第34章 DNA的復制和修復-課件

第34章DNA的復制和修復DNAReplicationandRepairDNAReplication第34章DNA的復制和修復-

DNA復制

DNA修復合成

反轉(zhuǎn)錄DNA的體外復制：分子克?。≒CR）。DNA生物合成第一節(jié)DNA的生物合成DNA生物合成的方式：第34章DNA的復制和修復-一、DNA復制的起點和復制方式復制子:基因組中可以獨立進行復制的單位，它包括DNA每條鏈的一個復制起點序列和一些終止序列。1、原核生物為單復制子，真核生物為多復制子第34章DNA的復制和修復-2、復制往往具有一定的起點酵母：ARS（起點識別復合物ORC識別)originof

Chromosomalreplication

大腸桿菌：OriC（由DnaA蛋白識別）ThreetypesofDNAsequencesinoriCarefunctionallysignificantAT-richregionDnaAboxesGATCmethylationsites(autonomouslyreplicatingsequences)（originrecognitioncomplex）第34章DNA的復制和修復-大腸桿菌的復制起點：OriC第34章DNA的復制和修復-研究大腸桿菌DNA復制時發(fā)現(xiàn)，DNA復制的發(fā)動與DNA甲基化和細菌質(zhì)膜有關(guān)。大腸桿菌復制起點叫oriC，由245bp構(gòu)成，在oriC中有11個含4bp的回文序列“GATC”，Dam甲基化酶可使該序列中的腺嘌呤第6位N甲基化。

DNA的復制調(diào)控發(fā)生在起始階段第34章DNA的復制和修復-

DNA的復制調(diào)控發(fā)生在起始階段oriC

的11個回文序列

半甲基化DNA不啟動復制，oriC與膜結(jié)合DNA全部復制完并延遲一定時間后，子鏈DNA被甲基化新一輪復制第34章DNA的復制和修復-DNA復制起點的特點（1）復制起點較保守富含AT，含一些反向重復序列（2）兩條鏈復制起點可以在不同的點上（如：D-環(huán)復制）（3）復制起點的檢測方法：分子雜交（4）DNA復制的控制在起點控制，復制的速度決定于起始頻率（延伸的速度比較恒定，不決定于培養(yǎng)基狀況）DNA鏈的呼吸作用：DNA（復制原點處）氫鍵迅速斷裂與再生，導致兩條DNA鏈不斷解鏈與聚合，形成瞬間的單泡狀結(jié)構(gòu)的過程。第34章DNA的復制和修復-定位復制起點的方法首先將E.coli染色體，切成1%染色體長度的片段，分別進行（分子雜交），后放射自顯影大腸桿菌OriC在liv位點P409第34章DNA的復制和修復-思考題從大腸桿菌中分離到一個質(zhì)粒，如何確定該質(zhì)粒復制起點找一個已知的質(zhì)粒，用酶切將這個質(zhì)粒的質(zhì)粒復制起點切掉，回收其它部分。將要檢測的質(zhì)粒使用相應(yīng)的方法，如PCR、酶切等，將這個質(zhì)粒分解成小片段，與無復制起點的質(zhì)粒進行連接轉(zhuǎn)化，有克隆產(chǎn)生的大腸桿菌，這個質(zhì)粒里就克隆有你要的質(zhì)粒復制起點。第34章DNA的復制和修復-判斷題1.通常DNA復制終止時并不需要特定的信號。(×)

中山大學2002年生物化學試題2.真核生物DNA復制起點的序列專一性要低于細菌和病毒（×）.思考題第34章DNA的復制和修復-1.一條染色體上具有多個復制子。2.同一染色體上，各復制子長度不同。3.不同生長期，復制子數(shù)目不同。如果蠅，生長旺盛期，細胞快速分裂，復制子數(shù)目可擴增十倍。4.每個復制起點在每個復制周期中只啟動一次。5.相鄰復制子的終點是隨機碰撞會合的。真核生物復制子特點南京農(nóng)業(yè)大學第34章DNA的復制和修復-

3.復制的類型和方式

復制方向大多數(shù)是雙向的（等速進行或異速進行），形成兩個復制叉，少數(shù)是單向復制，形成一個復制叉。（1）、直線雙向復制單點，T7多點，真核染色體DNA（2）、θ型復制：環(huán)狀雙鏈DNA，單向或雙向（E.coli.）（3）、滾環(huán)復制（單向復制）：環(huán)狀單鏈DNA，Φx174（4）、D環(huán)復制：線粒體、葉綠體DNA（不對稱復制，兩條鏈的復制起點不在同一點上，一條鏈先復制，另一條鏈保持單鏈而被取代：當一條鏈復制到一定程度時才暴露出另一條鏈的復制起點，另一條鏈才開始復制，（單向復制，全連續(xù)復制，沒有岡崎片段）第34章DNA的復制和修復-復制的類型和方式第34章DNA的復制和修復-復制的方向判斷先低放射性再高放射性第34章DNA的復制和修復-復制的類型和方式—D環(huán)復制?D-環(huán)擴充越過被取代鏈的復制起點；?

被取代鏈啟動復制，方向與第一條鏈相反；?

兩條鏈的合成沒有岡崎片斷單向復制，全連續(xù)復制第34章DNA的復制和修復-復制的類型和方式—滾環(huán)復制?主要發(fā)生在病毒中,細菌F因子(Ffactor)；如φX174噬菌體

?在正鏈DNA上打開一個切口；?以切口的3’-端為引物開始合成環(huán)鏈DNA的互補鏈，取代開環(huán)的鏈；3’-OH第34章DNA的復制和修復-復制的類型和方式—滾環(huán)復制NOTE:cangetsingleunitgenomesormultimericcopies單向復制？第34章DNA的復制和修復-復制的類型和方式—滾環(huán)復制E.coliphage(噬菌體）:ΦX174“Template“rolls”,extrudesleadingstrandOkazakifragsmadeonleadingstrandasitemerges.第34章DNA的復制和修復-復制的類型和方式—多復制叉復制第一輪復制尚未完成，復制起點就開始第二輪的復制。DNA復制時復制叉前進的速率比較恒定，DNA復制的速率實際上取決于起始頻率。

E.coli復制叉移動的速率約50Kb/min，復制一代約需40分鐘[4.2X106/（50KbX2）=42]。富營養(yǎng)時，可采取多復制叉復制方式，結(jié)果20min可以復制一代。真核復制叉前進的速率約1000-3000bp/min，采用多復制子方式，真核染色體復制一代要6-8小時。第34章DNA的復制和修復-1.已知大腸桿菌在37攝氏度時雙向復制一次約需40分鐘，但在這些培養(yǎng)基內(nèi)，細菌分裂可達20分鐘一次，為什么？

中山大學2000年生物化學試題思考題第34章DNA的復制和修復-二、DNA復制的兩個特點（一）.DNA半保留復制

1953年，Watson和Crick在提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時就推測DNA可能按照半保留機制進行自我復制。

1、半保留復制(semiconservativereplication)：

定義：DNA復制的一種方式，每條鏈都可用作合成互補鏈的模板，合成出兩分子的雙鏈DNA，每個分子都是由一條親代鏈和一條新合成的鏈組成。

意義：按半保留復制方式，子代DNA與親代DNA的堿基序列一致，子代保留了親代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性。是物種穩(wěn)定的分子基礎(chǔ)，但是相對的。第34章DNA的復制和修復-彌散式possiblecopyingmechanismOFDNADNA復制方式有三種可能性，即全保留、半保留和分散式。第34章DNA的復制和修復-

2.

DNA半保留復制的證明(兩個)(1)

密度梯度離心(重同位素標記）1958年Meselson和Stahl采用重同位素15N作DNA標記，同時可以否定另外兩種復制方式第34章DNA的復制和修復-密度梯度離心第34章DNA的復制和修復-(2)

放射性同位素自顯影?

1963年，Cairns設(shè)計了一個更為嚴謹?shù)膶嶒灐派渥燥@影的方法，進一步證實了DNA的半保留復制；?

1957年，Taylor的實驗證明，在真核生物中，DNA的復制也是半保留的 B:（雙鏈標記）A和C:（單鏈標記）H3-標記的脫氧胸苷第34章DNA的復制和修復-?

單鏈DNA首先復制合成雙鏈的復制型（單鏈DNA復制時，通常先宣傳雙鏈復制型，再進行半保留復制）半保留復制非常普遍第34章DNA的復制和修復-1.設(shè)計實驗證明DNA是半保留復制

-2012大連理工大學生物化學2.豬流感病毒HRN1是反轉(zhuǎn)錄病毒，試想出實驗方案以阻止病毒在細胞內(nèi)復制而不影響細胞內(nèi)DNA正常復制。一個同學想研究DNA復制過程用放射性磷來標記底物，他標記的磷是第三位的磷，問是否能夠達到目的？-2012山東大學生物化學

3.簡述MettewMeselson和FranklinStahl設(shè)計了一個什么樣的實驗,證實DNA的復制是半保留復制思考題華東師范大學2007年生物化學第34章DNA的復制和修復-（二）、半不連續(xù)復制（P418）

定義：DNA聚合酶只能按5‘—3’方向催化合成DNA不能催化3‘—5’方向合成,這樣一條鏈連續(xù)合成和另一條鏈不連續(xù)合成的復制方式,稱為DNA的半不連續(xù)復制.領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段:引物第34章DNA的復制和修復-半不連續(xù)復制(續(xù)1)

領(lǐng)頭鏈:對應(yīng)3’—5‘的模板鏈，順著解鏈方向生成的子鏈，復制是連續(xù)進行的，這股鏈稱為領(lǐng)頭鏈。

隨從鏈:對應(yīng)5‘—3’的模板鏈，復制的方向與解鏈方向相反，復制不是連續(xù)延長，這股不連續(xù)復制的鏈稱為隨從鏈。岡崎片段:隨從鏈中不連續(xù)的DNA片段稱為岡崎片段。

原核生物:1000~2000個核苷酸真核生物:100~200個核苷酸（相當一個核小體）第34章DNA的復制和修復-前導鏈和滯后鏈的相對性岡崎片段不是一個復制子，其起點也非復制起點前導鏈和滯后鏈是針對某個復制叉而言的5`-5`-3`-3`-5`-3`-5`-3`-第34章DNA的復制和修復-思考題1.

是非判斷題

DNA分子是由兩條鏈組成，其中一條鏈作為前導鏈的模板，另一條鏈作為后隨鏈的模板。

廈門大學2005年生物化學第34章DNA的復制和修復-思考題（1）如何證明岡崎片斷的存在？（2）最初對岡崎片斷測定的實驗表明，其數(shù)量遠超過新合成

DNA的一半，好象兩條臉都是不連續(xù)的，試分析原因？提示：（1）同位素標記dNTP，經(jīng)過一段時間后終止合成，檢查發(fā)現(xiàn)標記出現(xiàn)在小片段DNA上，且小片段DNA分子量相同，數(shù)量較多。

（2）前導鏈會少量的UMP摻入，后尿嘧啶堿基被切除形成AP位點，后該處磷酸二酯鍵打斷，部分核苷酸，水解，造成一個缺口，后被修復，該過程會產(chǎn)生一些類似岡崎片斷的DNA片段。第34章DNA的復制和修復-脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成：dUTP一旦形成就被轉(zhuǎn)化成dUMP

?第34章DNA的復制和修復-堿基切除修復N-糖苷酶核酸內(nèi)切酶DNA聚合酶1N-糖苷酶又稱為DNA糖基化酶解釋第34章DNA的復制和修復-解釋UUdenature

糖苷酶-

ung–

dump片段越長,大約有一半的新生DNA為被脈沖標記的岡奇片段

dut

–

dump片段越短AAdUTPase

DNA沒有U！第34章DNA的復制和修復-解釋E.colidUTPase，它能使

dUTP變成dUMP，dUMP是不能作為DNA合成的底物，這樣它就不再能加入DNA中。尿嘧啶N-糖苷酶（uracilN-glycosylase），它可以切斷混合尿苷的糖苷鍵，形成無Pu和Py位點（apurinicorapyrimidinic，AP），再由AP內(nèi)切酶在AP位點切出一個缺口，進一步進行切除修復。第34章DNA的復制和修復-解釋(1)在dut-突變體（

dUTPase缺失）中岡崎片段比在dut+中為短。這是因為U摻入機會增加；(2)在

ung-

（尿嘧啶N-糖苷酶缺失）突變體中，新合成的DNA約有一半由片段組成。(3)

因為尿嘧啶N-糖苷酶缺失，不會切除U的糖苷鏈，也就不會出現(xiàn)AP位點，所以堿沉淀時不易斷裂，從而保持了半不連續(xù)的原貌。在dut-,ung-雙突變體中，結(jié)果和實驗（2）相同，更進一步證實了此推測。第34章DNA的復制和修復-思考題1.細胞DNA復制是半不連續(xù)的，這是因為：

A.DNA聚合酶只能從3→5合成DNA鏈

B.模板雙鏈是反平行的

C.DNA聚合酶只能一個一個地加接核苷酸殘基

D.DNA酶法合成是個自發(fā)過程

南開大學2006年生物化學2.論述半保留復制和半不連續(xù)復制的過程

2011年天津大學生物化學第34章DNA的復制和修復-思考題3.

DNA是以半保留方式進行復制的，如果放射性全標記的雙鏈DNA分子在無放射性標記的溶液中經(jīng)兩次復制，那么所產(chǎn)生的4個DNA分子其放射性狀況如何？A、兩個分子含有放射性；

B、全部含有放射性；C、雙鏈中各有一半含有放射性；D、所有分子的兩條鏈都沒有放射性。

華南理工大學2006年生物化學第34章DNA的復制和修復-三、

DNA復制有關(guān)的酶及蛋白質(zhì)因子底物：dNTP(dATP，dCTP，dGTP，dTTP）模板（template）：解開成單鏈的DNA母鏈引物（primer）：提供3`-OH末端(體內(nèi)為RNA,體外為DNA,如PCR反應(yīng))酶及蛋白質(zhì)因子DNA聚合酶：依賴DNA的DNA聚合酶解鏈（解旋酶）類，單鏈結(jié)合蛋白引物酶與dnaB蛋白，拓撲異構(gòu)酶

DNA連接酶（P410）第34章DNA的復制和修復-ā1、DNA聚合酶反應(yīng)的特點

需DNA模板

需引物

(DNA、RNA)

需4種dNTP

5`→3`方向越長（化學合成方向相反）

（一）

DNA的聚合反應(yīng)和DNA聚合酶αDNA+dNTP=DNA(n+1)+PPi第34章DNA的復制和修復-思考題1.一個同學想研究DNA復制過程用放射性磷來標記底物，他標記的磷是第3位的磷，問是否能夠達到目的。

2012年山東大學生物化學第34章DNA的復制和修復-53復制方向的證明

3`→5`復制：形成5`→3`磷酸二酯鍵5`→3`復制：形成3`→5`磷酸二酯鍵鏈終止法測序？第34章DNA的復制和修復-5

3復制方向的證明3`3’→5‘磷酸二酯鍵5‘→3’磷酸二酯鍵3`第34章DNA的復制和修復-53復制方向的證明

3`→5`復制：形成5`→3`磷酸二酯鍵5`→3`復制：形成3`→5`磷酸二酯鍵ddNTP可以摻入合成的鏈，造成鏈的終止ddNTP不能夠摻入合成的鏈，不造成鏈的終止第34章DNA的復制和修復-復制的方向新合成的DNA鏈延長的方向5‘

3'證明:利用ddNTP，體外進行DNA合成，合成體系中加入ddNTP，如果造成鏈的終止，則合成方向為5‘3’,如果沒有造成鏈的終止，則合成方向為3’5‘，因為這是形成的鍵為5‘3’磷酸二酯鍵，由于ddNTP沒有3’-OH所以不能摻入DNA中，也就不會造成鏈的終止。第34章DNA的復制和修復-5`3`復制方向的原因ThisDoesn’tWork!ThisDoesWork!原因：(1).核苷酸均為5`核苷酸(2).錯誤堿基采取水解去除的方式第34章DNA的復制和修復-53復制方向的原因NTPsNucleotideTriPosphare3‘5’5`3`3`5`第34章DNA的復制和修復-

2.

大腸桿菌的DNA聚合酶DNA聚合酶：

DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢDNA-polⅣDNA-polⅤ依賴DNA的DNA聚合酶（DNAdependentDNApolymerase）或DNA指導的DNA聚合酶（DNA-directedDNApolymerase），均縮寫為DDDP。第34章DNA的復制和修復-

（1）.大腸桿菌的DNA聚合酶I單鏈球狀蛋白，含鋅原子，多功能酶。①DNA聚合酶活力（使DNA鏈從5→3方向延長）②3→5核酸外切酶活力，起校正功能；③5→3核酸外切酶活力，切除引物或修復由紫外線照射而形成的嘧啶二聚體；④聚合反應(yīng)的逆反應(yīng)（由3端焦磷酸解）第34章DNA的復制和修復-DNA聚合酶I的功能遺傳學分析表明DNA聚合酶I復制速度慢，持續(xù)合成能力差，不是主要的復制酶，主要是參與引物切成或DNA的損傷修復DNA-polⅠ木瓜蛋白酶N端C端小片段大片段/Klenow片段53核酸外切酶活性DNA聚合酶活性和35核酸外切酶活性第34章DNA的復制和修復-DNA聚合酶

I的特點

Klenow片段(Klenowfragment)：E.coliDNA聚合酶I經(jīng)部分水解生成的C末端605個氨基酸殘基片段。該片段保留了DNA聚合酶I的5`-3`聚合酶和3`-5`外切酶活性，

Klenow片段是實驗室合成DNA，進行分子生物學研究中常用的工具酶。

Sanger法（雙脫氧非）DNA測序中使用Klenow片段優(yōu)于全酶？最好使用沒有校對活性的酶？第34章DNA的復制和修復-DNA的鏈終止法測序測序酶沒有外切酶活性第34章DNA的復制和修復-DNA聚合酶I的特點

DNA復制過程中堿基對受雙重校對：（DNA聚合酶選擇作用）和（3`→5`外切酶的校對作用）第34章DNA的復制和修復-思考題1．DNA切口平移所用的酶為（）。A、Klenow酶

B、Taq酶C、DNA聚合酶ID、DNA連接酶第34章DNA的復制和修復-（2）.大腸桿菌的DNA聚合酶Ⅱ

5′→3’聚合酶活性

3’→5′外切酶活性

無5’→3’外切酶活性它只是在無polI及polⅢ的情況下才起作用，其真正的功能也未完全清楚，可能在損傷修復中有特殊作用。在DNA聚合酶

I活性低的細菌中發(fā)現(xiàn)第34章DNA的復制和修復-

(3).大腸桿菌的DNA聚合酶Ⅲ①結(jié)構(gòu)特點：含鋅原子

由10種亞基組成不對稱異源二聚體。核心酶（αεθ）

α亞基：5′→3′聚合酶活性

ε亞基：3′→5′外切酶活性和堿基選擇功能，是復制保真性所必需

θ亞基:可能起組裝作用β亞基：夾穩(wěn)模板鏈并使酶沿模板鏈滑動,維持進行性γ-復合物：促進全酶組裝至模板及增強核心酶活性EpsilonTheta第34章DNA的復制和修復-DNA聚合酶Ⅲ全酶功能：原核生物復制延長中真正起催化作用的酶第34章DNA的復制和修復-大腸桿菌的三種DNA聚合酶小節(jié)催化DNA聚合，主要復制酶參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復修復合成、切除引物、填補空隙功能2040400分子數(shù)/細胞1011亞基數(shù)--+5

外切酶活性+++

5

外切酶活性+++5

聚合酶活性polIIIpolIIpolI突變后的致死性

可能？可能第34章DNA的復制和修復-（4）大腸桿菌DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ.新近發(fā)現(xiàn)的DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ，參與易錯鏈的修復。polIV:(encodedbydinBgene)

a)SOSrepairenzymeofdamagedDNApolV:(encodedbyumuD’2Cgene)a)SOSrepairenzymeofdamagedDNA第34章DNA的復制和修復-3.

DNA連接酶（DNAligase）

連接DNA鏈3

-OH末端和相鄰DNA鏈5

-P末端，形成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連接成完整的鏈。反應(yīng)需要提供能量細菌的連接酶利用NAD+。動物和噬菌體的連接酶利用ATP

只能連接堿基互補基礎(chǔ)上雙鏈中的單鏈缺口，不能連接單獨存在的DNA或RNA單鏈。若DNA兩股都有單鏈缺口，只要缺口前后堿基互補也可連接

DNA連接酶在復制、DNA修復、重組、剪接中均起縫合缺口作用。是重要的工具酶之一。P417第34章DNA的復制和修復-ThereactioncatalyzedbyDNAligase酶ATP(或NAD+)+酶酶ConnecttwoadjacentssDNAstrandsbyjoiningthe3′-OHofoneDNAstrandtothe5′-PofanotherDNAstrand.第34章DNA的復制和修復-ThereactioncatalyzedbyDNAligase(1)NAD+或ATP將其腺苷?；D(zhuǎn)移到DNA連接酶的一個賴氨酸殘基的ε─氨基上形成共價的酶-腺苷酸中間物，同時釋放出煙酰胺單核苷酸(NMN)或焦磷酸；(2)將酶-腺苷酸中間物上的腺苷?；俎D(zhuǎn)移到DNA的5'-磷酸基端，形成一個焦磷酰衍生物，即DNA-腺苷酸;(3)被激活的5'-磷?；丝梢院虳NA的3'-OH端反應(yīng)合成磷酸二酯鍵，同時釋放出AMP。第34章DNA的復制和修復-4.

引物酶(primerase)（P419）引物引物引物酶第一個核苷酸往往為A或G第34章DNA的復制和修復-引物酶(primerase)岡崎片斷的合成除需要dNTP外，還需要(NTP)-引物需要?

岡崎片斷的5’末端連接有小段RNA做引物∴DNA復制需RNA聚合酶-（引物合成酶）(primase)?

引物合成酶為dna

G基因編碼，單亞基；?對RNA聚合酶抑制劑不敏感，對利福平不敏感?引物酶,本身無活性,需組裝成引發(fā)體才能催化RNA引物的合成。大腸桿菌的引物酶：DnaG

合成引物50-100nt（長）真核生物的引物酶：DNA聚合酶a

合成引物10nt左右P419第34章DNA的復制和修復-引物酶本質(zhì)上是一種依賴DNA的RNA聚合（DDRP）該酶以DNA為模板，聚合一段RNA短鏈引物(primer)，以提供自由的3’-OH，使子代DNA鏈能夠開始聚合。

DNA復制為什么要用引物？（為什么DNA聚合酶要用引物，RNA聚合酶不需要引物？為什么引物為RNA?）

⑴從模板復制最初幾個核酸時，堿基堆集力和氫鍵都較弱，易發(fā)生錯配

⑵新復制的最初幾個核苷酸，沒有與模板形成穩(wěn)定雙鏈，DNA聚合酶的3，→5，校對功能難發(fā)揮作用。

前導鏈只需要一個引物，滯后鏈需要多個引物引物酶(primerase)第34章DNA的復制和修復-5.DNA復制的拓撲異構(gòu)性質(zhì)UnwoundParentalDuplexOver-Woundregion

天然DNA存在著負超螺旋，這對于DNA分子的解旋非常由利。但隨著復制的進行，復制叉前方的親代DNA重仍然會積累巨大的張力，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這種張力主要是通過DNA拓撲異構(gòu)酶（DNAtopoisomerase）作用消除的。P419第34章DNA的復制和修復-DNA復制的拓撲異構(gòu)性質(zhì)拓撲異構(gòu)酶Ⅰ:(與轉(zhuǎn)錄有關(guān))切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當時候封閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。每一次催化作用可消除一個負超螺旋，L值增加1.反應(yīng)不需ATP拓撲異構(gòu)酶Ⅱ:(與復制有關(guān))切斷DNA分子兩股鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子引入負超螺旋狀態(tài)。每次催化作用使L減少2，又稱促旋酶。

細菌中稱為旋轉(zhuǎn)酶屬于拓撲異構(gòu)酶Ⅱ第34章DNA的復制和修復-TypeItopoisomerases第34章DNA的復制和修復-TypeItopoisomerases共價催化第34章DNA的復制和修復-ModelforTopoIIMechanismDNA分子引入負超螺旋狀態(tài)Gyrase--ATypeIITopoisomerase第34章DNA的復制和修復-Topoisomerasesasdrugtargets:

BecausedividingcellsrequiregreatertopoisomeraseactivityduetoincreasedDNAsynthesis,topoisomeraseinhibitorsareusedaschemotherapeuticagents.Camptothecin(喜樹堿)--TopoIinhibitorDoxorubicin(阿霉素或多柔比星)--TopoIIinhibitor

ThesedrugsactbystablilzingtheDNA-Topoisomerasecomplex.Also,someantibioticsareinhibitorsofthebacterial-specifictoposisomeraseDNAgyrasee.g.ciprofloxacin喹諾酮類

殺菌與抗癌第34章DNA的復制和修復-6.

DNA解螺旋酶（解旋酶）?

解鏈酶依賴于單鏈DNA，對單鏈DNA親和力強?解旋過程消耗ATP：2ATP/bp；具有ATPase活性

DnaB

蛋白在后隨鏈模板沿5’→3’移動；?

Rep蛋白或PriA

蛋白沿前導鏈模板3’→5’移動

DNA解螺旋酶（解旋酶）不是拓撲異構(gòu)酶，細菌中拓撲異構(gòu)酶稱為旋轉(zhuǎn)酶P421第34章DNA的復制和修復-7.單鏈DNA結(jié)合蛋白四聚體的蛋白；與DNA單鏈發(fā)生結(jié)合；結(jié)合具有協(xié)同效應(yīng)穩(wěn)定DNA解鏈后的單鏈狀態(tài)，并保護核酸不被降解。使DNA的Tm下降真核生物中為Rp-A缺失會致死

SingleStrandDNABandingProtein(SSB)P421第34章DNA的復制和修復-原核生物DNA復制起始的相關(guān)蛋白質(zhì)

四、原核生物DNA復制的過程復制起始，延伸，終止三個基本步驟蛋白功能曾用名DnaA辨認復制起點

DnaB結(jié)合于DnaA,提供解旋酶活性解螺旋酶DnaC與DnaB形成復合體

DnaG合成引物

引物酶

HU刺激起始，促進復合體形成

Gyrase解除正超螺旋，引入負超螺旋

旋轉(zhuǎn)酶

SSB穩(wěn)定單鏈DNA單鏈結(jié)合蛋白第34章DNA的復制和修復-(一).

DNA復制的起始(initiation)第34章DNA的復制和修復-E.coli復制起始點—oriC的序列特征

E.coli的復制起點OriC是決定和控制E.coli染色體復制的唯一片段。有二個必需區(qū)域：4個是9bp重復序列，能與起始蛋白DnaA特異結(jié)合，對于DNA復制的起始十分重要；3個是個連續(xù)出現(xiàn)的13bp序列，富含A和T，有利于雙螺旋DNA局部解旋并暴露兩條復制模板鏈。富含A和T第34章DNA的復制和修復-DNA復制的起始DnaBDnaGDnaC引發(fā)體(DnaB+DnaG)+ATPHU第34章DNA的復制和修復-DNA復制的起始復制起始消耗ATP第34章DNA的復制和修復-引發(fā)體(primosome)與引物合成

DnaB有兩個功能,其一是解螺旋酶;另一是活化引物合成酶（DnaG）,與DnaG引物合成酶構(gòu)成復制體的一個基本功能單位,稱為引發(fā)體（DnaB+DnaG），合成引物在某些噬菌體DNA的復制過程中,引發(fā)體還包括一些輔助蛋白,稱為前引發(fā)蛋白,DnaB,DnaC,DnaT,PriA,PriB,

.φX174DNA第34章DNA的復制和修復-引物

前導鏈合成一個引物,滯后鏈則結(jié)合多個引物酶,合成許多岡崎片段的引物。在同一復制叉上，引物的合成前導鏈早于滯后鏈。?

是短鏈RNA。（體外為PCR中DNA)?

長度一般：原核生物,10-60bp（長）真核生物,2-10bp(哺乳動物)

前導鏈引物長于滯后鏈岡崎片段引物?合成方向是5'→3'方向。?提供的3‘-OH，可在DNA-polⅢ催化下，利用dNTP

生成磷酸二酯鍵。第34章DNA的復制和修復-引發(fā)體沿著模板鏈5’→3’方向移動（與岡崎片段合成的方向正好相反，而與復制叉移動的方向相同），移到一定位置上即可引發(fā)RNA引物的合成復制叉復制時，雙鏈DNA由起始點處打開，沿兩條張開的單鏈模板合成DNA新鏈，兩側(cè)形成的Y結(jié)構(gòu)稱為復制叉(replicationfork)。在DNA聚合酶Ⅲ作用下，在新鏈第一個脫氧核苷酸加到引物3`-OH末端后，復制開始第34章DNA的復制和修復-

DNA的復制調(diào)控發(fā)生在起始階段oriC

的11個回文序列半甲基化DNA不啟動復制，oriC與膜結(jié)合DNA全部復制完并延遲一定時間后，子鏈DNA被甲基化新一輪復制第34章DNA的復制和修復-

2.復制的延伸原核DNA聚合酶III以二聚體形式在同一時間分別進行復制DNA前導鏈和滯后鏈。

前導鏈(leadingstrand):以一條鏈(3′5′)為模板時,子代鏈的合成方向是5′3′,由引物酶在原點合成一條短RNA鏈，DNA多聚酶III結(jié)合于引物并加接脫氧核糖核苷酸殘基一旦合成開始,前導鏈的合成便連續(xù)地進行,緊跟著復制叉移動.合成是連續(xù)的.

隨后鏈(laggingstrand):

以另一條親代鏈(5′3′)為模板時,子代鏈的合成方向5′3′滯后鏈的合成是不連續(xù)的以短的岡崎片斷的形式完成的,每合成一個岡崎片段都需起始一次,由引物酶合成一個引物.

第34章DNA的復制和修復-

復制的延伸(elongation)第34章DNA的復制和修復-DNA復制的過程-隨后鏈

RNA引物的水解:在DNA聚合酶Ⅰ的催化下,水解除去RNA引物,同時催化DNA片段繼續(xù)延長至另一DNA片段的5'端.在DNA聚合酶和連接酶的催化下，DNA片段沿5’→3’合成DNA填補并連接成完整的DNA分子。

DNApolIDNApolIIIDNAligase第34章DNA的復制和修復-細菌領(lǐng)頭鏈和隨從鏈的延長差異

前導鏈滯后鏈前體dNTP:dATP,

dGTP,

dCTP,dTTPdNTP:dATP,dGTP,dCTP,dTTPNTP:ATP,GTP,CTP,UTP酶DNA旋轉(zhuǎn)酶，解螺旋酶，單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB），DNA聚合酶Ⅲ，焦磷酸酶DNA旋轉(zhuǎn)酶，解螺旋酶，單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB），DNA聚合酶Ⅲ，焦磷酸酶，引物酶，DNA聚合酶Ⅰ，DNA連接酶和NAD+復制延伸過程中的各種原料、酶或蛋白質(zhì)因子第34章DNA的復制和修復-切口平移NickTranslationRequires5’-3’activityofDNApolIStepsAtanick(free3’OH)intheDNAtheDNApolIbindsanddigestsnucleotidesina5’-3’directionTheDNApolymeraseactivitysynthesizesanewDNAstrandAnickremainsastheDNApolIdissociatesfromthedsDNA.ThenickisclosedviaDNAligase第34章DNA的復制和修復-后隨鏈的模板在全酶上繞轉(zhuǎn)180.形成一個小環(huán)第34章DNA的復制和修復-)復制體(replisome)復制體：是在復制叉附近與DNA復制有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)因子，他們在復制叉上形成離散的復合物,彼此配合,進行高度精確的復制,這種結(jié)構(gòu)稱為復制體(DNApolⅢ二聚體、引發(fā)體和DnaB等)復制體的基本活動包括：1）雙鏈的解開；2）RNA引物的合成；3）DNA鏈的延長；4）切除RNA引物，填補缺口，連接DNA片段；5）切除和修復錯配堿基。第34章DNA的復制和修復-3.E.coliDNA合成的終止現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有兩個終止區(qū)域

（terE,D,A

和terC,B,F），位于相遇點的另一側(cè)100Kb

處。每一終止順序?qū)δ骋环较蛞苿拥膹椭撇鎭碚f是特異的。終止需要Tus(36kD)，

Tus能識別ter保守順序，并阻止復制叉繼續(xù)前進。

ter-Tus復合物可能通過抑制螺旋酶來實行終止(termination)第34章DNA的復制和修復-E.coliDNA合成的終止

ThetwonewlysynthesizedcircularchromosomalDNAs

aretopologicallyinterlinked(catenated)andisfinally

separatedbythe

actionofaTypeIItopoisomerases.

最后還有50-100bp通過修復方式填補拓撲異構(gòu)酶Ⅳ第34章DNA的復制和修復-思考題1.在DNA復制過程中，兩條新鏈的合成為何一條鏈是連續(xù)復制，另一條鏈是間斷復制？并比較兩條新鏈合成過程的不同點。

天津醫(yī)科大學2006生物化學2.簡述參與DNA復制的酶及基本過程復旦大學2003年考研生物化學3.細胞DNA復制是半不連續(xù)的，這是因為：

ADNA聚合酶只能從3→5合成DNA鏈B.模版雙鏈是反平行的CDNA聚合酶只能一個一個地加接核苷酸殘基DDNA酶法合成是個自發(fā)過程南開大學2006年生物化學考研試題第34章DNA的復制和修復-思考題4.以下哪個過程不需要DNA連接酶?

(A)DNA復制(B)DNA修復(C)DNA重組

(D)制備重組DNA

(E)DNA斷裂和修飾。5需要以RNA為引物的是:

(A)DNA復制(B)RNA轉(zhuǎn)錄(C)轉(zhuǎn)錄

(D)蛋自質(zhì)合成(E)RNA復制

華東師范大學2006生物化學考研6.敘述DNA聚合酶I在大腸桿菌細胞DNA復制中的功能，并介紹這個酶在生物技術(shù)中的應(yīng)用。（10分）

南開大學2006年生物化學7.原核生物DNA復制的過程

中國農(nóng)業(yè)大學2011年生物化學第34章DNA的復制和修復-思考題8.

關(guān)于DNA復制的敘述()

A．有DNA指導的RNA聚酶參加，B．有RNA指導的DNA聚合酶參加，C.為半保留復制D.有DNA指導的DNA聚合酶參加

山東大學2001生物化學9.在一個復制叉之中，以下哪一種蛋白質(zhì)的數(shù)量最多?

（A）DNA聚合酶（B）引發(fā)酶（C）SSB

（D）DNA解鏈酶（E）DNA拓撲異構(gòu)酶

華東師范大學2007年第34章DNA的復制和修復-五真核生物DNA復制（1）.Semi-conservativereplication（2）.Semi-discontinuousrepliction（3）.DNAhelicase（4）.RNApriming(5).

校對（Proofreading）(6).

單鏈結(jié)合蛋白真核生物DNA復制與原核生物DNA復制的相同點第34章DNA的復制和修復-真核生物DNA復制與原核生物DNA復制的差異1.真核生物復制慢：原核細胞DNA復制叉移動速度快，細菌復制叉移動速度為50000bp/min，哺乳動物DNA復制叉移動速度慢,約為1000~3000bp/min。2.真核細胞含多個復制子，多個復制起點。人平均每個染色體上有1000個復制子，原核細胞DNA中多數(shù)只有一個復制子。3.真核細胞的復制子在每個細胞周期僅復制一次，原核細胞在快速生長時，在DNA復制起點可連續(xù)復制多次，4.引物和岡崎片段較短5.連接酶需ATP

6.

端粒的復制7.聚合酶和蛋白質(zhì)因子不同。真核細胞DNA與組蛋白結(jié)合成核小體，原核細胞DNA不存在核小體。第34章DNA的復制和修復-真核生物的五種DNA聚合酶(1)DNA-pol

（核內(nèi)）:起始引發(fā)，有引物酶活性。

（DNA-polα+primase形成緊密的復合物）(2)DNA-pol

（核內(nèi)）:參與低保真度的復制。(3)DNA-pol

（德爾塔）（核內(nèi)）:延長子鏈的主要酶，有持續(xù)合成DNA鏈的活性又有校讀功能,和組織相容抗原

PCNA)相互作用。(4)DNA-pol

（伊普西龍）（核內(nèi)）:修復損傷DNA

和填補引物空隙的功能。(5)DNA-pol

（線粒體內(nèi)）:在線粒體DNA復制中起作用。第34章DNA的復制和修復-真核生物的五種DNA聚合酶DNA-polⅢDNA-polⅠ原核生物DnaG,primase德爾塔伊普西龍第34章DNA的復制和修復-DNA復制的起始起始DNA第34章DNA的復制和修復-后隨鏈的模板在全酶上繞轉(zhuǎn)180.形成一個小環(huán)FIGURE:ThreedifferentDNApolymerasesmakeuptheeukaryoticreplicationforkpol

（德爾塔）pol

（伊普西龍）1、真核生物的復制由Pol

（形成引物-RNA和DNA）和Pol

或pol

共同完成2、兩個

Pol

或一個

Pol

與一個pol

在引物后延長DNA第34章DNA的復制和修復-真核生物引物的切除FEN1又寫為MF-1

DNA-pol

（伊普西龍）第34章DNA的復制和修復-真核生物DNA復制的過程1、DNAPol

形成引物（RNA和DNA）2、兩個DNAPol

（德爾塔）或一個DNAPol

與一個DNA-pol

（伊普西龍）在引物后延長DNA3、RNaseH1和FEN1(MF-1)蛋白切除岡崎片段RNA引物的4.

DNA聚合酶ε填補缺口，類似細菌-DNA-polⅠ5.

DNA連接酶進行連接反應(yīng)。DNA-pol

（德爾塔）（核內(nèi)）:延長子鏈的主要酶起作用。第34章DNA的復制和修復-真核和原核細胞的DNA復制比較

功能E.coli人復制酶PolⅢ的全酶Polα/Polδ進行性因子

夾子PCNA定位因子復合體RF-CSSB引物酶DnaGPolα-引發(fā)酶去除引物的酶

DNA聚合酶1

RNaseH1和MF-1后隨連修復酶DNA聚合酶1和DNA聚合酶εDNA連接酶DNA連接酶1解旋酶DnaBT抗原消除拓撲張力酶旋轉(zhuǎn)酶拓撲異構(gòu)酶單鏈結(jié)合蛋白SSBRP-A起始蛋白DnaAT抗原

注：MF-1又寫為FEN1P426第34章DNA的復制和修復-真核和原核細胞的DNA復制比較第34章DNA的復制和修復-真核細胞的DNA復制的相關(guān)蛋白質(zhì)第34章DNA的復制和修復-環(huán)狀DNA

大腸桿菌能否完整復制真核生物鏈狀染色體？線狀DNA:滯后鏈復制不完整

DNA復制的末端第34章DNA的復制和修復-由RNA（做模版）和蛋白質(zhì)（逆轉(zhuǎn)錄酶）構(gòu)成的一種核糖核蛋白復合體，維持端粒的長度。端粒酶(telomerase):是一種反轉(zhuǎn)錄酶,修補端粒序列端粒酶第34章DNA的復制和修復-端粒酶人類端粒酶含三部分：

端粒酶RNA、端粒酶協(xié)同蛋白、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶，除骨髓干細胞、胚胎原始干細胞等細胞外,大多數(shù)正常人體細胞檢測不到端粒酶活性。惡性腫瘤細胞中,85%～90%端粒酶強陽性。端粒酶可作為腫瘤標志和腫瘤治療靶點.原核生物沒有端粒酶

端粒由成百個6個核苷酸的重復序列所組成（人為TTAGGG，四膜蟲為TTGGGG）。端粒也被科學家稱作“生命時鐘”。第34章DNA的復制和修復-Telomereshortening端粒特別是端粒酶的活性與細胞的生長、繁殖、衰老凋亡以及腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。端粒的平均長度隨細胞分裂次數(shù)的增多及年齡的增長而逐漸變短至消失，可導致染色體穩(wěn)定性下降，導致細胞衰老凋亡。體細胞幾乎沒有端粒酶活性，隨多次細胞分裂端粒逐漸縮短，細胞失去增殖能力。而端粒酶活性較高的胚原細胞，端粒長度未縮短腫瘤細胞端粒酶重新獲得活性，以維持端粒結(jié)構(gòu)致使染色體穩(wěn)定而成為永生細胞。端粒與早衰TelomeraseisOnlyActiveInCertainCells第34章DNA的復制和修復-設(shè)計腫瘤治療靶點.

1.核糖核苷酸合成2.核糖核苷酸還原成脫氧核糖核苷酸3.拓撲異構(gòu)酶4.端粒酶

第34章DNA的復制和修復-三位美國科學家伊麗莎白?布蘭克波恩、卡羅爾?格雷德以及杰克?紹斯塔克共同獲得該獎項。他們發(fā)現(xiàn)了由染色體根冠制造的端粒酶(telomerase)，這種染色體的自然脫落物將引發(fā)衰老和癌癥。2009諾貝爾生理學或醫(yī)學獎第34章DNA的復制和修復-六、

DNA復制的忠實性機制

DNA復制的差錯率只有10-8－10-101.

DNA聚合酶的選擇作用（根據(jù)堿基配對規(guī)律，但堿基有烯醇式和酮式兩種構(gòu)象）2.DNA聚合酶本身具有校正功能（3'→5'外切酶活性）

加入錯配堿基后合成速率下降，為校對修復留出時間：動力學校對3.

細胞內(nèi)有錯配修復等損傷修復系統(tǒng)4.

細胞維持dNTP的平衡水平；5.

RNA作為合成引物（起始合成時易出錯）；前導鏈和滯后鏈的忠實性程度往往不同DNA復制時，新鏈合成都遵循堿基配對原則！第34章DNA的復制和修復-1.哪些機制保證了DNA復制的準確性？為什么生物體內(nèi)轉(zhuǎn)錄的準確性沒有DNA復制準確性高？10分

中國農(nóng)業(yè)大學2012年生物化學思考題第34章DNA的復制和修復-第二節(jié)DNA的損傷和修復DNA損傷(DNAdamage)：是指遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息的改變。DNA的自發(fā)性損傷堿基錯配：堿基異構(gòu)、脫氨基和修飾物理因素引發(fā)的損傷紫外線電離輻射化學因素引發(fā)的損傷堿基烷基化、堿基脫落等堿基類似物第34章DNA的復制和修復-DNA修復系統(tǒng)功能錯配修復修復錯配DNA直接修復

修復嘧啶二體或甲基化DNA切除修復(堿基、核苷酸切除修復)切除突變的堿基和核苷酸片段重組修復復制后的修復SOS反應(yīng)誘導的修復(細胞DNA受到損傷或復制系統(tǒng)受到抑制時，細胞為求生存而產(chǎn)生的一種應(yīng)急措施)誘導DNA損傷修復、誘變效應(yīng)、細胞分裂的抑制以及溶原性細菌釋放噬菌體等，導致變異

DNA的損傷及修復第34章DNA的復制和修復-

DNA的損傷及修復修復形式

特點直接修復

DNA聚合酶不切除錯配修復修復復制錯配堿基DNA聚合酶Ⅲ可達1000nt堿基切除修復修復堿基損傷DNA聚合酶1先去除堿基，再切幾個nt核苷酸切除修復修復較大的損傷DNA聚合酶1如，切除13或29ntSOS反應(yīng)很大的損傷DNA聚合酶(Ⅳ/Ⅴ

)第34章DNA的復制和修復-

DNA的損傷及修復

修復形式

用到的酶錯配修復Dam甲基轉(zhuǎn)移酶、DNA解螺旋酶、SSB、DNA聚合酶Ⅲ、DNA連接酶堿基切除修復DNA糖基化酶、AP核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、DNA聚合酶1、核苷酸切除修復UvABC核酸切除酶、DNA聚合酶1、DNA連接酶UvABC核酸切除酶好像識別螺旋扭曲，而不是特別基因，如識別TT嘧啶二聚體第34章DNA的復制和修復-

DNA的損傷及修復(一）錯配修復(修復復制錯誤)

1、定義：在含有錯配堿基對的分子中使正常的核苷酸序列恢復的修復方式。

2、參與錯配修復的酶與蛋白質(zhì)：

Dam甲基化酶;

MutH、MutL、MutS蛋白;解螺旋酶Ⅱ;外切酶Ⅰ、Ⅹ、Ⅶ；RecJ核酸酶;

SSB;DNA聚合酶Ⅲ;DNA連接酶；第34章DNA的復制和修復-3.

大腸桿菌的錯配修復過程識別新生鏈中非m6A

的GATC序列第34章DNA的復制和修復-大腸桿菌的錯配修復第34章DNA的復制和修復-新舊DNA鏈的辨別新合成的子代鏈未甲基化幾分鐘后，新合成的子代鏈甲基化識別新生鏈中非m6A的GATC序列大腸桿菌的復制起始的調(diào)控？第34章DNA的復制和修復-(二)DNA的直接修復

DNA直接修復:修復過程不要切除堿基或核苷酸1

光復活:可見光(最有效波長400nm)激活生物界廣泛分布(高等哺乳動物,如人類，除外)的光復活酶,該酶分解嘧啶二聚體.是一種高度專一的修復形式,只分解由于UV照射而形成的嘧啶二聚體.2

O6-甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶:將DNA上的被修飾的甲基(鳥嘌呤O6位上的甲基)移到蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基上。此時，轉(zhuǎn)甲基酶自身被甲基化而失活,防止G-T對形成。第34章DNA的復制和修復-1

光復活

1949年已發(fā)現(xiàn)細菌光復活現(xiàn)象，可見光可激活光復活酶，此酶專一分解由于紫外線形成的嘧啶二聚體。從單細胞生物到鳥類均有，高等哺乳動物沒有此酶。而是將嘧啶二聚體切除修復。

為什么細菌在紫外光照射后在可見光下比暗處更容易存活？第34章DNA的復制和修復-2

O6-甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶

Removesthemethylgroup.Themethylgroupistransferredtotheproteinitself,inactivatingtheprotein.第34章DNA的復制和修復-O6-甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶第34章DNA的復制和修復-1、概念：在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損傷部分切除，并以完整的那一條鏈為模板，合成出切去部分，DNA恢復正常結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)缺陷的修復：（1）核酸內(nèi)切酶識別DNA損傷部位，在其附近將其切開。（2）核酸外切酶切除損傷的DNA。（3）DNA聚合酶1修復。（4）DNA連接酶連接。2、類型：（三）、切除修復（核苷酸）切除修復（堿基）切除修復第34章DNA的復制和修復-切除修復堿基切除修復核苷酸切除修復

單個堿基缺陷的修復，如被堿基修飾，如烷基化DNA聚合酶1第34章DNA的復制和修復-堿基切除修復：指先切除受損失的堿基，形成AP位點（無嘌呤，無嘧啶位點），再在AP位點附近切除小段DNA片段，通過DNA聚合酶修復。損傷形式：如（1）堿基烷基化，（2）DNA復制時，有少量dUTP摻入DNA鏈等個別堿基的損傷。相關(guān)的酶：DNA糖基化酶（切除糖苷鍵，N-糖苷酶）具有專一性；

AP核酸內(nèi)切酶；

DNA聚合酶1（兼有外切酶和聚合酶活性）堿基切除修復第34章DNA的復制和修復-堿基切除修復：不是直接替換堿基單個堿基缺陷的修復N-糖苷酶核酸內(nèi)切酶DNA聚合酶1N-糖苷酶又稱為DNA糖基化酶第34章DNA的復制和修復-核苷酸切除修復如果DNA損傷造成DNA螺旋結(jié)構(gòu)較大變形，則需要以核苷酸切除修復，如環(huán)丁烷嘧啶二聚體和其他光反應(yīng)產(chǎn)物以及一些化學物質(zhì)產(chǎn)生的大加合物。核苷酸切除修復缺陷與癌癥的發(fā)生有關(guān)，如著色性皮膚病，就是由于體內(nèi)核苷酸切除修復系統(tǒng)缺陷引起，因缺乏能切除T-T二聚體的特異性核酸內(nèi)切酶所致。

(1)如何證明人類T-T二聚體采取切除修復而不是細菌的直接修復？（H3標記的dTTP）-南京大學2002。

(2)

單個核苷酸插入或缺失造成的突變多用錯配修復，不是核苷酸切除修復第34章DNA的復制和修復-TT嘧啶二聚體

TT嘧啶二聚體大腸桿菌光復活核苷酸切除修復高等哺乳動物核苷酸切除修復O6-甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶大腸桿菌直接修復高等哺乳動物思考：著色性皮膚病和正常人的細胞經(jīng)紫外線照射后，分裂DNA，并使之變性，發(fā)現(xiàn)正常人的單鏈DNA相對分子量明顯減小，著色性皮膚病沒有明顯變化。為什么？著色性皮膚?。后w內(nèi)核苷酸切除修復系統(tǒng)缺陷引起第34章DNA的復制和修復-

核苷酸切除修復這種方式可以修復DNA發(fā)生的幾乎所有類型的巨大損傷，包括某些與致癌劑共價結(jié)合的堿基第34章DNA的復制和修復-

（四）重組修復1、重組修復的定義受損傷的DNA在進行復制時，跳過損傷部位，在子代DNA鏈與損傷相對應(yīng)部位出現(xiàn)缺口。通過分子間重組，從完整的母鏈上將相應(yīng)的堿基順序片段移至子鏈的缺口處，然后再用合成的多核苷酸來補上母鏈的空缺，此過程即重復修復。并非完全校正。RecA蛋白被認為在DNA重組和重組修復中均起關(guān)鍵作用。a、DNA重組活性（交換DNA鏈）b、與單鏈DNA結(jié)合活性c、少數(shù)蛋白的proteinase活性RecA的三種功能第34章DNA的復制和修復-重組修復過程SometimesDNAdamagepersistsratherthanbeingreversedorremoved,butitsharmfuleffectsmaybeminimized.Thisoftenrequiresreplicationacrossdamagedareas,sotheprocessiscalledpostreplicationrepairPostreplicationrepair第34章DNA的復制和修復-（五）、SOS反應(yīng)及其誘導的修復

SOS誘導修復是細胞DNA受到嚴重損傷或DNA復制系統(tǒng)受到抑制的緊急情況下，為求得生存而出現(xiàn)的一系列誘導性修復反應(yīng)。廣泛存在于真核和原核生物?，F(xiàn)象：用紫外線照射過的λ噬菌體感染事先經(jīng)低劑量紫外線照射的大腸桿菌，存活的噬菌體數(shù)大大增加，而且存活的噬菌體中出現(xiàn)較多的突變體。如果感染的是未經(jīng)照射的大腸桿菌，那么噬菌體的存活率和突變率都較低。第34章DNA的復制和修復-

SOS反應(yīng)及其誘導的修復

SOS反應(yīng)誘導的修復系統(tǒng)包括：避免差錯的修復：SOS反應(yīng)能誘導光復活切除修復和重組修復中某些關(guān)鍵酶和蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，從而加強光復活切除修復和重組修復的能力，這屬于避免差錯的修復。傾向差錯的修復：SOS反應(yīng)還能誘導產(chǎn)生缺乏校對功能的DNA聚合酶(Ⅳ/Ⅴ)，它能在DNA損傷部位進行復制而避免了死亡，可是卻帶來了高的突變率，這屬于傾向差錯的修復。第34章DNA的復制和修復-

SOS反應(yīng)及其誘導的修復SOS反應(yīng)的機理：由

RecA

蛋白和LexA

阻遏物的相互作用引起的。

RecA蛋白：不僅在DNA的同源重組中起作用，也是SOS反應(yīng)的最初的發(fā)動因子。在（單鏈DNA）和ATP存在時，RecA蛋白被激活。

LexA阻遏物：是許多基因的阻遏物，因其存在導致許多基因不表達。。誘導信號（單鏈DNA和ATP在體外）RecA蛋白，

LexA自身潛在的蛋白酶活性被激活

LexA自切割，消除LexA對RecA和SOS的阻遏激活激活

第34章DNA的復制和修復-

SOSandRepair當DNA復制受阻/DNAdamaged細胞內(nèi)原少量表達的RecA-p與單鏈DNA結(jié)合激活RecA-p的proteinase活性修復損傷LexA降解（自我分解）相關(guān)基因表達

SOSopen當DNA復制度過難關(guān)后RecA-p很快消失LexAgeneonSOSoff？第34章DNA的復制和修復-思考題1.大腸桿菌堿基錯配修復系統(tǒng)所識別的核酸序列為()，被甲基化的堿基是()。

RecA蛋白與()結(jié)合后獲得蛋白水解酶的活性。端粒酶由蛋白質(zhì)和()兩部分組成。

南開大學2000年生物化學2.E.coil參與錯配修復的DNA聚合酶是_____。

華東師范大學2007年3.（判斷）錯配修復和重組修復因為發(fā)生在DNA復制之后，因此稱為復制后修復。

中科院20064.對損傷的DNA進行光復活修復時，主要作用的部位是：