick (1916-2004 )DNARNA复复复复 制制制制转转转转 录录录录复复复复 制制制制逆转录逆转录逆转录逆转录翻翻翻翻 译译译译?本篇主要内容本篇主要内容 DNA的生物合成的生物合成 复制复制 RNA的生物合成的生物合成 转录转录 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 翻译翻译 基因表达基因表达调控调控 基因工程基因工程DNA的生物合成的生物合成( (复制复制) )DNA Biosynthesis，R
2、eplication 第第 十十 四四 章章DNA DNARNA DNADNA的损伤修复的损伤修复复制复制( (replication)以母链以母链DNADNA为模板合成子链为模板合成子链DNADNA的过程。的过程。亲代亲代DNA复制复制子代子代DNA复制过程动画复制过程动画 本章主要内容：本章主要内容： 复制的基本规律复制的基本规律 DNA复制的酶学复制的酶学 复制的过程复制的过程 逆转录逆转录 DNA损伤损伤(突变突变)与修复（与修复（15章）章）复制的基本特征复制的基本特征Basic Rules of DNA Replication 第一节第一节l半保留复制半保留复制 （semi-con
3、servative replication）l双向复制双向复制（bidirectional replication）l方向性方向性l半不连续复制半不连续复制(semi-discontinuous replication) l高保真性高保真性DNA复制的特点复制的特点AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链母链DNA 复制过程中形成复制过程中形成的复制叉的复制叉
4、子代子代DNA 目目 录录一、半保留复制的实验依据和意义一、半保留复制的实验依据和意义子子代代细细胞胞的的DNA，一一股股单单链链从从亲亲代代完完整整地地接接受受过过来来，另另一一股股单单链链则则完完全全为为新新合合成成。两两个个子子细细胞胞的的DNA都都和和亲亲代代DNA碱碱基基序序列列一一致致。这种复制方式称为半保留复制这种复制方式称为半保留复制。半保留复制的概念半保留复制的概念(semi-discontinuous replication)复制的几种可能方式复制的几种可能方式 全保留式全保留式 半保留式半保留式 混合式混合式 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，遗传的保守性，是物种稳定
5、性的分子基础，但但不是绝对的不是绝对的。半保留复制的意义半保留复制的意义 按半保留复制方式，子代按半保留复制方式，子代DNA与亲代与亲代DNA的的碱基序列一致碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的传信息，体现了遗传的保守性保守性(保真性保真性) 。复制中的放射自显影图象复制中的放射自显影图象二、双向复制二、双向复制从从起始点起始点(origin)开始开始向两个方向解链，形成向两个方向解链，形成两个方向相反的复制叉两个方向相反的复制叉。真核生物真核生物每个染色体有每个染色体有多个起始点多个起始点，是，是多复制多复制子子的复制。的复制。习惯上把两个相邻
6、起始点之间的距离定为一个习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子复制子(replicon) 。复制子是独立完成复制的功能单位。复制子是独立完成复制的功能单位。高等生物有数以万计的复制子，长度差异很大高等生物有数以万计的复制子，长度差异很大 真核生物的多复制子复制真核生物的多复制子复制复复制制进进程程真核生物的多复制子复制电镜图真核生物的多复制子复制电镜图复制起始点、复制子与复制叉复制起始点、复制子与复制叉3 5 3 5 3535解链方向解链方向前导链前导链(leading strand)后随链后随链(lagging strand)35三、三、DNA的半不连续复制的半不连续复制冈崎片段冈崎
7、片段(okazaki fragment)DNADNA的半不连续复制的半不连续复制复复制制的的方方向向与与解解链链方方向向相相同同，复复制制是是连连续续进进行行的的，这条这条子链子链称为称为前导链（领头链，前导链（领头链， leading strand）复复制制的的方方向向与与解解链链方方向向相相反反，复复制制是是不不连连续续进进行行的的，这条这条子链子链称为称为后随链（随从链，后随链（随从链， lagging strand ）随随从从链链中中的的不不连连续续片片段段称称为为冈冈崎崎片片段段(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
8、就是是复复制制的的半不连续性半不连续性(semi-discontinuous replication) DNA复制的酶学复制的酶学The Enzymology of DNA Replication第二节第二节dNTP 依赖依赖DNA的的DNA聚合酶，简写为聚合酶，简写为 DNA-pol解开成单链的解开成单链的DNA母链母链短链短链RNA，提供提供3 -OH末端末端使使dNTP可以依可以依次聚合次聚合 底物底物:聚合酶聚合酶:模板模板:引物引物:其他的酶和蛋白质因子其他的酶和蛋白质因子DNA复制的反应体系复制的反应体系 （N=A、T、G、C）聚合反应的特点：聚合反应的特点：需要需要引物引物和和模
9、板模板； 新链的延长新链的延长5 3 方向方向复复制制的的化化学学反反应应(dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + PPi 全称：全称：依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase DDDP ) (DNA-directed DNA polymerase DDDP )缩写：缩写：DNA-pol 、DDDP活性：活性：1. 53 的聚合活性的聚合活性2. 核酸外切酶活性核酸外切酶活性二、二、DNA聚合酶聚合酶 1959 年诺贝尔生理学或医学奖年诺贝尔生理学或医学奖 奥乔亚奥乔亚 科恩伯格科恩伯格 Severo Ochoa Arthur
10、 Kornberg核酸外切酶活性核酸外切酶活性3 5 外切酶外切酶活性活性能辨认错配的碱基对，能辨认错配的碱基对，并将其水解。并将其水解。 （校读）（校读）5 3 外切酶活外切酶活性性切除突变的切除突变的 DNA片段片段，切除切除RNA引物引物。 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 外切酶外切酶外切酶外切酶 聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶N N N NC C C C 5 5 5 5 3 3 3 3外切酶外切酶外切酶外切酶小片段小片段小片段小片段大片段大片段大片段大片段( ( ( (klenowklenowklenowklenow片段片段片段片段) ) ) )切除切除切除切
11、除RNARNARNARNA引物引物引物引物损伤修复损伤修复损伤修复损伤修复校读校读校读校读功能功能功能功能（常用的工具酶）常用的工具酶）常用的工具酶）常用的工具酶）聚合酶功能聚合酶功能聚合酶功能聚合酶功能DNA-pol （109kD）20?400分子数分子数/细胞细胞1011亚基数亚基数+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 I原核生物的三种原核生物的三种DNA聚合酶聚合酶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 它参与它参与DNA损伤的应急状态修复。损
12、伤的应急状态修复。 DNA-pol (250kD)1、DNA聚合酶活性聚合酶活性 2、 5 核酸外切酶活核酸外切酶活性性 （校读）（校读）（主要复制酶）（主要复制酶）无无5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性DNA聚合酶半闭合右手结构有聚合酶半闭合右手结构有3个结构域个结构域手掌结构域手掌结构域手指结构域手指结构域拇指结构拇指结构拇指拇指手掌手掌引物链引物链手指手指聚合酶聚合酶活性中心活性中心外切酶外切酶活性中心活性中心模板链模板链35DDDP同时合成两条子链同时合成两条子链主要复制酶主要复制酶参与参与DNA损伤损伤的应急状态修的应急状态修复复切除引物切除引物填补空缺填补空缺损伤修复损伤修复功能功能
13、2040400分子数分子数/细胞细胞1011亚基数亚基数+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 I原核生物的三种原核生物的三种DNA聚合酶聚合酶（二）真核生物的（二）真核生物的DNA聚合酶聚合酶真核生物真核生物DNA-PolDNA-Pol DNA-Pol DNA-Pol DNA-Pol DNA-Pol 分子量分子量（kD）53聚合活性聚合活性35外切活性外切活性功能功能16.54014.012.525.5中中起始引发起始引发引物酶活性引物酶活性-+？高高高高高高+-低保真度的低保真度的复制复制线粒体线粒体DNA的的复制复
14、制延长子链的延长子链的主要酶主要酶解螺旋酶活性解螺旋酶活性填补引物空隙填补引物空隙切除修复切除修复为为了了保保证证遗遗传传的的稳稳定定，DNA的的复复制制必必须须具具有有高高保保真性。真性。DNA复制时的保真性主要与下列因素有关：复制时的保真性主要与下列因素有关： 1遵守严格的碱基配对规律；遵守严格的碱基配对规律； 2 DNA-pol在复制时对碱基的正确选择；在复制时对碱基的正确选择； 3复制出错时复制出错时DNA-pol的即时校读功能。的即时校读功能。 二、二、DNA复制的复制的高保真性高保真性(fidelity)：三、复制中的分子解链及三、复制中的分子解链及DNA 分子分子拓扑学变化拓扑学
15、变化 DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把只有把DNA解成单链，它才能起模解成单链，它才能起模板作用。板作用。 （一）解螺旋酶、引物酶和单链（一）解螺旋酶、引物酶和单链DNA结合蛋白结合蛋白理顺理顺DNA链链拓扑异构酶拓扑异构酶 (gyrA, B)稳定已解开的单链稳定已解开的单链单链单链DNA结合蛋白结合蛋白SSB催化催化RNA引物生成引物生成引物酶引物酶DnaG (dnaG)运送和协同运送和协同 DnaBDnaC (dnaC)解开解开DNA双链双链解螺旋酶解螺旋酶DnaB (dnaB)辨认起始点辨认起始点DnaA (dnaA)蛋白质（基因）蛋白质（基因）通用名通用
16、名功能功能原核生物复制起始的相关蛋白质原核生物复制起始的相关蛋白质E. Coli 基因图基因图目目 录录1、解螺旋酶、解螺旋酶(helicase)利用利用ATP供能，使供能，使DNA双螺旋解开成两条单链双螺旋解开成两条单链运送和协同运送和协同 DnaBDnaC (dnaC)解开解开DNA双链双链解螺旋酶解螺旋酶DnaB (dnaB)辨认起始点辨认起始点DnaA (dnaA)蛋白质（基因）蛋白质（基因）通用名通用名功能功能解螺旋酶解螺旋酶2、单链、单链DNA结合蛋白结合蛋白(single stranded DNA binding protein, SSB)保持模板处于单链状态保持模板处于单链状态
17、保护单链的完整保护单链的完整，避免核酸酶的降解，避免核酸酶的降解n依赖依赖DNA的的RNA聚合酶（聚合酶（DDRP）。n原核为原核为DnaG蛋白蛋白，对利福平不敏感对利福平不敏感 （此性质与转录的（此性质与转录的DDRP不同）不同）n底物底物：NTP引物引物（primer）：）： 是是由由引引物物酶酶催催化化生生成成的的短短链链RNA，它它可可为为DNA聚合聚合提供提供3-OH末端末端。3、引物酶、引物酶(primerase)（二）（二）DNA拓扑异构酶拓扑异构酶(DNA topoisomerase) 拓扑是指物体或图像作弹性拓扑是指物体或图像作弹性移位而又保持原有的性质。移位而又保持原有的性
18、质。1010 8 8 局部解链后局部解链后解解链链过过程程中中，DNA分分子子会会过过度度拧拧紧紧、打打结结、缠缠绕绕、连环等现象。连环等现象。拓扑异构酶作用特点拓扑异构酶作用特点先水解先水解 、适当时候又连接磷酸二酯键、适当时候又连接磷酸二酯键拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶、拓扑异构酶拓扑异构酶原核原核真核真核转轴酶转轴酶解缠酶解缠酶切口切口-封闭酶封闭酶松弛酶松弛酶蛋白蛋白旋转酶旋转酶又分为又分为几种亚型几种亚型最近发现最近发现曾用名曾用名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；适当时候封解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，闭切口
19、，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，断端通过切链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。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分分子子进入负超螺旋进入负超螺旋状态。状态。（主要主要）作用机制作用机制 放大超螺旋放大超螺旋放大双螺旋放大双螺旋拓扑异构酶拓扑异构酶 I 的作用方式的作用方式OH3P-5拓拓扑扑酶酶I拓扑酶拓扑酶I 切断切断DNA双链中的一股，使两个双链中的一股，使两个螺旋变为一个，适当时候再封闭缺口螺旋变为一个，适当时候再封闭缺口HO5335DNA连接酶连接酶ATP（NAD+）A
20、MP5353四、四、DNA连接酶连接酶DNADNA连接酶连接酶在复制中起连接相邻冈崎片段的作用在复制中起连接相邻冈崎片段的作用。在在DNADNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。也是基因工程的重要工具酶之一。DNADNA连接酶功能连接酶功能复复制制过过程程简简图图目目 录录SSBSSBDnaGDnaGDnaBDnaBDNA生物合成过程生物合成过程The Process of DNA Replication第三节第三节（一）复制的起始（一）复制的起始需要解决两个问题：需要解决两个问题：1.识别起始点，识别起始点， DNA解开成单
21、链，提供模板。解开成单链，提供模板。2. 合成合成RNA引物，提供引物，提供3 -OH末端。末端。一、原核生物的一、原核生物的DNA生物合成生物合成 E.coli复制起始点复制起始点 oriC GATTNTTTATTT GATCTNTTNTATT GATCTCTTATTAG 1 13 17 29 32 44 TGTGGATTA-TTATACACA-TTTGGATAA-TTATCCACA58 66 166 174 201 209 237 245 串联重复序列串联重复序列 反向重复序列反向重复序列5 3 5 3 1. DNA解链解链解链过程解链过程DnaA、B、C三种蛋白参与三种蛋白参与DnaB解
22、螺旋酶解螺旋酶DnaCDnaB解螺旋酶解螺旋酶DnaCDnaADnaADnaA解链过程解链过程解链过程解链过程3 5 5 3 DnaB解螺旋酶解螺旋酶DnaC2. 引发体和引物引发体和引物 Dna ASSB含有含有DnaB、DnaC、引物酶和、引物酶和DNA复制起始区复制起始区的复合结构称为的复合结构称为引发体引发体。 DnaG引物酶引物酶DNA拓扑拓扑异构酶异构酶3 5 5 3 DnaB解螺旋酶解螺旋酶DnaCSSBDnaG引物酶引物酶合成引物合成引物 引物是由引物酶催化合成的短链引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。分子。 DNA拓扑拓扑异构酶异构酶引发体的生成引发体的生成dATPdGT
23、PdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTP3dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTP 5 35OH 3DNA-pol（二）复制的延长（二）复制的延长化学本质：化学本质：磷酸二酯键的不断生成磷酸二酯键的不断生成 (dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + PPi 领头链的合成领头链的合成目目 录录随从链的合成随从链的合成目目 录录复制的延长复制的延长 随从链上不连续性片段的连接随从链上不连续性片段的连接3535 冈崎片段的连接冈崎片段的连接原核生物基因是环状原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制，双向复制的复制片段在复制的终止点片段在复制的终止点(te
24、r)处汇合。处汇合。（三）复制的终止（三）复制的终止复复制制过过程程简简图图目目 录录SSBSSBDnaGDnaGDnaBDnaB真核生物真核生物DNA生物合成生物合成过程过程The Process of DNA Biosynthesis in eukaryotes第第 四四 节节哺乳动物的哺乳动物的细胞周期细胞周期DNA合成期合成期G1G2SM真核生物的真核生物的DNA生物合成生物合成 细细胞胞能能否否分分裂裂，决决定定于于进进入入S期期及及M期期这这两两个个关关键键点点。G1S及及G2M的调节，与蛋白激酶活性有关。的调节，与蛋白激酶活性有关。 蛋蛋白白激激酶酶通通过过磷磷酸酸化化激激活活或
25、或抑抑制制各各种种复复制制因因子子而而实实施施调调控控作用。作用。 多多复复制制子子。复复制制有有时时序序性性，即即复复制制子子以以分分组组方方式式激激活活而不是同步起动。而不是同步起动。 主要酶：主要酶：DNA-pol（引物酶活性）（引物酶活性） DNA-pol（解螺旋酶活性）（解螺旋酶活性）（更主要更主要） 增增殖殖细细胞胞核核抗抗原原(proliferation cell nuclear antigen, PCNA滑动夹子作用滑动夹子作用 ）一、真核生物复制的起始一、真核生物复制的起始目目 录录RFA（pol ）3领头链领头链随从链随从链引物引物核小体核小体二、真核生物复制的延长二、真核
26、生物复制的延长亲代亲代DNA真核生物真核生物DNA复制与核小体组装同步进行复制与核小体组装同步进行真核生物冈崎片段比原核短很多真核生物冈崎片段比原核短很多切除引物的两种机制切除引物的两种机制目目 录录三、复制的终止三、复制的终止线性线性DNA复制的末端问题复制的末端问题复制完成后，子链复制完成后，子链5末端少掉末端少掉1个引物的长度个引物的长度功能功能:维持染色体的稳定性维持染色体的稳定性保证保证DNA复制的完整性复制的完整性端粒端粒: 四、真核生物端粒的复制四、真核生物端粒的复制真核生物染色体线性真核生物染色体线性DNA分子末端的结构分子末端的结构端粒酶端粒酶(telomerase)作用：作
27、用：RNA模板模板逆转录酶逆转录酶端粒酶的分子结构端粒酶的分子结构组成：组成：端粒酶端粒酶RNA 端粒酶协同蛋白端粒酶协同蛋白端粒酶逆转录酶端粒酶逆转录酶端粒酶的爬行模型端粒酶的端粒酶的RNA端粒端粒DNA末端末端1、端粒酶靠与母链、端粒酶靠与母链DNA端粒结合端粒结合2、以端粒酶以端粒酶RNA为模版，逆转录，延长为模版，逆转录，延长DNA母链母链3、端粒酶爬行，再次延长母链、端粒酶爬行，再次延长母链端粒酶的端粒酶的RNA4、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 。此时。此时母链母链3-OH反折反折，同时作为引物和模板同时作为引物和模板， D
28、NA-Pol，完成末端，完成末端双链复制。双链复制。端粒酶的端粒酶的RNADNA-Pol端粒及端粒及端粒酶的意义端粒酶的意义n体细胞端粒比生殖细胞端粒短；体细胞端粒比生殖细胞端粒短；n老化与端粒酶活性下降有关；老化与端粒酶活性下降有关；n肿瘤的发生与端粒酶活性有关；肿瘤的发生与端粒酶活性有关；n端粒酶不一定能决定端粒的长度。端粒酶不一定能决定端粒的长度。 正常细胞：正常细胞：细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分裂 衰衰衰衰老老老老死死死死亡亡亡亡 细胞年轻化细胞年轻化细胞年轻化细胞年轻化 端粒酶端粒酶端粒酶端粒酶 重新引入重新引入重新引入重新引入抗抗衰衰老老逆转录和其他复制方式逆转录和其他复制方式R
29、everse Transcription and Other DNA Replication Ways第第 五五 节节逆转录酶逆转录酶(reverse transcriptase) 逆转录逆转录(reverse transcription) 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 1911年年P. Rous用母鸡肿瘤组织的滤液注入正用母鸡肿瘤组织的滤液注入正常的小鸡体内常的小鸡体内,使其罹患了同样的肉瘤使其罹患了同样的肉瘤 1947年年Claude等观察到病毒颗粒等观察到病毒颗粒, 证实其为证实其为RNA 病毒，命名为病毒，命名为Rous肉瘤病毒。肉瘤病毒。 但机理不
30、清但机理不清 1964年年Temin观察到鸡肉瘤病毒观察到鸡肉瘤病毒ASV感染细胞的感染细胞的作用：作用： 能被能被DNA复制抑制剂（如甲氨喋呤、复制抑制剂（如甲氨喋呤、dFUMP）等所阻断。）等所阻断。 转录抑制剂放线菌素转录抑制剂放线菌素D也能抑制子代病毒颗粒也能抑制子代病毒颗粒的产生的产生 1970年年Temin和和Baltimore各自从各自从RNA肿瘤病毒肿瘤病毒中发现逆转录酶。获得中发现逆转录酶。获得1975年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。 逆转录过程逆转录过程RNA 模板模板RDDPDNA-RNA 杂化双链杂化双链RNA酶酶单链单链DNADDDP双链双链DNA逆转录逆转录二、逆转录及逆转
31、录酶的生物医学意义二、逆转录及逆转录酶的生物医学意义1. 丰富和发展了中心法则丰富和发展了中心法则2. 丰富和发展了致癌理论丰富和发展了致癌理论3. 在基因工程中的应用在基因工程中的应用RNA也可作为遗传信息的载体也可作为遗传信息的载体RNA在进化中可能比在进化中可能比DNA更原始更原始癌基因与病毒致癌理论癌基因与病毒致癌理论dNTPDNA-pol D环复制环复制(线粒体线粒体)第一引物以内环为模板延伸第一引物以内环为模板延伸第二引物（反向）以外环为第二引物（反向）以外环为模板进行反向延伸模板进行反向延伸DNA损伤（突变）与修复损伤（突变）与修复DNA Damage (Mutation) an
32、d Repair第第 十十 五五 章章遗传物质的结构改变而引起的遗传信息遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，均可称为改变，均可称为突变突变。 常见的常见的DNA的损伤包括碱基替代、脱落、的损伤包括碱基替代、脱落、碱基修饰、交联、链的断裂、重组等。碱基修饰、交联、链的断裂、重组等。DNA一级结构的任何异常的改变称为突变一级结构的任何异常的改变称为突变，也称为也称为DNA的损伤的损伤一、突变的意义一、突变的意义（一）突变是进化、分化的分子基础（一）突变是进化、分化的分子基础（二）突变可导致基因型改变（二）突变可导致基因型改变（三）突变可导致死亡（三）突变可导致死亡（四）突变是某些疾病的发病基础
33、（四）突变是某些疾病的发病基础二、引发突变的因素二、引发突变的因素自发性自发性: 自然错配率约为自然错配率约为10-910-10 左右。左右。物理因素物理因素: 如如UV (ultra violet)、各种辐射。、各种辐射。化学因素化学因素: 烷化剂、碱基类似物、以及其他烷化剂、碱基类似物、以及其他一些人工合成或环境中存在的化学物质，这一些人工合成或环境中存在的化学物质，这些诱发突变的化学物质些诱发突变的化学物质,称为致癌剂。称为致癌剂。生物因素生物因素:黄曲霉素、病毒和抗生素类等。黄曲霉素、病毒和抗生素类等。三、突变的分子改变类型三、突变的分子改变类型错配错配 (mismatch)缺失缺失
34、(deletion)插入插入 (insertion)重排重排 (rearrangement)框移突变框移突变(frame-shift) DNA分子上的碱基错配称分子上的碱基错配称点突变点突变(point mutation)。（一）错配（一）错配(点突变点突变)镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) 亚基亚基N-val his leu thr pro val glu C 肽链肽链CAC GTG基因基因正常成人正常成人Hb (HbA) 亚基亚基N-val his leu thr pro glu glu C 肽链肽链CTC GAG基因基因血红蛋白血红蛋白 -亚基的点突变亚基的点突变（二
35、（二）缺失、插入和框移缺失、插入和框移缺失缺失：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大分子上大分子上消失。消失。插入插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到到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的阅读方式改变，造是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。 缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致框移突变框移突变 。缺失使阅读框前移缺失使阅读框前移插入使阅读框后移插入使阅读框后移缺失或插入点以后的密码全部改变缺失或插入点以后的密码全部改变（三（三）重排重排DNA分子
36、内较大片段的交换，称为分子内较大片段的交换，称为重组或重排。重组或重排。 由由基因重排基因重排引起的两种地中海贫血基因型引起的两种地中海贫血基因型目目 录录错配错配 (mismatch)缺失缺失 (deletion)插入插入 (insertion)重排重排 (rearrangement)框移突变框移突变(frame-shift) 四、四、DNA损伤的修复损伤的修复修复修复(repairing) 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 修复的主要类型修复的主要类型 是对已发生分子改变的是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有补偿措施，使其回复为原有的天然状态。的天然状态。
37、无差错修复无差错修复有差错修复有差错修复（一）光修复（一）光修复 （二）切除修复（二）切除修复是细胞内是细胞内最重要最重要和和最有效最有效的修复机制，主的修复机制，主要由要由DNA-pol和连接酶和连接酶完成。完成。E.coli的切除的切除修复机制修复机制目目 录录着色性干皮病（着色性干皮病（xeroderma pigmentosum）缺乏核酸内切酶，切除修复机制不能进行，当皮肤受到紫缺乏核酸内切酶，切除修复机制不能进行，当皮肤受到紫外线照射后，外线照射后，DNA损伤不能修复，这类患者易患皮肤癌损伤不能修复，这类患者易患皮肤癌。错误的模板错误的模板有缺口子链有缺口子链有损伤有损伤DNA正常的模
38、板正常的模板无缺口子链无缺口子链复制复制RecA随复制次数增多，损伤链所占比例越来越小，逐渐被随复制次数增多，损伤链所占比例越来越小，逐渐被“稀释稀释”掉掉 （三）重组修复（三）重组修复DNA保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变 （四）（四）SOS修复（修复（SOS Repair）1、原原核核与与真真核核生生物物中中主主要要的的DNA聚聚合合酶酶，它它们们各各自自的酶活性及功能是什么的酶活性及功能是什么? 2、结结合合各各种种酶酶和和蛋蛋白白的的作作用用，试试述述原原核核生生物物DNA复复制过程制过程3、突变的类型？、突变的类型？DNA损伤修复的类型及基本机制？损伤修复的类型及基本机制？思思 考考 题题
