第十二章DNA合成

1、核酸的生物合成 本章重點(diǎn)介紹遺傳中心法則和本章重點(diǎn)介紹遺傳中心法則和DNA、RNA的生物合成，對基因工程作一般介的生物合成，對基因工程作一般介紹。紹。 思考思考 DNA是絕大多數(shù)生物體遺傳信息的載體，繼是絕大多數(shù)生物體遺傳信息的載體，繼1953年年Watson & Crick提出提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后，后，1958年，年，Crick提出了提出了“(F)中心法則中心法則”(Central dogma)揭示了遺傳信息的傳遞規(guī)律。揭示了遺傳信息的傳遞規(guī)律。遺傳信息傳遞的遺傳信息傳遞的 中心法則中心法則蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)翻譯翻譯轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制DNARNA生物的

2、遺傳信息以密碼的形式儲(chǔ)生物的遺傳信息以密碼的形式儲(chǔ)存在存在DNA分子上，表現(xiàn)為特定的核苷分子上，表現(xiàn)為特定的核苷酸排列順序。在細(xì)胞分裂的過程中，酸排列順序。在細(xì)胞分裂的過程中，通過通過DNA復(fù)制復(fù)制把親代細(xì)胞所含的遺傳把親代細(xì)胞所含的遺傳信息忠實(shí)地傳遞給兩個(gè)子代細(xì)胞。在信息忠實(shí)地傳遞給兩個(gè)子代細(xì)胞。在子代細(xì)胞的生長發(fā)育過程中，這些遺子代細(xì)胞的生長發(fā)育過程中，這些遺傳信息通過傳信息通過轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄傳遞給傳遞給RNA，再由，再由RNA通過通過翻譯翻譯轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的蛋白質(zhì)多轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的蛋白質(zhì)多肽鏈上的氨基酸排列順序，由蛋白質(zhì)肽鏈上的氨基酸排列順序，由蛋白質(zhì)執(zhí)行各種各樣的生物學(xué)功能，使后代執(zhí)行各種各樣的生物

3、學(xué)功能，使后代表現(xiàn)出與親代相似的遺傳特征。后來表現(xiàn)出與親代相似的遺傳特征。后來人們又發(fā)現(xiàn)，在宿主細(xì)胞中一些人們又發(fā)現(xiàn)，在宿主細(xì)胞中一些RNA病毒能以自己的病毒能以自己的RNA為模板為模板復(fù)制復(fù)制出新出新的病毒的病毒RNA，還有一些，還有一些RNA病毒能以病毒能以其其RNA為模板合成為模板合成DNA，稱為，稱為逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄這是中心法則的補(bǔ)充。這是中心法則的補(bǔ)充。 中心法則總結(jié)了生物體內(nèi)遺傳信息的流動(dòng)規(guī)律，揭示遺傳的分子基礎(chǔ)，不僅使人中心法則總結(jié)了生物體內(nèi)遺傳信息的流動(dòng)規(guī)律，揭示遺傳的分子基礎(chǔ)，不僅使人們對細(xì)胞的生長、發(fā)育、遺傳、變異等生命現(xiàn)象有了更深刻的認(rèn)識(shí)，而且以這方面?zhèn)儗?xì)胞的生長、發(fā)育、遺

4、傳、變異等生命現(xiàn)象有了更深刻的認(rèn)識(shí)，而且以這方面的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展了基因工程，給人類的生產(chǎn)和生活帶來了深刻的革命。的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展了基因工程，給人類的生產(chǎn)和生活帶來了深刻的革命。目目 錄錄第四節(jié)第四節(jié) 基因工程及分子生物學(xué)技術(shù)簡介基因工程及分子生物學(xué)技術(shù)簡介第一節(jié)第一節(jié) DNA的生物合成的生物合成第二節(jié)第二節(jié) DNA重組重組第三節(jié)第三節(jié) 核酸合成的抑制劑核酸合成的抑制劑第一節(jié)第一節(jié) DNA的生物合成的生物合成一、DNA的復(fù)制的復(fù)制（DNA指導(dǎo)下的指導(dǎo)下的DNA合成合成）三、DNA突變突變四、 DNA的損傷與修復(fù)的損傷與修復(fù)二、逆轉(zhuǎn)錄作用逆轉(zhuǎn)錄作用（RNA指導(dǎo)下的指導(dǎo)下的DNA的合成）

5、的合成）一、一、DNA的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制1、概念概念和和實(shí)驗(yàn)依據(jù)實(shí)驗(yàn)依據(jù) DNA合成的通式及方向合成的通式及方向 2、原核生物原核生物DNA聚合反應(yīng)有關(guān)的酶類聚合反應(yīng)有關(guān)的酶類 3、原核細(xì)胞原核細(xì)胞DNA的復(fù)制的起始點(diǎn)和方式的復(fù)制的起始點(diǎn)和方式5、DNA復(fù)制的忠實(shí)性復(fù)制的忠實(shí)性6、真核細(xì)胞真核細(xì)胞DNA的復(fù)制的復(fù)制 4、原核細(xì)胞原核細(xì)胞DNA的復(fù)制過程的復(fù)制過程 F半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制)DNA的半保留復(fù)制的的半保留復(fù)制的概念概念 DNA在復(fù)制時(shí)，兩在復(fù)制時(shí)，兩條鏈解開分別作為模板，條鏈解開分別作為模板，在在DNA聚合酶的催化下按聚合酶的催化下按堿基互補(bǔ)的原則合成兩條堿基互補(bǔ)的原則合成

6、兩條與模板鏈互補(bǔ)的新鏈，以與模板鏈互補(bǔ)的新鏈，以組成新的組成新的DNA分子。這樣分子。這樣新形成的兩個(gè)新形成的兩個(gè)DNA分子與分子與親代親代DNA分子的堿基順序分子的堿基順序完全一樣。由于子代完全一樣。由于子代DNA分子中一條鏈來自親代，分子中一條鏈來自親代，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻模@種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制制。（1）DNA聚合酶聚合酶(DNA polymetases)（2 2）引物酶引物酶(peimase(peimase) )和和引發(fā)體引發(fā)體(primosome(primosome) ) ：啟動(dòng)：啟動(dòng)RNARNA引物鏈引物鏈的合成的合成。 (3(3）

7、DNADNA連接酶連接酶（DNA ligaseDNA ligase）（4 4）DNADNA解鏈酶解鏈酶(DNA helicase(DNA helicase) ) (5 (5）單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白(single-(single-strand binding protein,strand binding protein,SSBSSB) )：結(jié)合在解開的結(jié)合在解開的DNADNA單鏈上，防止重單鏈上，防止重新形成雙螺旋。新形成雙螺旋。 (6(6）拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase(topoisomerase):):兼具內(nèi)切酶和兼具內(nèi)切酶和連接酶活力，能迅速將連接酶活力，能迅速將DNA

8、DNA超螺旋超螺旋或雙螺旋緊張狀態(tài)變成松馳狀態(tài)，或雙螺旋緊張狀態(tài)變成松馳狀態(tài)，便于解鏈。便于解鏈。解旋酶解旋酶DNA聚聚合酶合酶III解鏈酶解鏈酶RNA引物引物引物酶和引物酶和引發(fā)體引發(fā)體DNA聚聚合酶合酶ISSB3 3 5 3 5 5 RNA引物引物 DNA復(fù)制過程是一個(gè)高度精確的過程，復(fù)制過程是一個(gè)高度精確的過程，據(jù)估計(jì)，大腸桿菌據(jù)估計(jì)，大腸桿菌DNA復(fù)制復(fù)制109-1010堿基對堿基對僅出現(xiàn)一個(gè)誤差，保證復(fù)制忠實(shí)性的原因主僅出現(xiàn)一個(gè)誤差，保證復(fù)制忠實(shí)性的原因主要有以下三點(diǎn)要有以下三點(diǎn):a、DNA聚合酶的高度專一性（嚴(yán)格遵循聚合酶的高度專一性（嚴(yán)格遵循 堿基配對原則）堿基配對原則）b、DN

9、A聚合酶的校對功能聚合酶的校對功能（錯(cuò)配堿基被（錯(cuò)配堿基被3-5 外切酶切除）外切酶切除）c、起始時(shí)以、起始時(shí)以RNA作為引物作為引物DNA的半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)依據(jù) 19581958年年Meselson Meselson & stahl& stahl用同位素用同位素示蹤標(biāo)記加密度示蹤標(biāo)記加密度梯度離心技術(shù)梯度離心技術(shù)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn), ,證明了證明了DNADNA是是采取半保留的方采取半保留的方式進(jìn)行復(fù)制式進(jìn)行復(fù)制.15N DNA14N- 15N DNA14N DNA14N- 15N DNADNA合成的通式及方向合成的通式及方向 DNA合成是以4種dNTP(N=A, T, G, C)為底物，

10、在DNA聚合酶的催化下，向DNA的3-OH添加脫氧核苷酸使鏈延長的過程。連連接接酶酶連連接接切切口口Mg2+連接酶連接酶ATP或或NADPPi或或NMNATCGPTTPPPA A CCTGAPACPPPPOHTGGATCGPTTPPPA A CCTGAPACPPPTGGP缺口33555533模板鏈模板鏈模板鏈模板鏈大腸桿菌大腸桿菌復(fù)制起點(diǎn)成串排列的重復(fù)序列復(fù)制起點(diǎn)成串排列的重復(fù)序列GATCTNTTNTTT成串排列的成串排列的三個(gè)三個(gè)13bp序列序列共有序列共有序列共有序列共有序列TTATCCACA DnaA蛋白結(jié)合位點(diǎn)蛋白結(jié)合位點(diǎn)四個(gè)四個(gè)9bp序列序列DnaADnaB(解螺旋酶解螺旋酶)SSB

11、大腸桿菌大腸桿菌DNA復(fù)制起點(diǎn)在起始階段的結(jié)構(gòu)模型復(fù)制起點(diǎn)在起始階段的結(jié)構(gòu)模型DNA復(fù)制的方式復(fù)制的方式環(huán)狀環(huán)狀 DNA復(fù)制復(fù)制時(shí)所形成的時(shí)所形成的Q結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)起始點(diǎn)起始點(diǎn)復(fù)制叉的推進(jìn)復(fù)制叉的推進(jìn)復(fù)制叉復(fù)制叉起始點(diǎn)起始點(diǎn)起始點(diǎn)起始點(diǎn)起始點(diǎn)起始點(diǎn)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)制原核細(xì)胞DNA的半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制過程復(fù)制叉的復(fù)制叉的移動(dòng)方向移動(dòng)方向解旋酶解旋酶DNA聚聚合酶合酶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DNA鏈的合成與延長DNA鏈合成的終止5 RNA引物引物3 3

12、 大腸桿菌有三大腸桿菌有三種種DNA聚合酶聚合酶分子量分子量每個(gè)細(xì)胞的分子統(tǒng)計(jì)數(shù)每個(gè)細(xì)胞的分子統(tǒng)計(jì)數(shù)5 -3 聚合酶作用聚合酶作用3 -5 核酸外切酶作用核酸外切酶作用5 -3 核酸外切酶作用核酸外切酶作用聚合速度聚合速度(核苷酸核苷酸/分分)持續(xù)合成能力持續(xù)合成能力主要功能主要功能Pol Pol Pol 109,000400+1000-12003-200DNA修復(fù)修復(fù)RNA引物切除引物切除120,000100+-24001500DNA修復(fù)修復(fù)400,00010-20+15000-60000500000DNA復(fù)制復(fù)制比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA

13、polymerase I大片段(Klenow fragment)小片段5 -3 聚合酶作用聚合酶作用3 -5 核酸外切酶作用核酸外切酶作用5 -3 核酸外切酶作用核酸外切酶作用DNA聚合酶聚合酶全酶全酶 核心酶Pol IIIPol III延長因子DNADNA聚合酶聚合酶二聚體二聚體primase A primosome is a complex of seven proteins: DnaG primase, DnaB helicase, DnaC helicase assistant, DnaT, PriA, Pri B, and PriC. DNA Ligase ligase from m

14、any bacteria/pdb/static.do?p=education_discussion/molecule_of_the_month/pdb55_1.html1. 不能催化單鏈DNA連接2. 必須具有粘性末端雙鏈DNA，而不是平齊末端3. 羥基和磷酸基團(tuán)必須相鄰DNA helicaseIf I were an enzyme, I would be DNA helicase ,so I could unzip your genesSingle-stranded DNA binding proteinfrom M. tuberculosis, M. l

15、eprae and M. megmatis SSBtopoisomerasecuts one strand of a DNA double helix and then reanneals the cut strand. cuts both strands of one DNA double helix, passes another unbroken DNA strand through it, and then reanneals the cut strand Type IType IIDNA聚合酶催化的鏈延長反應(yīng)3 5 模板鏈5 RNA引物引物子鏈3 35533553大腸桿菌三種大腸桿菌

16、三種DNA聚合酶比較聚合酶比較DNA聚合酶聚合酶分子量分子量每個(gè)細(xì)胞的分子統(tǒng)計(jì)數(shù)每個(gè)細(xì)胞的分子統(tǒng)計(jì)數(shù)5 -3 聚合酶作用聚合酶作用3 -5 核酸外切酶作用核酸外切酶作用5 -3 核酸外切酶作用核酸外切酶作用轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶（復(fù)合物）（復(fù)合物）109，000400+1120，000100+-0 .05400，00010-20+50比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目DNADNA聚合酶的聚合酶的3 3 - 5- 5 外切酶水解位點(diǎn)外切酶水解位點(diǎn)3 3 5 5 錯(cuò)配堿基錯(cuò)配堿基3 - 5 核酸外切核酸外切酶水解位點(diǎn)酶水解位點(diǎn)復(fù)制叉處前導(dǎo)鏈和隨后鏈同時(shí)合成的工作模型復(fù)制叉處前導(dǎo)鏈和隨后鏈同

17、時(shí)合成的工作模型聚合酶聚合酶III全酶全酶引物引物聚合酶聚合酶III全酶全酶引物引物引物體引物體引物體引物體解旋酶解旋酶解旋酶解旋酶DNA聚合酶的校對功能聚合酶的校對功能5 5 - -核酸核酸外切酶外切酶3 3 - -核酸核酸外切酶外切酶裂縫裂縫聚合中心聚合中心裂縫內(nèi)部裂縫內(nèi)部DNA聚合酶的校對功能聚合酶的校對功能聚合酶聚合酶錯(cuò)配鹼基錯(cuò)配鹼基復(fù)制方向復(fù)制方向正正 確確核苷酸核苷酸5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 3 3 切除錯(cuò)配切除錯(cuò)配核苷酸核苷酸真核細(xì)胞真核細(xì)胞DNA復(fù)制的特點(diǎn)復(fù)制的特點(diǎn) 多個(gè)起點(diǎn)復(fù)制多個(gè)起點(diǎn)復(fù)制起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn)起起點(diǎn)點(diǎn) 端粒（端粒（teleme

18、retelemere）復(fù)制）復(fù)制端粒酶（端粒酶（telomerase） DNA復(fù)制需要引物，但在線形復(fù)制需要引物，但在線形DNA分子末端不可能分子末端不可能通過正常的機(jī)制在引物被降解后合成相應(yīng)的片段通過正常的機(jī)制在引物被降解后合成相應(yīng)的片段.如果沒如果沒有特殊的機(jī)制合成末端序列，染色體就會(huì)在細(xì)胞傳代中有特殊的機(jī)制合成末端序列，染色體就會(huì)在細(xì)胞傳代中變得越來越短。這一難題是通過端粒酶的發(fā)現(xiàn)才得到了變得越來越短。這一難題是通過端粒酶的發(fā)現(xiàn)才得到了澄清，端粒酶是一種含澄清，端粒酶是一種含RNA的蛋白復(fù)合物，實(shí)質(zhì)上是一的蛋白復(fù)合物，實(shí)質(zhì)上是一種逆轉(zhuǎn)錄酶，它能催化互補(bǔ)于種逆轉(zhuǎn)錄酶，它能催化互補(bǔ)于RNA模

19、板的模板的DNA片段的合片段的合成，使復(fù)制以后的線形成，使復(fù)制以后的線形DNA分子的末端保持不變。分子的末端保持不變。 初步研究表明，人體中生殖細(xì)胞的端初步研究表明，人體中生殖細(xì)胞的端粒長度保持不變，而體細(xì)胞的端粒長度粒長度保持不變，而體細(xì)胞的端粒長度則隨個(gè)體的老化而逐步縮短。對此的一則隨個(gè)體的老化而逐步縮短。對此的一個(gè)推論是：人的生殖細(xì)胞具端粒酶的活個(gè)推論是：人的生殖細(xì)胞具端粒酶的活力，體細(xì)胞則否。這一問題的解決無疑力，體細(xì)胞則否。這一問題的解決無疑會(huì)有助于對生命衰老的認(rèn)識(shí)會(huì)有助于對生命衰老的認(rèn)識(shí)。5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCA端粒酶端粒酶端粒合成的一種模型端粒合成的一種模型

20、3 5 TTTTGGGGTTTTG5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCAAA3 5 TTTTGGGGTTTTGGGGTTTTG5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCAAATTGGGTGGGT3 5 AATTTTG5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCAGTTTTG 整合和整合和雜交雜交移位和移位和再雜交再雜交端粒合成的完成端粒合成的完成TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGTTTT5 3 nAA3 TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGT5 3 TTCCCCT nAA3 TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGT5 3 TTAAAAC

21、CCC AAAACCCC AAAACCCCT n進(jìn)一步加工進(jìn)一步加工繼續(xù)繼續(xù)延伸延伸真核和原核真核和原核DNA細(xì)胞復(fù)制比較細(xì)胞復(fù)制比較1 1、概念、概念2、逆轉(zhuǎn)錄酶、逆轉(zhuǎn)錄酶3、病毒逆轉(zhuǎn)錄過程病毒逆轉(zhuǎn)錄過程4 4、逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義擴(kuò)充了中心法則擴(kuò)充了中心法則有助于對病毒致癌機(jī)制的了解有助于對病毒致癌機(jī)制的了解與真核細(xì)胞分裂和胚胎發(fā)育有關(guān)與真核細(xì)胞分裂和胚胎發(fā)育有關(guān)逆轉(zhuǎn)錄酶是分子生物學(xué)重要工具酶逆轉(zhuǎn)錄酶是分子生物學(xué)重要工具酶三種功能三種功能依賴依賴DNA指導(dǎo)下的指導(dǎo)下的DNA聚合酶活力聚合酶活力依賴依賴RNA的的DNA聚合酶活力聚合酶活力核糖核酸酶核糖核酸酶H活力活力 以以R

22、NARNA為模板合成為模板合成DNADNA，這，這與通常轉(zhuǎn)錄過程中遺傳信息與通常轉(zhuǎn)錄過程中遺傳信息從從DNADNA到到RNARNA的方向相反，故的方向相反，故稱為逆轉(zhuǎn)錄作用。稱為逆轉(zhuǎn)錄作用。逆轉(zhuǎn)錄過程中逆轉(zhuǎn)錄過程中cDNA的合成的合成依賴依賴RNA的的DNA聚合酶聚合酶核糖核酸核糖核酸酶酶H活力活力依賴依賴DNA的的DNA聚合酶聚合酶逆逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期生活周期RNA衣殼衣殼被膜被膜逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)錄酶錄酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)譯轉(zhuǎn)譯整合入宿主細(xì)胞染色體整合入宿主細(xì)胞染色體DNA進(jìn)入細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞丟失被膜丟失被膜丟失衣殼丟失衣殼逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄RNARNAcDNA衣殼蛋衣殼蛋白白被膜蛋被膜蛋白白逆

23、轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄酶酶 DNA分子中的核苷酸序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，從而導(dǎo)致分子中的核苷酸序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，從而導(dǎo)致DNA的復(fù)制以及后來的轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物隨之發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳的復(fù)制以及后來的轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物隨之發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳特性，稱為特性，稱為DNA的突變。它包括由于的突變。它包括由于DNA損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)而引損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)而引起的突變，以及由于不同起的突變，以及由于不同DNA分子之間的交換而引起的遺傳重組。分子之間的交換而引起的遺傳重組。二、二、誘變劑的作用誘變劑的作用 堿基類似物堿基類似物(base analog) 堿基修飾劑堿基修飾劑(base modifi

24、er) 嵌入染料嵌入染料(intercalation dye) 紫外線紫外線(ultraviolet)和電離輻射和電離輻射(ionizing radiation)一、一、突變的類型突變的類型 堿基對的置換堿基對的置換(substitution) 移碼突變移碼突變(framesshift mutation) -T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 -T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入插入A -T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-

25、T-G-C-缺失缺失T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-G-T-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-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) 某些物理化學(xué)因子，如紫外線、電離輻射和化學(xué)誘某些物理化學(xué)因子，如紫外線、電離輻射和化學(xué)誘變劑等，都有引起生物突變和致死的作用，其機(jī)理是作變劑等，都有引起生物突變和致死的作用，其機(jī)理是作用于用于DNA，造成，造成DNA結(jié)構(gòu)和功能的破壞，稱為結(jié)構(gòu)和

26、功能的破壞，稱為DNA的損的損傷傷. DNA的修復(fù)主要有以下類型的修復(fù)主要有以下類型:暗修復(fù)暗修復(fù)（4）誘導(dǎo)修復(fù)（誘導(dǎo)修復(fù)（SOS修復(fù)）修復(fù)）（1）光裂合酶修復(fù)活光裂合酶修復(fù)活（2）切除修復(fù)切除修復(fù) F（3）重組修復(fù)重組修復(fù) DNA紫外線損傷的光裂合酶修復(fù)紫外線損傷的光裂合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶結(jié)合于、光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位損傷部位3、酶被可見光激活、酶被可見光激活4、修復(fù)后酶被釋放、修復(fù)后酶被釋放DNA紫外線損傷的光裂合酶修復(fù)紫外線損傷的光裂合酶修復(fù)A形成嘧啶二聚體形成嘧啶二聚體B光復(fù)合酶結(jié)合光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位于損傷部位C修復(fù)后酶被釋放修復(fù)后酶被釋放DNA的

27、損傷和切除修復(fù)的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷結(jié)構(gòu)缺陷切開切開 核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶核酸外切酶切除切除DNA聚合酶聚合酶DNA連接連接酶酶AP核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶核酸外切酶切開切開切除切除修復(fù)修復(fù)連接連接糖苷酶糖苷酶插入酶插入酶堿基堿基取代取代DNA的重組修復(fù)的重組修復(fù)胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚體二聚體復(fù)制復(fù)制核酸酶及核酸酶及重組蛋白重組蛋白修復(fù)復(fù)制修復(fù)復(fù)制DNA聚合酶聚合酶DNA連接酶連接酶重組重組SOS反應(yīng)的機(jī)制反應(yīng)的機(jī)制靶基因表達(dá)靶基因表達(dá)lexA靶基因表達(dá)靶基因表達(dá) 但產(chǎn)物被分解但產(chǎn)物被分解recA大量表達(dá)大量表達(dá)RecA促使促使分解分

28、解LexA未誘導(dǎo)的細(xì)胞未誘導(dǎo)的細(xì)胞誘導(dǎo)的細(xì)胞誘導(dǎo)的細(xì)胞靶基因靶基因lexA基因被基因被LexA 蛋白質(zhì)部分阻遏蛋白質(zhì)部分阻遏recA基因被基因被LexA 蛋白質(zhì)部分阻遏蛋白質(zhì)部分阻遏（40個(gè)不同的位點(diǎn)被阻遏）個(gè)不同的位點(diǎn)被阻遏）LexA(阻遏物阻遏物) RecA(輔蛋白酶輔蛋白酶)單鏈單鏈DNAATP第二節(jié)第二節(jié) DNA重組重組 DNA分子內(nèi)或分子間發(fā)生遺傳信息的重新組合，稱為遺傳重組，DNA的重組廣泛存在與各類生物，真核生物在減數(shù)分裂過程中兩條同源染色體之 間的交換，在噬菌體的整合過程中，在轉(zhuǎn)座過程中都發(fā)生DNA的重組。DNA重組在生物進(jìn)化中起著重要作用。同源重組位點(diǎn)專一性重組轉(zhuǎn)座重組同源重

29、組homologous recombination 指由兩條具有同源性指由兩條具有同源性的的DNA分子，通過錯(cuò)配，分子，通過錯(cuò)配，鏈的斷裂和再連接，產(chǎn)生鏈的斷裂和再連接，產(chǎn)生片段交換的過程。真核生片段交換的過程。真核生物染色體的交換，細(xì)菌及物染色體的交換，細(xì)菌及某些低等生物的轉(zhuǎn)化，以某些低等生物的轉(zhuǎn)化，以及重組修復(fù)都屬于這一類。及重組修復(fù)都屬于這一類。位點(diǎn)專一性重組位點(diǎn)專一性重組site specific recombination 噬菌體基因組插入到細(xì)菌基因組染色體上的方式噬菌體基因組插入到細(xì)菌基因組染色體上的方式就是位點(diǎn)專一性重組，這個(gè)過程也叫整合。這種重組就是位點(diǎn)專一性重組，這個(gè)過程也叫

30、整合。這種重組方式需要噬菌體方式需要噬菌體DNA和細(xì)菌和細(xì)菌DNA上的專一性位點(diǎn)，催上的專一性位點(diǎn)，催化這個(gè)重要過程的酶只能作用于這對專一性位點(diǎn)。化這個(gè)重要過程的酶只能作用于這對專一性位點(diǎn)。轉(zhuǎn)座重組 transpositional recombination 轉(zhuǎn)座重組指轉(zhuǎn)座重組指DNA上的核苷酸序列在不同染色體之間或同上的核苷酸序列在不同染色體之間或同一染色體的不同區(qū)段之間移動(dòng)，這些可以移動(dòng)的一染色體的不同區(qū)段之間移動(dòng)，這些可以移動(dòng)的DNA片段就片段就是轉(zhuǎn)座子。轉(zhuǎn)座子最早在玉米中發(fā)現(xiàn)，目前在所有的生物中是轉(zhuǎn)座子。轉(zhuǎn)座子最早在玉米中發(fā)現(xiàn)，目前在所有的生物中都發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子。都發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子。1. C

31、onservative Transposition2. Replicative Transposition3. Retrotransposition 第三節(jié)第三節(jié) 核酸合成的抑制劑核酸合成的抑制劑 核苷酸合成抑制劑核苷酸合成抑制劑氨基酸類似物氨基酸類似物 葉酸類似物葉酸類似物 堿基和核苷酸類似物堿基和核苷酸類似物嵌合劑嵌合劑 烷化劑烷化劑 與與DNA模板結(jié)合的抑制劑模板結(jié)合的抑制劑 作用于作用于DNA聚合酶或聚合酶或RNA集合酶的抑制劑集合酶的抑制劑抗菌素抗菌素:如利福平、曲張霉素如利福平、曲張霉素有機(jī)化合物：如磷羧基乙酸有機(jī)化合物：如磷羧基乙酸第四節(jié)第四節(jié) 基因工程及分子生物學(xué)基因工程及分子

32、生物學(xué) 技術(shù)簡介技術(shù)簡介一、一、基因工程基因工程二、二、體細(xì)胞克隆技術(shù)體細(xì)胞克隆技術(shù)三、三、聚合酶鍵式反應(yīng)聚合酶鍵式反應(yīng)（polymerase chain reaction, PCR）一、基因工程簡介一、基因工程簡介 基因工程亦稱遺傳工程，即利用基因工程亦稱遺傳工程，即利用DNA重組重組技術(shù)的方法，把技術(shù)的方法，把DNA作為組件，在細(xì)胞外將一種外源作為組件，在細(xì)胞外將一種外源DNA（目的基因）和載體（目的基因）和載體DNA重新組合連接（重新組合連接（重組重組），最后將重組體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞，使），最后將重組體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞，使外源基因外源基因DNA在宿主細(xì)胞中，隨細(xì)胞的繁殖而增殖（在宿主細(xì)胞中，隨細(xì)胞的繁殖而增殖（cloning，克隆克?。?，或最后得到表達(dá)，最終獲得基因表達(dá)產(chǎn)物或改變生物），或最后得到表達(dá)，最終獲得基因表達(dá)產(chǎn)物或改變生物原有的遺傳性狀。原有的遺傳性狀。 基因工程的操作技術(shù)基因工程的操作技術(shù) 基因工程的應(yīng)用與前景基因工程的應(yīng)用與前景基因工程的基因工程的操作技術(shù)操作技術(shù)Foreign DNA to be insertedPlansmid vectorJoiningRecombinant DNA moleculeIntroduction into host cells by trans