基因的分子生物學(xué)讀書筆記

1、分子生物學(xué)讀書筆記第1篇 化學(xué)和遺傳學(xué)第1章 孟德爾學(xué)派的世界觀知識點：1. 孟德爾定律是什么？答：顯性和隱性基因都是獨立傳遞的，并且在性細(xì)胞形成過程中能夠獨立分離。這個獨立分離規(guī)律（principle of independent segregation）經(jīng)常被稱為孟德爾第一定律。 基因存在，并且每一對基因在性細(xì)胞發(fā)育過程中，都可以獨立地傳遞到配子中。這一獨立分配律（principle of independent assortment）經(jīng)常被稱為孟德爾第二定律。第2章 核酸承載遺傳信息知識點：1. 中心法則：答：1956年，Crick提出將遺傳信息的傳遞途徑稱為中心法則（central d

2、ogma）。 轉(zhuǎn)錄 翻譯 復(fù)制 DNA RNA 蛋白質(zhì) 其中，箭頭表示遺傳信息的傳遞方向。環(huán)繞DNA的箭頭代表DNA是自我復(fù)制的模板。DNA與RNA之間的箭頭表示RNA的合成（轉(zhuǎn)錄，transcription）是以DNA為模板的。相應(yīng)地，蛋白質(zhì)的合成（翻譯，translation）是以RNA為模板的。更為重要的是，最后兩個箭頭表示的過程，只能單方向存在，也就是說，不能由蛋白質(zhì)模板合成RNA。也難以想象由RNA模板合成DNA。蛋白質(zhì)不能作為RNA的模板已經(jīng)經(jīng)受了時間的驗證，然而，正如我們將在第11章中要提到的，有時RNA鏈確實可以作為互補的DNA的模板。這種與正常信息流的方向相反的事例，與大量的

3、以DNA為模板合成的RNA分子相比，是非常少見的。所以，大約50年前提出的中心法則在今天看來仍然是基本正確的。第3章 弱化學(xué)作用的重要性知識點：1. 弱化學(xué)鍵主要有4種:答：范德華力, 疏水鍵, 氫鍵及離子鍵。2. 弱化學(xué)鍵的作用：答：介導(dǎo)了到分子內(nèi)/間的相互作用，決定了分子的形狀及功能。第4章 高能鍵的重要性知識點：1 蛋白質(zhì)與核酸的形成：答：蛋白質(zhì)是氨基酸間通過肽鍵連接, 核苷酸間通過磷酸二脂鍵連接而形成核酸。以上2種重要生物大分子的形成都是由高能的 pp水解提供能量, 對反應(yīng)前體進行活化。2 ATP的作用：答：ATP被稱為生物的能量貨幣, 其上儲存的高能磷酸鍵可以直接為生物反應(yīng)供能。第5

4、章 弱、強化學(xué)鍵決定大分子的結(jié)構(gòu)知識點：1. 強化學(xué)鍵的作用：答：核酸（DNA/RNA）和蛋白質(zhì)都是由簡單的小分子通過共價鍵組成的高分子。這些小分子的排列順序決定了其遺傳學(xué)和生物化學(xué)的功能。2. 弱化學(xué)鍵的作用：答：核酸（DNA/RNA）和蛋白質(zhì)的三維空間構(gòu)型及它們間的相互作用是由弱的相互作用來決定和維持。除少數(shù)特例外，對這種弱的相互作用的破壞（如加熱或去污劑），即使不破壞共價鍵，都將會破壞其所有的生物活性。3. 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)：答：1級結(jié)構(gòu)（primary structure）：多肽鏈中氨基酸的線性順序。 級結(jié)構(gòu)（secondary structure）：鄰近的氨基酸通過弱的相互作用形成二

5、級結(jié)構(gòu)。最基本的二級結(jié)構(gòu)是螺旋和折疊。二級結(jié)構(gòu)可通過計算機做準(zhǔn)確預(yù)測。 級結(jié)構(gòu)（tertiary structure）：多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的空間結(jié)構(gòu)?？捎脁射線晶體衍射和核磁共振術(shù)進行測定。級結(jié)構(gòu)（quaternary structure）：多亞基蛋白所形成的結(jié)構(gòu)。第2篇 基因組的維持第6章 DNA和RNA的結(jié)構(gòu)知識點：1. DNA由多核苷酸鏈構(gòu)成：答：通常DNA最重要的結(jié)構(gòu)特征是兩條多核苷酸鏈（polynucleotide chain）以雙螺旋的形式相互纏繞。雙螺旋兩條單鏈的骨架是由糖和磷酸基團交替構(gòu)成的；堿基朝向骨架的內(nèi)側(cè)，通過大溝和小溝可以接近堿基。DNA通常是右手雙螺旋。大溝中

6、有豐富的化學(xué)信息。 多核苷酸鏈以磷酸二酯鍵為基礎(chǔ)構(gòu)成了規(guī)則的不斷重復(fù)的糖-磷酸骨架，這是DNA結(jié)構(gòu)的一個特點。與此相反，多核苷酸鏈中堿基的排列順序卻是無規(guī)律的，堿基排列順序的不規(guī)則性加上其長度是DNA儲存大量信息的基礎(chǔ)。 習(xí)慣上，DNA序列由5端（在左邊）向3端書寫，一般5端是磷酸基而3端是羥基。2. 雙螺旋的兩條鏈序列互補：答：腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）配對，鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）配對的結(jié)果是使兩條相互纏繞的鏈上的堿基序列呈互補關(guān)系并賦予DNA自我編碼的特性。3. 堿基會從雙螺旋中翻轉(zhuǎn)出來：答：有時單個的堿基會從雙螺旋中突出，這種值得注意的現(xiàn)象叫做堿基翻出（base flipping）

7、。4. DNA雙鏈可以分開（變性）和復(fù)性：答：當(dāng)DNA溶液溫度高于生理溫度（接近100）或者pH較高時，互補的兩條鏈就可分開，這個過程稱為變性（denaturation）。DNA雙鏈完全分開的變性過程是可逆的，當(dāng)變性DNA的熱溶液緩慢降溫，DNA的互補鏈又可重新聚合，形成規(guī)則的雙螺旋。由于變性的DNA分子具有復(fù)性的能力，因此來源不同的兩條DNA分子鏈通過緩慢降溫也可形成人工雜交分子。在第20章里，兩條單鏈核酸形成雜交分子的能力被稱為雜交（hybridiztion）。這是分子生物學(xué)中幾項不可缺少的技術(shù)的基礎(chǔ)。例如，Southern印跡雜交（第20章）和DNA芯片分析（第18章，框18-1）。由于

8、雙螺旋DNA的光吸收比單鏈DNA少40%。當(dāng)DNA溶液溫度升高到接近水的沸點時，光吸收值（absorbance）在260nm處明顯增加，這種現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)（hyperchromicity）；而減色效應(yīng)則是因為雙螺旋DNA中的堿基堆積降低了對紫外線的吸收能力。吸光度增加到最大值一半時的溫度叫做DNA的熔點（melting point）。5. 連環(huán)數(shù)由扭轉(zhuǎn)數(shù)和纏繞數(shù)共同決定：答：連環(huán)數(shù)（linking number）是指要使兩條鏈完全分開時，一條鏈必須穿過另一條鏈的次數(shù)（用Lk表示）。 連環(huán)數(shù)是扭轉(zhuǎn)數(shù)（twist number，用Tw）和纏繞數(shù)（writhe number，用Wr表示）這兩個幾何

9、數(shù)的總和。扭轉(zhuǎn)數(shù)僅僅是一條鏈旋繞另一條鏈的螺旋數(shù)，即一條鏈完全纏繞另一條鏈的次數(shù)。在三維空間里雙螺旋的長軸經(jīng)常重復(fù)地自我交叉，這稱為纏繞數(shù)。6. 細(xì)胞中DNA呈負(fù)超螺旋的意義：答：負(fù)超螺旋含有自由能，可以為打開雙鏈提供能量，使DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄這樣的解離雙鏈的過程得以順利完成。因為Lk=Tw+Wr，負(fù)超螺旋可以讓雙螺旋扭轉(zhuǎn)數(shù)減少，負(fù)超螺旋區(qū)域因而有局部解旋傾向。因此，與松弛態(tài)DNA相比負(fù)超螺旋DNA更易于解鏈。7. 拓?fù)洚悩?gòu)酶有2種基本類型：答：拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase）可以催化DNA產(chǎn)生瞬時單鏈或雙鏈的斷裂而改變連環(huán)數(shù)。 拓?fù)洚悩?gòu)酶通過兩步改變DNA連環(huán)數(shù)。它們在DNA上產(chǎn)生一瞬

10、時的雙鏈缺口，并在缺口閉合以前使一小段未被切割的雙螺旋DNA穿過這一缺口。拓?fù)洚悩?gòu)酶依靠ATP水解提供的能量來催化這一反應(yīng)。相反，拓?fù)洚悩?gòu)酶一步就可以改變DNA的連環(huán)數(shù)，其作用是使DNA暫時產(chǎn)生單鏈切口，讓未被切割的另一單鏈在切口接合之前穿過這一切口。與拓?fù)洚悩?gòu)酶相比，拓?fù)洚悩?gòu)酶不需要ATP。 原核生物還擁有一種特殊的拓?fù)洚悩?gòu)酶，通稱為促旋酶，它引入而不是去除負(fù)超螺旋。8. RNA的結(jié)構(gòu)與功能：答：RNA與DNA的3個不同之處：第一，RNA骨架含有核糖，而不是2-脫氧核糖，也就是說在核糖的C2的位置上帶有一個羥基。第二，RNA中尿嘧啶（uracil）取代了胸腺嘧啶，尿嘧啶有著和胸腺嘧啶相同的單

11、環(huán)結(jié)構(gòu)，但是缺乏5甲基基團。胸腺嘧啶實際上是5甲基-尿嘧啶。第三，RNA通常是單多聚核酸鏈。從功能上講，mRNA是從基因到蛋白質(zhì)合成的媒介，tRNA作為mRNA上密碼子與氨基酸的“適配器”，同時，RNA也是核糖體的組成部分；另外，RNA還是一種調(diào)節(jié)分子，通過和mRNA互補序列的結(jié)合對翻譯過程進行調(diào)控；最后，還有一些RNA（包括組成核糖體的一種結(jié)構(gòu)RNA）是在細(xì)胞中催化一些重要反應(yīng)的酶。9. 堿基對也可以發(fā)生在不相鄰的序列中，形成稱為“假結(jié)”（pseudoknot）的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。10. RNA具有額外的非Watson-Crick配對的堿基，如G：U堿基對，這個特征使RNA更易于形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。11

12、. 一些RNA可以是酶類：答：RNA酶被稱為核酶（ribozyme），具有典型酶的許多特性：催化位點、底物結(jié)合位點和輔助因子（如金屬離子）結(jié)合位點。最早被發(fā)現(xiàn)的核酶是RNaseP，一種核糖核酸酶，參與從大的RNA前體生成tRNA。mRNA前體、tRNA前體和rRNA前體間插序列即內(nèi)含子（intron）的切除過程稱為RNA的剪接（RNA splicing）。12. RNA的功能有哪些?答：（1）有些RNA本身就是一種酶,具有調(diào)節(jié)功能； （2）RNA是一種遺傳物質(zhì)（主要為病毒的遺傳物質(zhì)）； （3）RNA可以作為基因和蛋白質(zhì)合成的中間體； （4）RNA可作識別子（如:mRNA）； （5）RNA可以作

13、為一種調(diào)節(jié)分子主要通過序列互補結(jié)合阻止蛋白質(zhì)的翻譯。第7章 染色體、染色質(zhì)和核小體知識點：1. 一些概念：答：（1）染色體（chromosome）：在細(xì)胞中DNA是和蛋白質(zhì)結(jié)合存在的，每條DNA及其結(jié)合的蛋白質(zhì)構(gòu)成一條染色體（chromosome）。 （2）核小體（nucleosome）：DNA與組蛋白結(jié)合所形成的結(jié)構(gòu)稱為核小體（nucleosome）。 （3）染色體是環(huán)狀或線狀的。 （4）基因組密度的簡單衡量方法是每Mb基因組DNA上基因的平均數(shù)目。 （5）突變基因和基因片段是由于簡單的隨機突變或在DNA重組過程中的錯誤所造成的。假基因則是因反轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptas

14、e）的作用而形成。2. 每個細(xì)胞都有特定的染色體數(shù)目：答：大多數(shù)真核細(xì)胞是二倍體（diploid），也就是說，細(xì)胞中每條染色體有兩個拷貝。同一個染色體的兩個拷貝叫做同源染色體（homolog），分別來自父本和母本。但是，一個真核生物中的所有細(xì)胞并非都是二倍體，某些細(xì)胞是單倍體或多倍體。單倍體（haploid）細(xì)胞每條染色體只有一個拷貝，并且參與有性生殖（例如，精子和卵子都是單倍體細(xì)胞）。多倍體（polyploid）細(xì)胞中每條染色體都超過兩個拷貝。3. 基因組大小與生物體的復(fù)雜性相關(guān)：答：基因組的大?。▎伪度旧w中DNA的長度）在不同的生物種有相當(dāng)大的變化。由于生物的復(fù)雜性越高所需的基因也就越多

15、。因此基因組的大小與生物體的復(fù)雜性相關(guān)也就不足為奇。4. 導(dǎo)致真核細(xì)胞中基因密度降低的因素：答：首先，當(dāng)生物體的復(fù)雜性增加時，負(fù)責(zé)指導(dǎo)和調(diào)控轉(zhuǎn)錄的DNA區(qū)段調(diào)控序列（regulatory sequence）的長度顯著增長；其次，在真核生物種編碼蛋白質(zhì)的基因通常是不連續(xù)的。這些分散的非蛋白質(zhì)編碼區(qū)段稱為內(nèi)含子（intron）。內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄后通過RNA剪接（RNA splicing）的過程從RNA中刪除。5. 人的基因間隔區(qū)序列主要由重復(fù)DNA構(gòu)成：答：幾乎一半的人類基因組由在基因組中重復(fù)多次的DNA序列組成。重復(fù)DNA一般有兩種：微衛(wèi)星DNA和基因組范圍的重復(fù)序列。微衛(wèi)星DNA（microsate

16、llite DNA）由非常短的（小于13bp）串聯(lián)重復(fù)序列構(gòu)成?；蚍秶闹貜?fù)序列（genemo-wide repeat）要比微衛(wèi)星大得多，盡管這些重復(fù)有許多種類，但是它們有著共同的特點，即都是轉(zhuǎn)座元件（transposable element）。 轉(zhuǎn)座元件是指能從基因組的一個位置移動到另一個位置的序列，這個過程稱為轉(zhuǎn)座（transposition）。6. 真核染色體在細(xì)胞分裂過程中需要著絲粒、端粒和復(fù)制起始位點：答：（1）復(fù)制起始位點（origins of replication）是DNA復(fù)制機制集合并起始復(fù)制的位點。 （2）著絲粒（centromere）是DNA復(fù)制后染色體正確分離所必需的

17、。與復(fù)制起始位點相似，著絲粒指導(dǎo)一個精細(xì)的蛋白質(zhì)復(fù)合體的形成，此結(jié)構(gòu)也稱為動粒（kinetochore）。 （3）端粒（telomere）位于線性染色體的兩端。端粒通過一種特殊的DNA聚合酶端粒酶（telomerase）來完成線性染色體末端的復(fù)制。7. 細(xì)胞周期及有絲分裂：答：細(xì)胞完成一輪分裂所需要的過程稱為細(xì)胞周期（cell cycle）。大多數(shù)真核細(xì)胞的分裂會使子代細(xì)胞維持與父本細(xì)胞一致的染色體數(shù)目。這種分裂類型稱為細(xì)胞的有絲分裂（mitotic cell division）。有絲分裂的細(xì)胞周期可以分為4期：G1、S、G2和M。DNA合成發(fā)生在細(xì)胞周期的合成期或S期（synthesis或S

18、 phase），導(dǎo)致每條染色體的復(fù)制。復(fù)制后配對的每條染色體叫做一條染色單體（chromatid），配對的兩條染色單體稱為姐妹染色單體（sister chromatid）。復(fù)制后的姐妹染色單體通過一個叫做黏粒（cohesin）的分子聚在一起，這一過程稱為姐妹染色單體的聚集（sister chromatid cohesion），這種狀態(tài)一直維持到染色體的相互分離。染色體分離發(fā)生在細(xì)胞周期的有絲分裂期或M期（mitosis，M phase）。8. 有絲分裂及減數(shù)分裂的具體過程：答：見書P151圖7-15和P153圖7-16。9. 核小體是染色體的結(jié)構(gòu)單位：答：在真核細(xì)胞中大多數(shù)DNA被包裝進核小體

19、。核小體由8個組蛋白所形成的核組成，DNA纏繞在組蛋白核上。每個核小體之間的DNA（“念珠”上的“線”）叫做連接DNA（linker DNA）。 與核小體結(jié)合最緊密的DNA叫做核心DNA（core DNA），它像纏繞線軸一樣盤繞組蛋白八聚體約1.65圈。10. 組蛋白是帶正電荷的小分子蛋白質(zhì)：答：組蛋白是目前所知的與真核DNA相關(guān)的豐度最高的蛋白質(zhì)。真核細(xì)胞一般包括5種組蛋白：H1、H2A、H2B、H3和H4。在每種核心組蛋白中都存在一個保守區(qū)域，稱為組蛋白折疊域（histone-fold domain），調(diào)節(jié)這些組蛋白中間體的組裝。一個核小體的組裝涉及這些結(jié)構(gòu)單位與DNA有序地結(jié)合。首先，H

20、3H4四聚體與DNA結(jié)合；然后兩個H2AH2B二聚體結(jié)合到H3H4-DNA復(fù)合體，形成最后的核小體。每個核心組蛋白有一個N端延伸，稱為“尾巴”，這是因為它沒有一個確定的結(jié)構(gòu)，而且是完整的核小體中易接近的部分。11. 許多不依賴于DNA序列的接觸介導(dǎo)核心組蛋白與DNA間的相互作用。12. 組蛋白的N端尾可穩(wěn)定盤繞在八聚體上的DNA。13. 染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)：答：組蛋白H1與核小體間的連接DNA結(jié)合。核小體束能形成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)：30nm的纖絲。DNA的進一步壓縮涉及到核小體DNA的大環(huán)。組蛋白的變構(gòu)體影響核小體功能。14. DNA與組蛋白八聚體的相互作用是一動態(tài)的過程。15. 核小體重塑復(fù)合體有助

21、于核小體的移動：答：組蛋白八聚體與DNA相互作用的穩(wěn)定性受到大的蛋白復(fù)合體核小體重塑復(fù)合體（nucleosome remodeling complex）的影響。這些多蛋白復(fù)合體利用ATP水解釋放的能量，便于核小體改變位置或與DNA相互作用。這些變化有3中方式：組蛋白八聚體沿DNA“滑動”（sliding）；組蛋白八聚體從一個DNA分子到另一DNA分子的完全“轉(zhuǎn)移”（transfer）；核小體“重塑”（remodeling），增加DNA的易接近性。16. 某些核小體在體內(nèi)處于特定的位置：核小體的定位：答：由于核小體與DNA的動態(tài)相互作用，大多數(shù)核小體的位置是不固定的。但在有些情況，對核小體的位置

22、，或稱為核小體的定位（positioning），進行限制是有利的。17. 組蛋白N端尾的修飾可改變?nèi)旧|(zhì)的易接近性：答：當(dāng)組蛋白從細(xì)胞中分離出來，其N端尾通常被許多種小分子修飾。在尾部的賴氨酸經(jīng)常被乙?；蚣谆揎?，而絲氨酸主要受磷酸化修飾。一般來說，乙?；暮诵◇w與染色體上轉(zhuǎn)錄活躍的區(qū)域結(jié)合，而脫乙?；暮诵◇w與染色質(zhì)上轉(zhuǎn)錄受抑制的區(qū)域結(jié)合。與乙?；煌?，N端尾不同部位上的甲基化使核小體可以與抑制的和活化的染色質(zhì)都能結(jié)合，這取決于組蛋白尾上被修飾的特定的氨基酸。18. DNA復(fù)制后核小體立即被組裝：答：當(dāng)復(fù)制叉經(jīng)過時，核小體解體為亞組裝部件。H3H4四聚體似乎仍隨機地與兩個子代雙螺旋之一結(jié)合

23、，并不從DNA上釋放而成為游離的成分。相反，H2AH2B二聚體被釋放且進入局部的環(huán)境，參與新的核小體的組裝。19. 核小體的組裝需要組蛋白“伴侶”：答：在生理鹽濃度下對核小體組裝的研究鑒定出一些能指導(dǎo)組蛋白在DNA上組裝的因子。這些因子是帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)，與H3H4四聚體或H2AH2B二聚體形成復(fù)合體，并護送它們到核小體組裝的位點。由于這些因子可以避免組蛋白與DNA發(fā)生無效的相互作用，因此被稱為組蛋白伴侶（histone chaperone）。 PCNA形成一個環(huán)繞著DNA雙螺旋的環(huán)，在DNA合成過程中將DNA聚合酶固定在DNA上。當(dāng)聚合酶作用完成后，PCNA由DNA聚合酶上釋放，但仍與DNA

24、相連。在這種情況下，PCNA能與其他蛋白質(zhì)發(fā)生作用。CAF-1與釋放的PCNA結(jié)合，優(yōu)先將H3H4四聚體組裝到與PCNA結(jié)合的DNA上。20. 簡述染色體的組裝過程。答：在DNA的復(fù)制過程中，核小體暫時解體，組蛋白H3-H4四聚體和H2A-H2B二聚體被隨機分配到任一子代分子中，在DNA復(fù)制后，核小體立即被組裝，這涉及到特定的組蛋白伴侶的功能，這些組蛋白伴侶護送H3-H4四聚體和H2A-H2B二聚體到達(dá)復(fù)制叉。隨后，在舊蛋白的“種子”作用下，發(fā)生相似修飾，一旦DNA包裝成核小體，它有能力借助組蛋白的H1來進行進一步壓縮DNA，開成染色質(zhì)形式（30nm纖絲），在細(xì)胞分裂間期，染色質(zhì)進一步濃縮成染

25、色體。第8章 DNA的復(fù)制知識點：1. DNA合成的化學(xué)基礎(chǔ)：答：DNA合成需要脫氧核苷三磷酸和引物-模板接頭。DNA通過引物3端的延伸進行合成。焦磷酸水解是DNA合成的驅(qū)動力。2. DNA聚合酶的作用機制：答：（1）DNA聚合酶用一個活性位點催化DNA的合成：DNA聚合酶催化核苷酸添加需要正確配對的堿基，空間位阻阻止DNA聚合酶催化反應(yīng)使用rNTP。 （2）DNA聚合酶像手一樣握住引物：模板接頭。聚合酶的3個結(jié)構(gòu)域被稱為拇指、手指和手掌。手掌域由一個折疊片構(gòu)成，含有催化位點的基本元件，尤其是DNA聚合酶的這一區(qū)域結(jié)合2個二價金屬離子（鎂離子和鋅離子），可以改變正確剪輯配對的dNTP和引物3-

26、OH周圍的化學(xué)環(huán)境。除了催化作用外，手掌域還負(fù)責(zé)檢查最新加入的核苷酸堿基配對的準(zhǔn)確性。功能：1）有兩個催化位點，一個延長鏈，別一個是把錯誤的dNTP排除掉，起校對功能； 2）聚合位點有兩個金屬離子，它們有利于催化的進行； 3）檢測配對的準(zhǔn)確性。手指域中的幾個殘基可與引入的dNTP結(jié)合。一旦引入的dNTP與模板之間形成正確的堿基配對，手指域即發(fā)生移動，包圍住dNTP。功能：1）結(jié)合運進來的dNTP，并帶到正確的位子； 2）彎曲模板，讓模板堿基與dNTP正確配對； 3）穩(wěn)定PPi的功能。拇指域與催化的關(guān)聯(lián)不緊密，而是與最新近合成的DNA相互作用。還有兩個目的：第一，維持引物以及活性部位的正確位置；

27、第二，幫助維持DNA聚合酶與其底物之間的緊密連接。功能：不直接參與催化，但是可保持引物和活性位點處在正確的位置，還可幫助維持DNA聚合酶與其底物緊密連接，有助于添加許多dNTP的能力。 （3）DNA聚合酶是一種延伸酶：DNA聚合酶的催化是快速的。DNA聚合酶能在引物鏈上每秒添加1000個核苷酸。DNA合成的速度主要取決于DNA聚合酶的延伸能力。延伸能力（processivity）是酶處理多聚體底物時的一種特性。對于DNA聚合酶，其延伸能力定義為每次酶與引物-模板接頭結(jié)合時所添加核苷酸的平均數(shù)。 （4）外切核酸酶校正新合成出的DNA： DNA合成的校正是通過核酸酶去除不正確堿基配對的核苷酸實現(xiàn)的

28、。最初這種類型的酶被認(rèn)作是DNA聚合酶的同一類多肽，現(xiàn)在則稱為校正外切核酸酶（proofreading exonuclease）。這類酶可以從DNA的3端，即從新DNA鏈的生長端開始降解DNA。3. 復(fù)制叉上DNA的兩條鏈同時合成：答：剛分開的模板鏈與未復(fù)制的雙鏈DNA之間的連接區(qū)稱為復(fù)制叉（replication fork），復(fù)制叉向著未復(fù)制的DNA雙鏈區(qū)域連續(xù)運動，其身后留下指導(dǎo)兩個子代DNA雙鏈形成的兩條單鏈DNA模板。在此條模板鏈上，DNA聚合酶簡單地尾隨著復(fù)制叉。此模板指導(dǎo)下新合成的DNA鏈稱為前導(dǎo)鏈（leading strand）。另一條單鏈DNA模板指導(dǎo)下的新DNA鏈合成遇到的問

29、題較多，此模板指導(dǎo)DNA聚合酶在與復(fù)制叉相反的方向上運動。此模板指導(dǎo)的新DNA鏈稱為后隨鏈（lagging strand）。在后隨鏈上形成的新鏈DNA短片段稱為岡崎片段（Okazaki fragment），其在細(xì)菌中的長度變化為10002000個核苷酸，在真核生物中為100400個核苷酸。4. DNA新鏈的起始需要一條RNA引物：答：引物酶（primase）是一種能在單鏈DNA模板上制造短RNA引物（510個核苷酸長度）的特殊的RNA聚合酶。5. 完成DNA復(fù)制必須除去RNA引物：答：為了用DNA取代RNA引物，RNA酶H（RNase H）識別并除去各條RNA引物的大部分。最后一個核糖核苷酸是

30、由從5端降解RNA或DNA的外切核酸酶除去的。DNA上的“切口”被稱為DNA連接酶（DNA ligase）的酶修復(fù)。6. DNA解旋酶在復(fù)制叉之前解開雙螺旋：答：DNA聚合酶解離雙鏈DNA的兩條堿基配對鏈的能力很差。因此，在復(fù)制叉上，由稱為DNA解旋酶（DNA helicase）的另一組酶催化雙鏈DNA兩條鏈的分離。每個DNA解旋酶在單鏈DNA上都沿著一定的方向運動。這是所有DNA解旋酶都具有的特性，稱作極性（polarity）。7. 復(fù)制前單鏈結(jié)合蛋白使單鏈DNA穩(wěn)定：答：一個SSB的結(jié)合會促進另一個SSB與其緊鄰的單鏈DNA結(jié)合。這稱為協(xié)同結(jié)合（cooperative binding），其

31、發(fā)生是因為與緊鄰的單鏈DNA區(qū)域結(jié)合SSB分子之間也能夠結(jié)合。8. 拓?fù)洚悩?gòu)酶除去DNA解螺旋時在復(fù)制叉上產(chǎn)生的超螺旋。9. 復(fù)制叉酶擴大了DNA聚合酶底物的范圍。10. 細(xì)胞中DNA聚合酶為行使不同的功能而被特化：答：E. coli中至少有5種DNA聚合酶，這些酶依據(jù)其酶學(xué)特性、亞基組成和豐度而劃分。DNA聚合酶（DNA Pol ）是染色體復(fù)制中所涉及的最主要的酶。DNA聚合酶（DNA Pol ）專門用于除去起始DNA合成所需的RNA引物。E. coli中的另外3種DNA聚合酶特別用于DNA的修復(fù)，它們無校正活性。真核細(xì)胞中也有多種DNA聚合酶，通常細(xì)胞中有15種以上。其中，對于基因組的復(fù)制

32、至關(guān)重要的有3種：DNA聚合酶、DNA聚合酶以及DNA聚合酶/引物酶。引物酶合成RNA引物后，所產(chǎn)生的RNA引物-模板接頭立即與DNA聚合酶結(jié)合以啟動DNA的合成。因為DNA Pol /引物酶的延伸能力相對較低，所以很快就被高延伸性的DNA聚合酶或聚合酶取代。聚合酶或聚合酶取代DNA Pol /引物酶的過程稱作聚合酶的切換（polymerase switching），這導(dǎo)致在真核細(xì)胞復(fù)制叉上有3種不同的DNA聚合酶在工作。如同在細(xì)菌細(xì)胞中那樣，真核細(xì)胞中其他的DNA聚合酶大多參與DNA的修復(fù)。11. 滑動夾極大地增加了DNA聚合酶的延伸能力：答：DNA聚合酶在復(fù)制叉上具有高延伸能力的關(guān)鍵原因在

33、于它們與被稱為滑動DNA夾（sliding DNA clamp）的蛋白質(zhì)間的結(jié)合。12. 滑動夾通過滑動夾裝載器打開并安置在DNA上：答：一類稱為滑動夾裝載器（sliding clamp loader）的特殊的蛋白復(fù)合體催化滑動夾的打開并將其安放在DNA上。這些酶通過結(jié)合ATP并將其水解而將滑動夾置于DNA的引物-模板接頭上。13. 復(fù)制叉上的DNA合成：答：E. coli中，這些聚合酶的協(xié)同作用是通過它們連接成一個巨大的多蛋白復(fù)合體而實現(xiàn)的。此復(fù)合體被稱為DNA聚合酶全酶。全酶是對一個具有核心酶并結(jié)合有增強其功能的其他元件的多蛋白復(fù)合體的總稱。 當(dāng)解旋酶在復(fù)制叉處解開DNA螺旋時，前導(dǎo)鏈被迅

34、速地復(fù)制，同時后隨鏈以單鏈DNA的形式伸出，并被SSB迅速地結(jié)合。新RNA引物在后隨鏈模板上進行不連續(xù)的合成。當(dāng)后隨鏈上的DNA聚合酶完成前面的岡崎片段時，即從模板上釋放出來。因為這個聚合酶與前導(dǎo)鏈上的DNA聚合酶保持著連接，所以它將與距復(fù)制叉最近的并且由后隨鏈上最新合成出的RNA引物所形成的引物-模板接頭結(jié)合。通過與此RNA引物的結(jié)合，后隨鏈上的聚合酶形成一個新的環(huán)并啟動下一輪岡崎片段的合成。這個模型被稱作“長號模型”，以比喻由后隨鏈模板所形成的DNA環(huán)狀結(jié)構(gòu)大小的變化。14. 復(fù)制叉蛋白之間的相互作用形成E. coli的復(fù)制體:答：DNA解旋酶與DNA聚合酶全酶之間的相互作用。這個由全酶的

35、夾子裝載器元件介導(dǎo)的相互作用將解旋酶和DNA聚合酶全酶連到一起。DNA解旋酶與引物酶之間，在約1秒一次的間隔中，引物酶與解旋酶以及SSB覆蓋的單鏈DNA結(jié)合并合成新的RNA引物。復(fù)制叉上作用的全部蛋白質(zhì)的總和稱為復(fù)制體（replisome）。15. DNA解旋和復(fù)制起始發(fā)生的特殊位點稱作復(fù)制起始位點（origin of replication）。16. 復(fù)制起始的復(fù)制子模型：答：定義所有的DNA均從稱為復(fù)制子（replicon）的特定的起始位點開始復(fù)制。復(fù)制子模型提出了控制復(fù)制起始的兩個元件：復(fù)制器和起始子。復(fù)制器（replicator）是指足夠指導(dǎo)DNA復(fù)制起始的整套順式作用的DNA序列。復(fù)

36、制子模型的第二個元件是起始子（initiator）蛋白。此蛋白質(zhì)特異性地識別復(fù)制器中的一個DNA元件并激活復(fù)制的起始。17. 復(fù)制器序列包括起始子結(jié)合位點和容易解旋的DNA：答：復(fù)制器的DNA序列有2個共同的特性。第一，它們含有起始子蛋白質(zhì)結(jié)合位點，此位點是組裝復(fù)制起始機器的核心；第二，它們含有一段富含AT的DNA，此段DNA容易解旋但并不自發(fā)進行。18. 結(jié)合和解旋：起始子蛋白對復(fù)制起始位點的選擇和激活：答：起始子蛋白在復(fù)制起始過程中一般執(zhí)行3種不同的功能。第一，這些蛋白質(zhì)與復(fù)制器中的特異DNA序列結(jié)合；第二，一旦與DNA結(jié)合，它們就扭曲或解旋其結(jié)合位點附近的DNA區(qū)域；第三，起始子蛋白與復(fù)

37、制起始所需的其他因子相互作用，使它們聚集到復(fù)制器上。以E. coli起始子蛋白DnaA為例。DnaA與oriC中重復(fù)的9核苷酸單位元件結(jié)合并受ATP的調(diào)控。DnaA還會在復(fù)制器所形成的單鏈DNA上聚集其他的包括DNA解旋酶的復(fù)制蛋白。真核細(xì)胞中，起始子時一個被稱為起始位點識別復(fù)合體（origin recognition complex，ORC）的六蛋白復(fù)合體。ORC可識別酵母復(fù)制器上稱為A元件的保守序列，以及次保守的B1元件。ORC可將其他復(fù)制蛋白全部召集到復(fù)制器上。所以，ORC具有起始子三項常見功能中的兩項：與復(fù)制子結(jié)合并將其他復(fù)制蛋白召集到復(fù)制器上。19. 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-DNA相

38、互作用指導(dǎo)起始過程：答：起始子（DnaA）結(jié)合到oriC并使13核苷酸單位的DNA解旋后，單鏈DNA和DnaA共同召集雙蛋白復(fù)合體：DNA解旋酶、DnaB以及解旋酶裝載器DnaC。 解旋酶與上面所說的復(fù)制叉其他元件之間的蛋白質(zhì)相互作用指導(dǎo)復(fù)制機器其他部分的組裝。20. 前復(fù)制復(fù)合體的形成指導(dǎo)真核細(xì)胞中的復(fù)制起始：答：復(fù)制器選擇是對指導(dǎo)復(fù)制起始的序列進行識別的過程，發(fā)生于G1期（早于S期）。此過程導(dǎo)致基因組中每個復(fù)制器上都組裝一個多蛋白復(fù)合體。起始位點激活只在細(xì)胞進入S期后發(fā)生，使復(fù)制器結(jié)合的蛋白復(fù)合體啟動DNA的解旋和DNA聚合酶的募集。復(fù)制器選擇是由前復(fù)制復(fù)合體（pre-RC）的形成介導(dǎo)的。

39、pre-RC被兩種蛋白激酶（Cdk和Ddk）激活，使復(fù)制得以啟動。所有的激酶都在G1期失活，只有在細(xì)胞進入S期以后才能被激活。21. 對pre-RC形成和激活的調(diào)控使每個細(xì)胞周期中僅有一輪復(fù)制發(fā)生：答：Cdk對于pre-RC功能的調(diào)控有兩個似乎矛盾的作用：第一，它們是激活pre-RC以啟動DNA復(fù)制所必需的；第二，Cdk的活性會抑制新pre-RC的形成。 在G1期內(nèi)沒有有活性的Cdk，但是細(xì)胞周期的其他期內(nèi)（S、G2和M期）一直存在高水平的Cdk。因此，在每個細(xì)胞周期內(nèi)，pre-RC僅僅有一次形成的機會（G1期內(nèi)），而且這些pre-RC被激活的機會也僅有一次（在S、G2和M期雖然實際上所有的p

40、re-RC都被S期的復(fù)制叉激活或破壞）。22. 子代DNA分子的分離需要拓?fù)洚悩?gòu)酶。23. 后隨鏈的合成不能復(fù)制線性染色體的最末端：答：所有新的DNA合成啟動都需要一條RNA引物，這使線性染色體末端的復(fù)制成為難題。這種情況被稱為末端復(fù)制問題（end replication problem）。細(xì)胞解決末端復(fù)制問題有各種各樣的方法。一種解決方法是用蛋白質(zhì)代替RNA作為每個染色體末端最后一個岡崎片段的引物。多數(shù)真核細(xì)胞使用完全不同的方法來復(fù)制其染色體末端。真核生物染色體的末端稱為端粒，它們通常由首尾相連的富含TG的重復(fù)DNA序列構(gòu)成。這種獨特的結(jié)構(gòu)可作為新的復(fù)制起始位點以彌補末端復(fù)制問題。24. 端

41、粒酶是一種新型的DNA聚合酶，它不需要外源模板：答：端粒酶是一種特殊的酶，它既含有蛋白質(zhì)成分也含有RNA成分（所以這是一個核糖核蛋白的例子）。與其他所有DNA聚合酶相同的是，端粒酶用于延伸其DNA底物的3端。但與大多數(shù)DNA聚合酶不同的是，端粒酶不需要外源性DNA模板來指導(dǎo)新dNTP的添加，而是利用其RNA成分作為模板，將端粒序列添加到染色體末端的3端。端粒酶利用其自身的RNA作為模板，特異性地延伸特定單鏈DNA序列的3-OH。新合成的DNA為單鏈DNA。25. 為什么真核生物染色體在一個周期中只能復(fù)制一次？答：真核細(xì)胞分裂所需的事件發(fā)生在細(xì)胞周期的不同時期。染色體DNA復(fù)制僅發(fā)生在細(xì)胞周期的

42、S期。在此期間，細(xì)胞中的所有DNA都必須精確地復(fù)制一次。染色體任何部分復(fù)制的不完整都可造成染色體之間不適當(dāng)?shù)倪B接?；ヂ?lián)染色體的分離會引起染色體的斷裂或缺失。DNA的重復(fù)制也會造成嚴(yán)重后果，使基因組中特殊區(qū)域的拷貝數(shù)增加。重要調(diào)控基因的拷貝數(shù)即使增加一個或兩個也會導(dǎo)致基因表達(dá)、細(xì)胞分裂或?qū)Νh(huán)境信號應(yīng)答的災(zāi)難性缺陷。所以，真核細(xì)胞每分裂一次，每條染色體中每個堿基對復(fù)制且只能復(fù)制一次，使極其重要的。26. 端粒酶如何實現(xiàn)端粒的復(fù)制？答：端粒酶用其RNA成分與端粒單鏈DNA區(qū)域的3端退火，隨后用其反轉(zhuǎn)錄活性合成DNA至RNA模板末端。這時端粒酶將RNA從DNA產(chǎn)物上移去，并重新結(jié)合到端粒的末端，重復(fù)上

43、面的過程。第9章 DNA的突變和修復(fù)知識點：1. 突變的本質(zhì)：答：最簡單的突變是一種堿基變成另一種堿基，有兩種類型，轉(zhuǎn)換（transition），即嘧啶到嘧啶和嘌呤到嘌呤的替換，如T到C和A到G；顛換（transversion），即嘧啶到嘌呤和嘌呤到嘧啶的替換，如T到G或A以及A到C或T。另一種簡單的突變是一個核苷酸或少量核苷酸的插入或缺失。改變單個核苷酸的突變被稱為點突變（point mutation）。 其他類型的突變引起DNA的改變較大，如大范圍的插入和缺失以及染色體結(jié)構(gòu)的整體重排。2. 有些復(fù)制錯誤能逃脫校正讀碼：答：有些錯誤插入的核苷酸逃脫檢測并在新合成的鏈與模板鏈之間形成錯誤配對。

44、3. 錯配修復(fù)能將逃脫校正讀碼的錯誤去除：答：保證DNA復(fù)制忠實性的最后負(fù)責(zé)由錯配修復(fù)系統(tǒng)（mismatch repair system）承擔(dān)，它將DNA合成精確性又提高了23個數(shù)量級。在大腸桿菌中，錯配是由錯配修復(fù)蛋白MutS的二聚體來檢測的。MutS掃描DNA，從錯配引起DNA骨架的扭曲變形上識別出它們。E. coli的Dam甲基化酶（DAM methylase）使兩條鏈上的5-GATC-3序列中的A殘基都甲基化。當(dāng)復(fù)制叉經(jīng)過兩條鏈的GATC都甲基化（全甲基化）的DNA時，產(chǎn)生的子代DNA雙鏈就是半甲基化的（只有母鏈?zhǔn)羌谆模?。甲基化使在?fù)制發(fā)生錯誤的時候，使E. coli修復(fù)系統(tǒng)能夠從

45、母鏈上找回正確序列的“記憶”設(shè)備。真核細(xì)胞也能修復(fù)錯誤配對，它們使用MutS（MutS類似物稱為MSH蛋白）和MutL（MutL類似物稱為MLH的PMS）的類似物完成這一功能。4. DNA的水解和脫氨基作用可自發(fā)產(chǎn)生損傷：答：最頻繁和最重要類型的水解損傷時胞嘧啶堿基的脫氨基。胞嘧啶可自發(fā)進行脫氨基作用，從而產(chǎn)生非天然的（在DNA中）堿基尿嘧啶。腺嘌呤和鳥嘌呤也易于自發(fā)脫氨基，脫氨基將腺嘌呤轉(zhuǎn)變成次黃嘌呤，鳥嘌呤轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤。DNA還通過N-糖苷鍵的自發(fā)水解進行去嘌呤化（depurination），并在DNA中形成脫堿基位點（即脫氧核糖上沒有堿基）。 5-甲基胞嘧啶脫氨基產(chǎn)生胸腺嘧啶，不能明顯被

46、識別為異常堿基。5. DNA的烷化反應(yīng)、氧化反應(yīng)和輻射損害：答：DNA易于受烷化反應(yīng)、氧化反應(yīng)和輻射損害。在烷化反應(yīng)中，甲基或乙基基團被轉(zhuǎn)移到堿基的反應(yīng)位點以及DNA骨架的磷酸上。DNA還易受到活性氧簇的攻擊（如O2-、H2O2和OH）。這些強烈的氧化劑由致電離輻射和產(chǎn)生自由基的化學(xué)試劑產(chǎn)生。另一種堿基損傷時紫外線造成的。260nm左右波長的輻射被堿基強烈吸收，其后果之一是在同一多核苷酸鏈相鄰位置上的兩個嘧啶之間發(fā)生光化學(xué)融合。輻射和X射線（電離輻射）有很高的危險性，因為它們可使DNA雙鏈斷裂，這很難被修復(fù)。某些抗癌藥物，如爭光霉素也能引起DNA的斷裂。電離輻射和像爭光霉素那樣的試劑，因能導(dǎo)致

47、DNA斷裂，所以被認(rèn)為具有誘裂性（clastogenic）。6. 突變還可由堿基類似物和嵌入劑引起：答：突變還可由可替換正常堿基的化合物（堿基類似物，base analog）或能插入堿基間的化合物（嵌入劑，intercalating agent）導(dǎo)致復(fù)制錯誤而引起。7. DNA損傷的修復(fù)：答：如我們所看到的那樣，DNA的損傷有兩種后果。有些類型的損傷，如胸腺嘧啶二聚體或DNA骨架的切口和斷裂，使得復(fù)制或者轉(zhuǎn)錄受阻。其他類型的損傷產(chǎn)生改變了的堿基，在復(fù)制上沒有立即產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性后果，但是引起了錯配，這可在復(fù)制之后導(dǎo)致DNA序列上永久性的改變。DNA損傷修復(fù)的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)最直接的方式是（指真正的修復(fù)

48、）修復(fù)酶簡單地將損傷逆轉(zhuǎn)（撤銷）。一個更精致的步驟涉及剪切修復(fù)系統(tǒng)（excision repair system），此處受損的核苷酸沒有被修復(fù)，而是從DNA上被除去。有兩種剪切修復(fù)，一種僅僅將受損的核苷酸去除，另一種將包含損傷的一小段單鏈DNA去除。但是，更精致的系統(tǒng)是重組修復(fù)（recombinational repair），當(dāng)DNA兩條鏈都受損（斷裂）時采用這種修復(fù)。在重組修復(fù)也叫雙鏈斷裂修復(fù)（double-strand break repair）中，序列信息從染色體第二條未受損的拷貝上找回。最后，當(dāng)DNA聚合酶的復(fù)制進程被受損堿基阻礙的時候，一個特殊的移損（translesion）聚合酶以

49、一種不依靠模板和新合成DNA鏈之間堿基配對的方式經(jīng)過受損位點進行拷貝。因為移損合成不可避免地具有很高的錯誤易發(fā)性（誘變性），所以細(xì)胞在迫不得已的情況下才采用此機制。8. DNA損傷的直接逆轉(zhuǎn)：答：損傷簡單逆轉(zhuǎn)修復(fù)的一個例子是光復(fù)活作用（photoreactivation），光復(fù)活作用直接逆轉(zhuǎn)紫外輻射造成的嘧啶二聚體結(jié)構(gòu)。 直接逆轉(zhuǎn)的另一個例子是甲基化堿基O6-甲基鳥嘌呤上的甲基被去除。9. 堿基切除修復(fù)酶通過堿基彈出機制除去受損堿基：答：DNA清除受損堿基最普遍的方法是通過修復(fù)系統(tǒng)將已變化的堿基除去并替換掉。兩種主要的修復(fù)系統(tǒng)是堿基切除修復(fù)（base excision repair）和核苷酸切

50、除修復(fù)（nucleotide excision repair）。在堿基切除修復(fù)中，一種稱為糖基化酶（glycosylate）的酶識別并通過水解糖苷鍵除去受損堿基。在隨后的核酸內(nèi)切步驟中，產(chǎn)生的脫堿基戊糖從DNA骨架上去除。在傾向于和A發(fā)生錯配的oxoG例子中存在一種防故障機制。一種專門的糖基化酶可識別模板鏈上oxoG配對位置錯誤摻入A產(chǎn)生的oxoG：A堿基對。然而在這種情況下，糖基化酶會除去A。因此，修復(fù)酶把與oxoG配對的A認(rèn)作突變，并除去雖沒有受損但是卻不正確的堿基A。另一個防故障系統(tǒng)的例子是除去與G配對的T的糖基化酶。10. 核苷酸切除修復(fù)酶在損傷兩側(cè)切割受損的DNA：答：與堿基切除修復(fù)

51、不同，核苷酸切除修復(fù)酶不能區(qū)分各種不同的損傷，而是識別雙螺旋形狀上的扭曲。這種扭曲引發(fā)一連串的事件，導(dǎo)致含有損傷的一小段單鏈片段（或小區(qū)）被去除。去除修復(fù)在DNA上產(chǎn)生的單鏈缺口由DNA聚合酶用未受損的鏈為模板進行填補，從而恢復(fù)原始的核苷酸序列。 核苷酸切除修復(fù)不僅能修復(fù)整個基因組中的損傷，而且當(dāng)RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄過程被某個基因中發(fā)生的轉(zhuǎn)錄（模板）鏈的損傷所終止時，它還能拯救RNA聚合酶。此現(xiàn)象叫做轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)（transcription-coupled repair），包括將核苷酸切除修復(fù)蛋白募集到受阻的RNA聚合酶上。11. 重組修復(fù)通過從未受損DNA中找回序列信息來修復(fù)DNA斷裂：答：切

52、除修復(fù)用未受損的DNA鏈作為模板來代替另一條鏈上已受損的DNA片段。細(xì)胞如何修復(fù)DNA中雙螺旋兩條鏈都斷裂的雙鏈斷裂呢？這是由雙鏈斷裂修復(fù)（DSB）途徑double-strand break（DSB） repair pathway進行的。此途徑從姐妹染色體中取回序列信息。DNA重組還幫助修復(fù)DNA復(fù)制中的錯誤。異源末端連接（NHEJ）的防故障系統(tǒng)發(fā)揮作用。NHEJ不涉及同源重組。取而代之的是，通過斷裂末端突出的單鏈之間錯排配對，斷裂DNA的兩個末端直接相互連接。此錯排配對是通過小段（可以短至一個堿基對）互補堿基之間的匹配完成的。12. 移損DNA合成使復(fù)制通過DNA損傷繼續(xù)進行：答：細(xì)胞不能修

53、復(fù)損傷，也有防故障機制使復(fù)制機器繞過受損的部位。這種機制就叫做移損合成（translesion synthesis）。移損合成時被一類特化的DNA聚合酶催化的，此酶越過損傷部位直接合成DNA。這些聚合酶一個重要的性質(zhì)就是，雖然它們是模板依賴性的，但是它們摻入核苷酸的方式不依賴于堿基配對。第10章 分子水平上的同源重組知識點：1. 同源重組的“模式”都包括以下幾個關(guān)鍵步驟：答：同源DNA分子的聯(lián)會。引入DNA斷裂。在兩條重組DNA分子之間，形成堿基互補的短片段起始區(qū)。當(dāng)來自于親本分子的DNA分子單鏈區(qū)域與同源雙鏈DNA分子互補鏈配對結(jié)合時，發(fā)生該配對過程，稱為鏈侵入（strand invasio

54、n）。鏈侵入的結(jié)果是，兩個DNA分子被相互交叉的DNA鏈聯(lián)系在一起。這個交叉結(jié)構(gòu)被稱為Holliday聯(lián)結(jié)體（Holliday junction）。Holliday聯(lián)結(jié)體的剪切。在Holliday聯(lián)結(jié)體處切斷DNA重新生成兩個分開的雙螺旋DNA，從而完成遺傳物質(zhì)的交換過程。這個過程叫做拆分（resolution）。2. Holliday模型揭示了同源重組的關(guān)鍵步驟：答：Holliday模型很好地解釋了DNA鏈侵入、分支移位和Holliday聯(lián)結(jié)體拆分等同源重組的核心過程。3. 雙鏈斷裂修復(fù)模型更加準(zhǔn)確地描繪了許多重組事件：答：同源重組經(jīng)常因DNA雙鏈斷裂而啟動。描述這種遺傳交換反應(yīng)的常用模型是

55、雙鏈斷裂修復(fù)途徑（double-stranded break-repair pathway）。始發(fā)事件是兩條DNA分子中的一條發(fā)生了雙鏈斷裂（double-stranded break，DSB），而另外一條保持完整。 在雙鏈斷裂模式下，這種單向的遺傳物質(zhì)交流有時會留下一個遺傳標(biāo)記引發(fā)基因轉(zhuǎn)換（gene conversion）事件。4. DNA雙鏈斷裂來自于多事件并啟動同源重組：答：同源重組除了能修復(fù)染色體DNA雙鏈斷裂外，還能促進細(xì)菌間的遺傳物質(zhì)交換。 同源重組是真核細(xì)胞中修復(fù)DNA斷裂和復(fù)制叉停滯的關(guān)鍵步驟。5. RecBCD解旋酶/核酸酶加工用于重組的DNA分子斷端：答：RecBCD酶作用

56、于斷裂的DNA分子以產(chǎn)生單鏈DNA區(qū)域，RecBCD也可協(xié)助鏈交換蛋白質(zhì)RecA結(jié)合到單鏈DNA末端。另外，RecBCD所擁有的多種酶活性提供給細(xì)胞一種“選擇”，或是與進入細(xì)胞的DNA分子發(fā)生重組，或是降解它。RecBCD蛋白的激活受控于一段特殊的chi（cross-over hotspot instigator）DNA序列。遇到chi位點后，RecBCD的核酸酶活性發(fā)生變化。隨著RecBCD移入chi位點之外的遠(yuǎn)端序列，它不再依35方向剪切DNA，而是以更高的頻率剪切另一條53方向的DNA鏈。這種變化的結(jié)果使一條雙螺旋DNA變成有一條凸出的，chi位點位于3端單鏈的DNA。這種結(jié)構(gòu)適于Rec

57、A蛋白的組裝，并引發(fā)鏈交換。為了讓RecA而不是SSB結(jié)合到DNA上，RecBCD直接與RecA結(jié)合以利于該蛋白質(zhì)的組裝。6. RecA蛋白在單鏈DNA上組裝并促進鏈侵入。7. 在RecA蛋白絲的基礎(chǔ)上建立新的配對DNA：答：RecA催化鏈交換過程可以分為不同階段。首先RecA蛋白絲必須組裝在其中一個參與的DNA分子上，組裝發(fā)生在具有單鏈DNA區(qū)域（如單鏈DNA末端）的DNA分子上。RecA可促進尋找同源序列，這是因為蛋白絲結(jié)構(gòu)具有兩個不同的DNA結(jié)合部位：主要位點（結(jié)合第一個DNA分子）與次要位點。當(dāng)一個堿基互補的區(qū)域被定位后，RecA促進這兩個DNA分子形成一個穩(wěn)定的復(fù)合體。這個與RecA結(jié)合的三鏈結(jié)構(gòu)被稱為連接分子（joint molecule），通常包含雜