染色體與dna 姜穎

1、第二章 染色體與DNA1 分子生物學(xué)的研究已經(jīng)證實，DNA控制了生物的性狀遺傳。2主要內(nèi)容 染色體 DNA的結(jié)構(gòu) DNA的復(fù)制 原核和真核生物DNA復(fù)制的特點 DNA的修復(fù)3一、染色體（Chromosome) 內(nèi)容提要：染色體與染色質(zhì)細(xì)胞周期染色體的結(jié)構(gòu)和組成（ 真核生物）核小體原核生物和真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點比較 4（一）染色體與染色質(zhì)染色體（chromosome）是細(xì)胞在有絲分裂時遺傳物質(zhì)存在的特定形式，是間期細(xì)胞染色質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密包裝的結(jié)果。真核生物的染色體在細(xì)胞生活周期的大部分時間里都是以染色質(zhì)(chromatin)的形式存在的。5（二）細(xì)胞周期6染色體包括DNA和蛋白質(zhì)兩大部分。同一物種

2、內(nèi)每條染色體所帶DNA的量是一定的，但不同染色體或不同物種之間變化很大，人X染色體有1.28億個核苷酸對，而Y染色體只有0.19億個核苷酸對。7基因組與生物復(fù)雜性基因組大小：由低等到高等，小 大 大腸桿菌基因組約4106bp，哺乳類基因組在109bp數(shù)量級。 基因數(shù)目：由低等到高等，小 大 大腸桿菌約有4000個基因，人類約有2-5萬個基因。 基因組密度：由高等到低等，小 大8染色體的共同特征分子結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。能夠自我復(fù)制，使親代子代保持連續(xù)性。指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制整個生命過程。能夠產(chǎn)生可遺傳的變異。9（三）真核細(xì)胞染色體的結(jié)構(gòu)和組成由核酸和蛋白質(zhì)組成：DNA蛋白質(zhì)RNA（尚未完成轉(zhuǎn)錄而

3、仍與模板DNA相連接的，其含量不到DNA的10%）10組蛋白： H1 H2A H2B H3 H4非組蛋白核小體DNA蛋白質(zhì)染色體真核生物染色體的組成11組蛋白是染色體的結(jié)構(gòu)蛋白，分為H1、H2A、H2B、H3及H4五種，與DNA共同組成核小體。組蛋白含有大量的賴氨酸和精氨酸，其中H3、H4富含精氨酸，H1富含賴氨酸。H2A、H2B介于兩者之間。1、組蛋白1213 真核細(xì)胞基因組的最大特點是它含有大量的重復(fù)序列，而且功能DNA序列大多被不編碼蛋白質(zhì)的非功能DNA所隔開。2、DNA14C值（C-value）： 通常是指一種生物單倍體基因組DNA的總量。 在真核生物中，C值一般是隨生物進(jìn)化而增加的，

4、高等生物的C值一般大于低等生物。15C值反?，F(xiàn)象（C-value paradox）： C值往往與種系進(jìn)化的復(fù)雜程度不一致，某些低等生物卻具有較大的C值。161974年Kornberg等人根據(jù)染色質(zhì)的酶切降解和電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)了染色質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位為核小體（nucleosome）。核小體（nucleosome）定義：用于包裝染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位，是由DNA鏈纏繞一個組蛋白核構(gòu)成的。 3、核小體17電鏡下看到的核小體18實驗證據(jù)染色質(zhì)DNA Tm值比自由DNA高，說明染色質(zhì)中極有可能與蛋白分子相互作用。在染色質(zhì)狀態(tài)下，DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄活動大大低于自由DNA。DNA酶1對染色質(zhì)DNA消化遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于對DNA的作

5、用。用小球菌核處理染色質(zhì)后電泳，可以得到一系列片段，保留DNA片段均為200的倍數(shù)。19DNA（146bp）在八聚體外面1.65圈 每圈83bp+ Histone octamer(組蛋白八聚體)=核心顆粒20核小體的結(jié)構(gòu)特點DNA分子以超螺旋的形式盤繞八聚體兩圈，每圈83bp，共166bp。一分子的組蛋白H1與DNA結(jié)合，鎖住核小體DNA的進(jìn)出口，從而穩(wěn)定了核小體的結(jié)構(gòu)。兩個相鄰核小體之間以連接DNA相連，長度為080bp不等。21How does the higher order chromatin structure form？226.8:140:11000:18000:1DNA doub

6、le helixNucleosome (10 nm fiber)30 nm FiberLoops ILoops IIchromosome2324DNA包裝成為染色體的重要意義染色體的DNA包裝形式使DNA能很好的容納到細(xì)胞核內(nèi)。保護(hù)DNA免受損傷。親代到子代的DNA傳遞更加有效。有利于基因重組和表達(dá)。25（五）原核生物和真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點比較基因：表達(dá)一種蛋白質(zhì)或功能RNA的基本單位?；蚪M：是指某種生物所包含的全套基因。（單倍體） 人類基因組的C 值在3 x 109 bp ； 病毒含103105bp；細(xì)菌含105107bp；26 原核生物的基因組很小，大多只有一條染色體，且DNA含量少。

7、 如大腸桿菌DNA的相對分子質(zhì)量僅為4.6x106bp，其完全伸展總長約為1.3mm，含4000個基因。 整個染色體DNA幾乎全部由功能基因與調(diào)控序列所組成。1、原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點27大腸桿菌細(xì)胞中基因組DNA的電鏡顯微照片細(xì)菌DNA是一條相對分子量在109左右的共價、閉合雙鏈分子，通常也稱為染色體。箭頭處為環(huán)狀質(zhì)粒DNA。28原核細(xì)胞DNA特點結(jié)構(gòu)簡煉存在轉(zhuǎn)錄單元（多順反子mRNA） 有重疊基因（同一段DNA能攜帶兩種不同蛋白質(zhì)的信息） 29 基因內(nèi)基因 部分重疊基因 一個堿基重疊301973年，Weiner和Weber在研究一種大腸桿菌RNA病毒時發(fā)現(xiàn)，有兩個基因從同一起點開始翻譯，一

8、個在400bp處結(jié)束，而在3%的情況下，翻譯可一直進(jìn)行下去直到800bp處碰到雙重終止信號時才停止。1977年，Sanger正式發(fā)現(xiàn)了重疊基因：X174感染寄主后共合成9個蛋白質(zhì)，相對分子質(zhì)量約2.5105，相當(dāng)于6078個核苷酸，而病毒DNA本身只有5375個核苷酸。Sanger在弄清X174 DNA的全部核苷酸序列及各個基因的起迄位置和密碼數(shù)目以后發(fā)現(xiàn)，9個基因中有些是重疊的。312、真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點真核基因組結(jié)構(gòu)龐大 3109bp、染色質(zhì)、核膜單順反子基因不連續(xù)性 斷裂基因（interrupted gene）、內(nèi)含子(intron)、 外顯子(exon)非編碼區(qū)較多 多于編碼序列(

9、9:1)含有大量重復(fù)序列32 不重復(fù)序列/單一序列：在基因組中有一個或幾個拷貝。真核生物的一些基因在單倍體中都是單拷貝的。如：蛋清蛋白、血紅蛋白等。這些序列一般只有一個或幾個拷貝，它占DNA總量的40%80%。不重復(fù)序列長約7502000bp，相當(dāng)于一個結(jié)構(gòu)基因的長度。 功能：主要是編碼蛋白質(zhì)。重復(fù)序列33 中度重復(fù)序列：在基因組中的拷貝數(shù)為101104。占總DNA的10%40%。各種rRNA、tRNA及組蛋白基因等都屬這一類。 一般是不編碼蛋白質(zhì)的序列，在調(diào)控基因表達(dá)中起重要作用 34 高度重復(fù)序列：拷貝數(shù)達(dá)到幾百個到幾百萬個。又稱為衛(wèi)星DNA：AT含量很高的簡單高度重復(fù)序列。 這類DNA只

10、在真核生物中發(fā)現(xiàn)，占基因組的10%60%，由6100個堿基組成，在DNA鏈上串聯(lián)重復(fù)幾百萬次。由于堿基的組成不同，在CsCl密度梯度離心中易與其他DNA分開，形成含量較大的主峰及高度重復(fù)序列小峰，后者又稱衛(wèi)星區(qū)帶（峰）。35高度重復(fù)序列常稱為衛(wèi)星DNA ?；蚪MDNA中的G ：C堿基對的分布是不均一的，在CsCl等密度梯度超離心分離后，出現(xiàn)一個主峰和12個小峰，這種小峰對主峰而言尤似主峰的衛(wèi)星，所以稱衛(wèi)星DNA。 363738第二章 染色體與DNA 染色體 DNA的結(jié)構(gòu) DNA的復(fù)制 DNA的修復(fù)39核 酸(nucleic acid) 是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。

11、40一、核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作進(jìn)展 1868年 Fridrich Miescher從膿細(xì)胞中提取“核素” 1944年 Avery等人證實DNA是遺傳物質(zhì)1953年 Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1968年 Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼1975年 Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 測序方法1985年 Mullis發(fā)明PCR 技術(shù)1990年 美國啟動人類基因組計劃(HGP) 1994年 中國人類基因組計劃啟動2001年 美、英等國完成人類基因組計劃基本框架41二、核酸的分類及分布 90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于核外如線

12、粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。分布于胞核、胞液。(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脫氧核糖核酸 核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個體的基因型(genotype)。參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。42核酸的化學(xué)組成 1. 元素組成C、H、O、N、P（910%）2. 分子組成 堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿 戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖 磷酸(phosphate)43嘌呤(purine) 腺嘌呤(adenine, A)鳥嘌呤(guanine, G)堿 基44嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶

13、(cytosine, C)尿嘧啶(uracil, U)胸腺嘧啶(thymine, T)45戊 糖（構(gòu)成RNA）12345核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)46核苷：AR, GR, UR, CR脫氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR核苷酸的結(jié)構(gòu)1. 核苷(ribonucleoside)的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。1147核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脫氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 2. 核苷酸(ribonucleotide)的結(jié)構(gòu)與命名核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷

14、酸（脫氧核苷酸）。 48體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物含核苷酸的生物活性物質(zhì)： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP 多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP 環(huán)化核苷酸: cAMP，cGMPAMPADPATPcAMPNADP+NAD+495端3端3. 核苷酸的連接 核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。CGA50核酸的一級結(jié)構(gòu)定義核酸中核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。5端3端CGA51A G P5 P T PG PC PT P OH 3 書寫方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 目

15、錄522）特征：雙鏈反向平行配對而成脫氧核糖和磷酸交替連接，構(gòu)成DNA骨架，堿基排在內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)堿基通過氫鍵互補形成堿基對（A：T，C：G）。53543）DNA結(jié)構(gòu)的表示法552、DNA 的二級結(jié)構(gòu)1）定義：指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所產(chǎn)生的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 5657繞DNA雙螺旋表面上出現(xiàn)的螺旋槽（溝），寬的溝稱為大溝，窄溝稱為小溝。大溝，小溝都、是由于堿基對堆積和糖-磷酸骨架扭轉(zhuǎn)造成的。 58Watson-Crick雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(B-DNA) 兩條反平行的多核苷酸鏈繞同一中心軸相纏繞，形成右手雙股螺旋，一條53，另一條35 磷酸與脫氧核糖彼此通過3、5-磷酸二酯鍵相連接，構(gòu)成DNA分子的骨架。

16、磷酸與脫氧核糖在雙螺旋外側(cè)，嘌呤與嘧啶堿位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)。堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)平面與縱軸平行59 兩條脫氧核苷酸鏈之間依靠堿基間的氫鏈結(jié)合在一起。 螺圈之間主要靠堿基平面間的堆積力維持 每圈螺旋含10個核苷酸，堿基堆積距離0.34nm，雙螺旋平均直徑2nm， 大溝：寬1.2nm，深0.85nm， 小溝：寬0.6nm，深0.75nm。602）分類：右手螺旋：A-DNA，B-DNA左手螺旋：Z-DNA61ABZ62ABZ633、DNA的高級結(jié)構(gòu)1）定義：指DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲盤繞所形成的特定空間結(jié)構(gòu)。是一種比雙螺旋更高層次的空間構(gòu)象。2）主要形式：超螺旋結(jié)構(gòu)（正超螺旋和負(fù)超螺旋）6465線狀

17、DNA形成的超螺旋66環(huán)狀DNA形成的超螺旋67DNA扭曲與雙螺旋相同（擰緊）DNA扭曲與雙螺旋相反（松開）負(fù)超螺旋松弛DNA正超螺旋68三、DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義，是指DNA分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。 69第二章 染色體與DNA 染色體 DNA的結(jié)構(gòu) DNA的復(fù)制 DNA的修復(fù)70四、DNA的復(fù)制 生命的遺傳實際上是染色體DNA自我復(fù)制的結(jié)果，而染色體DNA的自我復(fù)制主要是通過半保留復(fù)制（Semi-conservative）來實現(xiàn)的，

18、是一個以親代DNA分子為模板合成子代DNA鏈的過程。71內(nèi)容提要：DNA的半保留復(fù)制與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)DNA的復(fù)制過程（大腸桿菌為例）真核生物中DNA的復(fù)制特點72（一）DNA的半保留復(fù)制（semi-conservative replication）DNA在復(fù)制過程中，每條鏈分別作為模板合成新鏈，產(chǎn)生互補的兩條鏈。這樣新形成的兩個DNA分子與原來DNA分子的堿基順序完全一樣。因此，每個子代分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式被稱為DNA的半保留復(fù)制。73742、實驗證據(jù)（1958 Meselson 和Stahl ）： Matthew Messelson Frank

19、lin Stahl75半保留復(fù)制的實驗依據(jù)： 58年Meselson和Stahl利用氮標(biāo)記技術(shù)試驗證實： 含有15N標(biāo)記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌得到15N-DNA； 將15N-DNA轉(zhuǎn)移到含有14N標(biāo)記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)不同代數(shù)時，CsCl密度梯度離心,觀察DNA所處的位置； 15N-DNA的密度比14N-DNA的大，在密度梯度離心時，兩種密度不同的DNA分布在不同的區(qū)帶。76777879半保留復(fù)制的實驗結(jié)果： 15N- DNA顯示為一條重密度帶位于離心管的管底。 15N- DNA和14N- DNA的雜交分子中密度帶。 第二代有中密度帶及低密度帶兩個區(qū)帶，這表明它們分別為15N 14N DNA和14

20、N -DNA。 在14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)代數(shù)的增加，低密度帶增強，而中密度帶逐漸減弱。8081823、DNA半保留復(fù)制的生物學(xué)意義： 新DNA分子雙鏈為“一母一子”；因此復(fù)制更為精確，致使遺傳信息更加穩(wěn)定。穩(wěn)定的遺傳信息從親代傳遞給子代，從而使生物的前后代保持了一定的連續(xù)性。 83（二）與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)1、原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、 dCTP、dTTP) dNTP2、模板：以DNA的兩條鏈為模板鏈，合成子代DNA3、引物：DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物844、引物合成酶（引發(fā)酶）：是一種RNA聚合酶，在復(fù)制的起始點處以DNA為模板，催化合成一小段互補的RNA。實質(zhì)是

21、以DNA為模板的RNA聚合酶。DNA聚合酶不能催化兩個游離的dNTP聚合反應(yīng)，若沒有引物就不能起始DNA合成。引物酶能直接在單鏈DNA模板上催化游離的NTP合成一小段RNA，作為合成DNA的引物（Primer)，并由這一小段RNA引物提供3-OH， 經(jīng)DNA聚合酶催化鏈的延伸。 85 5、 DNA聚合酶:以DNA為模板的DNA合成酶以四種脫氧核苷酸三磷酸為底物反應(yīng)需要有模板的指導(dǎo)反應(yīng)需要有3-OH存在DNA鏈的合成方向為5 386性質(zhì) 聚合酶聚合酶聚合酶3 5 外切活性+5 3 外切活性+-5 3 聚合活性+ 中+ 很低+ 很高新生鏈合成-+主要是對DNA損傷的修復(fù)；以及在DNA復(fù)制時切除RN

22、A引物并填補其留下的空隙。修復(fù)紫外光引起的DNA損傷DNA 復(fù)制的主要聚合酶，還具有3-5 外切酶的校對功能，提高DNA復(fù)制的保真性原核生物中的DNA聚合酶(大腸桿菌）87DNA聚合酶I不是復(fù)制大腸桿菌染色體的主要聚合酶，它有53核酸外切酶活性，保證了DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性。它也可用來除去岡崎片段5端RNA引物，使岡崎片段間缺口消失，保證連接酶將片段連接起來。88DNA聚合酶II的活性很低，若以每分鐘酶促核苷酸摻入DNA的轉(zhuǎn)化率計算，只有DNA聚合酶I的5%，所以也不是復(fù)制中主要的酶。目前認(rèn)為DNA聚合酶II的生理功能主要是起修復(fù)DNA的作用。89DNA聚合酶III包含有7種不同的亞單位和9個亞基

23、，其生物活性形式為二聚體。它的聚合活性較強，為DNA聚合酶I的15倍，聚合酶II的300倍。它能在引物的3OH上以每分鐘約5萬個核苷酸的速率延長新生的DNA鏈，是大腸桿菌DNA復(fù)制中鏈延長反應(yīng)的主導(dǎo)聚合酶。90 定位 細(xì)胞核 細(xì)胞核 線粒體 細(xì)胞核 細(xì)胞核3-5外切 - - + + +酶活性功能引物 合成修復(fù)作用線粒體DNA的復(fù)制核DNA的復(fù)制？真核生物中的DNA聚合酶91DNA聚合酶主要參與引物合成。DNA聚合酶活性水平穩(wěn)定，主要在DNA損傷的修復(fù)中起作用。DNA聚合酶是主要負(fù)責(zé)核DNA復(fù)制的酶。DNA聚合酶的主要功能可能是在去掉RNA引物后把缺口補全。92 6、DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)

24、）：若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3-OH，另一端是5-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。 但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來 DNA連接酶在DNA復(fù)制、損傷修復(fù)、重組等過程中起重要作用3535OHP937、DNA 解螺旋酶 /解鏈酶（DNA helicase) 通過水解ATP獲得能量來解開雙鏈DNA。 E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶I、II、III。rep蛋白沿3 5移動，而解螺旋酶I、II、III沿5 3移動。94958、DNA 拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNA Topisomerase)： 拓?fù)洚悩?gòu)酶：使DNA一條鏈發(fā)生斷裂和再連接，作用是松解負(fù)超

25、螺旋。主要集中在活性轉(zhuǎn)錄區(qū)，同轉(zhuǎn)錄有關(guān)。例：大腸桿菌中的蛋白 拓?fù)洚悩?gòu)酶：該酶能暫時性地切斷和重新連接雙鏈DNA，作用是將負(fù)超螺旋引入DNA分子。同復(fù)制有關(guān)。 例：大腸桿菌中的DNA旋轉(zhuǎn)酶969、單鏈結(jié)合蛋白(SSBP-single-strand binding protein)：穩(wěn)定已被解開的DNA單鏈，阻止復(fù)性和保護(hù)單鏈不被核酸酶降解。97（三）DNA的復(fù)制過程（大腸桿菌為例） 雙鏈的解開 RNA引物的合成 DNA鏈的延伸 切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段98復(fù)制是從DNA分子上的特定部位開始的，復(fù)制起始點(origin of replication)常用ori或o表示，稱為

26、復(fù)制子或復(fù)制單元(replicon)。在原核細(xì)胞中只有一個復(fù)制起始點，一個復(fù)制子。在真核生物中復(fù)制是從許多起始點同時開始的，即有多個復(fù)制子。1、雙鏈的解開991、雙鏈的解開 DNA的復(fù)制有特定的起始位點，叫做復(fù)制原點。 ori(或o）、富含A、T的區(qū)段?；靖拍睿?00 從復(fù)制原點到終點，組成一個復(fù)制單位，叫復(fù)制子復(fù)制時，解鏈酶等先將DNA的一段雙鏈解開，形成復(fù)制點，這個復(fù)制點的形狀象一個叉子，故稱為復(fù)制叉101復(fù)制叉復(fù)制叉102雙鏈解開、復(fù)制起始大腸桿菌中的復(fù)制起始位點是Ori C，全長245Bp，該序列在所有細(xì)菌復(fù)制起始位點中都是保守的。103104大約20個DnaA蛋白在ATP的作用下與

27、oriC處的4個9bp保守序列相結(jié)合105在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna復(fù)制起始復(fù)合物使3個13bp直接重復(fù)序列變性,形成開鏈106解鏈酶六聚體分別與單鏈DNA相結(jié)合(需DnaC幫助),進(jìn)一步解開DNA雙鏈1072、RNA引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶，引發(fā)RNA引物的合成。引物長度約為幾個至10個核苷酸。108DNA的半不連續(xù)復(fù)制（semi-discontinuous replication) DNA復(fù)制時其中一條子鏈的合成是連續(xù)的，而另一條子鏈的合成是不連續(xù)的，故稱半不連續(xù)復(fù)制。在DNA復(fù)制時，合成方向與復(fù)制叉移動的方向一致并連續(xù)合成的鏈為前導(dǎo)鏈；合成方向與復(fù)制叉移動的方向相

28、反，形成許多不連續(xù)的片段，最后再連成一條完整的DNA鏈為滯后鏈。3、DNA鏈的延伸109 在DNA復(fù)制過程中，前導(dǎo)鏈能連續(xù)合成，而滯后鏈只能是斷續(xù)的合成53 的多個短片段，這些不連續(xù)的小片段稱為岡崎片段。1101111124、切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段 （復(fù)制終止）在DNA聚合酶催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶催化合成一段DNA填補上；在DNA連接酶作用下，連接相鄰的DNA鏈。大腸桿菌DNA具有復(fù)制終止位點，此處可以結(jié)合一種特異的蛋白質(zhì)分子叫做Tus，通過阻止解鏈酶(Helicase)的解鏈活性而終止復(fù)制。113（四）真核生物中DNA的復(fù)制特點1、真核生物每條

29、染色體上有多個復(fù)制起點，多復(fù)制子2、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前,各個起始點不再重新開始DNA復(fù)制；而在快速生長的原核生物中，復(fù)制起點可以連續(xù)開始新的復(fù)制(多復(fù)制叉)。真核生物快速生長時，往往采用更多的復(fù)制起點。3、真核生物有多種DNA聚合酶。114第二章 染色體與DNA 染色體 DNA的結(jié)構(gòu) DNA的復(fù)制 DNA的修復(fù)115五、DNA的修復(fù)（一）基因突變和基因的損傷1、基因突變的分類： 點突變：DNA分子中單個堿基的改變，同類堿基之間取代，稱轉(zhuǎn)換；否則稱顛換。 堿基的插入突變：插入一個或一個以上的堿基。 堿基丟失突變：缺失一個或一個以上的堿基。116Deletion mutation（缺失

30、突變）117Insertion（插入突變）1182、突變可能造成的后果 可能使生物更有利適應(yīng)環(huán)境，引起生物進(jìn)化。 導(dǎo)致生物體的死亡，屬致死突變。 引起結(jié)構(gòu)、形態(tài)和功能的異常，產(chǎn)生疾病。 引起細(xì)胞的癌變。 不發(fā)生任何變化和影響。1193、基因的損傷 一切使DNA結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的DNA變化，都可稱為基因的損傷。 突變也是DNA損傷的一種，還包括：a、堿基損傷。b、DNA鏈斷裂，有單鏈斷裂和雙鏈斷裂。1204、引起基因損傷的因素：1）物理因素 紫外線：可引起DNA兩個相鄰的胸腺嘧啶發(fā)生聚合反應(yīng)，形成T二聚體，阻止DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。 電離輻射：X、射線引起DNA的損傷。包括DNA的主鏈斷裂，堿基

31、聚合，糖苷鏈的斷裂，造成染色體畸變、基因突變、細(xì)胞死亡等。1212）化學(xué)因素： 烷化劑：可生成烷基化堿基，引起配對錯誤。 核苷酸類似物：如5-溴尿嘧啶，引起堿基置換。 黃曲霉毒素、蘇丹紅等。3）生物因素 DNA病毒和RNA病毒感染、質(zhì)粒轉(zhuǎn)移、基因重組、轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)位等都可能使DNA發(fā)生改變，引起基因突變。1224）自發(fā)損傷或突變 生物體不接觸任何致突變劑，也可能自發(fā)的發(fā)生基因突變。包括：DNA復(fù)制時的堿基錯誤配對；堿基的互變異構(gòu)；脫氨基。123（二）DNA的修復(fù)DNA與其它生物大分子一樣，在受到機體內(nèi)外因素的作用下，其結(jié)構(gòu)會遭受到各種各樣的損傷，但是，和其它生物大分子不一樣的是，DNA是唯一的一

32、種在發(fā)生損傷以后可以被完全修復(fù)的分子，而其它生物大分子在受到損傷以后要么被降解，要么被取代。當(dāng)然，并不是發(fā)生在DNA分子上的所有損傷都可以修復(fù)。如果DNA受到的損傷不能及時被修復(fù)，不僅會使DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄受到影響，還可以導(dǎo)致細(xì)胞的癌變和早衰。124細(xì)胞之所以在DNA受到損傷以后，選擇的處理方法是盡量將其修復(fù)而不是將其降解，這一是因為作為遺傳物質(zhì)的DNA分子在細(xì)胞內(nèi)只有一個拷貝，如果將其水解的話，細(xì)胞也就失去了存在的根基；二是DNA的互補雙螺旋結(jié)構(gòu)使得修復(fù)一個受損傷的DNA分子變得很容易。正因為如此，一種生物體，即使是那些基因組甚小的生物，也會在修復(fù)上投入大量的基因（100個基因），這再次說明

33、了DNA的穩(wěn)定性壓倒一切。.125DNA修復(fù)機制直接修復(fù)切除修復(fù)錯配修復(fù)雙鏈斷裂修復(fù)易錯修復(fù)重組修復(fù)126直接修復(fù)嘧啶二聚體的直接修復(fù)由DNA光裂解酶催化。此酶直接識別和結(jié)合嘧啶二聚體。然后，利用作為吸光色素的輔基捕捉到的光能，將嘧啶二聚體打開，最后再與DNA解離。但是胎盤類哺乳動物卻沒有這種酶。烷基化堿基的直接修復(fù)由特定的烷基轉(zhuǎn)移酶催化 DNA鏈斷裂的直接修復(fù)由DNA連接酶催化。 127光裂解酶的三維結(jié)構(gòu) 128嘧啶二聚體的直接修復(fù) 129切除修復(fù)切除修復(fù)先切除損傷的堿基或核苷酸，然后，重新合成正常的核苷酸，最后，再經(jīng)連接酶重新連接，將原來的切口縫合。整個切除修復(fù)過程包括識別、切除、重新合成和重新連接。切除修復(fù)又分為堿基切除修復(fù)（BER）和核苷酸切除修復(fù)（NER），兩者的主要差別在于識別損傷的機制上，前者是直接識別具體的受損傷的堿基，而后者并不識別具體的損傷，而是識別損傷對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)造成的扭曲。130堿基切除修復(fù)DNA 糖苷酶切除受損傷的堿基 短修補是主要途徑，約占80%90%，只需合成屬于AP位點的1個正常的核苷酸長修補是次要途徑，約占10%20%，為短修補途徑的備用途徑，要