第三章 DNA的生物合成与重组

第三章DNA的生物合成与重组DNABiosynthesis(Replication)本章主要内容：

第一节复制一、复制的基本特点二、原核生物DNA复制三、真核生物DNA复制四、复制的形式五、逆转录

第二节DNA损伤（突变）与修复1953年当Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型时，他们就意识到碱基配对原则可能对遗传信息的传递具有重要的意义。这一设想已经得到证实。各种生物通过其自身基因组核酸准确、完整的复制将其中蕴藏的生物遗传信息忠实地传给子代，以保证物种的连续性。因此，遗传信息的传递实际上就是基因组全部核酸序列的复制。复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。复制亲代DNA子代DNA第一节复制在细胞分裂过程中，以亲代DNA为模板合成子代DNA分子的过程称为DNA复制（DNAreplication）。

自1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型时开始，DNA复制的轮廓就已经诞生。

由于原核生物DNA复制过程相对比较简单，有关复制的资料多半是从原核生物中获得。（一）DNA双链的解旋（二）复制的方式——半保留复制(semi-conservativereplication)（三）复制叉和半不连续复制(semi-discontinuousreplication)（四）复制的基本过程：起始、链的延长、终止。一、DNA复制的基本特点一、DNA复制的基本特点Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构时指出，双螺旋的每一条DNA链都可以作为模板合成一条与其互补的DNA链，从而形成两条与其完全相同的子链。但是有两个问题他们在当时尚无法回答：①在复制过程中DNA双螺旋如何解旋将双链打开；②在复制过程中DNA的两条链是否同时作为模板复制子链。1958年MatthewMeselson和FranklinStahl通过实验对后一个问题给予了一个满意的解答，而人们对第一个问题的真正了解却是在拓扑异构酶的发现之后。根据Watson和Crick的DNA双螺旋模型以及他们对DNA作为复制模版的推测，人们首先提出的问题是：DNA分子只有在松弛螺旋、解开双链、使碱基暴露后，才能在DNA聚合酶催化下以DNA为模板按碱基互补的原则进行复制。（一）DNA双链的解旋那末，在复制过程中DNA双螺旋如何解旋将双链打开？按照每10个碱基一个螺旋推测，仅仅一条人的染色体DNA就有几百万甚至几千万次螺旋。很难想象在DNA进行复制时这些螺旋如何打开。为此人们在最初甚至对DNA双螺旋的模型发生质疑。1954年Delbrück首次提出“断裂-连接”模型（breakage-and-reunionmodel），试图解释DNA双螺旋的解旋过程。但是直到20世纪70年代末拓扑异构酶被发现之后，人们才对这一过程具有了真正的了解。目前已知参与松弛螺旋及解链的酶与蛋白质主要有拓扑异构酶、解链酶及DNA单链结合蛋白。1、DNA拓扑异构酶DNA具有拓扑性质。拓扑性质是指物体或图象作弹性移动而又保持物体不变的性质。碱基顺序相同但连环数/拓扑环绕数不同的两个双链DNA分子称为拓扑异构体。能催化DNA拓扑异构体互变的一类酶称为拓扑异构酶（topoisomerase,topo）。拓扑异构酶可分为两类，一类是拓扑异构酶I（TopoI），另一类是拓扑异构酶II（TopoII）。108局部解链后1、DNA拓扑异构酶：改变DNA超螺旋状态、理顺DNA链复制过程正超螺旋的形成：（一）DNA双链的解旋解链过程中正超螺旋的形成既能水解、又能连接磷酸二酯键。拓扑异构酶Ⅰ

拓扑异构酶Ⅱ拓扑异构酶分类：拓扑异构酶作用特点：拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。反应不需ATP。拓扑异构酶Ⅱ切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能，连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。作用机制：拓扑酶的作用方式：2、解链酶(helicase)

——利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。解链酶有多种，包括大肠杆菌解链酶II、III，大肠杆菌Rep蛋白等。复制时大部分解链酶可以沿着随从链的模板以5'3'方向随复制叉的前进而移动，并连续地解开DNA双链。只有Rep蛋白是沿着前导链的模板以3'5'移动。Rep蛋白在初发现时被称为复制蛋白Rep，后来发现它在有ATP存在时能解开DNA双链，每解开1对碱基，需消耗2分子ATP，因而又定名为解链蛋白。在DNA复制时，Rep蛋白与某种解链蛋白分别在两条DNA亲链上协同作用，使DNA双链得以解开。3、单链DNA结合蛋白单链DNA结合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)——在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整，以利于其发挥模板作用。。SSB还能与复制新生的DNA单链结合，以保护其免被核酸酶水解。SSB在复制过程中，可以循环利用，发挥其保护单链DNA的作用。在DNA双螺旋结构模型提出以后，关于DNA复制方式有几种不同的推测。1、混合性复制：是在“断裂-连接”模型的基础之上提出的。Delbrück在试图解释DNA双螺旋的解旋过程时提出了这一模型。但是根据这一模型推测出的DNA复制方式，得到一种非常复杂的结果：DNA的每一条子链的一部分由新合成的DNA组成，而另一部分由模板链组成。（二）半保留复制：是DNA复制的基本特征2、全保留复制（conservativereplication）：以亲代的每一条链为模板合成一条新链，但在组成两个子代分子时，一个子代分子完全是亲代的两条旧链组成，而另一个子代分子则由新合成的两条新链组成。DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。3、半保留复制AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链DNA复制过程中形成的复制叉子代DNA子链继承母链遗传信息的几种可能方式:

全保留式半保留式混合式密度梯度实验:——实验结果支持半保留复制的设想。含重氮-DNA的细菌培养于普通培养液

第一代继续培养于普通培养液第二代梯度离心结果按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。半保留复制的意义:遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。当DNA进行复制时双螺旋链打开，新链沿着张开的模板生成，形成一种Y字形的结构，称为复制叉（replicationfork）。

（三）复制叉和半不连续复制DNA一股子链复制的方向与解链方向相反导致半不连续复制3535解链方向3´5´3´3´5´领头链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)A.环状双链DNA及复制起始点B.复制中的两个复制叉C.复制接近终止点(termination,ter)oriterABC真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon)

。复制子是独立完成复制的功能单位。5’3’oriorioriori5’3’5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’复制3’顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链(leadingstrand)

。另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随从链(laggingstrand)

。复制中的不连续片段称为岡崎片段(okazakifragment)。领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。DNA复制的酶学TheEnzymologyofDNAReplication参与DNA复制的物质:底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP；聚合酶(polymerase):

依赖DNA的DNA聚合酶，简写为DNA-pol；模板(template):

解开成单链的DNA母链；引物(primer):

提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合；其他的酶和蛋白质因子。一、核苷酸和核苷酸之间生成磷酸二酯键是复制的基本化学反应(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPi聚合反应的特点:DNA新链生成需引物和模板；新链的延长只可沿5→3方向进行。二、DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合全称：依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)简称：DNA-pol活性：1.53的聚合活性2.核酸外切酶活性5´AGCTTCAGGATA

3´

|||||||||||3´TCGAAGTCCTAGCGAC5´35外切酶活性:53外切酶活性:?能切除突变的DNA片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解。核酸外切酶活性:（一）原核生物的DNA聚合酶分为三型DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ原核生物的DNA聚合酶功能：DNA-polⅠ（109kD）对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。323个氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Klenow片段

604个氨基酸DNA聚合酶活性

5核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠKlenow片段是实验室合成DNA，进行分子生物学研究中常用的工具酶。

缺口平移当DNA单链有缺口时，DNApolI的5‘3’外切酶活性作用可以与聚合作用同时发生。切口处产生的3‘末端可作为引物，在DNApolI的5’3‘聚合活性的催化下，以互补的DNA单链为模板，依次将dNTP连接到切口的3’－OH末端，合成新的DNA单链；同时DNApolI的5‘3’外切酶活性在切口处将旧链从5‘逐步切除，所以缺口沿着合成方向在DNA分子上移动，这种移动称为缺口平移（nicktranslation），是分子生物学中一项重要的实验技术，如核酸探针的标记方法。DNA-polⅡ（120kD）DNA-polII基因发生突变，细菌依然能存活。DNA-polⅡ对模板的特异性不高，即使在已发生损伤的DNA模板上，它也能催化核苷酸聚合。因此认为，它参与DNA损伤的应急状态修复。功能：DNA-polⅢ(250kD)是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。DNA聚合酶III（DNApolIII）是由10个亚基组成的不对称二聚体。这十个亚基分别为、、、、、、、及，其中、和组成核心酶，α亚基具有催化合成DNA的功能,ε亚基有3'5'外切酶活性;则为装配所必需。两边的亚基起着夹住模板又能使酶沿模板链滑动的作用。其余的亚基通称为复合物。每一亚基的具体功能尚在研究中。DNApolIII催化的聚合反应具有高度连续性，可以沿模板连续地移动，一般在加人5000个以上的核苷酸之后才脱离模板，因此其催化的聚合反应速度快，大约每秒加入1000个脱氧核苷酸，在原核生物细胞内是真正起复制作用的酶。其3'5'外切酶活性可阻止错误核苷酸的进入或除去错误的核苷酸，然后连续加入正确的核苷酸，因而具有编辑和校对功能。PolIII与polI协同作用可使复制的错误率大大降低，从10-4降为10-6或更低。DNApolIII可以分别催化前导链和随从链的合成，自引物的3‘-OH端开始，沿5→3’方向逐个地加入脱氧核苷酸，使DNA链得以延长。复制叉前进时，前导链几乎可以不间断地延长，而随从链是分段(冈崎片段)合成的。合成冈崎片段时，当DNA链延长至下一个引物前方，DNApolI立即发挥5‘→3’外切酶功能，切除引物，并继续延长DNA链，填满切除引物后形成的空隙。最后，DNA连接酶通过生成磷酸二酯键将两个片段连接起来，封闭缺口，成为完整的随从链。DNA连接酶DNA连接酶（DNAligase）能催化双股DNA中一股缺口的3-OH与5-磷酸形成磷酸二酯键。连接反应中的能量来自ATP（或NAD+）。连接酶先与ATP作用，以共价键相连生成“酶-AMP”中间体。中间体与一个DNA片段的5-磷酸末端相连接形成“酶-AMP-P-5-DNA”。继而，又与另一个DNA片段的3-OH末端作用，酶及AMP脱下，两个DNA片段以3，5磷酸二酯键相连接。通过连接酶的催化作用，随从链的各个DNA片段均可以3，5磷酸二酯键连接，生成一条DNA长链。三、核酸外切酶的校读活性和碱基选择功能是复制保真性的酶学依据复制按照碱基配对规律进行，是遗传信息能准确传代的基本原理。此外还需酶学的机制来保证复制的保真性。（一）核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正核酸外切酶(exonuclease)是指能从核酸链的末端把核苷酸依次水解出来的酶，外切酶是有方向性的。A：DNA-pol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。B：碱基配对正确，DNA-pol不表现活性。DNApolⅠ的校读功能（二）复制的保真性依赖正确的碱基选择DNA聚合酶靠其大分子结构协调非共价（氢键）与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。嘌呤的化学结构能形成顺式和反式构型，与相应的嘧啶形成氢键配对，嘌呤应处于反式构型。

遵守严格的碱基配对规律；聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；复制出错时DNA-pol的及时校读功能。DNA复制的保真性至少要依赖三种机制：四、复制中的分子解链伴有DNA分子拓扑学变化DNA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。

（一）多种酶参与DNA解链和稳定单链状态E.Coli基因图五、DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。

DNA连接酶(DNAligase)作用方式：HO5’3’3’5’DNA连接酶ATPADP5’3’5’3’DNA连接酶的作用：DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。在DNA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。功能：提供核糖3-OH提供5-P结果DNA聚合酶引物或延长中的新链游离dNTP去PPi(dNTP)n+1连接酶复制中不连续的两条单链不连续→连续链拓扑酶切断、整理后的两链改变拓扑状态DNA聚合酶，拓扑酶和连接酶催化3,5-磷酸二酯键生成的比较

DNA生物合成过程TheProcessofDNAReplication第三节（一）复制起始：DNA解链形成引发体需要解决两个问题：1.DNA解开成单链，提供模板。2.形成引发体，合成引物，提供3-OH末端。一、原核生物的DNA生物合成E.coli复制起始点oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245串联重复序列反向重复序列53531.DNA解链DnaADnaB、DnaCDNA拓扑异构酶引物酶SSB35352.引发体和引物含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。3535引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。引物3'HO5'引物酶（二）复制的延长过程：领头链连续复制，随从链不连续复制复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。

5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-pol领头链的合成：领头链的子链沿着5→3方向可以连续地延长。随从链的合成同一复制叉上领头链和随从链由相同的DNA-pol催化延长阶段一阶段二阶段三阶段四复制过程简图原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。oriter

E.coli8232oriterSV40500（三）复制的终止过程：切除引物、填补空缺、连接切口555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA连接酶随从链上不连续性片段的连接：哺乳动物的细胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DNA生物合成细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关。蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。

复制的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子(replicationfactor,RF)。（一）真核生物复制的起始与原核基本相似（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有五种DNA-pol起始引发，有引物酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。参与低保真度的复制。在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。在线粒体DNA复制中起催化作用。DNA-pol

DNA-polDNA-polDNA-pol真核生物的DNA聚合酶增殖细胞核抗原（proliferationcellnuclearantigen，PCNA）在复制起始和延长中起关键作用。PCNA为同源三聚体，具有与E.coliDNA聚合酶Ⅲ的β亚基相同的功能和相似的构象，即形成闭合环形的可滑动DNA夹子，在复制蛋白的作用下PCNA结合于引物－模板链；并且PCNA使polδ获得持续合成能力。PCNA水平也是检验细胞增殖的重要指标。细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关。蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。相关的激酶都有调节亚基即细胞周期蛋白(cyclin)，和催化亚基即细胞周期蛋白依赖激酶(cyclindependentkinase，CDK)。

CDK相匹配的周期蛋白作用点CDK2CyclinD1,D2,D3G1期CyclinEG1→S期CyclinAS期CDK3和CDK4CyclinD1,D2,D3G2期CDK1（CDC2）CyclinA,BG2→M期哺乳类动物的周期蛋白和CDK哺乳类动物细胞内还发现天然抑制CDK的蛋白质，例如锚蛋白(ankynin)是CDK4的特异性抑制物，P21蛋白能抑制多种CDK。锚蛋白和P21蛋白的抑制/活化可使细胞周期开放/关闭，因此被形容为细胞周期的检查点(checkpoint)蛋白。DNA-polδ和polα分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。在复制叉及引物生成后，DNA-polδ通过PCNA的协同作用，逐步取代polα，在RNA引物的3-OH基础上连续合成领头链。随从链引物也由polα催化合成。然后由PCNA协同，polδ置换polα，继续合成DNA子链。（二）真核生物复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换3553领头链3535亲代DNA随从链引物核小体真核生物复制叉的延长：染色体DNA呈线状，复制在末端停止。复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接。染色体两端DNA子链上最后复制的RNA引物，去除后留下空隙。（三）端粒酶参与解决染色体末端复制问题53355335+5333355切除引物的两种机制线性DNA复制的末端端粒(telomere)指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。端粒的功能：维持染色体的稳定性维持DNA复制的完整性端粒的结构特点：由末端单链DNA序列和蛋白质构成。末端DNA序列是多次重复的富含G、C碱基的短序列。TTTTGGGGTTTTGGGG…端粒酶(telomerase)端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)端粒酶协同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)端粒酶逆转录酶(humantelomerasereversetranscriptase,hTRT)

组成：端粒酶催化作用的爬行模型逆转录和其他复制方式ReverseTranscription&OtherDNAReplicationWays第四节双链DNA是大多数生物的遗传物质。某些病毒的遗传物质是RNA。少数低等生物如M13噬菌体，它的感染型只含单链DNA。原核生物的质粒，真核生物的线粒体DNA，都是染色体外存在的DNA。这些非染色体基因组，采用特殊的方式进行复制。逆转录酶(reversetranscriptase)逆转录(reversetranscription)

逆转录酶一、逆转录病毒的基因组是RNA，其复制方式是逆转录RNADNA逆转录病毒细胞内的逆转录现象:RNA模板逆转录酶DNA-RNA杂化双链RNA酶单链DNA逆转录酶双链DNARNA病毒在细胞内复制成双链DNA的前病毒(provirus)。前病毒保留了RNA病毒全部遗传信息，并可在细胞内独立繁殖。在某些情况下，前病毒基因组通过基因重组(recombination)，参加到细胞基因组内，并随宿主基因一起复制和表达。这种重组方式称为整合(integration)。前病毒独立繁殖或整合，都可成为致病的原因。分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要方法之一，此法称为cDNA法。

以mRNA为模板，经逆转录合成的与mRNA碱基序列互补的DNA链。试管内合成cDNA:cDNAcomplementaryDNA逆转录酶

AAAA

TTTTAAAASI核酸酶

DNA聚合酶Ⅰ碱水解

TTTT二、逆转录的发现发展了中心法则逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。

逆转录现象说明：至少在某些生物，RNA同样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20世纪初已注意到的病毒致癌理论。

滚环复制(rollingcirclereplication)三、噬菌体DNA按滚环方式复制和线粒体DNA按D环方式复制是某些低等生物的复制形式，如X174和M13噬菌体等。3-OH5-P55533335'滚环复制5'5335dNTPDNA-polγ

D环复制(D-loopreplication)是线粒体DNA(mitochondrialDNA，mtDNA)的复制形式。

D-环复制时需合成引物。mtDNA为双链，第一个引物以内环为模板延伸。至第二个复制起始点时，又合成另一个反向引物，以外环为模板进行反向的延伸。最后完成两个双链环状DNA的复制。复制中呈字母D形状而得名。D环复制的特点是复制起始点不在双链DNA同一位点，内、外环复制有时序差别。DNA损伤（突变）与修复DNADamage(Mutation)&Repair第二节DNA突变具体指个别dNMP残基以至片段DNA在构成、复制或表型功能的异常变化，也称为DNA损伤(DNAdamage)。从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基的改变。一、突变在生物界普遍存在（一）突变是进化、分化的分子基础从长远的生物史看，进化过程是突变的不断发生所造成的。大量的突变都是属于这种类型，只是目前还未能认识其发生的真正原因，因而名为自发突变或自然突变(spontaneousmutation)。（二）只有基因型改变的突变形成DNA的多态性这种突变没有可察觉的表型改变，例如在简并密码子上第三位碱基的改变，蛋白质非功能区段上编码序列的改变等。这些现象也相当普遍。多态性(polymorphism)一词用来描述个体之间的基因型差别现象。（三）致死性的突变可导致个体、细胞的死亡

（四）突变是某些疾病的发病基础二、多种化学或物理因素可诱发突变大量的突变属于自发突变，发生频率只不过在10-9左右。但由于生物基因组庞大，细胞繁殖速度快，因此它的作用是不可低估的。实验室用来诱发突变，也是生活环境中导致突变的因素，主要有物理和化学因素。物理因素：紫外线(ultraviolet,UV)、各种辐射

UV化学因素：三、引起突变的分子改变类型有多种错配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)

框移(frame-shift)

DNA分子上的碱基错配称点突变(pointmutation)。自发突变和不少化学诱变都能引起DNA上某一碱基的置换。点突变发生在基因的编码区，可导致氨基酸改变。（一）错配可导致编码氨基酸的改变镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)β亚基N-val

·

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C肽链CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亚基N-val

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C肽链CTCGAG基因镰形红细胞贫血病人图10-29膀胱癌细胞c-rasH基因点突变，基因表达产物仅12号氨基酸的变异（二）缺失、插入和框移突变造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。缺失或插入都可导致框移突变。框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。谷酪蛋丝5’……GCA

GUA

CAU

GUC……丙缬组缬正常5’……GAG

UAC

AUG

UC……缺失C缺失引起框移突变：（三）重组或重排常可引起遗传、肿瘤等疾病DNA分子内较大片段的交换，称为重组或重排。移位的DNA可以在新位点上颠倒方向反置（倒位），也可以在染色体之间发生交换重组。由基因重排引起的两种地中海贫血基因型：DNA损伤（突变）可能造成两种结果：其一是导致复制或转录障碍（如胸腺嘧啶二聚体，DNA骨架中产生切口或断裂）；其二是导致复制后基因突变（如胞嘧啶自发脱氨基转变为尿嘧啶），使DNA序列发生永久性改变。所以，必须通过进化使细胞拥有灵敏的机制，以识别和修复这些损伤，否则细胞无法维持正常代谢。四、DNA损伤的修复有多种类型修复(repairing)是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有的天然状态。光修复(lightrepairing)切除修复(excisionrepairing)重组修复(recombinationrepairing)SOS修复

修复的主要类型：（一）直接修复系统利用酶简单地逆转DNA损伤光修复酶(photolyase)

UV（二）核苷酸切除修复这是细胞内最重要和有效的修复方式。其过程包括去除损伤的DNA，填补空隙和连接。主要由DNA-polⅠ和连接酶完成。UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶ⅠOHPDNA连接酶ATPE.coli的切除修复机制核苷酸切除修复不仅能够修复整个基因组中的损伤，而且能拯救因转录模板链损伤而暂停转录的RNA聚合酶，即参与转录偶联修复(transcript