第二章 染色体与 (2)

1、第二章第二章 染色体与染色体与第1页，共66页。DNA复制为何选择复制为何选择RNA作为引物？作为引物？大肠杆菌大肠杆菌DNA复制起始过程如何，有哪些因复制起始过程如何，有哪些因子参与？子参与？真核生物与原核生物复制的比较。真核生物与原核生物复制的比较。第2页，共66页。起始复制体涉及主要酶系和蛋白质： DnaA、DnaB（解旋酶）、 DnaC、Hu、DNA拓扑异构酶、 SSB、 DnaG引物酶、 DNApol 全酶、 DNA pol I、 DNA连接酶等 。回顾第3页，共66页。回顾第4页，共66页。回顾第5页，共66页。1）半保留复制方式 2）半不连续复制3） DNA 螺旋酶, SSBP4

2、） RNA 引物1） 复制起点（单、多）2）复制子（大小、多少）3）复制叉移动的速度 4）冈崎片段的大小5）端粒和端粒酶6）DNA聚合酶7）引物酶相同点：不同点： 原核生物和真核生物DNA复制的比较 第6页，共66页。第二章第二章 染色体与染色体与DNA 第7页，共66页。第8页，共66页。 DNA的损伤与的损伤与DNA突变突变 ? 这些因素都可能使DNA的结构及功能发生改变。从而引起生物突变，甚至导致死亡。第9页，共66页。引起引起DNA损伤的类型损伤的类型 ?碱基脱落碱基脱落 碱基（或核苷）改变碱基（或核苷）改变 错误碱基（碱基的取代）错误碱基（碱基的取代） 碱基的插入或缺失碱基的插入或缺

3、失 链的断裂、链交联（链内、链间）链的断裂、链交联（链内、链间） 嘧啶二聚体等。嘧啶二聚体等。第10页，共66页。第11页，共66页。第12页，共66页。第13页，共66页。（数分钟）（数分钟）发现错配碱基时，将未甲基化链切除，以甲基化链为模板进发现错配碱基时，将未甲基化链切除，以甲基化链为模板进行修复。行修复。DNA分子上平均每2kb左右有一GATC。原核细胞内存在Dam甲基化酶，能使位于5GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。第14页，共66页。发现错配碱基在水解ATP的作用下，MutS、MutL与碱基错配点的DNA双链结合MutS-MutL在DNA双链上移动，沿两个方向移动，形成DNA环，

4、发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链第15页，共66页。错配碱基位于切口5上游端 错配碱基位于切口3下游端 第16页，共66页。第17页，共66页。第18页，共66页。糖苷水解酶糖苷水解酶 切除受损核苷切除受损核苷酸上的酸上的N-糖苷键，形成去糖苷键，形成去嘌呤或去嘧啶位点（嘌呤或去嘧啶位点（ ）。）。切除受损片段切除受损片段第19页，共66页。第20页，共66页。第21页，共66页。识别损伤部位损伤的两边切除几个核苷酸DNA 聚合酶以母链为模板复制合成新子链DNA连接酶将切口补平第22页，共66页。第23页，共66页。（发生在复制后）：（发生在复制后）： 复制时，跳过损伤部位，新链

5、产生缺口由母链弥补，复制时，跳过损伤部位，新链产生缺口由母链弥补，原损伤部位并没有切除，但在后代逐渐稀释。原损伤部位并没有切除，但在后代逐渐稀释。第24页，共66页。 DNA重组修复方式模板上的伤疤始终留着，只能随 着重组修复次数，伤疤占的比例。第25页，共66页。第26页，共66页。（direct repair） 生物体内存在多种DNA损伤以后而并不需要切除碱基或核苷酸，这种修复方式称为DNA的直接修复。 第27页，共66页。DNA受到大剂量紫外线照射时，形成二聚体第28页，共66页。DNA光解酶将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化物还原成为单体第29页，共66页。第30页，共66页。第31页，

6、共66页。图 SOS修复第32页，共66页。SOS反应反应是生物在不利环境中求得生存的一种是生物在不利环境中求得生存的一种基本功能。基本功能。对原核生物将会产生高变异，对高等动物则对原核生物将会产生高变异，对高等动物则是致癌的。是致癌的。第33页，共66页。第二章第二章 染色体与染色体与DNA 第34页，共66页。第35页，共66页。(1902-1992)Nobel Prize for Physiology or Medicine 1983第36页，共66页。第37页，共66页。第38页，共66页。1 转座子的类型1.1 细菌转座子 1）IS （插入因子）：最简单的转座子 特点：比较小，0.7

7、5-1.5kb; 只有转座酶基因 两端有倒置重复序列; 靶位点正向重复序列（4-15bp） IR（inverted repeat） 转座酶IR第39页，共66页。表 23-4 IS 的结构和功能DR(bp)IR(bp)中心区域(bp)靶的选择拷贝数IS 1923768随机58IS25411327热点5 (在 F因子上为1)IS41113181428AAN20TTT1 或 2IS54161195热点？IS10R9221329NGCTNAGCNIS50R991531热点IS9039181057随机第40页，共66页。复合型转座子是一类带有某些抗药性基因（或其它复合型转座子是一类带有某些抗药性基因（

8、或其它宿主基因）的转座子。宿主基因）的转座子。 标记基因ISIS特征：两翼是两个相同或高度同源的IS序列。IS序列插到功能基因的两端就可能产生复合型转座子。复合型转座子的转座能力由IS序列决定和调节。第41页，共66页。表 复合转座子的结构和功能转 座 因子 长度(bp)遗 传 标记 末 端 组件方向二组件的关系组件的功能Tn9033100KanRIS903反向相同二者皆有功能Tn92500CamRIS 1正向推测相同预计有功能Tn109300TetRIS 10R 有功能 IS 10L反向有2.5%的差异无功能Tn55700KanRIS 50R 有功能 IS 50L反向1 bp的改变无功能第4

9、2页，共66页。 一一类无类无IS序列、体积庞大的的转座子（序列、体积庞大的的转座子（5000bp以上）以上）转座酶解离酶AmprIRIR-内酰胺酶第43页，共66页。1.2 真核生物转座子 1）特点： （1）两端有IR， （2）内部有转座酶等基因； 2）举例： 玉米转座子Ac/Ds ，Spm/dSpm ； 反转录转座子。第44页，共66页。第45页，共66页。2 转座机制第46页，共66页。ATGCA TACGT 插入ATGCA TACGT ATGCA TACGT 补齐ATGCATACGT切割DNA聚合酶和连接酶填补识别第47页，共66页。 第48页，共66页。第49页，共66页。转座子 F

10、 E A B C D复制插入 转座子新拷贝 F E A B C D 基因F被隔断而失去功能 第50页，共66页。第51页，共66页。第52页，共66页。第53页，共66页。表 一些有代表性的真核转座子的属性物种转座因子家族IRDR果蝇PHoboMarinerFB311228大8829线虫Tc1542玉米Ac/DsSpm/dSpmMu/mn1113200839金鱼草Tam1Tam313/141238/5一些真核生物TU/puppy大8第54页，共66页。第55页，共66页。紫色胚乳无色胚乳紫色斑点胚乳激活Ds转座Ds可转座到C基因正常的C基因表达产生紫色色素被插入失活的C基因在胚发育时激活Ds，

11、使其从C基因中转座出来突变的c基因正常的C基因突变的c基因回复成为正常的C基因） 第56页，共66页。第57页，共66页。AcDs 缺失194bp第58页，共66页。Ac-Ds系统各种Ds都是Ac的缺失突变体Ds9缺失194bp Ds6缺失2.5Kb 非自主性转座子的两端特征序列是完整的，只要细胞内有相应的转座酶活性，它就能恢复转座性能。第59页，共66页。逆转录病毒/第60页，共66页。IRIRDRDR第61页，共66页。 指通过RNA为中介，反（逆）转录成DNA后进行转座的可动元件。 第62页，共66页。第63页，共66页。第64页，共66页。IS-两端有IR，只编码转座酶类转座因子-结构同IS，但不能独立存在，仅作为复合转座子的两端组件复合转座子-两端由IS或类IS构成，可编码抗抗菌素物质原核TnA转座子家族-两端为IR，可编码转座酶、解离酶和抗性物质AC-Ds-植物（玉米）中的激活-解离因子转座子P因子-果蝇中父本因子，在MP中导致杂种不育反转录