幻灯片1顺德第一人民医院科教科课件

1、幻灯片1顺德第一人民医院科教科基因信息的传递基因信息的传递方振伟方振伟 副教授副教授幻灯片1顺德第一人民医院科教科这就是这就是19581958年年Crick Crick 提出的中心法则。提出的中心法则。DNADNARNA蛋白质蛋白质复制复制转录转录翻译翻译酶酶mRNA tRNA rRNA亲代亲代子代子代RNA 复制复制逆转录逆转录?幻灯片1顺德第一人民医院科教科问问: :1. 1. 亲代是如何把遗传信息传递给子代的？亲代是如何把遗传信息传递给子代的？2. DNA2. DNA上的遗传信息是如何转录到上的遗传信息是如何转录到RNARNA上的？上的？3. mRNA3. mRNA上所带信息是如何翻译成

2、蛋白质的？上所带信息是如何翻译成蛋白质的？幻灯片1顺德第一人民医院科教科第第 十十 章章 DNADNA的生物合成的生物合成第十一章第十一章 RNARNA的生物合成的生物合成第十二章第十二章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成第十三章第十三章 基因表达调控基因表达调控第十四章第十四章 基因重组与基因工程基因重组与基因工程讲讲 解解 内内 容容幻灯片1顺德第一人民医院科教科 DNA DNA的生物合成的生物合成1. 1. 复制的基本规律复制的基本规律3.3. DNA DNA 生物合成的过程生物合成的过程2. DNA2. DNA复制的酶学和拓扑学变化复制的酶学和拓扑学变化4. 4. 逆转录和其他复制方式

3、逆转录和其他复制方式5. DNA 5. DNA 损伤和修复损伤和修复幻灯片1顺德第一人民医院科教科1. 1. 复制的基本规律复制的基本规律复制？复制？以亲代以亲代DNADNA为模板合成两个结构完全为模板合成两个结构完全相同的子代相同的子代DNADNA分子的过程。分子的过程。时间：时间：分裂前期（细胞增殖期）分裂前期（细胞增殖期）特点：特点：1. 1. 半保留性半保留性 2. 2. 双向性双向性3. 3. 半不连续性半不连续性 4. 4. 高保真性高保真性幻灯片1顺德第一人民医院科教科DNADNA合成期合成期幻灯片1顺德第一人民医院科教科即：复制的基本规律即：复制的基本规律幻灯片1顺德第一人民医

4、院科教科什么叫半保留复制？什么叫半保留复制？幻灯片1顺德第一人民医院科教科AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+亲代亲代DNADNA 复制叉复制叉子代子代DNA DNA DNA的半保留复制的半保留复制幻灯片1顺德第一人民医院科教科The Replication of DNA in Eschrichia coli . Matthew Meselson Frankl

5、in Stahl Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 1958 , 44: 671-682有何证据？有何证据？美国自然科学研究院学报美国自然科学研究院学报 1958 1958，4444：671671682682幻灯片1顺德第一人民医院科教科19581958，MeselsonMeselson和和Stahl Stahl 大肠杆菌大肠杆菌 1515NHNH4 4CICI为唯一氮源为唯一氮源的培养液中生长若干代的培养液中生长若干代被被1515N N标记的大肠杆菌转入标记的大肠杆菌转入1414NHNH4 4CICI为唯一

6、氮源的培养液中为唯一氮源的培养液中完成第一代和第二代繁殖时，完成第一代和第二代繁殖时，分离分离DNADNA，密度梯度超速离心，密度梯度超速离心被被1515N N标记的亲代双链标记的亲代双链DNADNA（记（记作作1515N/N/1515N N）密度大，在下部；）密度大，在下部；1414N/N/1414N N密度小，在上部；密度小，在上部；1515N/N/1414N N在在1515N/N/1515N N和和1414N/N/1414N N之间之间DNA的半保留复制实验依据 同位素示踪实验幻灯片1顺德第一人民医院科教科按半保留复制方式，子代按半保留复制方式，子代DNADNA与亲代与亲代DNADNA的

7、的碱基序列一致碱基序列一致，即子代保留了亲代，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的的全部遗传信息，体现了遗传的保守性保守性。半保留复制有何意义？半保留复制有何意义？遗传的保守性，是物种稳定性的分遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但子基础，但不是绝对的不是绝对的。幻灯片1顺德第一人民医院科教科复制中的放射自显影图象复制中的放射自显影图象二、双向性二、双向性幻灯片1顺德第一人民医院科教科A. A. 环状双链环状双链DNADNA及复制起始点及复制起始点B. B. 复制中的两个复制叉复制中的两个复制叉C. C. 复制接近终止点复制接近终止点(termination, ter)(termin

8、ation, ter)oriterA B C幻灯片1顺德第一人民医院科教科53oriorioriori5355333553复制子复制子(Replicon)原核生物：单复制子复制原核生物：单复制子复制（复制体（复制体 replisome）真核生物：多复制子复制真核生物：多复制子复制幻灯片1顺德第一人民医院科教科 在一条双链上可形成许多“复制泡”，解链的叉口处称为复制叉。DNA的半保留复制幻灯片1顺德第一人民医院科教科3 5 3 5 解链方向解链方向3 5 3 3 5 领头链领头链(leading strand)随从链随从链(lagging strand) 冈奇片段冈奇片段（Okazaki fra

9、gment）幻灯片1顺德第一人民医院科教科2. DNA2. DNA复制的酶学和拓扑学变化复制的酶学和拓扑学变化复制过程复制过程参加物质参加物质原料：原料：dNTPdNTP条件：供能条件：供能 ATP MgATP Mg模板：模板：DNADNA酶酶引物引物体内：体内：RNARNA体外：体外：DNADNA单链结合蛋白等单链结合蛋白等2（一）（一）过程：过程：DNADNA复制是多种蛋白质和酶参与的复杂过程。复制是多种蛋白质和酶参与的复杂过程。DNADNA聚合酶聚合酶引物酶引物酶解螺旋酶解螺旋酶连接酶连接酶拓扑异构酶拓扑异构酶幻灯片1顺德第一人民医院科教科幻灯片1顺德第一人民医院科教科 种类种类：原核原

10、核 真核真核（见下表）（见下表）幻灯片1顺德第一人民医院科教科幻灯片1顺德第一人民医院科教科dNTP+DNA pol复制的化学反应复制的化学反应 幻灯片1顺德第一人民医院科教科指出：指出：DDDPDDDP还具有还具有 核酸外切酶活性核酸外切酶活性作用：催化两个作用：催化两个dNTP dNTP 生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键反应：反应：5 53 3 的聚合活性的聚合活性幻灯片1顺德第一人民医院科教科原核生物的三种原核生物的三种DNADNA聚合酶性质比较表聚合酶性质比较表 种种 类类 Pol 作作 用用 修复修复 （10/秒）秒） 修复（修复（0.5/秒）秒） 复制复制 （150/秒秒, 10万万

11、/分）分） 活活 性性 2 3功功 能能 催化两个催化两个dNTP 聚合生成聚合生成3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键Mw（ 万）万） 10.9 12 14 (七种亚基七种亚基) 外外 切切 35 外外 切切 53 分子数分子数/细胞细胞 400 40 20（活性比（活性比大大20倍）倍）幻灯片1顺德第一人民医院科教科DNA pol ：作用：作用：1. 对复制中的错误进行校读和切除；对复制中的错误进行校读和切除； 2. 填补复制和修复过程中出现的空隙；填补复制和修复过程中出现的空隙； 3. 试管内合成试管内合成DNA的常用的常用DDDP。DNA大片段：核苷酸聚合大片段：核苷酸聚合胰蛋白酶胰蛋白酶枯草

12、杆菌Pr酶（Mw7.6万）万）(Klenew Frament)小片段：小片段： 5533外外切切（ Mw3.6万）万） Pol幻灯片1顺德第一人民医院科教科DNA-pol (250kD)DNA-pol （109kD）A AP P为为1818个个 螺旋区，螺旋区，H H和和I I之间由较大的非螺旋区连接。之间由较大的非螺旋区连接。幻灯片1顺德第一人民医院科教科小片段小片段 大片段大片段（Klenow fragmentKlenow fragment）5 533聚合功能，聚合功能，3 355外切酶活性外切酶活性5 533外切酶活性外切酶活性DNA pol IEJPNMLHIORQGCDBFAK幻灯片

13、1顺德第一人民医院科教科当当PolPol核苷酸聚合核苷酸聚合5533外切活性外切活性协同作用时协同作用时5353新合成的互补链新合成的互补链聚合聚合53外切外切称为：称为：“切口平移切口平移”（NicktrandationNicktrandation）修复损伤的）修复损伤的DNADNA。用于：引物和突变片段的切除用于：引物和突变片段的切除幻灯片1顺德第一人民医院科教科DNA-pol （120kD） DNA-pol IIDNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活基因发生突变，细菌依然能存活 它参与它参与DNADNA损伤的应急状态修复。损伤的应急状态修复。 幻灯片1顺德第一人民医院科教科（二

14、）真核生物的（二）真核生物的DNADNA聚合酶聚合酶DNA-pol ：在在线粒体线粒体DNA复制中起催化作用。复制中起催化作用。DNA-pol ：延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。DNA-pol ：在复制中起校读、修复和填补缺口作用在复制中起校读、修复和填补缺口作用DNA-pol ：起始引发，有引物酶活性。起始引发，有引物酶活性。DNA-pol ：参与低保真度的复制参与低保真度的复制 。幻灯片1顺德第一人民医院科教科三、复制保真性的酶学依据三、复制保真性的酶学依据 复制按照碱基配对规律进行，是遗传信复制按照碱基配对规律进行，是遗传信息能准确传代的基本原理。此外

15、还需要息能准确传代的基本原理。此外还需要酶学机制来保证复制的保真性酶学机制来保证复制的保真性：（一）（一）DNA-polDNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读的核酸外切酶活性和及时校读 （二）复制的保真性和碱基选择（二）复制的保真性和碱基选择具体途径：具体途径：幻灯片1顺德第一人民医院科教科A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用的外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺入正确配对的底物。其聚合活性掺入正确配对的底物。B：碱基配对正确，：碱基配对正确， DNA-pol不表现活性。不表现活性。幻灯片1顺德第一人民医院科教科幻灯片1顺德第一人民医院科教科1. 1. 遵守严格的碱基配对规律

16、；遵守严格的碱基配对规律；2. 2. 聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；3. 3. 复制出错时复制出错时DNA-polDNA-pol的及时校读功能。的及时校读功能。可见：可见： DNA复制的保真性至少要依赖三种机制复制的保真性至少要依赖三种机制 幻灯片1顺德第一人民医院科教科四、复制中的分子解链及四、复制中的分子解链及DNA DNA 分子拓扑学变化分子拓扑学变化 DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把DNA解成单链，它才能起模板作用。解成单链，它才能起模板作用。 已知：染色体是由已知：染色体是由DNA和组蛋白经高度压缩形和组

17、蛋白经高度压缩形成的复杂结构。成的复杂结构。DNA复制时，首先需要把复制时，首先需要把DNA的的超螺旋解开。超螺旋解开。幻灯片1顺德第一人民医院科教科（一）解螺旋酶、引物酶和单链（一）解螺旋酶、引物酶和单链DNADNA结合蛋白结合蛋白理顺理顺DNA链链拓扑异构酶拓扑异构酶 (gyrA, B)稳定已解开的单链稳定已解开的单链单链单链DNA结合蛋白结合蛋白SSB催化催化RNA引物生成引物生成引物酶引物酶DnaG (dnaG)运送和协同运送和协同DnaBDnaC (dnaC)解开解开DNA双链双链解螺旋酶解螺旋酶DnaB (dnaB)辨认起始点辨认起始点DnaA (dnaA)蛋白质（基因）蛋白质（基

18、因）通用名通用名功能功能原核生物复制起始的相关蛋白质原核生物复制起始的相关蛋白质幻灯片1顺德第一人民医院科教科1.1.解螺旋酶解螺旋酶 (helicase)(helicase)解螺旋酶解螺旋酶dnaA、B、CDnaA、B、CATP作用作用：利用利用ATPATP供能，作用于氢键，使供能，作用于氢键，使DNADNA双链解开双链解开 成为两条成为两条单链单链.幻灯片1顺德第一人民医院科教科2. 2. 引物酶引物酶(primase)(primase)复制起始时催化生成复制起始时催化生成RNARNA引物的酶引物的酶合成后不与模板分离合成后不与模板分离继续以氢键与模板结合继续以氢键与模板结合是一种是一种特

19、殊特殊的的RNA聚合酶聚合酶 该酶以DNA为模板，合成一段RNA引物。复制在该引物上加入dNTP。幻灯片1顺德第一人民医院科教科RNARNA聚合酶聚合酶DNA模板模板RNARNA引物引物细菌：细菌：50100NMP哺乳类：哺乳类：10个个NMPNTP Primase（引物酶引物酶）答：因为答：因为DDDPDDDP不能催化两个游不能催化两个游离的离的dNTPdNTP聚合，而聚合，而DDRPDDRP则可。则可。问：为什么引物不可以是问：为什么引物不可以是DNADNA？幻灯片1顺德第一人民医院科教科3. 3. 单链单链DNADNA结合蛋白结合蛋白（single stranded single str

20、anded binding proteinbinding protein，SSBSSB）作用作用：防止单链：防止单链DNADNA重新形成双链，重新形成双链，防止单链防止单链DNADNA被核酸酶水解。被核酸酶水解。特点：特点：四聚体，四聚体，DNADNA跨度跨度32bp,32bp,呈协同效应，不呈协同效应，不 断的结合和解离。断的结合和解离。幻灯片1顺德第一人民医院科教科（二）（二）DNADNA拓扑异构酶拓扑异构酶 (DNA topoisomerase) DNA线状线状环状环状单链：单链：AAV病毒病毒双链双链:高等动物，腺病毒高等动物，腺病毒.单链：单链：M13病毒病毒双链双链:E.Coli，

21、枯草杆菌等细菌，及多数病毒等，枯草杆菌等细菌，及多数病毒等已知：在生物体内，DNA以超螺旋的形式存在。问：复制时，超螺旋时如何打开的？问：复制时，超螺旋时如何打开的？ 拓扑异构酶起着重要的作用拓扑异构酶起着重要的作用幻灯片1顺德第一人民医院科教科拓扑：物体或图像作弹性移位而又保持物体不变的性质。 复制时，DNA解链沿中心轴反向旋转，因为复制速度快，旋转也快（100次/秒），易导致DNA出现：打结、缠绕和连环。拓扑异构酶拓扑异构酶DNA松弛酶松弛酶转环酶转环酶解盘绕酶解盘绕酶切口闭合酶切口闭合酶已知：有两种拓扑异构酶已知：有两种拓扑异构酶 作用特点作用特点水解水解 连接磷酸二酯键连接磷酸二酯键切

22、割切割DNA链，使其松链，使其松弛后再连接。弛后再连接。幻灯片1顺德第一人民医院科教科拓扑异拓扑异构酶构酶不需不需ATPATP，切割双链，切割双链DNADNA中的中的一条链一条链，使，使DNADNA松弛后松弛后, , 连接连接切口。切口。拓扑异拓扑异构酶构酶切割切割DNADNA双链，双链，此时此时不需不需ATPATP；由由ATPATP供能后，使供能后，使DNADNA分子成分子成负超螺旋负超螺旋再连接切口。再连接切口。作用作用机制机制 超螺旋超螺旋：DNADNA双螺旋链再盘绕形成超螺旋。双螺旋链再盘绕形成超螺旋。正超螺旋正超螺旋：盘绕方向与盘绕方向与DNADNA双螺旋方向相同为正超螺旋。双螺旋方

23、向相同为正超螺旋。负超螺旋：负超螺旋：.相反者相反者.自然界完整细胞中的自然界完整细胞中的DNADNA都呈负超螺旋。都呈负超螺旋。幻灯片1顺德第一人民医院科教科幻灯片1顺德第一人民医院科教科五、五、DNADNA连接酶连接酶(DNA ligase)DNADNA长度（人）：长度（人）：3.23.210 bp/10 bp/一个细胞（一个细胞（4646条染色体条染色体）9复制速度复制速度人：人：100150bp/秒秒 9000bp/分分细菌：细菌：750bp/秒，秒，4500bp/分分 医用细胞生物学医用细胞生物学P150推算：先以一条推算：先以一条DNA为模板，再一条条复制共需为模板，再一条条复制共

24、需5925小时（小时（269 天），但体内天），但体内DNA合成在细胞分裂周期中只需合成在细胞分裂周期中只需8小时，原小时，原 因在于：因在于：1. 多复制子（多复制子（replicon): 起始点复制叉起始点复制叉 人约人约1万万10万个万个2.连接酶连接连接酶连接DNA片段。片段。幻灯片1顺德第一人民医院科教科POO-O-OHO5POO-O-O335DNA连接酶连接酶ATPADP5353连接连接DNADNA链链3 3 -OH-OH末端和相邻末端和相邻DNADNA链链5 5 -P-P末端，使二者生成磷末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的酸二酯键，从而把两段相邻的DNADNA链连接成一

25、条完整的链。链连接成一条完整的链。作用方式：作用方式：幻灯片1顺德第一人民医院科教科 DNADNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用；在连接酶在复制中起最后接合缺口的作用；在DNADNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用；也是基修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用；也是基因工程的重要工具酶之一。因工程的重要工具酶之一。功能功能 DDDP 引物或延长中的新链引物或延长中的新链 游离游离dNTP去去PPi (dNMP)n+1酶名称酶名称 提供核糖提供核糖3OH 提供提供5P 结果结果连接酶连接酶 复制中不连续的两条单链复制中不连续的两条单链 不连续变连续不连续变连续拓扑异构酶拓扑异构酶 切断、整理后

26、的两链切断、整理后的两链 改变拓扑状态改变拓扑状态表表10104 4 催化生成磷酸二酯键的三种酶的比较催化生成磷酸二酯键的三种酶的比较幻灯片1顺德第一人民医院科教科第三节第三节DNADNA生物合成过程生物合成过程一、原核生物的一、原核生物的DNADNA生物合成生物合成 （一）复制的起始（一）复制的起始（二）复制的延长（二）复制的延长（三）复制的终止（三）复制的终止幻灯片1顺德第一人民医院科教科（一）复制的起始（一）复制的起始一、原核生物的一、原核生物的DNADNA生物合成生物合成 解决两个问题解决两个问题1. DNA解开成单链，提供模板。解开成单链，提供模板。2. 合成引物，提供合成引物，提供

27、3 -OH末端。末端。幻灯片1顺德第一人民医院科教科参与参与DNADNA复制的其他成员复制的其他成员主要成员主要成员主要作用主要作用DnaA DnaA 识别复制起始位点识别复制起始位点解螺旋酶解螺旋酶 解开解开DNADNA双链双链SSB SSB 维持已解开单链维持已解开单链DNADNA的稳定的稳定引物酶引物酶 合成合成RNARNA引物引物拓扑异构酶拓扑异构酶 使打结、缠绕、正超螺旋的使打结、缠绕、正超螺旋的 DNADNA松驰松驰DNA-pol DNA-pol 水解引物、填补空隙、修复作用水解引物、填补空隙、修复作用DNADNA连接酶连接酶 催化双链催化双链DNADNA中单链缺口的连接中单链缺口

28、的连接幻灯片1顺德第一人民医院科教科（一）复制的起始( (一一)DNA)DNA解成单链解成单链 由特定蛋白质识别复制起始位点（由特定蛋白质识别复制起始位点（oriori），），在解螺旋酶、在解螺旋酶、TOPOTOPO异构酶及单链异构酶及单链DNADNA结合蛋白结合蛋白的共同作用下，的共同作用下，DNADNA解链，解旋，解链，解旋，形成复制叉形成复制叉。 倒倒Y幻灯片1顺德第一人民医院科教科E. Coli E. Coli 基因图基因图oriC32ter82幻灯片1顺德第一人民医院科教科 Dna A Dna BDNA拓扑异构酶拓扑异构酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 2. 2. 引发体和引物的生

29、成引发体和引物的生成含有解螺旋酶、含有解螺旋酶、DnaCDnaC蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和DNADNA复复制起始区域的复合结构称为制起始区域的复合结构称为引发体引发体。 解螺旋酶解开双链后引物酶进入形成解螺旋酶解开双链后引物酶进入形成引发体引发体。解螺旋酶解螺旋酶Dna C幻灯片1顺德第一人民医院科教科3 5 3 5 引物是由引物酶催化合成的短链引物是由引物酶催化合成的短链RNARNA分子。分子。 引物引物3 HO5引物引物酶酶幻灯片1顺德第一人民医院科教科 引物合成后，由引物合成后，由DNA polDNA pol（在真核细胞为（在真核细胞为DNA polDNA pol 和和 ) )催化，按

30、碱基配对原则，将催化，按碱基配对原则，将dNTPdNTP逐逐一添加到引物一添加到引物3 3 末端，形成磷酸二酯键，使新末端，形成磷酸二酯键，使新合成的链不断延长。合成的链不断延长。（二）复制的延长（二）复制的延长3AAGACCTATT55TTCTGGATAA335/62随从链：冈奇片段随从链：冈奇片段原核生物：原核生物：1000-20001000-2000个个dNMPdNMP真核生物：真核生物：400400个个dNMPdNMP幻灯片1顺德第一人民医院科教科 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA-pol幻灯片1顺德第一人民医院科

31、教科复复 制制 过过 程程 动动 画画幻灯片1顺德第一人民医院科教科大肠杆菌复制起始模型大肠杆菌复制起始模型延长速度延长速度3000Kb20min=3000000bp1200s=25oobp/s问：问：E.ColiE.Coli的复制速度？的复制速度？幻灯片1顺德第一人民医院科教科幻灯片1顺德第一人民医院科教科5 5 5 RNA酶酶OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶3 3、冈崎片段引物的消除和连接。、冈崎片段引物的消除和连接。幻灯片1顺德第一人民医院科教科 原核生物基因是环状原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制，双向复制的复制片段在复制

32、的终止点片段在复制的终止点(ter)处汇合。处汇合。oriter E.coli8232 ori terSV40500（三）复制的终止（三）复制的终止幻灯片1顺德第一人民医院科教科复制过程小结复制过程小结7. RNA酶切除引物；酶切除引物；DDDP I填补空隙；填补空隙；8.连接酶连接。连接酶连接。1. DnaA识别复制起始点（识别复制起始点（82位点）并结合于串连重复顺序区，促使局部解链。位点）并结合于串连重复顺序区，促使局部解链。2.DnaB在在DnaC协助下结合并沿链方向移动置换出协助下结合并沿链方向移动置换出DnaA，形成复制叉。，形成复制叉。3. SSB结合于解开的结合于解开的DNA单

33、链。单链。4.形成引发体（形成引发体（DnaB，DnaC，引物酶和局部，引物酶和局部DNA）。）。 ATP供能下合成供能下合成RNA引物。引物。5. Topo酶解除打结及缠绕，形成利于复制的负超螺旋。酶解除打结及缠绕，形成利于复制的负超螺旋。6. 延长方向：延长方向：53。领头链；随从链形成冈奇片段。领头链；随从链形成冈奇片段。 直至直至Termination（32位点）而终止。位点）而终止。幻灯片1顺德第一人民医院科教科二、真核生物的二、真核生物的DNA生物合成生物合成 （一）复制的起始（一）复制的起始（二）复制的延长（二）复制的延长（三）复制的终止（三）复制的终止染色体两端染色体两端DNA

34、DNA子链上最后复制的子链上最后复制的RNARNA引物，去除后留下引物，去除后留下空隙该如何填补？空隙该如何填补？自学自学内容内容注意：原核生物 E.Coli 的DNA是环状双链 真核已知：已知：DDDP DDDP 不能催化两个游离的不能催化两个游离的dNTP dNTP 聚合）聚合）而且而且DNADNA单链的母链还易被单链的母链还易被DNaseDNase水解。水解。生物为线状双链DNA。幻灯片1顺德第一人民医院科教科5 3 3 5 5 3 3 5 问：问：线性线性DNA分子如何避免每复制一分子如何避免每复制一 次末端就缩短一次？次末端就缩短一次？5 3 3 +3 3 5 5 幻灯片1顺德第一人

35、民医院科教科真核生物的端粒和端粒酶真核生物的端粒和端粒酶真核生物真核生物DNADNA末端结构是端粒，末端结构是端粒，在端粒酶的作用下形成在端粒酶的作用下形成 。（TTAGGG）n(telomere and telomerase)幻灯片1顺德第一人民医院科教科 端粒端粒(telomere)指真核生物染色体线性指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。分子末端的结构。功能功能 维持染色体的稳定性维持染色体的稳定性 维持维持DNA复制的完整性复制的完整性结构特点结构特点 由末端单链由末端单链DNA序列和蛋白质构成。序列和蛋白质构成。 末端末端DNA序列是多次重复的富含序列是多次重复的富含G、C碱基碱

36、基的短的短 序列。序列。TTTTGGGGTTTTGGGG幻灯片1顺德第一人民医院科教科端粒酶端粒酶(telomerase):(telomerase):端粒酶端粒酶RNARNA 端粒酶协同蛋白端粒酶协同蛋白端粒酶逆转录酶端粒酶逆转录酶组成组成a. human telomerase RNA, hTR) b. human telomerase associated protein 1, hTP1 c. human telomerase reverse transcriptase, hTRT 由由RNARNA与蛋白质组成，具逆转录酶活性，以与蛋白质组成，具逆转录酶活性，以自身自身RNARNA为模板合成

37、为模板合成DNADNA。幻灯片1顺德第一人民医院科教科端粒酶的端粒酶的催化延长催化延长作作 用用爬爬行行模模型型幻灯片1顺德第一人民医院科教科母链延长至一定长度后，端粒酶母链延长至一定长度后，端粒酶脱离母链，母链以其脱离母链，母链以其3-OH反折，反折，同时起引物和模板的作用同时起引物和模板的作用DNA聚合酶完成聚合酶完成末端双链的复制末端双链的复制幻灯片1顺德第一人民医院科教科逆转录和其他复制方式逆转录和其他复制方式第四节第四节幻灯片1顺德第一人民医院科教科又称为又称为反转录酶，为依赖反转录酶，为依赖RNARNA的的DNADNA聚合酶聚合酶 以以RNARNA为模板，为模板，dNTPdNTP为

38、原料，按碱基配对规为原料，按碱基配对规律合成律合成DNADNA的过程称之。由的过程称之。由逆转录酶逆转录酶催化。催化。逆转录逆转录: :逆转录酶逆转录酶（reverse transcriptasereverse transcriptase）：(RNA-dependent DNA polymerase, RDDP)19701970年由年由H.TiminH.Timin和和D.BaltimoreD.Baltimore分别从分别从RNARNA病毒中发现。病毒中发现。1.1.逆转录和逆转录酶逆转录和逆转录酶幻灯片1顺德第一人民医院科教科是是多功能酶多功能酶，有三种酶活性：，有三种酶活性：功能：功能：1.

39、 逆转录活性：逆转录活性：即以即以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA2. RNase活性：活性：水解水解RNA:DNA中的中的RNA3. DNA pol活性：活性：以以DNA为模板合成为模板合成DNADNARDDP 逆转录酶逆转录酶RNADNADNA幻灯片1顺德第一人民医院科教科（HHybrid）幻灯片1顺德第一人民医院科教科逆转录酶逆转录酶 A AA A T T T TAAAASISI核酸酶核酸酶 DNA聚合酶聚合酶碱水解碱水解 T T T T分子生物学研究可应用逆分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基因工程目转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要方法之一，此法的基因的重要方法之

40、一，此法称为称为cDNA法。法。 以以mRNA为模板，经逆转为模板，经逆转录合成的与录合成的与mRNA碱基序列互碱基序列互补的补的DNA链。链。 试管内合成试管内合成cDNAcDNAcDNA complementary DNA 幻灯片1顺德第一人民医院科教科二、逆转录研究的意义二、逆转录研究的意义 逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。的重大发现。 逆转录现象说明：至少在某些生物，逆转录现象说明：至少在某些生物，RNARNA同样同样兼有遗传信息传代与表达功能。兼有遗传信息传代与表达功能。对逆转录病毒的研究，拓宽了对逆转录病毒的研究，拓宽了2

41、020世纪初已注意世纪初已注意到的病毒致癌理论。到的病毒致癌理论。 幻灯片1顺德第一人民医院科教科滚环复制滚环复制(rolling circle replication)(rolling circle replication)三、滚环复制和三、滚环复制和D D环复制环复制 是某些低等生物的复制形式，如是某些低等生物的复制形式，如 X X174174和和M13M13噬菌体等。噬菌体等。幻灯片1顺德第一人民医院科教科3 -OH5 -P5 5 5 3 3 3 3 5滚环复制滚环复制5 5 3 3 5 幻灯片1顺德第一人民医院科教科dNTPDNA-pol D D环复制环复制(D-loop replic

42、ation)(D-loop replication) 是线粒体是线粒体DNA (mitochondrial DNADNA (mitochondrial DNA，mtDNA)mtDNA)的复制形式。的复制形式。 幻灯片1顺德第一人民医院科教科第四章第四章 DNADNA损伤修复与基因突变损伤修复与基因突变 DNADNA分子一级结构的改变分子一级结构的改变称为称为DNADNA损伤损伤(DNA (DNA damage)damage)或突变（或突变（mutationmutation）。）。大多数突变属此类，原因不明大多数突变属此类，原因不明由理化及生物因素诱发由理化及生物因素诱发自发突变：自发突变：诱发

43、突变诱发突变：注意：遗传重组注意：遗传重组不属突变的范畴。不属突变的范畴。定义：定义：类型类型幻灯片1顺德第一人民医院科教科（一）突变是进化、分化的分子基础（一）突变是进化、分化的分子基础（二）只有基因型改变的突变（二）只有基因型改变的突变（三）致死性的突变（三）致死性的突变（四）突变是某些疾病的发病基础（四）突变是某些疾病的发病基础同义突变同义突变某些非编码区的突变某些非编码区的突变DNADNA多态性：多态性：个体间个体间DNADNA序列的差异序列的差异如遗传性疾病，高血压，肿瘤，糖尿病等等。如遗传性疾病，高血压，肿瘤，糖尿病等等。幻灯片1顺德第一人民医院科教科ONHNOCH3RPONHNOC H3RONHNOC H3RPNHNOROC H3UV二、引发突变的因素二、引发突变的因素物理因素物理因素紫外线紫外线( (产生胸腺嘧啶二