20DNA的复制和修复

1、1第三篇第三篇 基因信息的基因信息的传递传递234掌握生物学中心法则；掌握生物学中心法则；掌握半保留复制的特点；掌握半保留复制的特点；掌握复制的化学反应、掌握复制的化学反应、DNADNA聚合酶的种类和作用；聚合酶的种类和作用；熟悉解螺旋酶、熟悉解螺旋酶、DNADNA拓扑异构酶、单链拓扑异构酶、单链DNADNA结合蛋结合蛋 白、白、DNADNA连接酶、引物酶、引发体的作用；连接酶、引物酶、引发体的作用；掌握掌握DNADNA生物合成过程；生物合成过程；了解基因突变的意义、引发突变的因素、突变分了解基因突变的意义、引发突变的因素、突变分 子改变的类型、子改变的类型、DNADNA损伤的修复方式；损伤的

2、修复方式；了解逆转录的概念、过程、逆转录酶的功能。了解逆转录的概念、过程、逆转录酶的功能。5核酸一章内容复习提问？核酸一章内容复习提问？ 问题：问题：DNADNA双螺旋模型是谁在哪年提出来的？双螺旋模型是谁在哪年提出来的？问题：问题： WatsonWatson和和F. Crick F. Crick 提出的提出的DNADNA双螺双螺旋结构模型有什么特点？表示旋结构模型有什么特点？表示DNADNA的几级结的几级结构构? ?6 DNA的二级结构的二级结构B型双螺旋结构型双螺旋结构1.1.反向、平行、右手螺旋2.2.链间碱基配对相连3.3.每10个碱基对螺旋上升一周7核酸一章内容复习提问？核酸一章内容

3、复习提问？ 问题：问题：DNADNA双螺旋模型是谁在哪年提出来的？双螺旋模型是谁在哪年提出来的？问题：问题： WatsonWatson和和F. Crick F. Crick 提出的提出的DNADNA双螺双螺旋结构模型有什么特点？表示旋结构模型有什么特点？表示DNADNA的几级结的几级结构构? ?问题：问题： 什么是碱基配对原则？什么是碱基配对原则？8核酸一章内容复习提问？核酸一章内容复习提问？ 问题：问题：DNADNA双螺旋模型是谁在哪年提出来的？双螺旋模型是谁在哪年提出来的？问题：问题： WatsonWatson和和F. Crick F. Crick 提出的提出的DNADNA双螺双螺旋结构模

4、型有什么特点？表示旋结构模型有什么特点？表示DNADNA的几级结的几级结构构? ?问题：问题： 什么是碱基配对原则？什么是碱基配对原则？问题：问题： DNADNA有没有三级结构有没有三级结构? ?情况如何情况如何? ?9固定固定负超螺旋负超螺旋（右手拓扑结构）（右手拓扑结构）环状环状DNADNA环状环状DNADNA的三级结构通常为负超螺旋的三级结构通常为负超螺旋（右手拓扑结构）（右手拓扑结构）10观察染色体的整个形成过程的动态变化观察染色体的整个形成过程的动态变化线状为念珠状三级结构线状为念珠状三级结构111212保留了一半亲代保留了一半亲代DNA成份成份半保留复制13 AGGTACTGCCA

5、CTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链母链DNA 复制过程中形成复制过程中形成的复制叉的复制叉子代子代DNA DNA的半保留复制的半保留复制14 半保留复制半保留复制 定义定义: :以以DNADNA分子中的每一条链为分子中的每一条链为模模 板板, ,通过碱基通过碱基配对配对，合成合成两个两个 新的新的DNADNA分子分子( (子代子代DNA)DNA)。每个每个 新新DNADNA分

6、子的两条链中，一条分子的两条链中，一条 链来自亲代链来自亲代DNA,DNA,另一条链是另一条链是 新合成的。新合成的。15 1953年，Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时就推测DNA可能按照半保留机制进行自我复制。 1958年，Meselson和Stahl用15N标记E.coli. DNA，证明了DNA的复制是半保留复制。 16 DNADNA半保留复制的验证半保留复制的验证17单向复制模式（只有一个复制叉单向复制模式（只有一个复制叉）双向复制模式（有二个复制叉双向复制模式（有二个复制叉）问题：什么叫复制叉？问题：什么叫复制叉？复制叉复制叉-复制开始后由于复制开始后由于DNAD

7、NA双双链解开，在两股单链上进行复制，链解开，在两股单链上进行复制，形成在显微镜下可看到的叉状结形成在显微镜下可看到的叉状结构，称为构，称为复制叉复制叉环状环状DNADNA的复制特点的复制特点 环状环状DNA的复制眼呈的复制眼呈结构结构 ABC18线状线状DNA的双向和单向复制的双向和单向复制复制叉复制叉起始点起始点起始点起始点起始点起始点复制叉复制叉复制叉复制叉未复制未复制DNA单向复制单向复制双向复制双向复制真核细胞往往有多个复制起始点真核细胞往往有多个复制起始点复制子复制子复制子-把两个相邻起始点之把两个相邻起始点之间的距离定为一个间的距离定为一个复制子复制子( (replicon)re

8、plicon) 。复制子是独立完成复制的功能单复制子是独立完成复制的功能单位。位。 思考：什么叫复制子？思考：什么叫复制子？复制子复制子19大肠杆菌只有一个复制起始点大肠杆菌只有一个复制起始点20 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，双向复制双向复制） D- D-环式环式复制方式（复制方式（线粒体线粒体双链环状双链环状DNADNA） 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，点，双向复制双向复制） 单向单向滚环式滚环式复制（复制（噬菌体噬菌体 X174DNAX174DNA单链环状）单链环状

9、）21解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶III解链酶解链酶RNA引物引物引物酶和引发体引物酶和引发体DNA聚合酶聚合酶ISSB3 3 5 3 5 5 RNA引物引物22 1.1.底物底物 ： dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTPdNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP）pp pp pppPPPOHOHOH552PiN1N2N3N1N2N3533 ( (一一) ) DNADNA聚合酶聚合酶（DNA-polDNA-pol） ：19561956年年KornbergKornberg等等在大肠杆菌中首先发现在大肠杆菌中首先发现DNADNA聚合酶。聚合酶。该酶的催化性质该酶的催化性质如下：

10、如下：引物引物 底物底物23DNA聚合酶催化的链延长反应聚合酶催化的链延长反应5 RNA引物引物子链子链3 3 5 模板链模板链2.2.需要模板：需要模板： 以以DNADNA为模板，是依赖为模板，是依赖DNADNA的的DNADNA聚聚 合酶，模板可以是单链，也可以合酶，模板可以是单链，也可以 是双链。是双链。3.3.引物引物: : 一小段一小段RNA(RNA(或或DNADNA）为引物。为引物。 在在大肠杆菌大肠杆菌中，中，DNADNA的合成需要一段的合成需要一段RNARNA 链链作为引物，引物含作为引物，引物含3 -3 -OH. OH. 4.4.合成方向：合成方向：5 5 3 3 （观看下图：

11、（观看下图：子链的生成子链的生成）24Arthur Kornberg Arthur Kornberg 1918 Stanford University Stanford University Stanford, CA, USAStanford, CA, USA The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1959for their discovery of the mechanisms in the biological synthesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid25 原核生物：原核生物

12、：以大肠杆菌为例以大肠杆菌为例DNA-polDNA-pol：与校读，修复有关与校读，修复有关 5 35 3聚合酶聚合酶功能：但功能：但持续合成持续合成DNADNA的能力差的能力差。 5 35 3外切酶外切酶活性：双链有效。推测该酶主要是活性：双链有效。推测该酶主要是 对对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引引 物切除及其缺口的填补。物切除及其缺口的填补。3 53 5外切外切活性活性：此活性只作用于生长中不配对此活性只作用于生长中不配对 的（错配）的单链，校对功能。的（错配）的单链，校对功能。修复校对26 聚合反应机理聚合反应机理：53OPGOP

13、A模板链CTA35引物3355OHOPGOPAOOHTP模板链CTA35引物333555POOHTPP3527 5 35 3聚合反应的特点：聚合反应的特点：(1) 以单链以单链DNA为模板为模板(2) 以以dNTP为原料为原料(3) 引物提供引物提供3 -OH(4) 聚合方向为聚合方向为5 3 28 核酸外切酶活性核酸外切酶活性3 3 55 外切酶活性：外切酶活性：切除错配的核苷酸切除错配的核苷酸（校对）（校对）5 5 33 外切酶活性：外切酶活性： 切除引物切除引物 填补缺口填补缺口 （修复）（修复）C T T C A G G AG A A G T C C G G C G533529 ( (

14、二二) ) DNADNA聚合酶的种类聚合酶的种类1. 1. 原核生物的原核生物的DNADNA聚合酶聚合酶pol-Ipol-IIpol-III5 5 33聚合酶活性聚合酶活性+ + + +3 3 55外切酶活性外切酶活性+ + + +5 5 33外切酶活性外切酶活性+ +功功 能能切除引物切除引物填补空隙填补空隙修复合成修复合成修复修复复制的复制的主要酶主要酶 1999 1999年发现聚合酶年发现聚合酶 和和，它们涉及，它们涉及DNADNA的的错误倾向修复错误倾向修复（errooune repairerrooune repair） 已知的已知的DNADNA聚合酶的合成方向都是聚合酶的合成方向都是

15、5 5 33 30 DNA-pol III: 由由10种亚基种亚基（）组成的不组成的不对称聚合体对称聚合体 是原核生物复制延长中是原核生物复制延长中真正起催化真正起催化作用的酶。作用的酶。 催化效率最高催化效率最高。 核心酶：核心酶：2 2称为称为夹子夹子夹子装配器：夹子装配器： 2 2DNADNA聚合酶聚合酶异二聚体异二聚体两个两个亚基形成滑动夹子，亚基形成滑动夹子，以提高酶的持续合成能力。以提高酶的持续合成能力。31 （三）（三）DNA连接酶连接酶（DNA ligase） 连接连接DNA链链3 -OH末端和相邻末端和相邻DNA链链5 -P末端，形成磷酸二酯键，从而把两段相邻的末端，形成磷酸

16、二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成完整的链。反应需要链连接成完整的链。反应需要ATP。意义：意义：DNADNA连接酶在连接酶在DNADNA复制、损伤修复、重组复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用。等过程中起重要作用。321.4 1.4 DNADNA的半不连续复制的半不连续复制前导链前导链滞后链滞后链前导链前导链（领头链）领头链）：以以3 5 3 5 方向的亲代链为方向的亲代链为模板合成的子代链。模板合成的子代链。滞后链滞后链（随从链）随从链）：以以5 35 3方向的亲代链为方向的亲代链为模模板合成的子代链。板合成的子代链。问题：问题：DNADNA二条链方向相反。已知的二条链方向相反。已知

17、的DNADNA聚合酶的合成方向聚合酶的合成方向都是都是5 5 33 ，DNADNA聚合酶如何催化滞后链延伸呢？聚合酶如何催化滞后链延伸呢？33为了解决这个矛盾，为了解决这个矛盾，冈崎冈崎提出了提出了DNADNA半不连续复制半不连续复制的模型，认为滞后链是由许多的模型，认为滞后链是由许多5 35 3方向合成方向合成的的DNADNA片段（片段（冈崎片段）冈崎片段）连接起来的。连接起来的。前导链前导链是连续合成的是连续合成的滞后链滞后链则是不连续合成则是不连续合成问题：问题：什么叫冈崎片段什么叫冈崎片段(Okaxaki fragments)呢？呢？答案：答案：在在DNADNA复制过程中出现一些不连续

18、片段，复制过程中出现一些不连续片段，它们只存在于它们只存在于DNADNA复制叉上其中的一股，复制叉上其中的一股，逆复逆复制叉移动方向制叉移动方向合成合成的不连续的片段，的不连续的片段，称为冈崎片段。称为冈崎片段。34问题：问题：半保留复制与半不连续复制有什么区别？半保留复制与半不连续复制有什么区别？半半 保保 留留 复制结果复制结果半不连续半不连续复制过程复制过程351.5 1.5 DNADNA复制的拓扑性质复制的拓扑性质 拓扑拓扑：是指物体或图像作弹性移位而又保：是指物体或图像作弹性移位而又保持物体不变的性质。持物体不变的性质。拓扑异构酶拓扑异构酶（DNADNA旋转酶）：旋转酶）：是一类可改

19、变是一类可改变 DNADNA拓扑性质的酶。对拓扑性质的酶。对DNADNA分子的作用是既分子的作用是既 能水解、又能连接磷酸二酯键。能水解、又能连接磷酸二酯键。可松弛可松弛DNADNA 超螺旋，有利于超螺旋，有利于DNADNA解链。解链。36研究表明：研究表明：几乎所有天然状态的双链几乎所有天然状态的双链DNADNA均以负均以负超螺旋超螺旋（即右手拓扑结构）（即右手拓扑结构）的方式存在，特别是的方式存在，特别是进行半保留复制的进行半保留复制的DNADNA均以拓扑异构体的形式存在。均以拓扑异构体的形式存在。拓扑异构酶拓扑异构酶：可松弛可松弛（即解开）（即解开）DNA超螺旋，有超螺旋，有利于利于DN

20、A解链。解链。37思考：思考：参与蛋白质复制叉移动的蛋白质主要参与蛋白质复制叉移动的蛋白质主要有哪些？有哪些？382 2、解螺旋酶（解链酶）：、解螺旋酶（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蛋白蛋白（dna B蛋白蛋白）就是解螺旋酶，就是解螺旋酶，还有解螺旋酶还有解螺旋酶I I、IIII、IIIIII。每解开一对碱基每解开一对碱基需要水解需要水解2 2个个ATPATP分子。分子。3 3、单链结合蛋白（、单链结合蛋白（SSBSSB）：）： 稳定稳定DNADNA解开的单链，防止复性和保护解开的单链，防止复性和保

21、护单链部分不被核酸酶水解。单链部分不被核酸酶水解。393 3、引物合成酶与引发前体、引物合成酶与引发前体DNADNA引物酶：引物酶：依赖依赖DNADNA的的RNARNA聚合酶，催化引物聚合酶，催化引物RNARNA的生成。的生成。引发前体引发前体: :由多种蛋白质由多种蛋白质dnaAdnaA、dnaBdnaB、dnaCdnaC、n n、nn、nn和和i i组成。组成。引发体：引发体：由由引发前体引发前体与与引发酶引发酶结合结合组装而成组装而成。 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复复制起始区域复合结构。制起始区域复合结构。 40 Dna A Dn

22、a B、 Dna C、DnaGDNA拓扑异构酶拓扑异构酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 引发体的功能：引发体的功能：引发体的移动与复制叉移动的方向相同引发体的移动与复制叉移动的方向相同, ,具具有有识别合成起始位点识别合成起始位点的功能。当移动到一定位的功能。当移动到一定位置上即可置上即可引发引发RNARNA引物的合成引物的合成。解解螺螺旋旋酶酶41注意各酶的作用次序注意各酶的作用次序42复制叉的复制叉的移动方向移动方向解旋酶解旋酶DNA聚合聚合酶酶III解链酶解链酶RNA引物引物引物体引物体DNA聚聚合酶合酶ISSB3 3 5 前导链前导链随后链随后链3 5 复制的起始复制的起始DNADN

23、A链的延长链的延长DNADNA链终止链终止5 RNA引物引物3 3 1.6 1.6 DNADNA复制的过程复制的过程43一一 、复制的起始复制的起始 辨认起点辨认起点（DnaADnaA蛋白）蛋白） 解开双链解开双链（DnaBDnaB蛋白蛋白-解螺旋酶）解螺旋酶） 生成引物生成引物（DnaGDnaG蛋白蛋白引物酶）引物酶）1.6 1.6 DNADNA复制的过程复制的过程 (以原核生物以原核生物E.coli为例为例)44复制原点复制原点oriC和原点的识别：和原点的识别：大肠杆菌的复制原点大肠杆菌的复制原点称为称为oriCoriC，由由245245个个bpbp构成。构成。含含两组保守的重复序列两组

24、保守的重复序列：三个：三个1313bpbp的序列（富含的序列（富含A A、T T的序的序列）和四个列）和四个9 9bpbp的序列；许多生物的复制原点也的序列；许多生物的复制原点也富含富含A A、T T的区段的区段。大肠杆菌大肠杆菌复制起点为成串排列的重复序列复制起点为成串排列的重复序列45复制原点复制原点oriCoriC由由DnaADnaA蛋白识别蛋白识别。四个。四个9 9bpbp的序列为的序列为DnaADnaA蛋白结合的位点；蛋白结合的位点；DnaBDnaB蛋白（解螺旋酶）蛋白（解螺旋酶）三个三个1313bpbp的序列为解链位点。的序列为解链位点。在在DnaCDnaC蛋白帮助下蛋白帮助下将双

25、螺旋解开成单链状态，分别作为模板，将双螺旋解开成单链状态，分别作为模板，合成其互补链合成其互补链( (另外，双链的解开还需另外，双链的解开还需DNADNA拓扑异构酶拓扑异构酶、SSB)SSB) 。461 1、拓扑异构酶拓扑异构酶解开超螺旋。解开超螺旋。2 2、DnaADnaA蛋白蛋白识别识别复制原点复制原点oriCoriC 。3 3 、DnaBDnaB解螺旋酶解螺旋酶借助于水借助于水解解ATPATP产生的能量在产生的能量在Dna CDna C的的帮助下沿帮助下沿5 3 5 3 方向移方向移动，解开动，解开DNADNA双链，形成前引双链，形成前引发复合物。发复合物。4 4、SSBSSB（单链结合

26、蛋白）单链结合蛋白）结结合于合于DNADNA单链。单链。5 5、Dna GDna G蛋白蛋白（引物合成酶（引物合成酶）开始合成开始合成RNARNA引物（引物（1010个个bpbp左左右），方向为右），方向为55 3 347二、复制的延长二、复制的延长 DNA聚合酶 由其亚单位辨认引物，新链的第一个脱氧核苷酸与引物的3-OH形成磷酸二酯键，开始复制。 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48 链的延长链的延长（冈崎片段（冈崎片段的合成）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

27、冈崎片段为：冈崎片段为：1000-20001000-2000bpbp49三三 、复制的终止复制的终止 1 1、复制有、复制有终止点终止点terter 2 2、去掉引物去掉引物（ pol 5 3pol 5 3外切外切酶活性）酶活性） 3 3、填补缺口（填补缺口（ polpol聚合活性聚合活性） 4 4、连接切口（连接切口（ DNADNA连接酶连接酶）50复制叉的复制叉的移动方向移动方向解旋酶解旋酶DNA聚合聚合酶酶III解链酶解链酶RNA引物引物引物体引物体DNA聚聚合酶合酶ISSB3 3 5 前导链前导链随后链随后链3 5 5 RNA引物引物3 3 5152复制的终止点复制的终止点-Ter:T

28、er:终止陷阱。终止陷阱。引起复制叉终止的特定引起复制叉终止的特定区域。区域。利用特异的蛋白质利用特异的蛋白质TusTus：通过识别结合并阻止解链酶通过识别结合并阻止解链酶的解链活性而终止复制的。的解链活性而终止复制的。反时针复制叉陷阱反时针复制叉陷阱顺时针复制叉陷阱顺时针复制叉陷阱53 DNA复制过程是一个高度精确的过程。据估计，复制过程是一个高度精确的过程。据估计，大肠杆菌大肠杆菌DNA复制复制5 109碱基对仅出现一个误差，保碱基对仅出现一个误差，保证复制忠实性的原因主要有以下三点证复制忠实性的原因主要有以下三点:1 1、碱基配对规律：、碱基配对规律：模板链与新生链之间的碱基配对模板链与

29、新生链之间的碱基配对保证碱基配错几率约为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。541.7 1.7 真核生物真核生物DNADNA复制的特点复制的特点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); 呈双向呈双

30、向复制，多复制子。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. .4 4、真核生物快速生长时，往往采用真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起更多的复制起点点。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（）是真正的复制酶是真正的复制酶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，防止染防止染色体间的末端连接色体间的末端连接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

31、和MF-MF-1 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。55 v真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶DNA-pol 复制中复制中延长随从链延长随从链DNA-pol 没有其他没有其他pol时才起作用时才起作用DNA-pol 催化线粒体催化线粒体DNA的复制的复制DNA-pol 复制中复制中延长领头链延长领头链DNA-pol 校读、修复和填补缺口校读、修复和填补缺口56真核细胞真核细胞DNA复制的特点复制的特点 多个起点复制多个起点复制起起点点起起点点起起点点起起点点起起点点起起点点57真核和原核真核和原核DNA细胞复制比较细胞复制比较60核苷酸核苷酸/每秒钟

32、每秒钟 1700核苷酸核苷酸/每秒钟每秒钟58 1、DNA复制时不需要下列哪一种酶：复制时不需要下列哪一种酶：ADNA指导的指导的DNA聚合酶聚合酶 B RNA指导的指导的DNA聚合酶聚合酶C DNA指导的指导的RNA聚合酶聚合酶D连接酶连接酶E拓扑异构酶拓扑异构酶2、关于关于DNA聚合酶聚合酶，错误的是：，错误的是：A是复制酶是复制酶 B.有有5 3聚合活性聚合活性 C. 有有35外切活性外切活性 D. 催化引物生成催化引物生成593、关于、关于DNA复制，下列哪项是错误的复制，下列哪项是错误的： A、真核细胞真核细胞DNA有多个复制起始点有多个复制起始点 B、为半保留复制为半保留复制 C、

33、亲代亲代DNA双链都可作为模板双链都可作为模板 D、子代子代DNA的合成都是连续进行的的合成都是连续进行的 E、子代与亲代子代与亲代DNA分子核苷酸序列完全相同分子核苷酸序列完全相同4、冈崎片段是指冈崎片段是指： A、模板上的一段模板上的一段DNA B、在领头链上合成的在领头链上合成的DNA片段片段 C、在随从链上由引物引导合成的不连续的在随从链上由引物引导合成的不连续的DNA片片段段 D、除去除去RNA引物后修补的引物后修补的DNA片段片段 E、指互补于指互补于RNA引物的那一段引物的那一段DNA60n 问题：问题：什么是什么是DNADNA损伤？损伤？n 答案：答案：DNADNA结构破坏、功

34、能破坏，引起遗传信结构破坏、功能破坏，引起遗传信息改变。息改变。n 问题：问题：什么是修复？什么是修复？n 答案：答案：针对已发生的缺陷而采取的补救机制。针对已发生的缺陷而采取的补救机制。n DNADNA损伤包括两种形式：损伤包括两种形式：n 可以修复的损伤可以修复的损伤n 不能修复的损伤？不能修复的损伤？ 突变突变n突变是进化、分化的分子基础突变是进化、分化的分子基础n突变是某些疾病的发病基础突变是某些疾病的发病基础612.1 2.1 引发损伤的因素、机理及其后果引发损伤的因素、机理及其后果 n后果后果癌症、遗传病甚至死亡等癌症、遗传病甚至死亡等62 着色性干皮病：着色性干皮病：是嘧啶二聚体

35、和大的是嘧啶二聚体和大的DNADNA损伤修复酶的缺失而产生的一种损伤修复酶的缺失而产生的一种皮肤癌皮肤癌。 NNOOCH3RPNNOOCH3RNNOOCH3RPNNORUVOCH3胸嘧啶二聚体( T T )636465问题：问题：镰刀形细胞贫血症发病的机理是什么？镰刀形细胞贫血症发病的机理是什么？66672.2 2.2 DNADNA的修复主要有以下类型的修复主要有以下类型: :光光裂合酶裂合酶修复修复（直接修复）（直接修复）切除修复切除修复重组修复重组修复 暗修复暗修复应急修复（应急修复（SOSSOS修复）修复）68 （一）直接修复一）直接修复 紫外光照射可使相邻的两个紫外光照射可使相邻的两个

36、T 形成二聚体；形成二聚体； 光修复酶光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，可使二聚体解聚为单体状态，DNA完全完全恢复正常。光修复酶的激活需恢复正常。光修复酶的激活需300-600m波长的光。波长的光。NNCH3OORHPHROOCH3NNNNCH3OORHHNNCH3OORPUVTT光修复酶69NNOCH3ONNOOCH3PNNOCH3ONNOOCH3PT(胸腺嘧啶）二聚体胸腺嘧啶）二聚体思考：思考：为什么人们常常利用紫外线消毒？为什么人们常常利用紫外线消毒？问题：问题：紫外线杀菌往往不彻底的原因是什么？紫外线杀菌往往不彻底的原因是什么？应注意什么才能达到彻底杀菌的目的？应注意什么才能达到彻底

37、杀菌的目的？70 光复活酶已在细菌、酵母菌、蛙、鸟类以及人光复活酶已在细菌、酵母菌、蛙、鸟类以及人类等细胞中发现。这种功能虽然普遍存在，但主要类等细胞中发现。这种功能虽然普遍存在，但主要是低等生物的一种修复方式。是低等生物的一种修复方式。 71（二）切除修复（二）切除修复 参与的酶有: 核酸内切酶，pol,DNA连接酶特异核酸内切酶pol DNA连接酶7273（三）重组修复（三）重组修复（复制同时的修复）复制同时的修复） 重组蛋白重组蛋白RecARecA，polpol，连接酶参与连接酶参与（ 损伤会保留下去）损伤会保留下去）问题：问题：原损伤部位没有修复，对后代影响大吗？原损伤部位没有修复，对

38、后代影响大吗？答案：答案：在后代中只有一个个体含有该条在后代中只有一个个体含有该条DNA，后代越后代越多，影响比例越小，等于消除影响。多，影响比例越小，等于消除影响。74 DNA分子中的分子中的核苷酸序列核苷酸序列发生突然而稳发生突然而稳定的改变，从而导致定的改变，从而导致DNA的复制以及后来的的复制以及后来的转录和翻译产物转录和翻译产物随之发生变化，称为随之发生变化，称为DNA的的突变。突变。 基因突变的类型基因突变的类型 碱基对的置换碱基对的置换(substitution) 移码突变移码突变(framesshift mutation)75 -T-C-T-G-C-T-G-T-A-C-G- -

39、A-G-A-C-G-A-C-A-T-G-C-转换转换野生型基因野生型基因 -T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C- -T-C-T-T-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-A-G-A-C-A-T-G-C-颠换颠换碱基对的置换碱基对的置换(substitution)移码突变移码突变(framesshift mutation) -T-C-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-插入插入 -T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失缺失AT转换

40、：同型碱基的置换，一个嘌呤被另一个嘌呤替换；转换：同型碱基的置换，一个嘌呤被另一个嘌呤替换；一个嘧啶被另一个嘧啶置换。一个嘧啶被另一个嘧啶置换。颠换：异型碱基的置换，即一个嘌呤被另一个嘧啶替换；颠换：异型碱基的置换，即一个嘌呤被另一个嘧啶替换；一个嘧啶被另一个嘌呤置换。一个嘧啶被另一个嘌呤置换。移码突变：移码突变： 增加或减少一个或几个碱基对所造成的突增加或减少一个或几个碱基对所造成的突变。变。 76v 逆转录逆转录: :以以RNARNA为模板为模板，按照，按照RNARNA中的核中的核苷酸顺序苷酸顺序合成合成DNADNA称为逆转录，由称为逆转录，由逆转录酶逆转录酶催化进行。催化进行。v 19701970年年TeminTemin和和BaltimoreBaltimore同时分别从同时分别从劳氏肉瘤病毒和小白鼠白血病病毒等劳氏肉瘤病毒和小白鼠白血病病毒等致病致病RNARNA病毒病毒中分离出逆转录酶。据研究报道，中分离出逆转录酶。据研究报道，迄今已知的致癌迄今已知的致癌RNARNA病毒都含有逆转录酶。病毒都含有逆转录酶。v 目前目前逆转录酶逆转录酶已经成为生物学、医学已经成为生物学、医学领域研究的工具。领域研究的工具。7