最新09上課比賽Replication課件

進(jìn)入夏天，少不了一個(gè)熱字當(dāng)頭，電扇空調(diào)陸續(xù)登場(chǎng)，每逢此時(shí)，總會(huì)想起那一把蒲扇。蒲扇，是記憶中的農(nóng)村，夏季經(jīng)常用的一件物品。記憶中的故鄉(xiāng)，每逢進(jìn)入夏天，集市上最常見(jiàn)的便是蒲扇、涼席，不論男女老少，個(gè)個(gè)手持一把，忽閃忽閃個(gè)不停，嘴里叨叨著“怎么這么熱”，于是三五成群，聚在大樹(shù)下，或站著，或隨即坐在石頭上，手持那把扇子，邊嘮嗑邊乘涼。孩子們卻在周?chē)芘芴瑹岬脻M頭大汗，不時(shí)聽(tīng)到“強(qiáng)子，別跑了，快來(lái)我給你扇扇”。孩子們才不聽(tīng)這一套，跑個(gè)沒(méi)完，直到累氣喘吁吁，這才一跑一踮地圍過(guò)了，這時(shí)母親總是，好似生氣的樣子，邊扇邊訓(xùn)，“你看熱的，跑什么？”此時(shí)這把蒲扇，是那么涼快，那么的溫馨幸福，有母親的味道！蒲扇是中國(guó)傳統(tǒng)工藝品，在我國(guó)已有三千年多年的歷史。取材于棕櫚樹(shù)，制作簡(jiǎn)單，方便攜帶，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常會(huì)在上面作畫(huà)。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇諸名，實(shí)即今日的蒲扇，江浙稱(chēng)之為芭蕉扇。六七十年代，人們最常用的就是這種，似圓非圓，輕巧又便宜的蒲扇。蒲扇流傳至今，我的記憶中，它跨越了半個(gè)世紀(jì)，也走過(guò)了我們的半個(gè)人生的軌跡，攜帶著特有的念想，一年年，一天天，流向長(zhǎng)長(zhǎng)的時(shí)間隧道，裊09上課比賽Replication進(jìn)入夏天，少不了一個(gè)熱字當(dāng)頭，電扇空調(diào)陸續(xù)登場(chǎng)，每逢此時(shí)1概述基因(gene)：為生物活性產(chǎn)物編碼的DNA功能片段，這些產(chǎn)物是蛋白質(zhì)或是各種RNA?；蚪M(genome)：泛指一個(gè)生命體、病毒或細(xì)胞器的全部遺傳物質(zhì)；在真核生物，基因組是指一套染色體（單倍體）DNA。2概述基因(gene)：為生物活性產(chǎn)物編碼的DNA功能片段，這最新09上課比賽Replication課件3最新09上課比賽Replication課件4最新09上課比賽Replication課件5最新09上課比賽Replication課件6最新09上課比賽Replication課件7最新09上課比賽Replication課件8第一節(jié)DNA指導(dǎo)的DNA合成

----DNA復(fù)制9第一節(jié)DNA指導(dǎo)的DNA合成

----DNA復(fù)制9復(fù)制(replication)是指遺傳物質(zhì)的傳代，以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過(guò)程。即DNA的生物合成。復(fù)制親代DNA子代DNA10復(fù)制(replication)復(fù)制親代DNA子代DNA10復(fù)制的方式——半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)復(fù)制的高保真性(highfidelity)

雙向復(fù)制(bidirectionalreplication)半不連續(xù)復(fù)制(semi-discontinuousreplication)

原核與真核生物的DNA復(fù)制11復(fù)制的方式11一、半保留復(fù)制DNA復(fù)制最重要的特征是半保留復(fù)制(semiconservativereplication)概念：復(fù)制時(shí)，親代的雙鏈DNA解開(kāi)兩股單鏈，各自作為模板(template)指導(dǎo)子代合成新的互補(bǔ)鏈。子代細(xì)胞的DNA雙鏈，其中一股單鏈從親代完整地接受過(guò)來(lái)，另一股單鏈則重新合成。由于堿基互補(bǔ)，兩個(gè)子代細(xì)胞的DNA雙鏈都和親代DNA堿基序列一致。這種復(fù)制方式稱(chēng)為半保留復(fù)制。12一、半保留復(fù)制DNA復(fù)制最重要的特征是半保留復(fù)制(semicAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA

復(fù)制過(guò)程中形成的復(fù)制叉子代DNA

13ATCGATTAATAT+母鏈DNA復(fù)制過(guò)程中形成的復(fù)制叉子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式全保留式半保留式混合式14子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式全保留式半保留式混合式1密度梯度實(shí)驗(yàn)

——實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想。含重氮-DNA的細(xì)菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第一代繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第二代梯度離心結(jié)果1957,MeselsonandStahlExperiment15密度梯度實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想。含重氮-D1616半保留復(fù)制的意義DNA的半保留復(fù)制保證了DNA在代謝上的穩(wěn)定性，體現(xiàn)了DNA遺傳過(guò)程的相對(duì)保守性。遺傳的保守性是相對(duì)的，而不是絕對(duì)的。自然界普遍存在著遺傳的變異性。

17半保留復(fù)制的意義DNA的半保留復(fù)制保證了DNA在代謝上的穩(wěn)定二、半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制是酶催化下的核苷酸聚合過(guò)程，需要多種物質(zhì)的共同參與：底物：dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)DNA聚合酶：即依賴DNA的DNA聚合酶18二、半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制是酶催化下的核苷酸聚合過(guò)程，需要多種物質(zhì)模板：解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈引物：RNA，提供3’-OH末端其它酶和蛋白質(zhì)因子：解螺旋酶、拓樸異構(gòu)酶、引物酶、DNA連接酶、單鏈結(jié)合蛋白等19模板：解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈192020（dNMP）n+dNTP（dNMP）n+1+PPi3’，5’-磷酸二酯鍵21（dNMP）n+dNTP（一）DNA合成的方向性(5’→3’)22（一）DNA合成的方向性(5’→3’)22順著解鏈方向而生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱(chēng)為領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)。另一條子鏈復(fù)制的方向與解鏈方向相反，復(fù)制是不連續(xù)的，稱(chēng)為隨從鏈(laggingstrand)。這種復(fù)制方式稱(chēng)為半不連續(xù)復(fù)制。隨從鏈上不連續(xù)復(fù)制的DNA片段稱(chēng)為岡崎片段(Okazakifragment)。每一個(gè)岡崎片段5’-端都帶有一個(gè)RNA引物。（1968年，岡崎發(fā)現(xiàn)）23順著解鏈方向而生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱(chēng)為領(lǐng)頭鏈（二）復(fù)制的半不連續(xù)性3535解鏈方向3′5′3′3′5′領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)隨從鏈(laggingstrand)5′24（二）復(fù)制的半不連續(xù)性3535解鏈方向3′5′3′3DNAReplication125DNAReplication125原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從一個(gè)起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相反的復(fù)制叉，稱(chēng)為雙向復(fù)制。三、雙向復(fù)制復(fù)制中的放射自顯影圖象26原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從一個(gè)起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向oriterABCA.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)B.復(fù)制中的兩個(gè)復(fù)制叉C.復(fù)制接近終止點(diǎn)(termination,ter)雙向復(fù)制27oriterA真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子的復(fù)制。習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的距離定為一個(gè)復(fù)制子(replicon)

。復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的功能單位。28真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子的復(fù)制。285’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’復(fù)制子3’295’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’第二節(jié)DNA復(fù)制的酶學(xué)DNA復(fù)制過(guò)程需眾多酶和蛋白因子參與才能完成包括：解螺旋酶(helicase)、DNA拓樸異構(gòu)酶(DNAtopoisomerase)、單鏈DNA結(jié)合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein，SSB)、引物酶(primase)、依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-directedDNApolymerase,DDDPorDNA-pol)、DNA連接酶(DNAligase)

等30第二節(jié)DNA復(fù)制的酶學(xué)DNA復(fù)制過(guò)程需眾多酶和蛋白因子參一、解螺旋酶解螺旋酶通過(guò)水解ATP供能，解開(kāi)雙鏈DNA解螺旋酶可沿模板隨復(fù)制叉的伸展而移動(dòng)E.coli基因組和dna、DnaDnaB是解螺旋酶。DnaA蛋白辨認(rèn)復(fù)制起始點(diǎn)，引起解鏈，在此基礎(chǔ)上，DnaC蛋白輔助解螺旋酶結(jié)合于初步打開(kāi)的雙鏈，并用其解螺旋酶活性打開(kāi)雙鏈。31一、解螺旋酶解螺旋酶通過(guò)水解ATP供能，解開(kāi)雙鏈DNA313232二、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶

（Ⅰ、Ⅱ）在復(fù)制過(guò)程中，DNA每復(fù)制10bp，復(fù)制叉前方的模板DNA雙螺旋就要繞其長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生正超螺旋。33二、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶

（Ⅰ、Ⅱ）在復(fù)制過(guò)程中，DNA每復(fù)制13434353536363737拓?fù)洚悩?gòu)酶I：

切斷DNA雙鏈中一條鏈，使DNA解旋時(shí)不致打結(jié)，適當(dāng)時(shí)再把切口封閉，反應(yīng)不耗能拓?fù)洚悩?gòu)酶II：

無(wú)ATP時(shí)，切斷處于超螺旋狀態(tài)的DNA分子雙鏈某一部位，斷端通過(guò)切口使超螺旋松弛

利用ATP時(shí)，斷端在拓?fù)涿复呋禄謴?fù)連接松弛狀態(tài)的DNA又進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)38拓?fù)洚悩?gòu)酶I：383939三、單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）SSB的作用是在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護(hù)單鏈的完整SSB與DNA的結(jié)合具有協(xié)同效應(yīng)E.Coli中，SSB為177個(gè)氨基酸殘基組成的同源四聚體，結(jié)合單鏈DNA的跨度約32個(gè)核苷酸單位。

40三、單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）SSB的作用是在復(fù)制中維持模四、引物酶（primase）復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物的酶不同于RNA-pol，對(duì)利福平不敏感由dnaG基因編碼催化形成的引物是DNA生物合成必需的41四、引物酶（primase）復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物的酶

引發(fā)體復(fù)制過(guò)程需要引物，引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。在解鏈的基礎(chǔ)上，形成了DnaB、DnaG蛋白與DNA的起始復(fù)制區(qū)域相結(jié)合的復(fù)合體，此復(fù)合體再與引物酶結(jié)合成的復(fù)合體結(jié)構(gòu)稱(chēng)為引發(fā)體。42引發(fā)體復(fù)制過(guò)程需要引物，引物是由引物酶催化合五、DNA聚合酶1958年Kornberg發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶(DNApolymerase，DNA-pol)又稱(chēng)為DNA依賴的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase，DDDP)原核生物的DNA聚合酶：I、II、III3種真核生物的DNA聚合酶：a、b、g、d、e5種43五、DNA聚合酶1958年Kornberg發(fā)現(xiàn)43（一）DNA聚合酶的三種酶活性和復(fù)制的保真性DNA聚合酶有三種酶活性5’→3’聚合酶活性核酸外切酶(exonuclease)5’→3’外切酶活性3’→5’外切酶活性44（一）DNA聚合酶的三種酶活性和復(fù)制的保真性DNA聚合酶有三1、5’3’的聚合活性和對(duì)堿基選擇聚合活性有方向性，即5’3’的聚合活性DNA聚合酶對(duì)模板的依賴性，氫鍵的形成原核生物DNA聚合酶III時(shí)復(fù)制延長(zhǎng)中主要作用的酶。該酶對(duì)不同核苷酸與模板對(duì)應(yīng)堿基的識(shí)別并聚合有選擇的功能，由亞基執(zhí)行此功能。錯(cuò)配幾率：dG/dA>dA/dA>dC/dA451、5’3’的聚合活性和對(duì)堿基選擇聚合活性有方向性，即5’2、5’3’和3’5’外切酶活性及校讀功能DNA-polI具有兩種方向性的外切酶活性，DNA-polII只有5’3’外切酶活性，DNA-polIII只有3’5’

外切酶活性。即時(shí)校讀(proofread)：DNA-polI的3’5’外切酶活性較強(qiáng)，在復(fù)制過(guò)程中辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基并加以切除，再利用5’3’聚合酶活性補(bǔ)回正確的堿基，保證復(fù)制繼續(xù)進(jìn)行。462、5’3’和3’5’外切酶活性及校讀功能DNA-pol3、復(fù)制的保真性（fidelity）DNA復(fù)制的保真性至少依賴三種機(jī)制：遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律：A與T、G與CDNA-polIII在復(fù)制延長(zhǎng)中對(duì)堿基的選擇功能復(fù)制出錯(cuò)時(shí)DNA-polI有即時(shí)的校讀功能473、復(fù)制的保真性（fidelity）DNA復(fù)制的保真性至少依（二）原核生物的DNA聚合酶大腸桿菌DNA聚合酶I、II和III的性質(zhì)比較

聚合酶I聚合酶II聚合酶III5’→3’聚合酶活性+++3’→5’外切酶活性+-

+5’→3’外切酶活性++-

新生鏈合成--+

相對(duì)分子量（×103）10388791.5

細(xì)胞內(nèi)分子數(shù)4004020

生物學(xué)活性10.0515

基因突變后的致死性可能不可能可能48（二）原核生物的DNA聚合酶大腸桿菌DNA聚合酶I、IIDNA聚合酶I：校讀、修復(fù)Klenow片段特異的蛋白酶DNA聚合酶III：新鏈延長(zhǎng)核心酶49DNA聚合酶I：校讀、修復(fù)Klenow片段特異的蛋白酶D（三）真核生物的DNA聚合酶DNA聚合酶：能催化RNA鏈合成，具引物酶活性，可延長(zhǎng)約100個(gè)核苷酸。DNA聚合酶d：復(fù)制延長(zhǎng)中主要起作用的酶相當(dāng)于原核生物的DNA-polIIIDNA聚合酶：相當(dāng)于原核生物DNA-polIIDNA聚合酶：位于線粒體內(nèi)DNA聚合酶e：起校讀、修復(fù)、填補(bǔ)缺口的作用，相當(dāng)于原核生物DNA-polI50（三）真核生物的DNA聚合酶DNA聚合酶：能催化RNA鏈六、DNA連接酶（DNAligase）51六、DNA連接酶（DNAligase）51

提供核糖3’-OH提供5’-P結(jié)果DNA聚合酶引物或游離dNTP去PPi（dNMP）n+1

延長(zhǎng)中的新鏈連接酶復(fù)制中不連續(xù)的不連續(xù)→連續(xù)鏈兩條單鏈連接雙鏈DNA的單鏈缺口拓?fù)涿盖袛?、整理后改變拓?fù)錉顟B(tài)的兩鏈三種酶催化生成磷酸二酯鍵的比較52三種酶催化生成磷酸二酯鍵復(fù)制過(guò)程中各酶和蛋白質(zhì)因子的作用53復(fù)制過(guò)程中各酶和蛋白質(zhì)因子的作用53第三節(jié)DNA復(fù)制的過(guò)程

一、原核生物的DNA復(fù)制過(guò)程DNA復(fù)制分為三個(gè)階段（一）復(fù)制的起始（二）復(fù)制的延長(zhǎng)（三）復(fù)制的終止54第三節(jié)DNA復(fù)制的過(guò)程一、原核生物的DNA復(fù)（一）復(fù)制的起始θ復(fù)制雙向復(fù)制55（一）復(fù)制的起始θ復(fù)制雙向復(fù)制55復(fù)制是從DNA分子上的特定部位開(kāi)始的，這一部位叫做復(fù)制起始點(diǎn)(originofreplication)常用ori或o表示。DnaA、B、C三種蛋白質(zhì)共同參與復(fù)制時(shí)雙鏈打開(kāi)成兩股單鏈，新鏈沿著張開(kāi)的模板生成，復(fù)制中形成的這種Y字形結(jié)構(gòu)稱(chēng)為復(fù)制叉(replicationfork)56復(fù)制是從DNA分子上的特定部位開(kāi)始的，這一部位叫做復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制叉57復(fù)制叉573’5’583’5’583.DnaB在DnaC的輔助下結(jié)合于初步打開(kāi)的雙鏈，并用其解螺旋酶活性開(kāi)鏈復(fù)制起始，DNA雙鏈的解開(kāi)1.DnaA蛋白四聚體結(jié)合于oriC的重復(fù)序列上2.DnaA蛋白與DNA形成復(fù)合物，引起解鏈593.DnaB在DnaC的輔助下結(jié)合于初步打開(kāi)的雙鏈，并用其解引物長(zhǎng)度約為十?dāng)?shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)核苷酸。在DNA-polⅢ催化下，靠酶的亞基辨認(rèn)引物，第一個(gè)新鏈的dNTP與引物3-OH末端生成磷酸二酯鍵。topoisomeraseⅡ的作用。60引物長(zhǎng)度約為十?dāng)?shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)核苷酸。在DNA-polⅢ催化下，引發(fā)體的生成（上）和DNA解成復(fù)制叉（下）61引發(fā)體的生成（上）和DNA解成復(fù)制叉（下）61參與復(fù)制起始的各種蛋白質(zhì)62參與復(fù)制起始的各種蛋白質(zhì)62（二）復(fù)制的延長(zhǎng)新鏈延伸方向：5’3’dNTP按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則逐個(gè)加入而延長(zhǎng)DNA新鏈，其化學(xué)本質(zhì)是生成3’,5’-磷酸二酯鍵。催化此反應(yīng)的酶，在原核生物為DNA-polIII。63（二）復(fù)制的延長(zhǎng)新鏈延伸方向：5’3’63（三）復(fù)制的終止原核生物的環(huán)狀DNA多采用雙向復(fù)制的方式。復(fù)制的終止是雙向復(fù)制的兩子鏈在復(fù)制終止點(diǎn)的匯合。復(fù)制中的不連續(xù)片段需連接成連續(xù)的子鏈。這一過(guò)程需先由RNA酶水解引物，引物留下的空隙由DNA聚合酶I催化dNTP逐一自5’→3’端聚合而填補(bǔ)。最后，兩不連續(xù)片段相鄰的5’-P和3’-OH還有一個(gè)缺口，則由DNA連接酶加以連接。64（三）復(fù)制的終止原核生物的環(huán)狀DNA多采用雙向復(fù)制的方式。復(fù)RNA酶65RNA酶65滾環(huán)復(fù)制和D環(huán)復(fù)制滾環(huán)復(fù)制(rollingcirclereplication)是某些低等生物的復(fù)制形式，如φX174、M13噬菌體。D環(huán)復(fù)制(D-loopreplication)是線粒體DNA(mtDNA,mitochondrialDNA)的復(fù)制形式，復(fù)制時(shí)需合成引物。D環(huán)復(fù)制的特點(diǎn)：復(fù)制起始點(diǎn)不在同一位點(diǎn)，內(nèi)、外環(huán)復(fù)制有時(shí)序差別。66滾環(huán)復(fù)制和D環(huán)復(fù)制滾環(huán)復(fù)制(rollingcircler

滾環(huán)復(fù)制某些低等生物或染色體以外的DNA的復(fù)制形式(如噬菌體)。環(huán)狀DNA外環(huán)打開(kāi)，伸出環(huán)外作母鏈復(fù)制，內(nèi)環(huán)不打開(kāi)，一邊滾動(dòng)一邊復(fù)制。最后一個(gè)雙鏈環(huán)滾動(dòng)復(fù)制成兩個(gè)雙鏈環(huán)。67滾環(huán)復(fù)制某些低等生物或染色體以外的DNA的滾環(huán)復(fù)制68滾環(huán)復(fù)制68D環(huán)復(fù)制(D-loopreplication)69D環(huán)復(fù)制(D-loopreplication)69二、真核生物的DNA復(fù)制過(guò)程

細(xì)胞周期70二、真核生物的DNA復(fù)制過(guò)程

細(xì)胞周期70（一）復(fù)制的起始復(fù)制起始點(diǎn)比E.coli的oriC短復(fù)制的起始需要DNA-polα和δ參與，前者有引物酶活性，后者有解螺旋酶活性還需拓?fù)涿负蛷?fù)制因子增殖細(xì)胞核抗原（proliferationcellnuclearantigen,PCNA）是復(fù)制起始和延長(zhǎng)中起關(guān)鍵作用的。詳細(xì)機(jī)制未完全明了71（一）復(fù)制的起始復(fù)制起始點(diǎn)比E.coli的oriC短71哺乳類(lèi)動(dòng)物的cyclin和CDK細(xì)胞周期關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)節(jié)與蛋白激酶活性有關(guān)cyclin：細(xì)胞周期相關(guān)的蛋白激酶的調(diào)節(jié)亞基，即細(xì)胞周期蛋白CDK：細(xì)胞周期相關(guān)的蛋白激酶的催化亞基，即細(xì)胞周期蛋白依賴激酶（cyclindependentkinase,CDK）cyclin和CDK各有多種，可交叉配伍，實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA復(fù)制的多樣化和精確的調(diào)節(jié)72哺乳類(lèi)動(dòng)物的cyclin和CDK細(xì)胞周期關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)節(jié)與蛋白激哺乳類(lèi)動(dòng)物的周期蛋白和CDKCDK相匹配的周期蛋白作用點(diǎn)CDK2cyclinD1,D2,D3G1期

cyclinEG1S期

cyclinAS期

CDK3和CDK4cyclinD1,D2,D3G2期

CDK1(CDC2)cyclinA,BG2M期73哺乳類(lèi)動(dòng)物的周期蛋白和CDKCDK（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制叉及引物生成后，DNA-polδ通過(guò)PCNA的協(xié)同作用，逐步取代polα，在RNA引物基礎(chǔ)上繼續(xù)合成領(lǐng)頭鏈。隨從鏈引物也由polα催化合成，然后由PCNA協(xié)同，polδ置換polα，繼續(xù)合成DNA子鏈。74（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制叉及引物生成后，DNA-polδ通過(guò)PC引物的除去不但需要核內(nèi)的RNA酶，還需要核酸外切酶?？梢?jiàn)真核生物的引物除RNA外還有DNA片段作為組成成分。真核生物是以復(fù)制子為單位各自進(jìn)行復(fù)制的，所以引物和隨從鏈的崗崎片段都比原核生物的短；真核的崗崎片段長(zhǎng)度大致與一個(gè)核小體所含DNA的量（135bp）或者其若干倍相等。核小體DNA與組蛋白的組裝。75引物的除去不但需要核內(nèi)的RNA酶，還需要核酸外切酶?？梢?jiàn)真核

（三）復(fù)制終止與端粒酶端粒(telomere)：真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)，富含(TnGn)x的正向重復(fù)序列。端粒DNA受特殊蛋白質(zhì)保護(hù)，不被核酸酶水解。端粒酶(telomerase)：保護(hù)端粒的特殊蛋白質(zhì)，由端粒酶RNA(hTR)、端粒酶協(xié)同蛋白(hTP1)和端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTRT)構(gòu)成，該酶兼有提供RNA模板和催化逆轉(zhuǎn)錄的功能。76（三）復(fù)制終止與端粒酶端粒(telomere端粒酶通過(guò)爬行模型(inchwornmodel)的機(jī)制維持染色體的完整。其作用是靠hTR(AnCn)x辨認(rèn)及結(jié)合母鏈DNA并移至其斷裂的3’端，開(kāi)始以逆轉(zhuǎn)錄的方式復(fù)制。復(fù)制一段以后，母鏈可以反折而利于下游復(fù)制延伸。延伸至足夠長(zhǎng)度后，端粒酶脫離母鏈，代之以DNA-pol。此時(shí)母鏈以其3’-OH反折，同時(shí)起引物和模板的作用，在DNA-pol催化下完成末端雙鏈的復(fù)制。77端粒酶通過(guò)爬行模型(inchwornmodel)的機(jī)制維持模板78模板787979G:Gpairing80G:Gpairing80復(fù)制過(guò)程中核小體的結(jié)構(gòu)81復(fù)制過(guò)程中核小體的結(jié)構(gòu)81828283838484858586868787888889899090919192929393949495959696第四節(jié)DNA損傷的修復(fù)突變的意義引發(fā)突變的因素突變的分子改變類(lèi)型DNA損傷的修復(fù)97第四節(jié)DNA損傷的修復(fù)突變的意義97突變的意義是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)有些是只有基因型改變的突變致死性的突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)98突變的意義是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)98一、基因突變的誘發(fā)因素及其作用（一）物理因素：紫外線和各種輻射（二）化學(xué)因素：EB、羥胺類(lèi)、亞硝酸鹽、烷化劑（三）生物因素：黃曲霉素、抗生素類(lèi)99一、基因突變的誘發(fā)因素及其作用（一）物理因素：紫外線和各種二、基因突變的類(lèi)型堿基替換(basesubstitution)、移碼突變(frame-shiftmutation)、重排(rearrangement)和動(dòng)態(tài)突變(dynamicmutation)等錯(cuò)配（mismatch)缺失（deletion）、插入（insertion）和框移（frame-shift）

重排（rearrangement）100二、基因突變的類(lèi)型堿基替換(basesubstitutio（一）堿基替換點(diǎn)突變(pointmutation)轉(zhuǎn)換(transition)和顛換(transversion)顛換比轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的遺傳后果嚴(yán)重101（一）堿基替換點(diǎn)突變(pointmutation)101鐮刀形細(xì)胞貧血病人的Hb為Hbs,與正常成人Hb(HbA)比較，只是β鏈上第6號(hào)氨基酸的變異，基因上的改變僅是為第6號(hào)氨基酸編碼的密碼子上的一個(gè)點(diǎn)突變。102鐮刀形細(xì)胞貧血病人的Hb為Hbs,與正常成人Hb(HbA)比堿基替換發(fā)生在編碼序列中出現(xiàn)的結(jié)果1.同義突變(samesensemutation)2.錯(cuò)義突變(missensemutation)3.無(wú)義突變(nonsensemutation)4.通讀突變(readthroughmutation)103堿基替換發(fā)生在編碼序列中出現(xiàn)的結(jié)果1.同義突變(sames（二）移碼突變移碼突變：是由于一個(gè)或一段核苷酸的缺失或插入引起的突變。這樣引起三聯(lián)密碼的閱讀方式改變，造成蛋白質(zhì)氨基酸排列順序發(fā)生改變，其后果是翻譯出一級(jí)結(jié)構(gòu)完全不同的另一種蛋白質(zhì)。缺失引起框移突變104（二）移碼突變移碼突變：是由于一個(gè)或一段核苷酸的缺失或插入引（三）重排DNA分子內(nèi)發(fā)生較大的交換。移位的DNA可以在新位點(diǎn)上顛倒方向反置（倒位），也可以在染色體之間發(fā)生交換重組。由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型105（三）重排DNA分子內(nèi)發(fā)生較大的交換。移位的DNA可以在新位（四）動(dòng)態(tài)突變又稱(chēng)為三核苷酸重復(fù)擴(kuò)散(trinucleotiderepeatexpansion)其顯著特點(diǎn)是具有遺傳不穩(wěn)定性可能與姐妹染色單體的不等交換和重復(fù)序列的斷裂錯(cuò)位有關(guān)。106（四）動(dòng)態(tài)突變又稱(chēng)為三核苷酸重復(fù)擴(kuò)散(trinucleoti三、基因突變的后果（一）生物進(jìn)化的分子基礎(chǔ)（二）僅改變基因型，不改變表現(xiàn)型（三）產(chǎn)生蛋白質(zhì)分子的多態(tài)性（四）發(fā)生遺傳及其相關(guān)性疾?。ㄎ澹┲滤佬酝蛔?lethalmutation)107三、基因突變的后果（一）生物進(jìn)化的分子基礎(chǔ)107四、DNA損傷的修復(fù)（一）直接修復(fù)（二）切除修復(fù)（三）重組修復(fù)（四）SOS修復(fù)108四、DNA損傷的修復(fù)（一）直接修復(fù)108（一）直接修復(fù)1.裂口的修復(fù)2.光復(fù)活(photoreactivation)3.烷基的轉(zhuǎn)移109（一）直接修復(fù)1.裂口的修復(fù)109（二）切除修復(fù)參與的酶有核酸內(nèi)切酶，polⅠ，DNA連接酶110（二）切除修復(fù)參與的酶有核酸內(nèi)切酶，polⅠ，DNA連接酶1（三）重組修復(fù)重組蛋白R(shí)ecA，polⅠ，連接酶參與，損傷會(huì)保留下去111（三）重組修復(fù)重組蛋白R(shí)ecA，polⅠ，連接酶參與，損傷會(huì)（四）SOS修復(fù)DNA損傷面太大，復(fù)制難以繼續(xù)。復(fù)制，修復(fù)的酶，重組蛋白R(shí)ecA，調(diào)控蛋白LexA等組成一個(gè)龐大的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。特異性很低，對(duì)DNA的堿基識(shí)別能力差。著色性干皮病：患者缺乏特異的核酸內(nèi)切酶，紫外光照射后易患皮膚癌。傾向差錯(cuò)的合成。

112（四）SOS修復(fù)DNA損傷面太大，復(fù)制難以繼續(xù)。112113113第五節(jié)RNA指導(dǎo)的DNA合成大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是雙鏈DNA某些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA少數(shù)低等生物如M13噬菌體的感染型只含單鏈DNA原核生物的質(zhì)粒、真核生物的線粒體DNA都是染色體外存在的DNA，這些非染色體基因組，采用特殊方式進(jìn)行復(fù)制114第五節(jié)RNA指導(dǎo)的DNA合成大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是雙鏈D逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄酶RNA病毒也稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)錄病毒(retrovirus)逆轉(zhuǎn)錄(reversetranscription,也稱(chēng)為反轉(zhuǎn)錄)是以RNA為模板，依照RNA中核苷酸序列，以dNTPs為原料合成DNA。因與通常轉(zhuǎn)錄中DNA→RNA相反，故稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)錄。115逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄酶RNA病毒也稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)錄病毒(retrov逆轉(zhuǎn)錄由逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase,RDDP)催化。逆轉(zhuǎn)錄酶有三種活性：RNA作模板的DNA聚合活性、RnaseH活性、DNA作模板的DNA聚合活性。病毒自身的tRNA可用作復(fù)制引物。前病毒(provirus)和整合(integration)。116逆轉(zhuǎn)錄由逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase逆轉(zhuǎn)錄酶催化的cDNA合成A.逆轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)復(fù)制B.試管內(nèi)合成cDNAAB第一步第二步第三步117逆轉(zhuǎn)錄酶催化的cDNA合成A逆轉(zhuǎn)錄研究的意義中心法則：DNA處于生命活動(dòng)的中心逆轉(zhuǎn)錄：RNA同樣兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能核酶(ribozyme)癌基因和HIV(humanimmuno-deficiencyvirus)cDNA(complementaryDNA)和基因工程118逆轉(zhuǎn)錄研究的意義中心法則：DNA處于生命活動(dòng)的中心118本章總結(jié)1、掌握生物學(xué)中心法則。2、掌握DNA聚合酶催化的反應(yīng)，復(fù)制保真性依賴的機(jī)理。3、掌握DNA點(diǎn)突變、缺失、插入、重組等的概念、損傷的修復(fù)方式。4、掌握半保留復(fù)制，不連續(xù)復(fù)制的概念。5、熟悉解螺旋酶，拓?fù)洚悩?gòu)酶，引物酶及DNA連接酶催化的反應(yīng)。119本章總結(jié)1、掌握生物學(xué)中心法則。1192、教學(xué)內(nèi)容（1）半保留復(fù)制的概念及實(shí)驗(yàn)依據(jù)；DNA復(fù)制的特點(diǎn)。（2）參與DNA復(fù)制的酶類(lèi)及其作用；復(fù)制過(guò)程中高度保真的機(jī)理；原核生物、真核生物DNA復(fù)制的基本過(guò)程及其區(qū)別點(diǎn)；端粒和端粒酶的概念及其在真核生物復(fù)制終止過(guò)程中的作用機(jī)制。（3）逆轉(zhuǎn)錄的概念、過(guò)程及意義。（4）突變的概念及其意義；引發(fā)突變的因素及突變的類(lèi)型；DNA損傷修復(fù)的類(lèi)型及相關(guān)機(jī)制。1202、教學(xué)內(nèi)容（1）半保留復(fù)制的概念及實(shí)驗(yàn)依據(jù)；DNA復(fù)制的3、考核知識(shí)和考核要求（1）識(shí)記：復(fù)制、半保留復(fù)制、半不連續(xù)復(fù)制、領(lǐng)頭鏈和隨后鏈、岡崎片段、端粒、端粒酶和逆轉(zhuǎn)錄的基本概念；參與復(fù)制各類(lèi)酶的名稱(chēng)及基本作用；突變的常見(jiàn)類(lèi)型及生物學(xué)意義；DNA損傷類(lèi)型及切除修復(fù)機(jī)制。（2）領(lǐng)會(huì)：復(fù)制過(guò)程中的高保真性機(jī)理。逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義。（3）簡(jiǎn)單運(yùn)用：DNA的生物合成過(guò)程是分子生物學(xué)技術(shù)-PCR技術(shù)的基礎(chǔ)。1213、考核知識(shí)和考核要求（1）識(shí)記：復(fù)制、半保留復(fù)制、半不連本章復(fù)習(xí)題1、DNA復(fù)制時(shí)不需要下列哪種酶？ADNA指導(dǎo)的DNA聚合酶BRNA指導(dǎo)的DNA聚合酶CDNA指導(dǎo)的RNA聚合酶D連接酶E拓?fù)洚悩?gòu)酶122本章復(fù)習(xí)題1、DNA復(fù)制時(shí)不需要下列哪種酶？1222、下列過(guò)程中不需要DNA連接酶參與的是ADNA復(fù)制BDNA重組CDNA修復(fù)DDNA修飾1232、下列過(guò)程中不需要DNA連接酶參與的是1233、DNA復(fù)制時(shí)，如模板鏈為5’-TAGA-3’將會(huì)合成哪種互補(bǔ)結(jié)構(gòu)？A5’-TCTA-3’B5’-ATCT-3’C5’-UCUA-3’D5’-AUCU-3’1243、DNA復(fù)制時(shí)，如模板鏈為5’-TAGA-3’將會(huì)合成哪4、名詞解釋半保留復(fù)制，半不連續(xù)合成，領(lǐng)頭鏈，隨從鏈，岡崎片段，端粒，端粒酶，逆轉(zhuǎn)錄。5、參與DNA復(fù)制的各類(lèi)酶的名稱(chēng)及基本作用。6、突變的常見(jiàn)類(lèi)型及生物學(xué)意義。7、DNA損傷類(lèi)型及切除修復(fù)機(jī)制。8、DNA復(fù)制過(guò)程中的高保真性機(jī)理。9、在DNA復(fù)制中，新鏈以什么方向合成？1254、名詞解釋125126126127127128128129129130130131131132132133133134134135135136136137137138138139139140140141141142142143143144144隨從鏈復(fù)制時(shí)必須等待模板鏈解開(kāi)足夠長(zhǎng)度時(shí)，才能從5’→3’合成引物后開(kāi)始復(fù)制。延伸時(shí)，又要等待下一段暴露出足夠長(zhǎng)的模板，才能再次合成引物而延長(zhǎng)。崗崎片段145隨從鏈復(fù)制時(shí)必須等待模板鏈解開(kāi)足夠長(zhǎng)度時(shí)，才能從5’→3’最新09上課比賽Replication課件146進(jìn)入夏天，少不了一個(gè)熱字當(dāng)頭，電扇空調(diào)陸續(xù)登場(chǎng)，每逢此時(shí)，總會(huì)想起那一把蒲扇。蒲扇，是記憶中的農(nóng)村，夏季經(jīng)常用的一件物品。記憶中的故鄉(xiāng)，每逢進(jìn)入夏天，集市上最常見(jiàn)的便是蒲扇、涼席，不論男女老少，個(gè)個(gè)手持一把，忽閃忽閃個(gè)不停，嘴里叨叨著“怎么這么熱”，于是三五成群，聚在大樹(shù)下，或站著，或隨即坐在石頭上，手持那把扇子，邊嘮嗑邊乘涼。孩子們卻在周?chē)芘芴?，熱得滿頭大汗，不時(shí)聽(tīng)到“強(qiáng)子，別跑了，快來(lái)我給你扇扇”。孩子們才不聽(tīng)這一套，跑個(gè)沒(méi)完，直到累氣喘吁吁，這才一跑一踮地圍過(guò)了，這時(shí)母親總是，好似生氣的樣子，邊扇邊訓(xùn)，“你看熱的，跑什么？”此時(shí)這把蒲扇，是那么涼快，那么的溫馨幸福，有母親的味道！蒲扇是中國(guó)傳統(tǒng)工藝品，在我國(guó)已有三千年多年的歷史。取材于棕櫚樹(shù)，制作簡(jiǎn)單，方便攜帶，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常會(huì)在上面作畫(huà)。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇諸名，實(shí)即今日的蒲扇，江浙稱(chēng)之為芭蕉扇。六七十年代，人們最常用的就是這種，似圓非圓，輕巧又便宜的蒲扇。蒲扇流傳至今，我的記憶中，它跨越了半個(gè)世紀(jì)，也走過(guò)了我們的半個(gè)人生的軌跡，攜帶著特有的念想，一年年，一天天，流向長(zhǎng)長(zhǎng)的時(shí)間隧道，裊09上課比賽Replication進(jìn)入夏天，少不了一個(gè)熱字當(dāng)頭，電扇空調(diào)陸續(xù)登場(chǎng)，每逢此時(shí)147概述基因(gene)：為生物活性產(chǎn)物編碼的DNA功能片段，這些產(chǎn)物是蛋白質(zhì)或是各種RNA?；蚪M(genome)：泛指一個(gè)生命體、病毒或細(xì)胞器的全部遺傳物質(zhì)；在真核生物，基因組是指一套染色體（單倍體）DNA。148概述基因(gene)：為生物活性產(chǎn)物編碼的DNA功能片段，這最新09上課比賽Replication課件149最新09上課比賽Replication課件150最新09上課比賽Replication課件151最新09上課比賽Replication課件152最新09上課比賽Replication課件153最新09上課比賽Replication課件154第一節(jié)DNA指導(dǎo)的DNA合成

----DNA復(fù)制155第一節(jié)DNA指導(dǎo)的DNA合成

----DNA復(fù)制9復(fù)制(replication)是指遺傳物質(zhì)的傳代，以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過(guò)程。即DNA的生物合成。復(fù)制親代DNA子代DNA156復(fù)制(replication)復(fù)制親代DNA子代DNA10復(fù)制的方式——半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)復(fù)制的高保真性(highfidelity)

雙向復(fù)制(bidirectionalreplication)半不連續(xù)復(fù)制(semi-discontinuousreplication)

原核與真核生物的DNA復(fù)制157復(fù)制的方式11一、半保留復(fù)制DNA復(fù)制最重要的特征是半保留復(fù)制(semiconservativereplication)概念：復(fù)制時(shí)，親代的雙鏈DNA解開(kāi)兩股單鏈，各自作為模板(template)指導(dǎo)子代合成新的互補(bǔ)鏈。子代細(xì)胞的DNA雙鏈，其中一股單鏈從親代完整地接受過(guò)來(lái)，另一股單鏈則重新合成。由于堿基互補(bǔ)，兩個(gè)子代細(xì)胞的DNA雙鏈都和親代DNA堿基序列一致。這種復(fù)制方式稱(chēng)為半保留復(fù)制。158一、半保留復(fù)制DNA復(fù)制最重要的特征是半保留復(fù)制(semicAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA

復(fù)制過(guò)程中形成的復(fù)制叉子代DNA

159ATCGATTAATAT+母鏈DNA復(fù)制過(guò)程中形成的復(fù)制叉子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式全保留式半保留式混合式160子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式全保留式半保留式混合式1密度梯度實(shí)驗(yàn)

——實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想。含重氮-DNA的細(xì)菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第一代繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第二代梯度離心結(jié)果1957,MeselsonandStahlExperiment161密度梯度實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想。含重氮-D16216半保留復(fù)制的意義DNA的半保留復(fù)制保證了DNA在代謝上的穩(wěn)定性，體現(xiàn)了DNA遺傳過(guò)程的相對(duì)保守性。遺傳的保守性是相對(duì)的，而不是絕對(duì)的。自然界普遍存在著遺傳的變異性。

163半保留復(fù)制的意義DNA的半保留復(fù)制保證了DNA在代謝上的穩(wěn)定二、半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制是酶催化下的核苷酸聚合過(guò)程，需要多種物質(zhì)的共同參與：底物：dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)DNA聚合酶：即依賴DNA的DNA聚合酶164二、半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制是酶催化下的核苷酸聚合過(guò)程，需要多種物質(zhì)模板：解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈引物：RNA，提供3’-OH末端其它酶和蛋白質(zhì)因子：解螺旋酶、拓樸異構(gòu)酶、引物酶、DNA連接酶、單鏈結(jié)合蛋白等165模板：解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈1916620（dNMP）n+dNTP（dNMP）n+1+PPi3’，5’-磷酸二酯鍵167（dNMP）n+dNTP（一）DNA合成的方向性(5’→3’)168（一）DNA合成的方向性(5’→3’)22順著解鏈方向而生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱(chēng)為領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)。另一條子鏈復(fù)制的方向與解鏈方向相反，復(fù)制是不連續(xù)的，稱(chēng)為隨從鏈(laggingstrand)。這種復(fù)制方式稱(chēng)為半不連續(xù)復(fù)制。隨從鏈上不連續(xù)復(fù)制的DNA片段稱(chēng)為岡崎片段(Okazakifragment)。每一個(gè)岡崎片段5’-端都帶有一個(gè)RNA引物。（1968年，岡崎發(fā)現(xiàn)）169順著解鏈方向而生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱(chēng)為領(lǐng)頭鏈（二）復(fù)制的半不連續(xù)性3535解鏈方向3′5′3′3′5′領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)隨從鏈(laggingstrand)5′170（二）復(fù)制的半不連續(xù)性3535解鏈方向3′5′3′3DNAReplication1171DNAReplication125原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從一個(gè)起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相反的復(fù)制叉，稱(chēng)為雙向復(fù)制。三、雙向復(fù)制復(fù)制中的放射自顯影圖象172原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從一個(gè)起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向oriterABCA.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)B.復(fù)制中的兩個(gè)復(fù)制叉C.復(fù)制接近終止點(diǎn)(termination,ter)雙向復(fù)制173oriterA真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子的復(fù)制。習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的距離定為一個(gè)復(fù)制子(replicon)

。復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的功能單位。174真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子的復(fù)制。285’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’復(fù)制子3’1755’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’第二節(jié)DNA復(fù)制的酶學(xué)DNA復(fù)制過(guò)程需眾多酶和蛋白因子參與才能完成包括：解螺旋酶(helicase)、DNA拓樸異構(gòu)酶(DNAtopoisomerase)、單鏈DNA結(jié)合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein，SSB)、引物酶(primase)、依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-directedDNApolymerase,DDDPorDNA-pol)、DNA連接酶(DNAligase)

等176第二節(jié)DNA復(fù)制的酶學(xué)DNA復(fù)制過(guò)程需眾多酶和蛋白因子參一、解螺旋酶解螺旋酶通過(guò)水解ATP供能，解開(kāi)雙鏈DNA解螺旋酶可沿模板隨復(fù)制叉的伸展而移動(dòng)E.coli基因組和dna、DnaDnaB是解螺旋酶。DnaA蛋白辨認(rèn)復(fù)制起始點(diǎn)，引起解鏈，在此基礎(chǔ)上，DnaC蛋白輔助解螺旋酶結(jié)合于初步打開(kāi)的雙鏈，并用其解螺旋酶活性打開(kāi)雙鏈。177一、解螺旋酶解螺旋酶通過(guò)水解ATP供能，解開(kāi)雙鏈DNA3117832二、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶

（Ⅰ、Ⅱ）在復(fù)制過(guò)程中，DNA每復(fù)制10bp，復(fù)制叉前方的模板DNA雙螺旋就要繞其長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生正超螺旋。179二、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶

（Ⅰ、Ⅱ）在復(fù)制過(guò)程中，DNA每復(fù)制118034181351823618337拓?fù)洚悩?gòu)酶I：

切斷DNA雙鏈中一條鏈，使DNA解旋時(shí)不致打結(jié)，適當(dāng)時(shí)再把切口封閉，反應(yīng)不耗能拓?fù)洚悩?gòu)酶II：

無(wú)ATP時(shí)，切斷處于超螺旋狀態(tài)的DNA分子雙鏈某一部位，斷端通過(guò)切口使超螺旋松弛

利用ATP時(shí)，斷端在拓?fù)涿复呋禄謴?fù)連接松弛狀態(tài)的DNA又進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)184拓?fù)洚悩?gòu)酶I：3818539三、單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）SSB的作用是在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護(hù)單鏈的完整SSB與DNA的結(jié)合具有協(xié)同效應(yīng)E.Coli中，SSB為177個(gè)氨基酸殘基組成的同源四聚體，結(jié)合單鏈DNA的跨度約32個(gè)核苷酸單位。

186三、單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）SSB的作用是在復(fù)制中維持模四、引物酶（primase）復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物的酶不同于RNA-pol，對(duì)利福平不敏感由dnaG基因編碼催化形成的引物是DNA生物合成必需的187四、引物酶（primase）復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物的酶

引發(fā)體復(fù)制過(guò)程需要引物，引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。在解鏈的基礎(chǔ)上，形成了DnaB、DnaG蛋白與DNA的起始復(fù)制區(qū)域相結(jié)合的復(fù)合體，此復(fù)合體再與引物酶結(jié)合成的復(fù)合體結(jié)構(gòu)稱(chēng)為引發(fā)體。188引發(fā)體復(fù)制過(guò)程需要引物，引物是由引物酶催化合五、DNA聚合酶1958年Kornberg發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶(DNApolymerase，DNA-pol)又稱(chēng)為DNA依賴的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase，DDDP)原核生物的DNA聚合酶：I、II、III3種真核生物的DNA聚合酶：a、b、g、d、e5種189五、DNA聚合酶1958年Kornberg發(fā)現(xiàn)43（一）DNA聚合酶的三種酶活性和復(fù)制的保真性DNA聚合酶有三種酶活性5’→3’聚合酶活性核酸外切酶(exonuclease)5’→3’外切酶活性3’→5’外切酶活性190（一）DNA聚合酶的三種酶活性和復(fù)制的保真性DNA聚合酶有三1、5’3’的聚合活性和對(duì)堿基選擇聚合活性有方向性，即5’3’的聚合活性DNA聚合酶對(duì)模板的依賴性，氫鍵的形成原核生物DNA聚合酶III時(shí)復(fù)制延長(zhǎng)中主要作用的酶。該酶對(duì)不同核苷酸與模板對(duì)應(yīng)堿基的識(shí)別并聚合有選擇的功能，由亞基執(zhí)行此功能。錯(cuò)配幾率：dG/dA>dA/dA>dC/dA1911、5’3’的聚合活性和對(duì)堿基選擇聚合活性有方向性，即5’2、5’3’和3’5’外切酶活性及校讀功能DNA-polI具有兩種方向性的外切酶活性，DNA-polII只有5’3’外切酶活性，DNA-polIII只有3’5’

外切酶活性。即時(shí)校讀(proofread)：DNA-polI的3’5’外切酶活性較強(qiáng)，在復(fù)制過(guò)程中辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基并加以切除，再利用5’3’聚合酶活性補(bǔ)回正確的堿基，保證復(fù)制繼續(xù)進(jìn)行。1922、5’3’和3’5’外切酶活性及校讀功能DNA-pol3、復(fù)制的保真性（fidelity）DNA復(fù)制的保真性至少依賴三種機(jī)制：遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律：A與T、G與CDNA-polIII在復(fù)制延長(zhǎng)中對(duì)堿基的選擇功能復(fù)制出錯(cuò)時(shí)DNA-polI有即時(shí)的校讀功能1933、復(fù)制的保真性（fidelity）DNA復(fù)制的保真性至少依（二）原核生物的DNA聚合酶大腸桿菌DNA聚合酶I、II和III的性質(zhì)比較

聚合酶I聚合酶II聚合酶III5’→3’聚合酶活性+++3’→5’外切酶活性+-

+5’→3’外切酶活性++-

新生鏈合成--+

相對(duì)分子量（×103）10388791.5

細(xì)胞內(nèi)分子數(shù)4004020

生物學(xué)活性10.0515

基因突變后的致死性可能不可能可能194（二）原核生物的DNA聚合酶大腸桿菌DNA聚合酶I、IIDNA聚合酶I：校讀、修復(fù)Klenow片段特異的蛋白酶DNA聚合酶III：新鏈延長(zhǎng)核心酶195DNA聚合酶I：校讀、修復(fù)Klenow片段特異的蛋白酶D（三）真核生物的DNA聚合酶DNA聚合酶：能催化RNA鏈合成，具引物酶活性，可延長(zhǎng)約100個(gè)核苷酸。DNA聚合酶d：復(fù)制延長(zhǎng)中主要起作用的酶相當(dāng)于原核生物的DNA-polIIIDNA聚合酶：相當(dāng)于原核生物DNA-polIIDNA聚合酶：位于線粒體內(nèi)DNA聚合酶e：起校讀、修復(fù)、填補(bǔ)缺口的作用，相當(dāng)于原核生物DNA-polI196（三）真核生物的DNA聚合酶DNA聚合酶：能催化RNA鏈六、DNA連接酶（DNAligase）197六、DNA連接酶（DNAligase）51

提供核糖3’-OH提供5’-P結(jié)果DNA聚合酶引物或游離dNTP去PPi（dNMP）n+1

延長(zhǎng)中的新鏈連接酶復(fù)制中不連續(xù)的不連續(xù)→連續(xù)鏈兩條單鏈連接雙鏈DNA的單鏈缺口拓?fù)涿盖袛?、整理后改變拓?fù)錉顟B(tài)的兩鏈三種酶催化生成磷酸二酯鍵的比較198三種酶催化生成磷酸二酯鍵復(fù)制過(guò)程中各酶和蛋白質(zhì)因子的作用199復(fù)制過(guò)程中各酶和蛋白質(zhì)因子的作用53第三節(jié)DNA復(fù)制的過(guò)程

一、原核生物的DNA復(fù)制過(guò)程DNA復(fù)制分為三個(gè)階段（一）復(fù)制的起始（二）復(fù)制的延長(zhǎng)（三）復(fù)制的終止200第三節(jié)DNA復(fù)制的過(guò)程一、原核生物的DNA復(fù)（一）復(fù)制的起始θ復(fù)制雙向復(fù)制201（一）復(fù)制的起始θ復(fù)制雙向復(fù)制55復(fù)制是從DNA分子上的特定部位開(kāi)始的，這一部位叫做復(fù)制起始點(diǎn)(originofreplication)常用ori或o表示。DnaA、B、C三種蛋白質(zhì)共同參與復(fù)制時(shí)雙鏈打開(kāi)成兩股單鏈，新鏈沿著張開(kāi)的模板生成，復(fù)制中形成的這種Y字形結(jié)構(gòu)稱(chēng)為復(fù)制叉(replicationfork)202復(fù)制是從DNA分子上的特定部位開(kāi)始的，這一部位叫做復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制叉203復(fù)制叉573’5’2043’5’583.DnaB在DnaC的輔助下結(jié)合于初步打開(kāi)的雙鏈，并用其解螺旋酶活性開(kāi)鏈復(fù)制起始，DNA雙鏈的解開(kāi)1.DnaA蛋白四聚體結(jié)合于oriC的重復(fù)序列上2.DnaA蛋白與DNA形成復(fù)合物，引起解鏈2053.DnaB在DnaC的輔助下結(jié)合于初步打開(kāi)的雙鏈，并用其解引物長(zhǎng)度約為十?dāng)?shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)核苷酸。在DNA-polⅢ催化下，靠酶的亞基辨認(rèn)引物，第一個(gè)新鏈的dNTP與引物3-OH末端生成磷酸二酯鍵。topoisomeraseⅡ的作用。206引物長(zhǎng)度約為十?dāng)?shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)核苷酸。在DNA-polⅢ催化下，引發(fā)體的生成（上）和DNA解成復(fù)制叉（下）207引發(fā)體的生成（上）和DNA解成復(fù)制叉（下）61參與復(fù)制起始的各種蛋白質(zhì)208參與復(fù)制起始的各種蛋白質(zhì)62（二）復(fù)制的延長(zhǎng)新鏈延伸方向：5’3’dNTP按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則逐個(gè)加入而延長(zhǎng)DNA新鏈，其化學(xué)本質(zhì)是生成3’,5’-磷酸二酯鍵。催化此反應(yīng)的酶，在原核生物為DNA-polIII。209（二）復(fù)制的延長(zhǎng)新鏈延伸方向：5’3’63（三）復(fù)制的終止原核生物的環(huán)狀DNA多采用雙向復(fù)制的方式。復(fù)制的終止是雙向復(fù)制的兩子鏈在復(fù)制終止點(diǎn)的匯合。復(fù)制中的不連續(xù)片段需連接成連續(xù)的子鏈。這一過(guò)程需先由RNA酶水解引物，引物留下的空隙由DNA聚合酶I催化dNTP逐一自5’→3’端聚合而填補(bǔ)。最后，兩不連續(xù)片段相鄰的5’-P和3’-OH還有一個(gè)缺口，則由DNA連接酶加以連接。210（三）復(fù)制的終止原核生物的環(huán)狀DNA多采用雙向復(fù)制的方式。復(fù)RNA酶211RNA酶65滾環(huán)復(fù)制和D環(huán)復(fù)制滾環(huán)復(fù)制(rollingcirclereplication)是某些低等生物的復(fù)制形式，如φX174、M13噬菌體。D環(huán)復(fù)制(D-loopreplication)是線粒體DNA(mtDNA,mitochondrialDNA)的復(fù)制形式，復(fù)制時(shí)需合成引物。D環(huán)復(fù)制的特點(diǎn)：復(fù)制起始點(diǎn)不在同一位點(diǎn)，內(nèi)、外環(huán)復(fù)制有時(shí)序差別。212滾環(huán)復(fù)制和D環(huán)復(fù)制滾環(huán)復(fù)制(rollingcircler

滾環(huán)復(fù)制某些低等生物或染色體以外的DNA的復(fù)制形式(如噬菌體)。環(huán)狀DNA外環(huán)打開(kāi)，伸出環(huán)外作母鏈復(fù)制，內(nèi)環(huán)不打開(kāi)，一邊滾動(dòng)一邊復(fù)制。最后一個(gè)雙鏈環(huán)滾動(dòng)復(fù)制成兩個(gè)雙鏈環(huán)。213滾環(huán)復(fù)制某些低等生物或染色體以外的DNA的滾環(huán)復(fù)制214滾環(huán)復(fù)制68D環(huán)復(fù)制(D-loopreplication)215D環(huán)復(fù)制(D-loopreplication)69二、真核生物的DNA復(fù)制過(guò)程

細(xì)胞周期216二、真核生物的DNA復(fù)制過(guò)程

細(xì)胞周期70（一）復(fù)制的起始復(fù)制起始點(diǎn)比E.coli的oriC短復(fù)制的起始需要DNA-polα和δ參與，前者有引物酶活性，后者有解螺旋酶活性還需拓?fù)涿负蛷?fù)制因子增殖細(xì)胞核抗原（proliferationcellnuclearantigen,PCNA）是復(fù)制起始和延長(zhǎng)中起關(guān)鍵作用的。詳細(xì)機(jī)制未完全明了217（一）復(fù)制的起始復(fù)制起始點(diǎn)比E.coli的oriC短71哺乳類(lèi)動(dòng)物的cyclin和CDK細(xì)胞周期關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)節(jié)與蛋白激酶活性有關(guān)cyclin：細(xì)胞周期相關(guān)的蛋白激酶的調(diào)節(jié)亞基，即細(xì)胞周期蛋白CDK：細(xì)胞周期相關(guān)的蛋白激酶的催化亞基，即細(xì)胞周期蛋白依賴激酶（cyclindependentkinase,CDK）cyclin和CDK各有多種，可交叉配伍，實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA復(fù)制的多樣化和精確的調(diào)節(jié)218哺乳類(lèi)動(dòng)物的cyclin和CDK細(xì)胞周期關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)節(jié)與蛋白激哺乳類(lèi)動(dòng)物的周期蛋白和CDKCDK相匹配的周期蛋白作用點(diǎn)CDK2cyclinD1,D2,D3G1期

cyclinEG1S期

cyclinAS期

CDK3和CDK4cyclinD1,D2,D3G2期

CDK1(CDC2)cyclinA,BG2M期219哺乳類(lèi)動(dòng)物的周期蛋白和CDKCDK（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制叉及引物生成后，DNA-polδ通過(guò)PCNA的協(xié)同作用，逐步取代polα，在RNA引物基礎(chǔ)上繼續(xù)合成領(lǐng)頭鏈。隨從鏈引物也由polα催化合成，然后由PCNA協(xié)同，polδ置換polα，繼續(xù)合成DNA子鏈。220（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制叉及引物生成后，DNA-polδ通過(guò)PC引物的除去不但需要核內(nèi)的RNA酶，還需要核酸外切酶?？梢?jiàn)真核生物的引物除RNA外還有DNA片段作為組成成分。真核生物是以復(fù)制子為單位各自進(jìn)行復(fù)制的，所以引物和隨從鏈的崗崎片段都比原核生物的短；真核的崗崎片段長(zhǎng)度大致與一個(gè)核小體所含DNA的量（135bp）或者其若干倍相等。核小體DNA與組蛋白的組裝。221引物的除去不但需要核內(nèi)的RNA酶，還需要核酸外切酶?？梢?jiàn)真核

（三）復(fù)制終止與端粒酶端粒(telomere)：真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)，富含(TnGn)x的正向重復(fù)序列。端粒DNA受特殊蛋白質(zhì)保護(hù)，不被核酸酶水解。端粒酶(telomerase)：保護(hù)端粒的特殊蛋白質(zhì)，由端粒酶RNA(hTR)、端粒酶協(xié)同蛋白(hTP1)和端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTRT)構(gòu)成，該酶兼有提供RNA模板和催化逆轉(zhuǎn)錄的功能。222（三）復(fù)制終止與端粒酶端粒(telomere端粒酶通過(guò)爬行模型(inchwornmodel)的機(jī)制維持染色體的完整。其作用是靠hTR(AnCn)x辨認(rèn)及結(jié)合母鏈DNA并移至其斷裂的3’端，開(kāi)始以逆轉(zhuǎn)錄的方式復(fù)制。復(fù)制一段以后，母鏈可以反折而利于下游復(fù)制延伸。延伸至足夠長(zhǎng)度后，端粒酶脫離母鏈，代之以DNA-pol。此時(shí)母鏈以其3’-OH反折，同時(shí)起引物和模板的作用，在DNA-pol催化下完成末端雙鏈的復(fù)制。223端粒酶通過(guò)爬行模型(inchwornmodel)的機(jī)制維持模板224模板7822579G:Gpairing226G:Gpairing80復(fù)制過(guò)程中核小體的結(jié)構(gòu)227復(fù)制過(guò)程中核小體的結(jié)構(gòu)81228822298323084231852328623387234882358923690237912389223993240942419524296第四節(jié)DNA損傷的修復(fù)突變的意義引發(fā)突變的因素突變的分子改變類(lèi)型DNA損傷的修復(fù)243第四節(jié)DNA損傷的修復(fù)突變的意義97突變的意義是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)有些是只有基因型改變的突變致死性的突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)244突變的意義是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)98一、基因突變的誘發(fā)因素及其作用（一）物理因素：紫外線和各種輻射（二）化學(xué)因素：EB、羥胺類(lèi)、亞硝酸鹽、烷化劑（三）生物因素：黃曲霉素、抗生素類(lèi)245一、基因突變的誘發(fā)因素及其作用（一）物理因素：紫外線和各種二、基因突變的類(lèi)型堿基替換(basesubstitution)、移碼突變(frame-shiftmutation)、重排(rearrangement)和動(dòng)態(tài)突變(dynamicmutation)等錯(cuò)配（mismatch)缺失（deletion）、插入（insertion）和框移（frame-shift）

重排（rearrangement）246二、基因突變的類(lèi)型堿基替換(basesubstitutio（一）堿基替換點(diǎn)突變(pointmutation)轉(zhuǎn)換(transition)和顛換(transversion)顛換比轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的遺傳后果嚴(yán)重247（一）堿基替換點(diǎn)突變(pointmutation)101鐮刀形細(xì)胞貧血病人的Hb為Hbs,與正常成人Hb(HbA)比較，只是β鏈上第6號(hào)氨基酸的變異，基因上的改變僅是為第6號(hào)氨基酸編碼的密碼子上的一個(gè)點(diǎn)突變。248鐮刀形細(xì)胞貧血病人的Hb為Hbs,與正常