第九章 DNA的生物合成

1、商洛職業(yè)技術(shù)學(xué)院第九章第九章 DNA的生物合成的生物合成學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握：掌握：遺傳信息傳遞的中心法則、復(fù)制遺傳信息傳遞的中心法則、復(fù)制和半保留復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄概念；和半保留復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄概念； 參與參與DNA DNA 復(fù)制的酶、蛋白因子及其功能。復(fù)制的酶、蛋白因子及其功能。 熟悉：熟悉：DNA DNA 復(fù)制特點、過程；端粒酶的復(fù)制特點、過程；端粒酶的概念與功能；概念與功能；DNA DNA 損傷（突變）的意義、損傷（突變）的意義、類型，類型，DNA DNA 損傷修復(fù)的方式。損傷修復(fù)的方式。 了解：了解：雙向復(fù)制、雙向復(fù)制、DNA DNA 復(fù)制的半不連續(xù)復(fù)制的半不連續(xù)性概念；逆轉(zhuǎn)錄的過程。性概念

2、；逆轉(zhuǎn)錄的過程。主要內(nèi)容主要內(nèi)容 概述概述 DNADNA的生物合成的生物合成 DNADNA的損傷與修復(fù)的損傷與修復(fù)概概 述述遺傳信息傳遞的遺傳信息傳遞的中心法則中心法則 反映了從反映了從DNADNARNARNA蛋白質(zhì)的遺傳信息主蛋白質(zhì)的遺傳信息主流，揭示了生物體內(nèi)遺傳信息的貯存、傳遞和流，揭示了生物體內(nèi)遺傳信息的貯存、傳遞和表達的規(guī)律表達的規(guī)律。轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄RNA翻譯翻譯蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)DNA RNA （病毒）病毒）復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制翻譯翻譯 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) （病毒）（病毒）反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄第一節(jié)第一節(jié) DNA的復(fù)制的復(fù)制 定義：定義： 復(fù)制復(fù)制是指以親是指以親代代DNA為模板合成為模板合成子鏈子鏈DNA的過

3、程。的過程。& DNADNA DNA復(fù)制復(fù)制& RNADNA 反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄 DNA生物合成的生物合成的兩種方式兩種方式一、一、DNA復(fù)制的基本規(guī)律復(fù)制的基本規(guī)律 復(fù)制的復(fù)制的基本規(guī)律基本規(guī)律（特征）特征） 半保留復(fù)制半保留復(fù)制 半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制 雙向復(fù)制雙向復(fù)制 復(fù)制的高保真性復(fù)制的高保真性 有起始點、終止點和方向有起始點、終止點和方向( (一一)DNA)DNA的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制 1.1.定義：定義： 以以親代親代DNADNA雙鏈雙鏈為模板，為模板， 以以堿基互補堿基互補方式合方式合成子代成子代DNA， 這樣這樣新形成的子代新形成的子代DNA中，一條中，一條鏈來自

4、親代鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式叫種復(fù)制方式叫半保留復(fù)制半保留復(fù)制。母鏈母鏈子鏈子鏈2.2.半保留復(fù)制的實驗證據(jù)半保留復(fù)制的實驗證據(jù): : 19581958年年MeselsonMeselson和和StahlStahl用同位素用同位素1515N N標(biāo)標(biāo)記記大腸桿菌大腸桿菌DNADNA, ,首先證明了首先證明了DNADNA的半保留復(fù)的半保留復(fù)制。制。 DNA DNA復(fù)制的主要方式復(fù)制的主要方式-DNA半半保留復(fù)制保留復(fù)制( (藍藍: : 1515N N) )( (棕棕: : 1414N N) )DNADNA半保留復(fù)制的證據(jù)半保留復(fù)制的證據(jù)培養(yǎng)于普

5、培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液通培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)于繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液普通培養(yǎng)液含含1515N-DNAN-DNA的細菌的細菌普通普通DNADNA重重DNADNA第一代第一代中等密度中等密度DNADNA第二代第二代普通普通DNADNA中等密度中等密度DNADNA新合成新合成 的鏈的鏈3.DNA3.DNA的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義： 1.DNA1.DNA的半保留復(fù)制表明的半保留復(fù)制表明DNADNA在代謝在代謝上的上的穩(wěn)定性穩(wěn)定性，是保證親代的遺傳信息穩(wěn)是保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代必要措施。定地傳遞給后代必要措施。 2. 2.DNADNA通過復(fù)制和基因表達這兩種主通過復(fù)制和基因表達這

6、兩種主要功能，要功能， 決定了生物的特性和類型并體決定了生物的特性和類型并體現(xiàn)了遺傳過程的現(xiàn)了遺傳過程的相對保守性相對保守性。 遺傳的保守性，遺傳的保守性， 是物種穩(wěn)定性的分是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但子基礎(chǔ)，但不是絕對的。不是絕對的。（二）（二）半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制 DNA雙螺旋的兩條鏈?zhǔn)欠雌叫械?，雙螺旋的兩條鏈?zhǔn)欠雌叫械模?而而DNA合合成的方向只能是成的方向只能是5 5 33 。 在在DNA復(fù)制時，復(fù)制時，1 1條鏈的合成方向和復(fù)制叉的條鏈的合成方向和復(fù)制叉的前進方向相同，可以連續(xù)復(fù)制，前進方向相同，可以連續(xù)復(fù)制， 叫作叫作前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈（leading strandleading st

7、rand）；而另一條鏈的合成方向）；而另一條鏈的合成方向和復(fù)制叉的前進方向正好相反，和復(fù)制叉的前進方向正好相反， 不能連續(xù)復(fù)不能連續(xù)復(fù)制，只能分成幾個片段（制，只能分成幾個片段（岡崎片段）岡崎片段）合成，稱合成，稱之為之為滯后鏈滯后鏈（lagging strandlagging strand）。）。 領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的制的半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制。（三）雙向復(fù)制三）雙向復(fù)制 復(fù)制時，復(fù)制時，DNADNA從從起始點起始點向兩個方向解鏈，向兩個方向解鏈，形成兩個延伸方向相反的復(fù)制叉，稱為形成兩個延伸方向相反的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。雙

8、向復(fù)制。 原核生物染色體只有一個起始點，原核生物染色體只有一個起始點， 真核生物真核生物每個染色體有多個起始點，是多復(fù)制子的復(fù)制。每個染色體有多個起始點，是多復(fù)制子的復(fù)制。 習(xí)慣上把兩個相鄰起始點之間的距離定為一個習(xí)慣上把兩個相鄰起始點之間的距離定為一個復(fù)制子復(fù)制子(replicon)(replicon)。復(fù)制子是獨立完成復(fù)制的。復(fù)制子是獨立完成復(fù)制的功能單位。功能單位。 （四）復(fù)制的高保真性四）復(fù)制的高保真性 DNADNA復(fù)制的精確度極高，復(fù)制的精確度極高， 誤差率很低，以保證物誤差率很低，以保證物種在維持遺傳保守性的同時，還要通過變異不斷種在維持遺傳保守性的同時，還要通過變異不斷進化。進化

9、。 DNADNA復(fù)制的高度忠實性至少要依賴三種機制：復(fù)制的高度忠實性至少要依賴三種機制： 1 1、遵守嚴(yán)格的、遵守嚴(yán)格的堿基配對規(guī)律堿基配對規(guī)律； 2 2、DNADNA聚合酶在復(fù)制延長中對堿基的聚合酶在復(fù)制延長中對堿基的選擇功能選擇功能； 3 3、復(fù)制出錯時，、復(fù)制出錯時，DNADNA聚合酶的即時聚合酶的即時校讀功能校讀功能。（五）復(fù)制的起始點與方向（五）復(fù)制的起始點與方向 親代親代DNADNA開鏈，復(fù)制起始點呈叉型移動開鏈，復(fù)制起始點呈叉型移動復(fù)制叉復(fù)制叉親代親代DNA DNA 分子分子3 5 3 5 復(fù)制起始點：復(fù)制起始點：DNADNA復(fù)制要從復(fù)制要從DNADNA分子的特定部位開始，分子的

10、特定部位開始，此部位稱此部位稱復(fù)制起始點復(fù)制起始點 原核：一個起始點，約原核：一個起始點，約245245bpbp, ,特殊的重復(fù)序列特殊的重復(fù)序列 真核：多個起始點真核：多個起始點oriori二、參與二、參與DNA復(fù)制的物質(zhì)復(fù)制的物質(zhì)1.1.模板模板：母鏈：母鏈DNA（解開成單鏈）（解開成單鏈）2.2.原料原料：dNTP ( dATP、dGTP dCTP、dTTP)3.3.引物引物：小段：小段RNA ，提供提供3OH 末端，使末端，使dNP可以依次聚合可以依次聚合4.4.能量能量（ATP）及某些及某些無機離子無機離子5.5.酶和蛋白質(zhì)因子酶和蛋白質(zhì)因子：（1）DNA聚合酶聚合酶 即依賴于即依賴

11、于DNA的的DNA聚合聚合酶（酶（DDDP） 縮寫：縮寫：DNApol y原核生物原核生物迄今已知只有迄今已知只有3 3種：種：DNA DNA polpol、 DNA DNA polpol、 DNA DNA polpol。 y真核生物真核生物 亦發(fā)現(xiàn)有多種亦發(fā)現(xiàn)有多種DDDPDDDP：DDDPDDDP 、 、 、 、 。 y其性質(zhì)與功能其性質(zhì)與功能 見表見表13-113-1和表和表13-213-2 活性：活性： 1. 51. 53 3 的聚合活性的聚合活性 2. 2. 核酸外切酶活性核酸外切酶活性n原料：原料：四種脫氧核苷三磷酸四種脫氧核苷三磷酸 （dATP、dGTPdCTPdTTP)n需要需

12、要模板：模板：以以DNA為模板鏈，合成子代為模板鏈，合成子代DNA，模模 板可以是雙鏈，也可以是單鏈板可以是雙鏈，也可以是單鏈DNA。合成產(chǎn)合成產(chǎn) 物與模板互補。物與模板互補。n需要需要引物：引物：一小段一小段RNA（或（或DNA）為引物，在大為引物，在大 腸桿腸桿 菌中，菌中，DNADNA的合成需要一段的合成需要一段RNARNA鏈作為引鏈作為引 物物，引物含，引物含3 3 - -OHOH. . n合成方向：合成方向：5 5 3 3 DNADNA聚合酶：聚合酶：催化性質(zhì)如下：催化性質(zhì)如下： 大腸桿菌中大腸桿菌中DNADNA聚合酶某些性質(zhì)聚合酶某些性質(zhì) DNA聚合酶聚合酶 性性 質(zhì)質(zhì) - 酶分子

13、酶分子/ /細胞細胞 400400 4040 20 20 酶分子量酶分子量( (kdkd) ) 109 109 90 90 140140 5 5 3 3 聚合功能聚合功能 有有 有有 有有 5 5 3 3 外切酶活性外切酶活性 有有 有有 無無 3 3 5 5 外切酶活性外切酶活性 有有 有有 有有 聚合核苷酸數(shù)聚合核苷酸數(shù)/ /分鐘分鐘/ /分子分子(37)(37)1000 50 1000 50 15000 15000 主要功能主要功能 修復(fù)等修復(fù)等 修復(fù)作用修復(fù)作用 復(fù)制復(fù)制 真核細胞中真核細胞中DNADNA聚合酶的性質(zhì)聚合酶的性質(zhì) DNADNA聚合酶聚合酶 性質(zhì)性質(zhì) - 分布分布 細胞核

14、細胞核 細胞核細胞核 線粒體線粒體 細胞核細胞核 細胞核細胞核 分子量分子量(kd) 250 36-38 160-300 170 256 3 53 5外切酶活性外切酶活性 無無 無無 有有 有有 有有 5 35 3聚合作用聚合作用 有有 有有 有有 有有 有有 主要功能主要功能 復(fù)制復(fù)制 損傷修復(fù)損傷修復(fù) 復(fù)制復(fù)制 復(fù)制復(fù)制 復(fù)制損傷修復(fù)復(fù)制損傷修復(fù) ( (隨從鏈隨從鏈) ) ( (領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈) ) （2 2）引物酶）引物酶53 5RNRNA A引引物物55RN RN A A引引物物3 RNARNA的合成：需引物酶，它是一種特殊的合成：需引物酶，它是一種特殊的的RNARNA聚合酶。聚合酶。

15、DNADNA不能從無不能從無有合成，需在一小段有合成，需在一小段RNARNA基礎(chǔ)上合成基礎(chǔ)上合成DNADNA（3 3）解鏈酶）解鏈酶( (又稱又稱解螺旋酶或螺旋酶解螺旋酶或螺旋酶) )解鏈酶解鏈酶作用作用：斷裂互補堿基間的氫鍵：斷裂互補堿基間的氫鍵, ,使使DNADNA雙鏈分雙鏈分 離形成離形成“復(fù)制叉復(fù)制叉”。（4 4）拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶（Topo） DNADNA拓?fù)洚悩?gòu)酶，改變拓?fù)洚悩?gòu)酶，改變DNADNA分子構(gòu)象，理分子構(gòu)象，理順順DNADNA鏈，使復(fù)制能順利進行。鏈，使復(fù)制能順利進行。 作用特點：作用特點： 對對DNADNA分子的作用是既能水分子的作用是既能水解，又能連接磷酸二酯鍵。解

16、，又能連接磷酸二酯鍵。 DNADNA分子一邊解鏈，一邊復(fù)制，拓?fù)涿甘欠肿右贿吔怄?，一邊?fù)制，拓?fù)涿甘窃趶?fù)制全過程中都是有作用的。在復(fù)制全過程中都是有作用的。 分類：分類：拓?fù)涿竿負(fù)涿负屯負(fù)涿负屯負(fù)涿窽opo(Topo(又稱旋轉(zhuǎn)酶又稱旋轉(zhuǎn)酶) )的作用：的作用： 無無ATPATP時時：作用相當(dāng)于：作用相當(dāng)于TopoTopo,但切割的是但切割的是雙鏈雙鏈DNADNA某一部位某一部位( (斷雙鏈斷雙鏈) )。 有有ATPATP時時：使帶斷口、松弛狀的：使帶斷口、松弛狀的DNADNA分子旋緊轉(zhuǎn)分子旋緊轉(zhuǎn)變成負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)，再連接斷端。變成負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)，再連接斷端。Topo 的作用：的作用： 不需耗能不需

17、耗能( (ATP)ATP)， 切割切割( (斷斷) )雙鏈雙鏈DNADNA中的中的一鏈一鏈，松解螺旋松解螺旋, , 封閉切口。又稱封閉切口。又稱切割封口酶切割封口酶。作用機制作用機制（5 5）單鏈）單鏈DNADNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白( (DNADNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白) )( (SSBSSB) )作用作用：防止重新形成雙防止重新形成雙 鏈和防止單鏈模板被鏈和防止單鏈模板被核酸酶水解核酸酶水解, ,維持維持DNADNA單鏈狀態(tài)和完整性單鏈狀態(tài)和完整性 作用：作用：在有模板指導(dǎo)的條件下，催化在有模板指導(dǎo)的條件下，催化2 2個個DNDN片片段段( (兩片段間的距離為兩片段間的距離為1 1個個3 3 ,5

18、 ,5 - -磷磷酸二酯鍵的鍵長酸二酯鍵的鍵長) )的連接。的連接。 原理：在一個原理：在一個DNADNA片段的片段的3 3 - -OHOH末端和另一個末端和另一個DNADNA片段的片段的5 5 - -P P末端形成末端形成3 3 ,5,5 - -磷酸磷酸二酯鍵，從而實現(xiàn)連接。二酯鍵，從而實現(xiàn)連接。 特點：特點：原核細胞原核細胞: :需輔助因子需輔助因子NADNAD+ + 真核細胞真核細胞: :不需輔助因子不需輔助因子NADNAD+ +, ,但需耗但需耗能能( (ATP)ATP)（6 6）DNADNA連接酶連接酶 參與參與DNADNA復(fù)制的酶及蛋白質(zhì)復(fù)制的酶及蛋白質(zhì) 酶或蛋白質(zhì)酶或蛋白質(zhì) 主要

19、作用主要作用 拓?fù)洚悩?gòu)酶類拓?fù)洚悩?gòu)酶類 克服解鏈時打結(jié)及纏繞、松馳或克服解鏈時打結(jié)及纏繞、松馳或 引進負(fù)超螺旋引進負(fù)超螺旋 解鏈酶類解鏈酶類 解開解開DNADNA雙鏈雙鏈 單鏈單鏈DNADNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 維持已解開單鏈維持已解開單鏈DNADNA的穩(wěn)定的穩(wěn)定 引物酶引物酶 合成合成RNARNA引物引物 DNA DNA聚合酶聚合酶 DNADNA復(fù)制復(fù)制 DNA DNA聚合酶聚合酶 水解引物、填補空隙、修復(fù)作用水解引物、填補空隙、修復(fù)作用 DNA DNA連接酶連接酶 催化雙鏈催化雙鏈DNADNA中單鏈缺口的連接中單鏈缺口的連接 三、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)三、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng) 復(fù)制是酶參與下的核苷酸聚合過

20、程，需復(fù)制是酶參與下的核苷酸聚合過程，需要多種生物分子共同參與。核苷酸與核要多種生物分子共同參與。核苷酸與核苷酸之間生成苷酸之間生成33，55磷酸二酯鍵而聚磷酸二酯鍵而聚合，是復(fù)制的基本化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)底物合，是復(fù)制的基本化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)底物是是dNTPdNTP，加入子鏈的是，加入子鏈的是dNMPdNMP。反應(yīng)可簡。反應(yīng)可簡示為：示為：（dNMPdNMP）n + dNTP n + dNTP （dNMPdNMP）n+1 + PPin+1 + PPi 四、四、DNADNA的復(fù)制過程的復(fù)制過程 大致分為三階段：大致分為三階段： 復(fù)制的起始復(fù)制的起始 鏈的延長鏈的延長 復(fù)制的終止復(fù)制的終止（一）復(fù)制的起始

21、（一）復(fù)制的起始 1. DNA1. DNA解成單鏈解成單鏈 由特定蛋白質(zhì)識別復(fù)制起始位點（由特定蛋白質(zhì)識別復(fù)制起始位點（oriori）解螺）解螺旋酶、旋酶、TOPOTOPO酶及單鏈酶及單鏈DNADNA結(jié)合蛋白的共同作用下，結(jié)合蛋白的共同作用下，DNADNA解鏈，解旋，解鏈，解旋，形成復(fù)制叉形成復(fù)制叉 2. 2. 引發(fā)體的生成引發(fā)體的生成 解旋酶解開雙鏈后引物酶進入形成解旋酶解開雙鏈后引物酶進入形成引發(fā)體引發(fā)體 3. RNA 3. RNA引物的引物的合成合成 依賴于單鏈模板，由引物酶催化按堿基配對依賴于單鏈模板，由引物酶催化按堿基配對規(guī)律規(guī)律合成合成一小段一小段RNARNA引物引物( (原核細胞

22、引物長原核細胞引物長50-10050-100個堿基，真核約個堿基，真核約1010個堿基個堿基) )。 復(fù)制起始階段的特點復(fù)制起始階段的特點真核細胞真核細胞：具有多個具有多個 起始位點起始位點原核細胞原核細胞：僅有一個復(fù)制起始位點，但往往是雙向復(fù)制僅有一個復(fù)制起始位點，但往往是雙向復(fù)制（二）鏈的延長（二）鏈的延長 引物合成后，由引物合成后，由DNA polDNA pol（真核細胞為真核細胞為DNADNA聚合聚合酶酶 或或 ) )催化，在引物催化，在引物3 3- -OHOH末端逐一添加與模板鏈末端逐一添加與模板鏈對應(yīng)互補的脫氧核苷磷酸對應(yīng)互補的脫氧核苷磷酸, ,使新合成的鏈不斷延長。使新合成的鏈不

23、斷延長。 3 AAGACCTATT5 5 TTCTGGATAA3 領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈: :鏈的鏈的延長方向延長方向(5(53 3) )與與解鏈方向解鏈方向( (復(fù)制復(fù)制叉移動方向叉移動方向) )相同相同, , 為為連續(xù)連續(xù)合成。合成。 隨從鏈隨從鏈: : 鏈的鏈的延長方向延長方向(5(5 3 3 ) )與與解鏈方向解鏈方向( (復(fù)復(fù) 制叉移動方向制叉移動方向) )相反相反，為，為不連續(xù)不連續(xù)合成合成 岡崎片段：岡崎片段：分段合成的分段合成的DNADNA片段片段 半不連續(xù)性：半不連續(xù)性：DNADNA復(fù)制過程中，一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)復(fù)復(fù)制過程中，一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)復(fù)制，另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)復(fù)制的現(xiàn)象制，另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)復(fù)

24、制的現(xiàn)象前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈后隨鏈后隨鏈33553355延延 長長555555333355333355SSBDNAPolymerase岡崎岡崎片斷片斷RNARNA引引物物引物酶引物酶553355TOPO解旋酶解旋酶復(fù)復(fù)制制延延長長簡簡圖圖（三）復(fù)制的終止（三）復(fù)制的終止1.1.水解引物及填補空隙水解引物及填補空隙 岡崎片段合成后，由岡崎片段合成后，由DNA DNA polpol( (真核真核細胞可能是細胞可能是DNA聚合酶聚合酶 ) )水解去除水解去除RNARNA引引物物，并，并填補填補留下的留下的空隙空隙(5(5 3 3) )聚合。聚合。 2.2.完整雙鏈完整雙鏈DNADNA分子的形成分子的形成 填

25、補空隙后，填補空隙后，DNADNA片段與片段之間還有片段與片段之間還有一個缺口一個缺口( (一個一個3 3,5 5-磷酸二酯鍵的長度磷酸二酯鍵的長度), ), 由由DNA連接酶連接酶催化連接成完整的鏈，從而催化連接成完整的鏈，從而產(chǎn)生產(chǎn)生完整的雙鏈完整的雙鏈DNA分子分子。DNADNA復(fù)制過程總結(jié)如下復(fù)制過程總結(jié)如下 （1 1）辨認(rèn)起始點）辨認(rèn)起始點 特異的蛋白可以在特異的蛋白可以在DNADNA模板上模板上辨認(rèn)辨認(rèn)DNADNA復(fù)制的起始點。由此啟動，開始合成復(fù)制的起始點。由此啟動，開始合成RNARNA引引物。物。RNARNA聚合酶有辨認(rèn)起始點的作用。聚合酶有辨認(rèn)起始點的作用。 （2 2）DNA

26、DNA的解鏈的解鏈 由由DNADNA旋轉(zhuǎn)酶和解鏈酶協(xié)同作旋轉(zhuǎn)酶和解鏈酶協(xié)同作用，使用，使DNADNA雙鏈松弛并使氫鍵局部解開。雙鏈松弛并使氫鍵局部解開。 （3 3）RNARNA引物的生成引物的生成 以以DNADNA為模板，在為模板，在DNADNA指導(dǎo)指導(dǎo)的的RNARNA聚合酶催化下，合成由聚合酶催化下，合成由5050100100個核苷酸組成個核苷酸組成的短段的短段RNARNA，合成方向由，合成方向由5 5 3 3。辨認(rèn)起點、解旋解鏈、合成引物、辨認(rèn)起點、解旋解鏈、合成引物、復(fù)制片段、切除引物、連成長鏈復(fù)制片段、切除引物、連成長鏈 （4 4）在）在RNARNA引物上合成引物上合成DNADNA 首

27、先，以首先，以DNADNA雙雙鏈中鏈中3 3 5 5方向的鏈為模板，在引物方向的鏈為模板，在引物RNARNA的的3 3端連續(xù)地合成其互補鏈，此為前導(dǎo)鏈。端連續(xù)地合成其互補鏈，此為前導(dǎo)鏈。同時，以同時，以DNADNA雙鏈的另一鏈為模板，在若干雙鏈的另一鏈為模板，在若干RNARNA引物的引物的3 3端合成岡崎片段。端合成岡崎片段。 （5 5）RNARNA引物的脫落和補缺口引物的脫落和補缺口 DNADNA聚合酶聚合酶I I催化（由催化（由5 5 3 3 外切）切除引物。切除外切）切除引物。切除RNARNA引物的部位，按堿基互補原則，沿引物的部位，按堿基互補原則，沿 5 5 3 3 方方向用與模板互補

28、的脫氧核苷酸殘基填向用與模板互補的脫氧核苷酸殘基填 滿，完滿，完成岡崎片段的延長。成岡崎片段的延長。 （6 6）岡崎片段連接岡崎片段連接 在連接酶的作用下在連接酶的作用下將相鄰的將相鄰的DNADNA片段以片段以3 3，5 5磷酸二酯鍵連磷酸二酯鍵連接起來形成滯后鏈。接起來形成滯后鏈。DNADNA復(fù)制的精確性（高保真復(fù)制）復(fù)制的精確性（高保真復(fù)制） 1 1、堿基的配對規(guī)律：、堿基的配對規(guī)律：摸板鏈與新生鏈之間的堿摸板鏈與新生鏈之間的堿基配對保證堿基配錯幾率約為基配對保證堿基配錯幾率約為1/101/104 41/101/105 5。 2 2、DNADNA聚合酶的聚合酶的3535外切酶活性的校對功能

29、，外切酶活性的校對功能，使堿基的錯配幾率又降低使堿基的錯配幾率又降低10010010001000倍。倍。 3 3、DNADNA的損傷修復(fù)系統(tǒng)。的損傷修復(fù)系統(tǒng)。 DNADNA復(fù)制必須具有復(fù)制必須具有高度精確性高度精確性，在大腸桿菌的細，在大腸桿菌的細胞胞DNADNA復(fù)制中其復(fù)制中其錯誤率約為錯誤率約為1/101/109 91/101/101010，即每即每10109 910101010個核苷酸才出現(xiàn)一個錯誤，也就是大腸桿菌染色個核苷酸才出現(xiàn)一個錯誤，也就是大腸桿菌染色體體DNADNA復(fù)制復(fù)制100010001000010000次才出現(xiàn)一個核苷酸的錯誤。次才出現(xiàn)一個核苷酸的錯誤。這么高的精確性的保

30、證主要與下列因素有關(guān)：這么高的精確性的保證主要與下列因素有關(guān)： 第二節(jié)第二節(jié) 反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄一、逆轉(zhuǎn)錄概念及逆轉(zhuǎn)錄酶一、逆轉(zhuǎn)錄概念及逆轉(zhuǎn)錄酶 定義：定義：以以RNARNA為模板，為模板，dNTPdNTP為原料，反轉(zhuǎn)為原料，反轉(zhuǎn)錄酶催化，按堿基配對規(guī)律合成錄酶催化，按堿基配對規(guī)律合成DNADNA的過程。的過程。 反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄酶, , 又稱為又稱為依賴依賴RNA的的DNADNA聚合酶聚合酶( (RDDP) ) DNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄RNARNA( (病毒病毒) )反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄.RDDP引物引物, 4, 4種種dNTPRDDPRNase H4種種dNTPRDDP或或DDDP病毒病毒RNARNA-DNA雜化分

31、子雜化分子cDNA 前病毒前病毒 ( (雙鏈雙鏈DNA)二、逆轉(zhuǎn)錄的過程二、逆轉(zhuǎn)錄的過程 ( (一一) ) 逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)，發(fā)展了分子生物學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)，發(fā)展了中心法則。中心法則。 ( (二二) ) 逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明至少在某些逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明至少在某些生物，生物， RNARNA同樣兼有遺傳信息傳代與表同樣兼有遺傳信息傳代與表達功能。達功能。 ( (三三) ) 對逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬對逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了了2020世紀(jì)初已注意到的病毒致癌理論。世紀(jì)初已注意到的病毒致癌理論。 三、反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義三、反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義第三節(jié)第三節(jié) D

32、NA的損傷與修復(fù)的損傷與修復(fù)一、一、DNADNA損傷（突變）損傷（突變） 突變突變( (Mutation) ) 是指是指DNADNA分子分子中堿基序列的改變，又稱為中堿基序列的改變，又稱為DNA損損傷傷( (DNAdamage) )。概念概念ONHNOCH3RPONHNOCH3RONHNOC H 3RPNHNOROC H3UV（一）引起（一）引起DNA損傷的因素?fù)p傷的因素 1. 1.物理因素物理因素 紫外線紫外線( (常產(chǎn)生嘧啶二聚體常產(chǎn)生嘧啶二聚體) ) 電離輻射電離輻射( (斷磷酸二酯鍵斷磷酸二酯鍵) ) 胸腺嘧啶二聚體的產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體的產(chǎn)生2.2.化學(xué)因素：化學(xué)因素： 均能干擾復(fù)制與

33、轉(zhuǎn)錄功能均能干擾復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能烷化劑烷化劑：( (如氮芥類如氮芥類, , CTX) )，使鳥嘌呤的使鳥嘌呤的 N N7 7烷基化后脫落，成為無鳥嘌呤的位點烷基化后脫落，成為無鳥嘌呤的位點亞硝酸鹽亞硝酸鹽：使堿基脫氨：使堿基脫氨原原G-CG-C配對最終變?yōu)榕鋵ψ罱K變?yōu)锳-TA-T配對，導(dǎo)致配對，導(dǎo)致錯配錯配CUAIGX絲裂霉素：絲裂霉素：與與DNADNA共價連接引起鏈交聯(lián)共價連接引起鏈交聯(lián)COHNCCHCHNOUCONCCHCHNNH2CANNH2NNNNOHNNNIN OHNNNHH2NGN OHNNNHHOX 3.3.生物因素生物因素 目前多指目前多指病毒病毒4.4.生理因素（生理因素（自發(fā)

34、因素自發(fā)因素） 機率極低機率極低 糖苷鍵自行斷裂；自發(fā)脫氨基作用糖苷鍵自行斷裂；自發(fā)脫氨基作用, , CU，AI。 （二）基因突變可能出現(xiàn)的意義及類型（二）基因突變可能出現(xiàn)的意義及類型 意義：意義： 1. 突變是進化、分化的分子基礎(chǔ)突變是進化、分化的分子基礎(chǔ) 2. 突變導(dǎo)致基因型改變突變導(dǎo)致基因型改變 3. 突變導(dǎo)致死亡突變導(dǎo)致死亡 4. 突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)缺失缺失插入插入點突變點突變?nèi)笔Щ虿迦氲膲A基數(shù)不是缺失或插入的堿基數(shù)不是3 3的整的整倍數(shù)時，則引起倍數(shù)時，則引起移碼突變移碼突變( (框移框移) )重排重排 DNADNA分子內(nèi)較大片段的交換分子內(nèi)較大片段的交換( (重組重組) )顛換顛換：異型堿基間變異：異型堿基間變異, , 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換：同型堿基間變異：同型堿基間變異, ,3. 3. 突變類型突變類型 （1 1）根據(jù)引發(fā)的）根據(jù)引發(fā)的原因原因，可將突變分為，可將突變分為2 2類：類： 誘發(fā)突變誘發(fā)突變和和自發(fā)突變自發(fā)突變。 （2 2）根據(jù)）根據(jù)DNADNA分子的改變，突變可分為分子的改變，突變可分為4 4類類：( (錯