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1、Chapter34 DNADNA的复制和修复的复制和修复核酸代谢核酸代谢？ Reolication Repair of DNA（一）（一）DNA是生物遗传的物质基础是生物遗传的物质基础遗传信息的载体遗传信息的载体 遗传信息以密码的形式编码在遗传信息以密码的形式编码在DNA分子上，表现为分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序特定的核苷酸排列顺序三联体密码。三联体密码。DNARNAproteinreplicationtranscriptionreverse transcriptiontranslationreplication（二）中心法则（二）中心法则 Chapter31 DNADNA的复制和修复的
2、复制和修复一、基因信息的传递一、基因信息的传递 Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复二、二、DNA的复制的复制（一）（一）DNADNA的存在形式的存在形式 染色体与质粒染色体与质粒严紧控制质粒严紧控制质粒又叫单拷贝质粒：每个细胞内只有一个或又叫单拷贝质粒：每个细胞内只有一个或少数几个拷贝少数几个拷贝松弛控制质粒松弛控制质粒又叫多拷贝质粒：每个细胞内含有许多拷又叫多拷贝质粒：每个细胞内含有许多拷贝（贝（20以上）以上）DNA复制复制 是指是指DNA的自我复制，也就是以亲代的自我复制，也就是以亲代DNA为模板产生为模板产生子代子代DNA的过程，最初称的过程，最初称DNA的半保留
3、复制（的半保留复制（semiconservation replication），），进一步的研究发现半保留复制为半不连续复制进一步的研究发现半保留复制为半不连续复制（semidiscontinuous replication）。）。 Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复二、二、DNA的复制的复制（二）（二）DNADNA的的半保留复制半保留复制 DNA进行复制时，双螺旋结构解开而成为单链，用于合成进行复制时，双螺旋结构解开而成为单链，用于合成新的互补链。子代细胞出现新的新的互补链。子代细胞出现新的DNA双链，其中一股单链是双链，其中一股单链是从亲代完整地接受过来的。另一股单链
4、完全重新合成，且按碱从亲代完整地接受过来的。另一股单链完全重新合成，且按碱基配对原则互补。基配对原则互补。1、DNA半保留复制的概念半保留复制的概念2、DNA半保留复制的证据半保留复制的证据氮同位素示踪试验和放射自显影氮同位素示踪试验和放射自显影法法意义：保持意义：保持DNA在代谢上的稳定性。在代谢上的稳定性。DNA半保留复制的证据半保留复制的证据 Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复二、二、DNA的复制的复制（三）（三）DNADNA复制的起点复制的起点( (origin)origin)和方式和方式 复制子复制子(replicon)：基因组能独立进行复制的单位叫复制子，基因
5、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每个复制子都含有控制复制起始的origin和终止复制的和终止复制的terminus。双向复制双向复制(bi-directional)、单向复制单向复制(unidirectional)；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-replication) Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复二、二、DNA的复制的复制 （四）（四）DNADNA聚合反应和有关的酶聚合反应和有关的酶这种能催化这种能催化DNADNA合成的酶称合成的酶称DNAD
6、NA聚合酶聚合酶（DNADNA polymerase polymerase） n1.底物 dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)n2.聚合酶 DNA聚合酶聚合酶（DNA依赖的DNA 聚合酶) DNA-poln3.模板单链的DNA母链n4.引物寡核苷酸引物（RNA)n5.其他酶和蛋白质因子 解链酶，解旋酶，单链结合蛋白，解链酶，解旋酶，单链结合蛋白，连接酶连接酶聚合聚合机制机制DNA聚合酶具有聚合酶具有 5至至3的聚合活性（的聚合活性（ 5 3 ）需要需要引物链引物链的存在的存在其次其次 ，DNADNA聚合酶具有聚合酶具有核酸外切酶活性核酸外切酶活性 35 35外切酶活性外切酶活性
7、53 53外切酶活性外切酶活性DAN聚合酶（聚合酶（DNA polymerase）分类分类 大肠杆菌大肠杆菌DNA聚合酶聚合酶 大肠杆菌有三种不同的大肠杆菌有三种不同的DNA聚合酶，即聚合酶，即DNA聚合酶聚合酶I、II 和和III。DNA聚合酶聚合酶I是一种多功能酶：是一种多功能酶：（1）沿）沿53方向延长方向延长DNA链链（DNA聚合酶活力）；（聚合酶活力）；（2）由）由3端水解端水解DNA链（链（ 3 5核酸核酸外切酶活力）；外切酶活力）； （3）由）由5端水解端水解DNA链（链（ 5 3核酸外切酶核酸外切酶活力）等功能。活力）等功能。 常用的工具酶常用的工具酶 复制准确性的保证：复制准
8、确性的保证： DNA复制过程中碱基的配对受到双重核复制过程中碱基的配对受到双重核对，即对，即DNA聚合酶的选择作用和聚合酶的选择作用和3 5 外切酶的校正作用。外切酶的校正作用。DNA聚合酶聚合酶II： 只具有只具有3 5核酸外切酶活力核酸外切酶活力DNA聚合酶聚合酶III：真正起复制作用的酶，真正起复制作用的酶，对温度敏感（看对温度敏感（看414页）页） Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复二、二、DNA的复制的复制（五）（五） 复制中的解链和复制中的解链和DNA分子的拓扑学变化分子的拓扑学变化1 1、解螺旋酶、解螺旋酶 领头链领头链 rep蛋白蛋白 Dna B 随从链随
9、从链 解链酶解链酶 Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复二、二、DNA的复制的复制（五）（五） 复制中的解链和复制中的解链和DNA分子的拓扑学变化分子的拓扑学变化2、DNA拓扑异构酶拓扑异构酶(解旋酶）解旋酶）3 3、引物酶和引发体、引物酶和引发体引物酶引物酶 RNA聚合酶聚合酶 Dna G（RNA聚合酶）聚合酶）引发体引发体 Dna A辨认复制启始点，再结合辨认复制启始点，再结合Dna B, Dna C及其他复制因子形成复合体及其他复制因子形成复合体 Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复二、二、DNA的复制的复制（五）（五） DNA连接酶连接酶（lig
10、ase）催化两段催化两段DNA之间的连接之间的连接 Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复二、二、DNA的复制的复制（六）（六） DNA 的半不连续复制的半不连续复制日本学者冈崎等提出了日本学者冈崎等提出了DNA的不连续复制模型（的不连续复制模型（1968）。）。1、DNA半不连续复制的概念半不连续复制的概念当当DNA复制时，一条链是连续的，另一条链是不连续的。复制时，一条链是连续的，另一条链是不连续的。 前导链、滞后链；冈崎片段前导链、滞后链；冈崎片段冈崎片段的合成需要一小段冈崎片段的合成需要一小段RNA为引物，为引物，“引物合成酶引物合成酶”2、DNA半不连续复制的过程（
11、请看半不连续复制的过程（请看418页）页） Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复二、二、DNA的复制的复制（七）（七） DNA复制的过程复制的过程421页页1 1、复制的起始：、复制的起始：DNADNA解成单链解成单链； 引发体的生成引发体的生成2 2、复制的延长：、复制的延长：复制延长的生化过程；复制延长的生化过程； 复制的半不连续性和冈崎片段：前导链，滞后链复制的半不连续性和冈崎片段：前导链，滞后链冈崎片段：冈崎片段： DNA复制过程中出现一些不连续片段，这些复制过程中出现一些不连续片段，这些不连续片段只存在与不连续片段只存在与DNA复制叉上其中的一股。后来复制叉上其中
12、的一股。后来就把这些不连续的片段称为冈崎片段。就把这些不连续的片段称为冈崎片段。3 3、复制的终止：、复制的终止：终止点终止点ter复制过程中各酶和蛋白质因子的作用复制过程中各酶和蛋白质因子的作用 Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复三、三、DNA的损伤与修复的损伤与修复（一）什么是什么是DNA的损伤？的损伤？ 某些理化因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，某些理化因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，作用于作用于DNA，造成其结构和功能的破坏，从而引起生物造成其结构和功能的破坏，从而引起生物突变和致死的效应，称为突变和致死的效应，称为DNA的损伤。的损伤。常见的常见的
13、DNA的损伤方式的损伤方式嘧啶二聚体的形成嘧啶二聚体的形成 Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复三、三、DNA的损伤与修复的损伤与修复（二）DNA的修复的修复 DNA损伤的修复是生物在长期进化过程中获得的一种能损伤的修复是生物在长期进化过程中获得的一种能使使DNA的损伤得到恢复的保护功能。的损伤得到恢复的保护功能。光修复和暗修复（切除修复、重组修复和光修复和暗修复（切除修复、重组修复和SOSSOS修复修复）1、光修复、光修复(photoreactivation)可见光激活了光复活酶，消除由于紫外线照射而形可见光激活了光复活酶，消除由于紫外线照射而形成的嘧啶二聚体成的嘧啶二聚
14、体 （低等生物和鸟类）。（低等生物和鸟类）。1、光修复、光修复(photoreactivation) 紫外光照射可使相邻的两个紫外光照射可使相邻的两个T T 形成二聚体形成二聚体n 光修复酶光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，可使二聚体解聚为单体状态，DNADNA完全恢复完全恢复正常。光修复酶的激活需正常。光修复酶的激活需300-600300-600mm波长的光。波长的光。2、暗修复、暗修复(dark repair)（1）切除修复：切除修复：掌握概念和过程掌握概念和过程参与的酶有参与的酶有 核酸内切酶核酸内切酶，polpol, ,DNADNA连接酶连接酶（2）重组修复：）重组修复：了解了解 概念
15、和过程概念和过程2、暗修复、暗修复(dark repair)重组蛋白重组蛋白RecA，pol，连接酶参与，连接酶参与，损伤会损伤会保留下去保留下去（3）诱导修复和应急反应（）诱导修复和应急反应（SOS）：）： 包括避免差错的修复和倾向差错的修复两个方面。包括避免差错的修复和倾向差错的修复两个方面。了了解解 概念和过程概念和过程2、暗修复、暗修复(dark repair)DNA损伤面太大，复制难以继续。损伤面太大，复制难以继续。复制，修复的酶，复制，修复的酶，重组蛋白重组蛋白RecA，调控蛋白调控蛋白LexA等组成一个庞大的调控网络。等组成一个庞大的调控网络。特异性很低特异性很低着色性干皮病患者
16、缺乏特异的核酸内切酶，紫着色性干皮病患者缺乏特异的核酸内切酶，紫外光照射后易患皮肤癌外光照射后易患皮肤癌 Chapter31 DNADNA的复制和修复的复制和修复四、四、DNA的突变的突变n1、什么是突变、什么是突变-DNA分子上碱基的改变分子上碱基的改变n自发突变、人工诱变自发突变、人工诱变 突变的意义突变的意义n突变是进化、分化的分子基础突变是进化、分化的分子基础n只有基因型改变的突变只有基因型改变的突变n致死性的突变致死性的突变n突变是某些疾病的发病基础突变是某些疾病的发病基础2、引发突变的因素、引发突变的因素诱变因素及突变类型诱变因素及突变类型 3、突变分子改变的类型、突变分子改变的类型（1 1）碱基对的置换）碱基对的置换如错配如错配（点突变）（点突变）n一个碱基改变（2 2）移码突变）移码突变如缺失、插入和框移突变如缺失、插入和框移突变n片段插入或缺失片段插入或缺失（3 3）重排）重排较大片段重组或重排较大片段重组或重排本章完本章完
