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1、DNADNA的复制和修复的复制和修复遗传的中心法则 19581958年年年年CrickCrick提出以提出以提出以提出以DNADNA为中心的遗传信息的传递规律，为中心的遗传信息的传递规律，为中心的遗传信息的传递规律，为中心的遗传信息的传递规律，即即即即DNADNA贮存的遗传信息通过复制传给子代贮存的遗传信息通过复制传给子代贮存的遗传信息通过复制传给子代贮存的遗传信息通过复制传给子代DNADNA，通过转录通过转录通过转录通过转录传给传给传给传给RNARNA，再通过翻译传给蛋白质。遗传信息传递方向的再通过翻译传给蛋白质。遗传信息传递方向的再通过翻译传给蛋白质。遗传信息传递方向的再通过翻译传给蛋白质
2、。遗传信息传递方向的这个规律被称为这个规律被称为这个规律被称为这个规律被称为中心法则中心法则中心法则中心法则。DNADNARNARNA蛋白质蛋白质复制复制复制复制转录转录翻译翻译反转录反转录？19701970年年年年TeminTemin和和和和BaltimoreBaltimore发现发现发现发现RNARNA病毒的病毒的病毒的病毒的RNARNA可通过反转录可通过反转录可通过反转录可通过反转录（逆转录）将遗传信息传给（逆转录）将遗传信息传给（逆转录）将遗传信息传给（逆转录）将遗传信息传给cDNAcDNA，也可通过也可通过也可通过也可通过RNARNA复制或复制或复制或复制或RNARNA转录传给子代转
3、录传给子代转录传给子代转录传给子代RNARNA，这是对中心法则的补充。这是对中心法则的补充。这是对中心法则的补充。这是对中心法则的补充。19971997年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传信息向信息向信息向信息向DNADNA传递。传递。传递。传递。 复制：复制：以亲代以亲代DNADNA或或RNARNA为模板，根据为模板，根据碱基配对碱基配对的原则的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代的子代DNA
4、DNA或或RNARNA的过程。的过程。几个基本概念：几个基本概念： 逆转录：逆转录：以以RNARNA为模板，在为模板，在逆转录酶逆转录酶的作用下，的作用下，生成生成DNADNA的过程。的过程。 翻译：翻译：亦叫转译，以亦叫转译，以mRNAmRNA为模板，将为模板，将mRNAmRNA的密的密码解读成蛋白质的码解读成蛋白质的氨基酸顺序氨基酸顺序的过程。的过程。 转录：转录：以以DNADNA为模板，按照碱基配对原则合成为模板，按照碱基配对原则合成RNARNA，即将即将DNADNA所含的遗传信息传给所含的遗传信息传给RNARNA，形成一条形成一条与与DNADNA链互补的链互补的RNARNA的过程。的过
5、程。Reverse transcription中心法则图示中心法则图示第一节 DNA的复制复制：复制：以亲代（母链）以亲代（母链）DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA的过程。的过程。复制复制亲代亲代DNA子代子代DNA一、一、DNADNA的复制的复制（一）（一）DNA复制是半保留复制复制是半保留复制 DNA生生物物合合成成时时，母母链链DNA解解开开为为两两股股单单链链，各各自自作作为为模模板板按按碱碱基基配配对对规规律律，合合成成与与模模板板互互补补的的子子链链。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从从新新
6、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。这这种种复复制制方方式式称称为为半半保留复制保留复制。半保留复制的概念半保留复制的概念 半保留复制的证明：半保留复制的证明： MeselsonMeselson 和和StahlStahl将同位素将同位素1515N N标记的标记的1515NHNH4 4ClCl加入大肠杆菌的培养基中培养加入大肠杆菌的培养基中培养1212代，代，使大肠杆菌的使大肠杆菌的DNADNA都带上都带上1515N N的标记，然后的标记，然后将该大肠杆菌转入将该大肠杆菌转入1414N N的普通培养基中培养的普通培养基中培养后，分离子一代、子二
7、代、子三代、子四后，分离子一代、子二代、子三代、子四代代DNADNA，进行进行氯化铯氯化铯密度梯度离心，实验密度梯度离心，实验证明了证明了DNADNA的半保留复制。的半保留复制。1515N-DNAN-DNA的密度大于的密度大于1414N-DNAN-DNA的密度的密度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
8、子代子代DNA 按按半半保保留留复复制制方方式式，子子代代DNA与与亲亲代代DNA A的的碱碱基基序序列列一一致致，即即子子代代保保留留了了亲亲代代的的全全部部遗遗传信息，体现了遗传的传信息，体现了遗传的保守性保守性。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（二）（二）DNADNA复制的起点和方式复制的起点和方式 复制子复制子：基因组能独立进行复制的单位叫复制子，每个复制：基因组能独立进行复制的单位叫复制子，每个复制子都含有控制复制起始的子都含有控制复制起始的origin和终止复制的终点（和终止复制的
9、终点（terminus）。）。双向复制双向复制(bi-directional replication)、单向复制单向复制(unidirectional replication)；复制叉复制叉(replication fork)或生长点或生长点(growing point)多复制子多复制子(multi-replicon)双向复制双向复制单向复制单向复制DNADNA复制的主要方式复制的主要方式 大肠杆菌双链大肠杆菌双链环状环状DNADNA的复制（的复制（一个一个复制起点，复制起点，双向复制）（细菌双向复制）（细菌DNADNA复制叉移动速度复制叉移动速度50kb/min50kb/min，大肠杆菌染色
10、体完成复制需要大肠杆菌染色体完成复制需要4040分钟，然而，大肠分钟，然而，大肠杆菌每杆菌每2020分钟即可分裂一次。如何解释？分钟即可分裂一次。如何解释？) ) 真核细胞真核细胞线状染色体线状染色体DNADNA的复制方式（的复制方式（多个多个复制起复制起点，双向复制）复制叉移动速度为点，双向复制）复制叉移动速度为1kb1kb3kb/min3kb/min，高，高等真核生物一般复制单位长度为等真核生物一般复制单位长度为100100200kb200kb，每个复，每个复制单位在制单位在30306060分钟完成复制，通常完成整个染色体分钟完成复制，通常完成整个染色体复制的时间要用复制的时间要用6 68
11、h8h。一轮复制尚未完成，又启动新一轮的复制。一轮复制尚未完成，又启动新一轮的复制。3 不同位置不同位置D-D-环式环式复制方式（线粒体双链环状复制方式（线粒体双链环状DNADNA：两条链的两条链的复制起点复制起点不同位置，且复制不同步）不同位置，且复制不同步） 单向单向滚环式滚环式复制（噬菌体复制（噬菌体 X174DNAX174DNA单链环状）单链环状）三、半不连续复制三、半不连续复制 1、 体内仅存在体内仅存在5 3的的DNA聚合酶聚合酶2、 前导链与随从链（前导链与随从链（岗崎片段岗崎片段）前导链前导链滞后链滞后链冈崎片段冈崎片段前导链：前导链：DNADNADNADNA复制复制复制复制时
12、，一股以时，一股以时，一股以时，一股以3 3 3 3 5 5 5 5 方向的母链作为方向的母链作为方向的母链作为方向的母链作为模板模板模板模板，新合成的链以，新合成的链以，新合成的链以，新合成的链以5 5 5 5 3 3 3 3 方向方向方向方向连续连续连续连续合成的链称为前导链。合成的链称为前导链。合成的链称为前导链。合成的链称为前导链。滞后链：滞后链：DNADNADNADNA复制复制复制复制时，一股以时，一股以时，一股以时，一股以5 5 5 5 3 3 3 3 方向的母链作为方向的母链作为方向的母链作为方向的母链作为模板模板模板模板，新合成链沿，新合成链沿，新合成链沿，新合成链沿5 5 5
13、 5 3 3 3 3 合成合成合成合成1000-20001000-20001000-20001000-2000个核苷酸个核苷酸个核苷酸个核苷酸不不不不连续的小片段连续的小片段连续的小片段连续的小片段称为随从链。称为随从链。称为随从链。称为随从链。复制方向与解链方向一致复制方向与解链方向一致复制方向与解链方向相反复制方向与解链方向相反冈崎片段冈崎片段 DNADNA半不连续复制：半不连续复制： 3 53 5方向母链为方向母链为模板模板，新链，新链5 35 3方向方向连连续续合成合成5 35 3方向母链为方向母链为模板模板，新链，新链5 35 3方向合成许多方向合成许多不连续不连续的片段（岗崎片段）
14、的片段（岗崎片段）这种复制方式称之为半不连续复制。这种复制方式称之为半不连续复制。RNARNA引物引物DNADNA聚合酶聚合酶不能不能催化两个游离催化两个游离dNTPdNTP在在DNADNA模板上聚合模板上聚合需要具需要具3 3-OH-OH的引物的引物RNARNA聚合酶聚合酶能催化两个游离能催化两个游离NTPNTP在在DNADNA模板上聚合模板上聚合提供提供3 3-OH-OH引物最后被引物最后被DNADNA聚合聚合酶酶除去、补满，再除去、补满，再由连接酶连接由连接酶连接减少突变，提高减少突变，提高DNADNA复制的真实性复制的真实性四、与四、与DNADNA复制有关的酶和蛋白质复制有关的酶和蛋白
15、质n(一一) DNA聚合酶：聚合酶：n原料：原料：四种脱氧核苷三磷酸四种脱氧核苷三磷酸 （dATPdATP、dGTPdGTP dCTPdCTP dTTPdTTP) )n需要需要模板：模板：以以DNADNA为模板链，合成子代为模板链，合成子代DNADNA，模板可以模板可以是双链，也可以是单链是双链，也可以是单链DNADNA。合成产物与模板互补。合成产物与模板互补。n 需要需要引物：引物：一小段一小段RNA(RNA(或或DNADNA）为引物，在大肠杆为引物，在大肠杆 菌中，菌中，DNADNA的合成需要一段的合成需要一段RNARNA链作为引物链作为引物，引物含，引物含3 3 -OH-OH. . n合
16、成方向：合成方向：5 5 3 3 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 NC 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（ klenowklenow片段）片段）片段）片段）切除切除切除切除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）1 1、DNA聚合酶聚合酶聚合功能聚合功能聚合功能聚合功能DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA
17、聚合酶聚合酶结构基因结构基因不同种类的亚基不同种类的亚基数目数目相对分子质量相对分子质量35外切酶外切酶53外切酶外切酶聚合速度（核苷聚合速度（核苷酸酸/分）分）持续合成能力持续合成能力功能功能Pol A1103,0001,000-1,2003-200切除引物，修复Pol B788,0002,4001,500修复Pol C10830,00015,000-60,000500,000复制大肠杆菌三种大肠杆菌三种DNA聚合酶比较聚合酶比较( (三）三）DNADNA连接酶：连接连接酶：连接DNADNA双链中的单链切口双链中的单链切口作用特点：作用特点：T T4 4噬菌体的噬菌体的DNADNA连接酶不仅
18、能连接连接酶不仅能连接双链双链DNADNA上上的的粘性粘性切口，而且能连接无粘性末端的切口，而且能连接无粘性末端的平头双链平头双链DNADNA。 DNADNA连接酶连接酶在在DNADNA复制、损伤修复、重组复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用。等过程中起重要作用。HO5335DNA连接酶连接酶ATPADP5353( (四四) )与与DNADNA合成有关的其它蛋白因子合成有关的其它蛋白因子( (大肠杆菌中大肠杆菌中) )蛋白质蛋白质功能功能相对分子量相对分子量（10103 3）分子分子/ /细胞细胞DNADNA旋转酶（或拓旋转酶（或拓扑异构酶）扑异构酶）DNADNA解链酶解链酶单链结合蛋白单链
19、结合蛋白引物合成酶引物合成酶DNADNA聚合酶聚合酶引入或松开引入或松开超螺旋超螺旋使双链使双链DNADNA解链解链稳定单链区稳定单链区合成合成RNARNA引物引物除去引物并除去引物并填满缺口填满缺口40040065657474606010910950503003001001003003001、拓扑异构酶、拓扑异构酶 拓扑异构酶：拓扑异构酶：催化催化DNADNA的拓扑连环数发生的拓扑连环数发生变化的酶，在变化的酶，在DNADNA重组修复和其重组修复和其它它转变方面转变方面起重要作用。起重要作用。 除连环数不同外其它性质均相同的除连环数不同外其它性质均相同的DNADNA分分子称为子称为拓扑异构体
20、拓扑异构体，引起拓扑异构体反应的，引起拓扑异构体反应的酶称为酶称为拓扑异构酶拓扑异构酶。2 2、解螺旋酶解螺旋酶 （解链酶）（解链酶） 通过水解通过水解ATPATP将将DNADNA两条链打开。两条链打开。E.coliE.coli中的中的reprep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I I、IIII、IIIIII。每解开一对碱基需要水解每解开一对碱基需要水解2 2个个ATPATP分子。分子。 稳定稳定DNADNA解开的单链，防止复性和保护单解开的单链，防止复性和保护单链部分不被核酸酶水解。链部分不被核酸酶水解。3 3、单链结合蛋白：、单链结合蛋白： 引发体可以沿模板链引
21、发体可以沿模板链5 5 3 3方向移动方向移动, ,具有具有识识别合成起始位点别合成起始位点的功能，移动到一定位置上即可引发的功能，移动到一定位置上即可引发RNARNA引物的合成。移动和引发均需要引物的合成。移动和引发均需要ATPATP提供能量，提供能量， nn蛋白具有蛋白具有ATPATP酶的活力。引发体的移动与复制叉移酶的活力。引发体的移动与复制叉移动的方向相同，与动的方向相同，与冈崎片段冈崎片段的合成方向相反。的合成方向相反。4 4、引物合成酶与引发前体、引物合成酶与引发前体 引物合成酶：引物合成酶：催化引物催化引物RNARNA的生成的生成 引发前体引发前体: :它由多种蛋白质它由多种蛋白
22、质dnaAdnaA、dnaBdnaB、dnaCdnaC、n n、nn、nn和和i i组成。引发前体再与引发酶结组成。引发前体再与引发酶结合组装成引发体。合组装成引发体。 （五）、参（五）、参与与DNA复制复制的酶与蛋白的酶与蛋白因子总览图因子总览图五、五、 DNADNA的复制过程的复制过程：（以大肠杆菌（以大肠杆菌为例）为例） 复制的终止复制的终止： 复制的起始复制的起始1 1、起始复合物的形成：称为引发、起始复合物的形成：称为引发2 2、RNARNA引物的合成引物的合成 链的延伸链的延伸：复制原点复制原点oriC和原点的识别：和原点的识别： DNADNA的复制有特定的起始位点，叫做的复制有特
23、定的起始位点，叫做复制原点复制原点。常用。常用oriori C( C(或或o o）表示。大肠杆菌的复制原点表示。大肠杆菌的复制原点oriori C C由由245245个个bpbp构成，含两组保守的重复序列：三个构成，含两组保守的重复序列：三个13bp13bp的序列（富含的序列（富含A A、T T的序列）和四个的序列）和四个9bp9bp的序列；许多生物的复制原点也都是的序列；许多生物的复制原点也都是富含富含A A、T T的区段的区段。（一）复制起始（一）复制起始1 1、拓扑异构酶解开超螺旋。、拓扑异构酶解开超螺旋。2 2、DnaDna A A蛋白识别并在蛋白识别并在ATPATP存在存在下结合于四
24、个下结合于四个9bp9bp的重复序列。的重复序列。3 3、在类组蛋白、在类组蛋白HUHU、ATPATP参与下，参与下， Dan ADan A蛋白变性蛋白变性1313个个bpbp的重复序的重复序列列, ,形成开链复合物。形成开链复合物。4 4 、DnaDna B B借助于水解借助于水解ATPATP产生的产生的能量在能量在DnaDna C C的帮助下沿的帮助下沿5 5 3 3 方向移动，解开方向移动，解开DNADNA双链，双链，形成前引发复合物。形成前引发复合物。5 5、单链结合蛋白结合于单链。、单链结合蛋白结合于单链。6 6、引物合成酶（、引物合成酶（DnaDna G G蛋白）开蛋白）开始合成始
25、合成RNARNA引物。引物。(二二) 链的延链的延长（冈崎片长（冈崎片段的合成）段的合成） 真核生物的真核生物的冈崎片段为：冈崎片段为：100-200bp100-200bp 原核生物的原核生物的冈崎片段为：冈崎片段为：1000-2000bp1000-2000bp DNADNA链的延伸链的延伸 在在DNADNA聚合酶聚合酶的催化下，的催化下，以四种以四种5 -5 -脱氧核苷三磷脱氧核苷三磷酸为底物，在酸为底物，在RNARNA引物的引物的33端以磷酸二酯键连接上端以磷酸二酯键连接上脱氧核糖核苷酸并释放出脱氧核糖核苷酸并释放出焦磷酸。焦磷酸。DNADNA链的延伸同时链的延伸同时进行前导链和滞后链的合
26、进行前导链和滞后链的合成。两条链方向相反。成。两条链方向相反。 前导链前导链 滞后链滞后链 冈崎片段冈崎片段 半不连续复制半不连续复制冈崎模型冈崎模型冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接:(三三) 复制的终止复制的终止顺时针终止陷阱顺时针终止陷阱逆时针终止陷阱逆时针终止陷阱 TerTer: :终止陷阱，引起复制终止的特定区域，终止陷阱，引起复制终止的特定区域，20bp20bp的序列，终止的序列，终止利用物质利用物质TusTus可识别并结合，从而导致可识别并结合，从而导致DNADNA复制的终止。复制的终止。( (四四) DNA) DNA复制的精确性
27、（高保真复制）复制的精确性（高保真复制）1 1、碱基的配对规律：、碱基的配对规律：摸板链与新生链之间的碱基配摸板链与新生链之间的碱基配对保证碱基配错几率约为对保证碱基配错几率约为1/101/104 41/101/105 5。2 2、DNADNA聚合酶的聚合酶的3 355外切酶活性的校对功能，外切酶活性的校对功能，使使碱基的错配几率又降低碱基的错配几率又降低10010010001000倍。倍。3 3、DNADNA的损伤修复系统。的损伤修复系统。 DNADNA复制必须具有复制必须具有高度精确性高度精确性，在大肠杆菌的细胞，在大肠杆菌的细胞DNADNA复制中其复制中其错误率约为错误率约为1/101/
28、109 91/101/101010，即每即每10109 910101010个核苷酸才出现一个错误，也就是大肠杆菌染色个核苷酸才出现一个错误，也就是大肠杆菌染色体体DNADNA复制复制100010001000010000次才出现一个核苷酸的错误。次才出现一个核苷酸的错误。这么高的精确性的保证主要与下列因素有关：这么高的精确性的保证主要与下列因素有关：四、四、DNADNA的损伤与修复的损伤与修复DNADNA修复的基础：修复的基础： 一条链有损伤一条链有损伤 修复酶切除修复酶切除 以未损伤的链为模板以未损伤的链为模板 合成原来相同的序列合成原来相同的序列（一）造成损伤的原因（一）造成损伤的原因自发因
29、素自发因素物理因素物理因素化学因素化学因素紫外线损伤（共轭双键）紫外线损伤（共轭双键）电离辐射损伤（电离辐射损伤（X X线线/ / 线）线）亚硝酸盐亚硝酸盐 C UC U5-5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶 5-BU A 5-BU A 氮芥类氮芥类 烷化剂烷化剂羟胺羟胺 C- A C- A GG羟胺羟胺羟胺羟胺（二）（二）修复机制修复机制光修复光修复 （低等生物）（低等生物）不需不需光复活酶光复活酶需需光复活酶光复活酶（photoreactivation repair）嘧啶单体嘧啶单体 嘧啶二聚体嘧啶二聚体嘧啶单体嘧啶单体 嘧啶二聚体嘧啶二聚体 光复活酶（光复活酶（+ +） 蓝光蓝光280nm239nm1
30、、直接修复、直接修复光复活光复活/ /光修复光修复光复活酶识别光复活酶识别TT TT 与之形成复合物与之形成复合物吸收光能吸收光能使使TTTT解开成为单体解开成为单体酶从复合物中释放酶从复合物中释放仅作用于仅作用于UVUV形成的产物形成的产物 O O6 6甲基鸟嘌呤直接被修复甲基鸟嘌呤直接被修复2、切除修复、切除修复（excision repair） （1） UV特异核酸内切酶切除特异核酸内切酶切除 DNADNA聚合酶聚合酶填补、填补、修复修复 DNADNA连接酶连接连接酶连接（2） 人体重要的修复方式人体重要的修复方式 ，对多，对多种损伤均能起修复作用。种损伤均能起修复作用。 （3）缺乏）缺
31、乏UV特异核酸内切酶特异核酸内切酶 着色性干皮病着色性干皮病切除修复发生在复制之前切除修复发生在复制之前核苷酸切除修复核苷酸切除修复 dUTPdUTP酶酶可以分解可以分解dUTPdUTP为为dUDPdUDP和和dUMPdUMP胞嘧啶胞嘧啶C C自发脱氨氧化生成尿嘧啶自发脱氨氧化生成尿嘧啶U U尿嘧啶尿嘧啶-N-N-糖苷酶糖苷酶腺嘌呤脱氨成次黄嘌呤腺嘌呤脱氨成次黄嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤-N-N-糖苷酶糖苷酶烷基化修饰的碱基烷基化修饰的碱基被糖苷酶除去被糖苷酶除去AP位点（位点（apurinic/apyrimidinic site）无嘌呤或无嘧啶位点无嘌呤或无嘧啶位点碱基切除修复碱基切除修复 DNA
32、DNA糖苷酶糖苷酶识别切除改变的碱基识别切除改变的碱基 核酸内切酶核酸内切酶切除磷酸二酯键切除磷酸二酯键 DNADNA聚合酶聚合酶填补填补 DNADNA连接酶连接连接酶连接DNADNA糖苷酶具特异性糖苷酶具特异性识别识别-DNA-DNA中的异常碱基中的异常碱基水解水解-异常碱基与脱氧核糖间糖苷键异常碱基与脱氧核糖间糖苷键 使其脱落使其脱落DNADNA碱基的组成为何是碱基的组成为何是“T T” ” ？（1 1）DNADNA中的中的C C容易突变成容易突变成U U（2 2）尿嘧啶尿嘧啶DNADNA糖苷酶识别糖苷酶识别DNADNA中的中的U U（3 3）若若DNADNA中存在中存在U U，无法区别突
33、变无法区别突变U U和正常和正常U U DNA DNA中中T T的存在增加遗传信息的稳定性的存在增加遗传信息的稳定性 RNARNA中的中的U U：数量多数量多/ /半衰期短半衰期短/ /经济经济碱基切除修复碱基切除修复DNADNA损伤损伤核苷酸切除修复核苷酸切除修复3 3、错配修复、错配修复耗能的过程耗能的过程 CH3 G A T C C T AGGT G A T C53 C T A G35GTCH3 CH3 G A T C C T AGGTMutHMutSMutL切口切口 CH3 G A T C C T AGGT 5 3CH3 G A T C53 C T A G35TGDNADNA解链酶解链
34、酶 核酸外切酶核酸外切酶 SSBSSBdNMPs CH3 G A T C C T AGGT 5 3DNADNA聚合酶聚合酶 DNADNA连接酶连接酶dNTPs CH3 G A T C C T AGGCDNADNA错配修复的模型错配修复的模型4 4、重组修复、重组修复（recombinational repair） 二聚体后起始途径二聚体后起始途径复制继续复制继续子链缺口经重组由母链相应片段填补子链缺口经重组由母链相应片段填补 RecARecA 蛋白具有交换蛋白具有交换DNADNA链活力链活力母链缺口再合成母链缺口再合成 二聚体可被切除修复，如未被去二聚体可被切除修复，如未被去除，将随多次重组修
35、复而逐渐稀释。除，将随多次重组修复而逐渐稀释。复制后修复复制后修复5 5、易错修复、易错修复细胞细胞DNADNA受到严重损伤或复制系统受到抑制受到严重损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，能引起一系列复杂的诱导的紧急情况下，能引起一系列复杂的诱导效应效应SOSSOS反应。反应。SOSSOS反应诱导的修复系统包括：反应诱导的修复系统包括：避免差错的修复避免差错的修复( (如切除修复和重组修复）如切除修复和重组修复）易错修复（诱导产生缺乏校对功能的易错修复（诱导产生缺乏校对功能的DNADNA聚合酶）聚合酶）SOSSOS反应诱导缺乏反应诱导缺乏校对功能校对功能的的DNApolDNApol、引起引起校对
36、系统校对系统的松懈的松懈 RecARecA基因产物基因产物LexALexA蛋白自身水解（蛋白酶活性被激活）蛋白自身水解（蛋白酶活性被激活）SOSSOS系统开放：修复系统的酶表达系统开放：修复系统的酶表达 LexALexA基因表达也增加使基因表达也增加使SOSSOS反应可迅速逆转反应可迅速逆转SOSSOS反应广泛存在于原核生物和真核生物，是生反应广泛存在于原核生物和真核生物，是生物在不利环境中求得生存的一种基本功能。物在不利环境中求得生存的一种基本功能。SOSSOS反应造成大量的突变体。因此，反应造成大量的突变体。因此，SOSSOS可能在生物可能在生物进化中起重要的作用。进化中起重要的作用。大多
37、数在细菌中诱导产生大多数在细菌中诱导产生SOS反应的作用剂，反应的作用剂，对高等生物都是致癌的，因此，目前有关致癌对高等生物都是致癌的，因此，目前有关致癌物的一些简便的检测方法即是根据物的一些简便的检测方法即是根据SOS反应原反应原理设计而设计的。理设计而设计的。五、五、DNADNA突变突变（一）突变的类型（一）突变的类型点突变点突变类型类型结果结果转换转换-同型碱基同型碱基颠换颠换-异型碱基异型碱基启动子启动子/剪接信号剪接信号 影响整个基因功能影响整个基因功能编码序列编码序列 蛋白质功能蛋白质功能改变改变中性变化中性变化 AA变化，功变化，功能不变能不变静止突变静止突变 碱基变，碱基变，A
38、A不变不变1.碱基对的置换缺失缺失插入插入倒位倒位一个碱基一个碱基/ /一段核苷酸一段核苷酸/ /整个基因整个基因一段原来没有的碱基一段原来没有的碱基/ /核苷酸序列核苷酸序列DNADNA链链内部重组，一段方向颠倒内部重组，一段方向颠倒2.移码突变（二）诱发基因突变的因素（二）诱发基因突变的因素 根据突变发生的原因可将突变分为根据突变发生的原因可将突变分为: :自然条件下未经人工处理而发生的自然条件下未经人工处理而发生的自发突变自发突变（spontaneous mutation）经人工处理而发生的突变经人工处理而发生的突变诱发突变诱发突变（induced mutaion）诱发突变的各种内外因素
39、统称为：诱发突变的各种内外因素统称为： 诱变剂诱变剂（mutagen） H NNHOBroNNHOBr OHHNNHOOCH3酮式酮式5-BU 5-BU 烯醇式烯醇式5-BU 5-BU 胸腺嘧啶胸腺嘧啶1 1、碱基类似物、碱基类似物 5-5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（5-BU)5-BU) 与G配对与A配对化学因素化学因素烯醇式烯醇式 5- BU5- BU与与G G的配对的配对NNOBrO-HH-NH-NHNONN5-5-BUBU引起的引起的 A-T G-C A-T G-C 转换转换 A-T第一次第一次复制复制 A-TA-BU （酮式）（酮式）第二次第二次复制复制 A-BU（酮式）酮式） G-BU （
40、烯醇式）烯醇式）第三第三次次复制复制A-BUG-BUG-C突变突变A-T2、碱基修饰剂脱氨剂：诱导碱基脱氨、点突变 亚硝酸钠、亚硫酸氢钠羟胺 作用于C，生成4-羟胺胞嘧啶，而与A配对烷化剂，使DNA上N烷基化，如G 7N烷基化，另外，可引起DNA交联，或者碱基从DNA上脱离AI与C配对脱氨CGU与A配对X仍与C配对脱氨脱氨芳基化剂引起的芳基化剂引起的DNADNA损伤损伤可与可与DNADNA形成共价化合物形成共价化合物 OH HO HO G NH 苯并芘苯并芘苯并芘二羟环氧化物苯并芘二羟环氧化物与鸟嘌呤加合物与鸟嘌呤加合物3、嵌入染料诱发的突变、嵌入染料诱发的突变一类较强的诱变剂一类较强的诱变剂
41、 NNH2 H2N 原黄素的结构原黄素的结构原黄素插入母链两个碱基之间，结果多一个核苷酸；原黄素插入母链两个碱基之间，结果多一个核苷酸；插入子链两个碱基之间，正常碱基不能插入，结果插入子链两个碱基之间，正常碱基不能插入，结果少一个核苷酸少一个核苷酸后果：引起移码突变后果：引起移码突变4 4、紫外线和电离辐射、紫外线和电离辐射紫外辐射：产生相邻碱基二聚体，紫外辐射：产生相邻碱基二聚体，T=TT=T最常最常见见电离辐射：直接作用于电离辐射：直接作用于DNADNA分子分子 间接作用（辐射产生的活性氧）间接作用（辐射产生的活性氧） 碱基损伤、糖环断裂、碱基损伤、糖环断裂、DNADNA链断裂或交联链断裂或交联生物因素：可移动基因成分生物因素：可移动基因成分 插入或切断基因、病毒、转座子插入或切断基因、病毒、转座子物理因素物理因素生物因素生物因素
