第十章 DNA的合成与修复

1、1 主讲教师：季祥 邮箱： 本章主要内容本章主要内容 一、一、DNADNA的半保留复制的半保留复制 二、二、DNADNA复制的起点与方向复制的起点与方向 三、三、DNADNA的半不连续复制的半不连续复制 四、与四、与DNA DNA 复制有关的蛋白质复制有关的蛋白质 五、大肠杆菌五、大肠杆菌DNADNA的复制过程的复制过程 六、复制起始的时序控制六、复制起始的时序控制 七、真核生物七、真核生物DNADNA复制特点复制特点 八、八、DNADNA损伤的修复损伤的修复 1. 掌握遗传信息传递的中心法则。掌握遗传信息传递的中心法则。 2. 掌握掌握DNA复制的一般规律：复制的一般规律：DNA的半保留复制

2、、的半保留复制、 DNA的半不连续复制的概念。的半不连续复制的概念。 3. 了解三种大肠杆菌了解三种大肠杆菌DNA聚合酶的催化特性及其功聚合酶的催化特性及其功 用；了解原核生物用；了解原核生物DNA的复制过程。的复制过程。 4. 了解使了解使DNA损伤的因素；损伤的因素；DNA损伤的修复机制：损伤的修复机制： 错配修复、碱基切除修复、核苷酸切除修复、直接修错配修复、碱基切除修复、核苷酸切除修复、直接修 复、重组修复及倾向差错的修复的过程及过程所需要复、重组修复及倾向差错的修复的过程及过程所需要 的酶类；了解的酶类；了解DNA损伤修复的意义。损伤修复的意义。 目的要求目的要求 1964-1970

3、 1964-1970 发现劳氏肉瘤病毒的遗传信息传递方式：逆转录发现劳氏肉瘤病毒的遗传信息传递方式：逆转录 19531953年，年，WatsonWatson和和CrickCrick提出中心法则：遗传信息的单向流动。提出中心法则：遗传信息的单向流动。 中心法则：中心法则： 病毒（复制）病毒（复制）复制复制 转录转录 DNA RNA 蛋白质蛋白质 翻译 逆转录逆转录 RNARNA的复制存在于的复制存在于RNARNA病毒病毒 DNA DNA是生物遗传的主要物质基础，生物机体的遗传信息以密是生物遗传的主要物质基础，生物机体的遗传信息以密 码的形式编码在码的形式编码在DNADNA分子上，表现为特定的核苷

4、酸排列顺序，分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序， 并通过并通过DNADNA的复制由亲代传递给子代。在后代的生长发育过程的复制由亲代传递给子代。在后代的生长发育过程 中，遗传信息自中，遗传信息自DNADNA转录给转录给RNA,RNA,然后翻译成特异的蛋白质，以然后翻译成特异的蛋白质，以 执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状。执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状。 复制：复制：以亲代以亲代DNADNA或或RNARNA为模板，根据为模板，根据碱基配对碱基配对 的原则的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同 的子代的子代DNADNA或或

5、RNARNA的过程。的过程。 几个基本概念：几个基本概念： 逆转录：逆转录：以以RNARNA为模板，在为模板，在逆转录酶逆转录酶的作用下，的作用下， 生成生成DNADNA的过程。的过程。 翻译：翻译：亦叫转译，以亦叫转译，以mRNAmRNA为模板，将为模板，将mRNAmRNA的密的密 码解读成蛋白质的码解读成蛋白质的氨基酸顺序氨基酸顺序的过程。的过程。 转录：转录：以以DNADNA为模板，按照碱基配对原则合成为模板，按照碱基配对原则合成 RNARNA，即将即将DNADNA所含的遗传信息传给所含的遗传信息传给RNARNA，形成一形成一 条条与与DNADNA链互补的链互补的RNARNA的过程。的过

6、程。 Reverse transcription 中心法则图示中心法则图示 一、一、DNADNA的半保留复制的半保留复制 2.2.半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据: : 1.1.定义：定义： 1958 1958年年MeselsonMeselson和和StahlStahl用同位素用同位素15 15N N标记 标记大大 肠杆菌肠杆菌DNADNA, ,首先证明了首先证明了DNADNA的半保留复制。的半保留复制。 以以亲代亲代DNADNA双链双链为模板以为模板以碱基互补碱基互补方式合成子方式合成子 代代DNADNA，这样新形成的子代这样新形成的子代DNADNA中，一条链来自亲中，一条链来自亲

7、代代DNADNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方而另一条链则是新合成的，这种复制方 式叫式叫半保留复制半保留复制。 DNADNA复复 制的可制的可 能方式能方式 全保留与全保留与 全新复制全新复制 分散复制分散复制 半保留半保留 复制复制 DNADNA半保留复制图示：半保留复制图示： 半保留复制的证明：半保留复制的证明： Meselson Meselson 和和StahlStahl将同位素将同位素15 15N N标记的 标记的 1515NH NH4 4ClCl加入大肠杆菌的培养基中培养加入大肠杆菌的培养基中培养1212代，代， 使大肠杆菌的使大肠杆菌的DNADNA都带上都带上15 15N

8、N的标记，然后 的标记，然后 将该大肠杆菌转入将该大肠杆菌转入14 14N N的普通培养基中培养 的普通培养基中培养 后，分离子一代、子二代、子三代、子四后，分离子一代、子二代、子三代、子四 代代DNADNA，进行进行氯化铯氯化铯密度梯度离心，实验密度梯度离心，实验 证明了证明了DNADNA的半保留复制。的半保留复制。 1515N-DNA N-DNA的密度大于的密度大于14 14N-DNA N-DNA的密度的密度 亲代亲代DNADNA（15 15N N 15 15N N） ） 子一代子一代DNADNA（15 15N N 14 14N N） ） 子二代子二代DNA (DNA (15 15N N

9、14 14N N， ，14 14N N 14 14N 1:1) N 1:1) 子三代子三代DNA (DNA (15 15N N 14 14N N， ，14 14N N 14 14N 1 N 1: :3)3) 子四代子四代DNA (DNA (15 15N N 14 14N N， ，14 14N N 14 14N 1 N 1:7 :7 ) ) 亲代亲代DNADNA与子二代与子二代DNADNA的混合物的混合物 亲代亲代DNADNA与子四代与子四代DNADNA的混合物的混合物 复制中的大肠杆菌染色复制中的大肠杆菌染色 体放射自显影图体放射自显影图 DNADNA的半保留复制的生物学意义：的半保留复制的生

10、物学意义： DNA DNA在代谢上的稳定性并非指在代谢上的稳定性并非指DNADNA 是一种惰性物质。是一种惰性物质。 DNADNA的半保留复制表明的半保留复制表明DNADNA在代谢上在代谢上 的的稳定性稳定性，是，是保证亲代的遗传信息稳保证亲代的遗传信息稳 定地传递给后代必要措施。定地传递给后代必要措施。 双向复制双向复制 单向复制单向复制 二、二、 DNADNA 复复 制制 的的 起起 点点 与与 方方 向向 复制中的DNA 复制原点复制原点 复制叉复制叉 DNADNA复制的主要方式复制的主要方式 大肠杆菌双链大肠杆菌双链环状环状DNADNA的复制（的复制（一个一个复制起点，复制起点， 双向

11、复制）双向复制） 3 不同位置不同位置D-D-环式环式复制方式（线粒体双链环状复制方式（线粒体双链环状DNADNA： 两条链的两条链的复制起点复制起点不同位置，且复制不同步）不同位置，且复制不同步） 真核细胞真核细胞线状染色体线状染色体DNADNA的复制方式（的复制方式（多个多个复制起复制起 点，双向复制）点，双向复制） 单向单向滚环式滚环式复制（噬菌体复制（噬菌体 X174DNAX174DNA单链环状）单链环状） 三、三、DNADNA复制的半不连续性复制的半不连续性 前导链前导链 滞后链滞后链 冈崎片段冈崎片段 前导链：前导链：以以3 5 方向的方向的 亲代链为模板连续合成的子代链。亲代链为

12、模板连续合成的子代链。 滞后链：滞后链：以以5 3方向方向 的亲代链为模板的子代链先逆的亲代链为模板的子代链先逆 复制叉移动方向合成冈崎片段，复制叉移动方向合成冈崎片段， 再连接成滞后链。再连接成滞后链。 半不连续复制的发现半不连续复制的发现 同位素实验，用含同位素实验，用含3 3H H的的dTdT标记用标记用T T4 4噬菌体感染的大肠噬菌体感染的大肠 杆菌杆菌 短时间内分离的短时间内分离的DNADNA均为均为DNADNA小片段小片段一段时间一段时间 后后检测到检测到 DNADNA大片段。当用大片段。当用DNADNA连接酶的缺失的变异连接酶的缺失的变异 株时，检测到大量株时，检测到大量DNA

13、DNA片段的积累。片段的积累。证明证明DNADNA复制中有复制中有 小片段合成。小片段合成。 测定测定DNADNA小片段，远远大于合成小片段，远远大于合成DNADNA的一半。似乎两条的一半。似乎两条 链都是不连续合成的，后发现是由于链都是不连续合成的，后发现是由于U U替代替代dTdT渗入渗入DNADNA中，中， 而被尿嘧啶而被尿嘧啶- -N-N-糖基酶切除所致。糖基酶切除所致。 在缺少尿嘧啶在缺少尿嘧啶- -N-N-糖基酶的突变植株中，糖基酶的突变植株中，DNADNA的的U U不再不再 被切除，则被切除，则检测到一半检测到一半3 3H H标记出现在小片段（冈崎片段）标记出现在小片段（冈崎片段

14、） 中。中。 1968 1968日本学者冈崎：日本学者冈崎： 四、与四、与DNADNA复制有关的酶和蛋白质复制有关的酶和蛋白质 n原料：原料：四种脱氧核苷三磷酸四种脱氧核苷三磷酸dATPdATP、dGTP dCTP dTTP)dGTP dCTP dTTP) n需要模板：需要模板：以以DNADNA为模板链，合成子代为模板链，合成子代DNADNA，模板可以模板可以 是双链，也可以是单链是双链，也可以是单链DNADNA。合成产物与模板互补。合成产物与模板互补。 n 需要引物：需要引物：一小段一小段RNA(RNA(或或DNADNA）为引物，在大肠杆为引物，在大肠杆 菌中，菌中，DNADNA的合成需要一

15、段的合成需要一段RNARNA链作为引物，引物含链作为引物，引物含 3 -3 -OH. OH. n合成方向：合成方向：5 5 3 3 ( (一一) ) DNADNA聚合酶：聚合酶：19561956年年KornbergKornberg等在大肠杆菌中等在大肠杆菌中 首先发现首先发现DNADNA聚合酶，其后发现该酶在许多生物中广聚合酶，其后发现该酶在许多生物中广 泛存在。泛存在。该酶的催化性质如下：该酶的催化性质如下： （二）大肠杆菌（二）大肠杆菌DNADNA聚合酶聚合酶 （1 1）5 5 3 3 聚合酶聚合酶功能（但持续合成功能（但持续合成DNADNA的能力差）；的能力差）； （2 2）3 3 5

16、5外切酶外切酶活性（对双链无作用，在正常聚合活性（对双链无作用，在正常聚合 条件下，此活性不能作用于生长链，只作用于生长中不配条件下，此活性不能作用于生长链，只作用于生长中不配 对的单链，校对功能。）；对的单链，校对功能。）； （3 3）还具有）还具有5 5 33外切酶外切酶活性（双链有效）；活性（双链有效）； 1 1、DNADNA聚合酶聚合酶:19561956年年KornbergKornberg首先从首先从大肠杆菌大肠杆菌中分中分 离。该酶为单体酶离。该酶为单体酶, ,含一个锌原子。为多功能酶，具有含一个锌原子。为多功能酶，具有: : 该酶缺失时大肠杆菌仍具有该酶缺失时大肠杆菌仍具有DNAD

17、NA合成酶活性，只是对合成酶活性，只是对 DNADNA损伤的修复能力损伤的修复能力下降，容易导致变异和死亡。推测该下降，容易导致变异和死亡。推测该 酶主要是对酶主要是对DNADNA损伤的修复，以及在损伤的修复，以及在DNADNA复制时复制时RNARNA引物切引物切 除及其缺口的填补。除及其缺口的填补。 DNADNA聚合酶催化的反应：聚合酶催化的反应： DNADNA聚合酶聚合酶的功能的功能 Arthur Kornberg Arthur Kornberg 1918 Stanford University Stanford University Stanford, CA, USAStanford,

18、CA, USA The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1959 for their discovery of the mechanisms in the biological synthesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid 2 2、DNADNA聚合酶聚合酶： 多亚基酶，聚合作用，聚合活力比多亚基酶，聚合作用，聚合活力比DNADNA聚聚 合酶合酶高；持续合成高；持续合成DNADNA的能力差。该酶缺的能力差。该酶缺 失时大肠杆菌仍具有失时大肠杆菌仍具有DNADNA合成能力，推测该合成能力，

19、推测该 酶仍然不是真正的酶仍然不是真正的DNADNA聚合酶。该酶聚合酶。该酶具有具有 33 5 5外切酶活性外切酶活性。其功能可能在。其功能可能在修复修复 紫外光引起的紫外光引起的DNADNA损伤损伤中起作用。中起作用。 3 3、DNADNA聚合酶聚合酶 多亚基酶，含多亚基酶，含十种亚基十种亚基: : （），其中（其中（）称称 为为核心酶核心酶，2 2称为夹子，（称为夹子，（2 2）组成组成 复合物复合物，其主要功能是帮助，其主要功能是帮助亚基夹住亚基夹住DNADNA，故故 称为称为夹子装配器夹子装配器，该酶，该酶DNADNA合成的合成的持续能力强持续能力强，主，主 要与该结构有关。另外，该酶

20、合成要与该结构有关。另外，该酶合成速度大，活性高，速度大，活性高， 缺失时大肠杆菌因缺失时大肠杆菌因DNADNA复制抑制而致死。因此认为复制抑制而致死。因此认为 该酶该酶DNADNA的真正复制酶的真正复制酶。 DNADNA聚合酶聚合酶全酶的亚基组成全酶的亚基组成 亚基亚基 相对分相对分 子量子量 亚基亚基 数目数目 基因基因亚基功能亚基功能 132000 27000 10000 71000 52000 35000 33000 15000 12000 37000 2 2 2 2 2 1 1 1 1 4 dnaE dnaQ holE dnaX dadX holA holB holC holD dn

21、aN 聚合作用聚合作用 3 5外切酶的校对功能外切酶的校对功能 组建核心酶组建核心酶 使核心酶二聚化使核心酶二聚化 依赖依赖DNADNA的的ATPATP酶，形成酶，形成复合物复合物 与与亚基结合，形成亚基结合，形成复合物复合物 形成形成复合物复合物 形成形成复合物复合物 形成形成复合物复合物 两个两个亚基形成滑动夹子，以提高酶亚基形成滑动夹子，以提高酶 的持续合成能力。的持续合成能力。 DNA聚合酶聚合酶的异二聚体的异二聚体 前导链的合成前导链的合成 滞后链的合成滞后链的合成 DNA DNA聚合酶聚合酶 的的- -钳子钳子 俯视图俯视图 DNA双螺旋双螺旋 DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶

22、DNA聚合酶聚合酶 结构基因结构基因 不同种类的亚基不同种类的亚基 数目数目 相对分子质量相对分子质量 35外切酶外切酶 53外切酶外切酶 聚合速度（核苷聚合速度（核苷 酸酸/分）分） 持续合成能力持续合成能力 功能功能 Pol A 1 103,000 1,000-1,200 3-200 切除引物，修 复 Pol B 7 88,000 2,400 1,500 修复 Pol C 10 830,000 15,000-60,000 500,000 复制 大肠杆菌三种大肠杆菌三种DNA聚合酶比较聚合酶比较 ( (三）三）DNADNA连接酶：连接连接酶：连接DNADNA双链中的单链切口双链中的单链切口

23、作用特点：作用特点： 大肠杆菌和其它细菌的大肠杆菌和其它细菌的DNADNA连接酶连接酶要求要求 NADNAD+ +提供能量；在高等生物和噬菌体中，提供能量；在高等生物和噬菌体中， 则要求则要求ATPATP提供能量。提供能量。T T4 4噬菌体的噬菌体的DNADNA连接连接 酶不仅能连接双链酶不仅能连接双链DNADNA上的粘性切口，而上的粘性切口，而 且能连接无粘性末端的平头双链且能连接无粘性末端的平头双链DNADNA。 DNA DNA连接酶在连接酶在DNADNA复制、损伤修复、重复制、损伤修复、重 组组等过程中起重要作用。等过程中起重要作用。 DNADNA连接酶作用机理连接酶作用机理 ( (四

24、四) )与与DNADNA合成有关的其它蛋白因子合成有关的其它蛋白因子( (大肠杆菌中大肠杆菌中) ) 蛋白质蛋白质功能功能相对分子量相对分子量 （10103 3） 分子分子/ /细胞细胞 DNADNA旋转酶（或拓旋转酶（或拓 扑异构酶）扑异构酶） DNADNA解链酶解链酶 单链结合蛋白单链结合蛋白 引物合成酶引物合成酶 DNADNA聚合酶聚合酶 引入或松开引入或松开 超螺旋超螺旋 使双链使双链DNADNA 解链解链 稳定单链区稳定单链区 合成合成RNARNA引物引物 除去引物并除去引物并 填满缺口填满缺口 400400 6565 7474 6060 109109 5050 300300 100

25、100 300300 1、拓扑异构酶、拓扑异构酶 拓扑异构酶：拓扑异构酶：催化催化DNADNA的拓扑连环数发的拓扑连环数发 生变化的酶，在生变化的酶，在DNADNA重组修复和其它转变方重组修复和其它转变方 面起重要作用。面起重要作用。 除连环数不同外其它性质均相同的除连环数不同外其它性质均相同的DNADNA 分子称为分子称为拓扑异构体拓扑异构体，引起拓扑异构体反，引起拓扑异构体反 应的酶称为应的酶称为拓扑异构酶拓扑异构酶。 拓扑异构酶拓扑异构酶：使使DNADNA一条链发生断裂和再一条链发生断裂和再 连接。作用是松解负超螺旋，反应不需要能连接。作用是松解负超螺旋，反应不需要能 量。主要集中在活性

26、转录区，同转录有关。量。主要集中在活性转录区，同转录有关。 拓扑异构酶拓扑异构酶：使使DNADNA两条链发生断裂和再两条链发生断裂和再 连接。当引入负超螺旋时需要由连接。当引入负超螺旋时需要由ATPATP提供能量，提供能量， 同复制有关。同复制有关。 两类拓扑异构酶作用特点两类拓扑异构酶作用特点: : 二者共同控制二者共同控制DNADNA的拓扑结构。的拓扑结构。 2 2、解螺旋酶、解螺旋酶 （解链酶）（解链酶） 通过水解通过水解ATPATP将将DNADNA两条链打开。两条链打开。E.coliE.coli 中的中的reprep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I I、

27、IIII、IIIIII。每解开一对碱基需要水解每解开一对碱基需要水解2 2个个ATPATP 分子。分子。 引发体可以沿模板链引发体可以沿模板链5 5 3 3方向移动方向移动, ,具有具有识识 别合成起始位点别合成起始位点的功能，移动到一定位置上即可引的功能，移动到一定位置上即可引 发发RNARNA引物的合成。移动和引发均需要引物的合成。移动和引发均需要ATPATP提供能量，提供能量， nn蛋白具有蛋白具有ATPATP酶的活力。引发体的移动与复制叉酶的活力。引发体的移动与复制叉 移动的方向相同，与移动的方向相同，与冈崎片段冈崎片段的合成方向相反。的合成方向相反。 3 3、引物合成酶与引发前体、引

28、物合成酶与引发前体 引物合成酶：引物合成酶：催化引物催化引物RNARNA的生成的生成 引发前体引发前体: :它由多种蛋白质它由多种蛋白质dnaAdnaA、dnaBdnaB、dnaCdnaC、 n n、nn、nn和和i i组成。引发前体再与引发酶结组成。引发前体再与引发酶结 合组装成引发体。合组装成引发体。 稳定稳定DNADNA解开的单链，防止复性和保护单解开的单链，防止复性和保护单 链部分不被核酸酶水解。链部分不被核酸酶水解。 4 4、单链结合蛋白：、单链结合蛋白： （五）、参（五）、参 与与DNA复制复制 的酶与蛋白的酶与蛋白 因子总览图因子总览图 五、五、 DNADNA的复制过程的复制过程

29、：（以大肠杆菌为例）（以大肠杆菌为例） 复制的终止复制的终止： 复制的起始复制的起始 1 1、起始复合物的形成：称为引发、起始复合物的形成：称为引发 2 2、RNARNA引物的合成引物的合成 链的延伸：链的延伸： 复制原点复制原点oriC和原点的识别：和原点的识别： 从复制原点到终点，组成一个从复制原点到终点，组成一个复制单位复制单位，叫，叫复制子复制子 （基因组独立进行复制的单位）。（基因组独立进行复制的单位）。 DNADNA的复制有特定的起始位点，叫做的复制有特定的起始位点，叫做复制原点复制原点。常用。常用 ori C(ori C(或或o o）表示。大肠杆菌的复制原点表示。大肠杆菌的复制原

30、点ori Cori C由由245245个个bpbp 构成，含两组保守的重复序列：三个构成，含两组保守的重复序列：三个1313bpbp的序列（富含的序列（富含A A、 T T的序列）和四个的序列）和四个9 9bpbp的序列；许多生物的复制原点也都是的序列；许多生物的复制原点也都是 富含富含A A、T T的区段的区段。 复制原点复制原点由由DnaADnaA蛋白识别，蛋白识别， 在原点由在原点由DnaBDnaB蛋白（解螺旋蛋白（解螺旋 酶）将双螺旋解开成单链状态，分别作为模板，合成其互酶）将双螺旋解开成单链状态，分别作为模板，合成其互 补链补链( (DNADNA双链的解开还需双链的解开还需DNADN

31、A拓扑异构酶拓扑异构酶 、 SSB), SSB),在原在原 点处形成一个眼状结构，叫点处形成一个眼状结构，叫复制眼复制眼。 （一）复制起始（一）复制起始 1 1、拓扑异构酶解开超螺旋。、拓扑异构酶解开超螺旋。 2 2、Dna ADna A蛋白识别并在蛋白识别并在ATPATP存在存在 下结合于四个下结合于四个9 9bpbp的重复序列。的重复序列。 3 3、在类组蛋白（、在类组蛋白（HUHU、ATPATP参与下参与下, , Dan ADan A蛋白变性蛋白变性1313个个bpbp的重复序的重复序 列列, ,形成开链复合物。形成开链复合物。 4 4 、Dna BDna B借助于水解借助于水解ATPA

32、TP产生的产生的 能量在能量在Dna CDna C的帮助下沿的帮助下沿5 5 3 3 方向移动，解开方向移动，解开DNADNA双链，形成双链，形成 前引发复合物。前引发复合物。 5 5、单链结合蛋白结合于单链。、单链结合蛋白结合于单链。 6 6、引物合成酶（、引物合成酶（Dna GDna G蛋白）开蛋白）开 始合成始合成RNARNA引物。引物。 (二二) 链的延链的延 长（冈崎片长（冈崎片 段的合成）段的合成） 真核生物的真核生物的 冈崎片段为：冈崎片段为： 100-200100-200bpbp 原核生物的原核生物的 冈崎片段为：冈崎片段为： 1000-20001000-2000bpbp DN

33、A DNA链的延伸链的延伸 在在DNADNA聚合酶聚合酶的催化下，的催化下， 以四种以四种5 -5 -脱氧核苷三磷脱氧核苷三磷 酸为底物，在酸为底物，在RNARNA引物的引物的33 端以磷酸二酯键连接上脱端以磷酸二酯键连接上脱 氧核糖核苷酸并释放出焦氧核糖核苷酸并释放出焦 磷酸。磷酸。DNADNA链的延伸同时进链的延伸同时进 行前导链和滞后链的合成。行前导链和滞后链的合成。 两条链方向相反。两条链方向相反。 前导链前导链 滞后链滞后链 冈崎片段冈崎片段 半不连续复制半不连续复制 冈崎模型冈崎模型 冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接: 前导链和滞

34、后链的合成（前导链和滞后链的合成（DNADNA聚合酶的异二聚体催化）聚合酶的异二聚体催化） (三三) 复制的终止复制的终止 顺时针终止陷阱顺时针终止陷阱 逆时针终止陷阱逆时针终止陷阱 Ter: Ter:终止陷阱，引起复制终止的特定区域，终止陷阱，引起复制终止的特定区域，2020bpbp的序列，终止的序列，终止 利用物质利用物质TusTus可识别并结合，从而导致可识别并结合，从而导致DNADNA复制的终止。复制的终止。 大肠杆菌大肠杆菌DNADNA 复制的终止复制的终止 ( (四四) ) DNADNA复制的精确性（高保真复制）复制的精确性（高保真复制） 1 1、碱基的配对规律：、碱基的配对规律：

35、摸板链与新生链之间的碱基配摸板链与新生链之间的碱基配 对保证碱基配错几率约为对保证碱基配错几率约为1/101/104 41/101/105 5。 2 2、DNADNA聚合酶的聚合酶的3535外切酶活性的校对功能，外切酶活性的校对功能，使使 碱基的错配几率又降低碱基的错配几率又降低10010010001000倍。倍。 3 3、DNADNA的损伤修复系统。的损伤修复系统。 DNA DNA复制必须具有复制必须具有高度精确性高度精确性，在大肠杆菌的细胞，在大肠杆菌的细胞 DNADNA复制中其复制中其错误率约为错误率约为1/101/109 91/101/1010 10， ，即每即每10109 9 101

36、010 10个核苷酸才出现一个错误，也就是大肠杆菌染色 个核苷酸才出现一个错误，也就是大肠杆菌染色 体体DNADNA复制复制100010001000010000次才出现一个核苷酸的错误。次才出现一个核苷酸的错误。 这么高的精确性的保证主要与下列因素有关：这么高的精确性的保证主要与下列因素有关： 六、复制起始六、复制起始 的时序控制的时序控制 七、真核生物七、真核生物DNADNA复制复制的特点的特点 4 4、真核生物染色体在全部复制完之前起点不再重新真核生物染色体在全部复制完之前起点不再重新 开始复制；而在快速生长的原核生物染色体开始复制；而在快速生长的原核生物染色体DNADNA复制复制 中，起

37、点可以连续发动复制。真核生物快速生长时，中，起点可以连续发动复制。真核生物快速生长时， 往往采用往往采用更多的复制起点更多的复制起点。 1 1、真核生物染色体有多个复制起点，称为真核生物染色体有多个复制起点，称为自主复自主复 制序列（制序列（ARSARS）或复制基因或复制基因( (replicator);replicator);多复制眼，多复制眼， 呈双向复制，多复制子。呈双向复制，多复制子。 2 2、冈崎片段长约冈崎片段长约200200bpbp。 3 3、真核生物真核生物DNADNA复制速度复制速度比原核比原核慢慢，速度为，速度为10001000 30003000bp/min(bp/min(

38、仅为原核生物的仅为原核生物的1/201/201/501/50）。）。 真核真核DNADNA复制特点复制特点 7 7、RPARPA：真核生物的单链结合蛋白；真核生物的单链结合蛋白；RNaseHRNaseH1 1和和MF-1MF-1 切除切除RNARNA引物，引物，DNADNA聚合酶聚合酶填补缺口。填补缺口。 5 5、真核生物有真核生物有多种多种DNADNA聚合酶聚合酶, ,DNADNA聚合酶聚合酶（） 是真正的复制酶，在是真正的复制酶，在PCNAPCNA存在下有持续的合成能力。存在下有持续的合成能力。 PCNAPCNA称为称为增殖细胞核抗原增殖细胞核抗原，相当于大肠杆菌，相当于大肠杆菌DNADN

39、A聚合聚合 酶酶的的- -夹子，夹子，RFCRFC蛋白相当于夹子装配器。蛋白相当于夹子装配器。 6 6、真核生物线性染色体两端有真核生物线性染色体两端有端粒结构端粒结构，它是由许，它是由许 多成串的重短复序列组成，端粒功能是稳定染色体末多成串的重短复序列组成，端粒功能是稳定染色体末 段结构，防止染色体间的末端连接，并可补偿滞后链段结构，防止染色体间的末端连接，并可补偿滞后链 5-5-末段在消除末段在消除RNARNA引物后造成的空缺，使染色体引物后造成的空缺，使染色体保保 持持一定长度一定长度。端粒酶端粒酶是含一段是含一段RNARNA的逆转录酶的逆转录酶. . 真核细胞内有五种真核细胞内有五种D

40、NADNA聚合酶聚合酶 DNADNA聚合聚合 酶酶 DNADNA聚合聚合 酶酶 DNADNA聚聚 合酶合酶 DNADNA聚合聚合 酶酶 DNADNA聚合聚合 酶酶 定位定位 亚基数目亚基数目 外切酶活性外切酶活性 引物合成酶活引物合成酶活 性性 持续合成能力持续合成能力 抑制剂抑制剂 功能功能 细胞核细胞核 4 4 中等中等 蚜肠霉素蚜肠霉素 引物合成引物合成 细胞核细胞核 1 1 低低 双脱氧双脱氧 TTPTTP 修复修复 线粒体线粒体 2 2 3 3 55 外切酶外切酶 高高 双脱氧双脱氧 TTPTTP 线粒体线粒体 DNADNA合成合成 细胞核细胞核 2 2 3 5 外切酶外切酶 有有P

41、CNAPCNA时时 高高 蚜肠霉素蚜肠霉素 核核DNADNA合成合成 细胞核细胞核 1 1 5 3 外外 切酶切酶 高高 蚜肠霉素蚜肠霉素 修复修复 真核细胞真核细胞DNADNA复制示意图复制示意图 八、八、DNADNA损伤的修复损伤的修复 DNA DNA突变：突变： DNADNA的的核苷酸顺序核苷酸顺序永久性的改变称为永久性的改变称为DNADNA的的 突变。其主要形式有：突变。其主要形式有： 1.1.点突变：点突变：DNADNA分子中一个碱基对替代另一个碱基对分子中一个碱基对替代另一个碱基对 称为点的突变。称为点的突变。 2.2.插入作用：插入作用：DNADNA分子中插入一个或几个碱基称为插

42、分子中插入一个或几个碱基称为插 入作用。入作用。 3.3.缺失作用：缺失作用： DNADNA分子中缺失一个或多个碱基对称为分子中缺失一个或多个碱基对称为 缺失作用。缺失作用。 DNA DNA在复制时产生错配，病毒基因整合，某些物化因在复制时产生错配，病毒基因整合，某些物化因 子如紫外光、电离辐射和化学诱变等，都可能使子如紫外光、电离辐射和化学诱变等，都可能使DNADNA的的 结构及功能发生改变结构及功能发生改变。从而引起生物突变，甚至导致。从而引起生物突变，甚至导致 死亡。死亡。 DNA DNA的损伤与的损伤与DNADNA突变：突变： DNADNA突变可能导致肿瘤的发生突变可能导致肿瘤的发生:

43、 着色性干皮病：着色性干皮病：对嘧啶二聚体和大的对嘧啶二聚体和大的DNADNA损伤修损伤修 复酶的缺失而产生的一种皮肤癌。复酶的缺失而产生的一种皮肤癌。 沉默突变：沉默突变：突变影响非必需的突变影响非必需的DNADNA或突变对一个或突变对一个 基因的功能的影响可忽略，称为沉默突变。基因的功能的影响可忽略，称为沉默突变。 回复突变：回复突变：一些突变可以克服第一次突变造成的一些突变可以克服第一次突变造成的 影响，这类突变称为回复突变。影响，这类突变称为回复突变。 动物动物细胞的突变细胞的突变与癌的发生有强烈的相关性。与癌的发生有强烈的相关性。 通常生物体通常生物体DNADNA的损伤有一系列的的损伤有一系列的修复机制修复机制，如：，如： 错配修复、碱基的切除修复、核苷酸的切割修复、错配修复、碱基的切除修复、核苷酸的切割修复、 直接修复、重组修复等。直接修复、重组修复等。 DNADNA损伤的修复机制损伤的修复机制: : 1 1、参与错配修复的酶与蛋白质、参与错配修复