DNA的复制和修复.ppt

Chapter34DNA的复制和修复,核酸代谢,？,ReolicationRepairofDNA,（一）DNA是生物遗传的物质基础遗传信息的载体,遗传信息以密码的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序三联体密码。,DNA,RNA,protein,replication,transcription,reversetranscription,translation,replication,（二）中心法则,Chapter31DNA的复制和修复,一、基因信息的传递,Chapter31DNA的复制和修复,二、DNA的复制,（一）DNA的存在形式染色体与质粒,严紧控制质粒,又叫单拷贝质粒：每个细胞内只有一个或少数几个拷贝,松弛控制质粒,又叫多拷贝质粒：每个细胞内含有许多拷贝（20以上）,DNA复制是指DNA的自我复制，也就是以亲代DNA为模板产生子代DNA的过程，最初称DNA的半保留复制（semiconservationreplication），进一步的研究发现半保留复制为半不连续复制（semidiscontinuousreplication）。,Chapter31DNA的复制和修复,二、DNA的复制,（二）DNA的半保留复制,DNA进行复制时，双螺旋结构解开而成为单链，用于合成新的互补链。子代细胞出现新的DNA双链，其中一股单链是从亲代完整地接受过来的。另一股单链完全重新合成，且按碱基配对原则互补。,1、DNA半保留复制的概念,2、DNA半保留复制的证据,氮同位素示踪试验和放射自显影法,意义：保持DNA在代谢上的稳定性。,DNA半保留复制的证据,Chapter31DNA的复制和修复,二、DNA的复制,（三）DNA复制的起点(origin)和方式,复制子(replicon)：基因组能独立进行复制的单位叫复制子，每个复制子都含有控制复制起始的origin和终止复制的terminus。,双向复制(bi-directional)、单向复制(unidirectional)；复制叉(replicationfork)或生长点(growingpoint)多复制子(multi-replication),Chapter31DNA的复制和修复,二、DNA的复制,（四）DNA聚合反应和有关的酶这种能催化DNA合成的酶称DNA聚合酶（DNApolymerase）,1.底物dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.聚合酶DNA聚合酶（DNA依赖的DNA聚合酶)DNA-pol3.模板单链的DNA母链4.引物寡核苷酸引物（RNA)5.其他酶和蛋白质因子解链酶，解旋酶，单链结合蛋白，连接酶,聚合机制,DNA聚合酶具有5至3的聚合活性（53）,需要引物链的存在,其次，DNA聚合酶具有核酸外切酶活性35外切酶活性53外切酶活性,DAN聚合酶（DNApolymerase）分类,大肠杆菌DNA聚合酶,大肠杆菌有三种不同的DNA聚合酶，即DNA聚合酶I、II和III。,DNA聚合酶I是一种多功能酶：（1）沿53方向延长DNA链（DNA聚合酶活力）；（2）由3端水解DNA链（35核酸外切酶活力）；（3）由5端水解DNA链（53核酸外切酶活力）等功能。常用的工具酶,复制准确性的保证：DNA复制过程中碱基的配对受到双重核对，即DNA聚合酶的选择作用和35外切酶的校正作用。,DNA聚合酶II：只具有35核酸外切酶活力,DNA聚合酶III：真正起复制作用的酶，对温度敏感（看414页）,Chapter31DNA的复制和修复,二、DNA的复制,（五）复制中的解链和DNA分子的拓扑学变化,1、解螺旋酶,领头链rep蛋白DnaB随从链解链酶,Chapter31DNA的复制和修复,二、DNA的复制,（五）复制中的解链和DNA分子的拓扑学变化,2、DNA拓扑异构酶(解旋酶）3、引物酶和引发体引物酶RNA聚合酶DnaG（RNA聚合酶）引发体DnaA辨认复制启始点，再结合DnaB,DnaC及其他复制因子形成复合体,Chapter31DNA的复制和修复,二、DNA的复制,（五）DNA连接酶（ligase）催化两段DNA之间的连接,Chapter31DNA的复制和修复,二、DNA的复制,（六）DNA的半不连续复制,日本学者冈崎等提出了DNA的不连续复制模型（1968）。,1、DNA半不连续复制的概念,当DNA复制时，一条链是连续的，另一条链是不连续的。前导链、滞后链；冈崎片段冈崎片段的合成需要一小段RNA为引物，“引物合成酶”,2、DNA半不连续复制的过程（请看418页）,Chapter31DNA的复制和修复,二、DNA的复制,（七）DNA复制的过程421页,1、复制的起始：DNA解成单链；引发体的生成2、复制的延长：复制延长的生化过程；复制的半不连续性和冈崎片段：前导链，滞后链,冈崎片段：DNA复制过程中出现一些不连续片段，这些不连续片段只存在与DNA复制叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为冈崎片段。,3、复制的终止：终止点ter,复制过程中各酶和蛋白质因子的作用,Chapter31DNA的复制和修复,三、DNA的损伤与修复,（一）什么是DNA的损伤？,某些理化因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，作用于DNA，造成其结构和功能的破坏，从而引起生物突变和致死的效应，称为DNA的损伤。,常见的DNA的损伤方式嘧啶二聚体的形成,Chapter31DNA的复制和修复,三、DNA的损伤与修复,（二）DNA的修复,DNA损伤的修复是生物在长期进化过程中获得的一种能使DNA的损伤得到恢复的保护功能。,光修复和暗修复（切除修复、重组修复和SOS修复）,1、光修复(photoreactivation),可见光激活了光复活酶，消除由于紫外线照射而形成的嘧啶二聚体（低等生物和鸟类）。,1、光修复(photoreactivation),紫外光照射可使相邻的两个T形成二聚体光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，DNA完全恢复正常。光修复酶的激活需300-600m波长的光。,2、暗修复(darkrepair),（1）切除修复：掌握概念和过程,参与的酶有核酸内切酶，pol,DNA连接酶,（2）重组修复：了解概念和过程,2、暗修复(darkrepair),重组蛋白RecA，pol，连接酶参与，损伤会保留下去,（3）诱导修复和应急反应（SOS）：包括避免差错的修复和倾向差错的修复两个方面。了解概念和过程,2、暗修复(darkrepair),DNA损伤面太大，复制难以继续。复制，修复的酶，重组蛋白RecA，调控蛋白LexA等组成一个庞大的调控网络。特异性很低着色性干皮病患者缺乏特异的核酸内切酶，紫外光照射后易患皮肤癌,Chapter31DNA的复制和修复,四、DNA的突变,1、什么是突变-DNA分子上碱基的改变自发突变、人