dna复制损伤和修复

1、dna复制损伤和修复dna复制损伤和修复第1页2中心法则（Cental Dogma）dna复制损伤和修复第2页DNA有功效蛋白质复制转录和翻译生命活动执行者表示遗传信息传递将遗传信息代代相传生命延续物质基础dna复制损伤和修复第3页4以亲代DNA分子为模版，合成碱基序列与之完全相同子代DNA分子，从而将遗传信息准确给传递子代DNA分子 复制亲代DNA子代DNAdna复制损伤和修复第4页5一、DNA复制基础规律1.半保留复制依据碱基互补配对标准，DNA分子每一条链都含有合成它互补链所需全部信息。DNA分子在复制时候，亲代DNA分子碱基间氢键断裂，双链解开，以每一条单链作模板，合成新链。新形成两个

2、子代DNA分子与亲代DNA分子在碱基次序上完全一致。每个子代DNA分子一条单链来自亲代DNA，另一条链为新合成，这种复制方式咱们称之为半保留复制。dna复制损伤和修复第5页AGAACTTTCTTGAATCTTGAAAGAACTT 子代DNA 碱基互补 按半保留复制方式，子代保留了亲代 DNA 全部遗传信息。亲代 DNAAGAACTTTCTTGAAdna复制损伤和修复第6页2.复制子及复制叉一、DNA复制基础规律 DNA复制含有固定起始位点，咱们称之为复制起点（ori）。从一个复制起点引发复制全部DNA序列，咱们称之为复制子。复制起点解链后会形成叉状结构，复制叉。dna复制损伤和修复第7页 3.

3、复制方向DNA链生长方向三种机制： 从两个起始点，单链单一方向生长 从一个起始点， 双链单一方向生长 从一个起始点，双链双向生长以双向复制为主。 一、DNA复制基础规律dna复制损伤和修复第8页DNA复制方向：双向和单向复制复制叉起始点起始点起始点复制叉复制叉未复制DNA单向复制双向复制dna复制损伤和修复第9页104. DNA复制模式5.引发体（primosome） 由各种酶和蛋白质分子组成=引发前体+引物酶=一小段RNA短链作为引物一、DNA复制基础规律真核细胞：眼型环状DNA：大多数原核生物 型一些质粒；滚环状复制 dna复制损伤和修复第10页2022/9/411环状 DNA复制时形成结

4、构，称之为复制起始点复制叉推进 线性DNA复制时形成眼型结构dna复制损伤和修复第11页126.半不连续复制 一条链（前导链）连续合成，另一条链（随即链）不连续合成冈崎片段 （Okazaki fragment） 随即链合成方向与复制叉移动方向相反，先合成许多不连续片段，称冈崎片段一、DNA复制基础规律dna复制损伤和修复第12页二、DNA复制需要酶 复制需要材料 亲代DNA模板 4种脱氧核糖核苷三磷酸（dNTP） 引物：小分子RNA寡核苷酸 各种酶和蛋白因子13复制化学反应(dNMP)n+dNTP(dNMP)n+1+PPidna复制损伤和修复第13页（1）DNA聚合酶(DNA polymeta

5、ses)（2）拓扑异构酶(topoisomerase):兼具内切酶和连接酶活力，能快速将DNA超螺旋或双螺旋担心状态变成松驰状态，便于解链。 (3） DNA解链酶(DNA helicase)（4）单链结合蛋白(single-strand binding protein,SSB)：结合在解开DNA单链上，预防重新形成双螺旋。 (5）引物酶(peimase)和引发体(primosome) ：开启RNA引物链合成。 (6）DNA连接酶（DNA ligase）DNA复制相关酶类解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB335355RNA引物dna复制损伤和修复第14页d

6、na复制损伤和修复第15页DNA聚合酶功效：5-3聚合酶活性与延伸能力3-5外切酶活性与校对功效（保真性）5-3外切酶活性与切口平移DNA复制相关酶类功效dna复制损伤和修复第16页DNA聚合酶催化链延长反应5RNA引物子链3553355335模板链dna复制损伤和修复第17页DNA聚合酶校对功效聚合酶错配硷基复制方向正 确核苷酸555333切除错配核苷酸dna复制损伤和修复第18页DNA聚合酶3- 5外切酶水解位点3- 5核酸外切酶水解位点dna复制损伤和修复第19页DNA聚合酶5- 3外切酶活力5- 3核酸外切酶水解位点单链缺口5dna复制损伤和修复第20页DNA聚合酶5- 3外切酶切除引

7、物并修复空隙dna复制损伤和修复第21页切口平移法(nick translation) ：当双链DNA分子一条链上产生切口时,E.coli DNA聚合酶就可将核苷酸连接到切口3羟基末端。同时该酶含有从53核酸外切酶活性,能从切口5端除去核苷酸。 切口平移意义：切除RNA引物，并利用聚合酶活性填补缺口DNA修复中发挥主要作用DNA探针标识dna复制损伤和修复第22页DNA聚合酶分子量每个细胞分子统计数5-3 聚合酶作用3-5 核酸外切酶作用5-3 核酸外切酶作用转化率DNA聚合酶109，000400+1120，000100+-0 .05400，00010-20+-50比较项目DNA聚合酶切除引物

8、修复修复复制功效 1999年发觉聚合酶 和，它们包括DNA错误倾向修复（errooune repair）dna复制损伤和修复第23页拓扑异构酶拓扑异构酶可使DNA双链中一条链切断，松开双螺旋后再将DNA链连接起来，从而防止出现链缠绕。拓扑异构酶可切断DNA双链，使DNA超螺旋松解后，再将其连接起来。大肠杆菌拓朴异构酶结构dna复制损伤和修复第24页dna复制损伤和修复第25页dna复制损伤和修复第26页 DNA解链酶 解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链酶蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。当前发觉存在最少存在两种解链酶。dna复制损伤和修复第27页 单链DNA结合蛋白 单链DNA结

9、合蛋白（single strand binding protein, SSB）又称螺旋反稳蛋白（HDP）。这是一些能够与单链DNA结合蛋白质因子。其作用为： 使解开双螺旋后DNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNA，便于以其为模板复制子代DNA； 保护单链DNA，防止核酸酶降解。 dna复制损伤和修复第28页DNA连接酶连接切口Mg2+连接酶ATP或NADAMP+PPi或NMN+AMPATCGPTTPPPAACCTGAPACPPPPOHTGGATCGPTTPPPAACCTGAPACPPPTGGP缺口33555533模板链模板链dna复制损伤和修复第29页 复制主要特点 只有一个复制起点 从起点向

10、两个相反方向复制 复制速度快，大约每秒延伸500 bp RNA引物和冈崎片段均较长 能够连续发动复制 30三、原核生物DNA复制dna复制损伤和修复第30页三、原核生物DNA复制1.复制起点（origin of replication） 一个或多个位富含AT短重复序列 复制起点控制复制起始 只有一个复制起点 31 （一）DNA复制起始 dna复制损伤和修复第31页原核生物DNA复制起始点OriC2022/9/432dna复制损伤和修复第32页33原核生物DNA复制起始复合体dna复制损伤和修复第33页2022/9/434DNA复制起始，RNA引物合成dna复制损伤和修复第34页（二）DNA链延

11、伸 复制起始位点识别 DNA双链解链 RNA引物合成 前导链、后续链合成35三、原核生物DNA复制dna复制损伤和修复第35页（二）DNA链延伸dna复制损伤和修复第36页聚合酶III全酶引物聚合酶III全酶引物引物体引物体解旋酶解旋酶复制叉处前导链和随即链同时合成工作模型dna复制损伤和修复第37页38 2.复制模式3. 复制方式型复制dna复制损伤和修复第38页（三）复制终止 RNA引物去除 冈崎片段连接 在特殊终止结构区域停顿 dna复制损伤和修复第39页2022/9/440dna复制损伤和修复第40页关于DNA复制保真性问题 恪守严格碱基配对规律 DNA聚合酶在复制延长中对碱基选择作用

12、 DNA聚合酶3 5 外切活性校正作用，复制犯错时有即时纠错功效41dna复制损伤和修复第41页 四、真核生物染色体DNA复制共同特点 复制速度慢（50/sec,原核900/sec) 复制子小(40-100kb,原核1000kb) 多点复制，复制模型为眼睛型（原核单点，型） RNA引物及冈崎片段长度均小于原核生物（100-400，原核1000-） 组蛋白合成在细胞周期S期与DNA复制同时 复制过程与原核生物基础相同，但需各种DNA聚合酶和辅助因子参加。42dna复制损伤和修复第42页43亚基数目35外切酶活性53外切酶活性功效DNA聚合酶4-引物合成DNA聚合酶1-修复DNA聚合酶2+-线粒体

13、DNA复制 DNA聚合酶2+-核DNA 复制DNA聚合酶1+-填补缺口、修复 真核生物DNA聚合酶dna复制损伤和修复第43页44名称结构特点活性在DNA复制中作用PCNADNA聚合酶辅助蛋白PCNA沿DNA滑动，使聚合酶不会从DNA上滑落RF-C5个亚基负责将PCNA套在DNA上RF-A单链DNA结合蛋白维持DNA局部单链结构RNase H1核酸酶切除冈崎片段5RNA引物 真核生物DNA复制辅助因子dna复制损伤和修复第44页五、真核生物染色体DNA末端复制问题dna复制损伤和修复第45页 是位于真核生物染色体末端、由DNA和蛋白质组成一膨出结构。端粒DNA由短富含T G重复序列组成，不一样

14、生物重复序列不一样 。46 1.端粒概念（telomere） 五、真核生物染色体DNA末端复制问题dna复制损伤和修复第46页2.端粒结构特点GT链53总是指向染色体末端。重复次数不保守。链区内有缺口即游离3-端羟基存在。DNA最末端不能进行末端标识，推测其分子是一个回折结构。五、真核生物染色体DNA末端复制问题dna复制损伤和修复第47页1978年首次发觉四膜虫端粒分子组成： 端粒 染色体DNA 端粒n(CCCCAA）n(GGGGTT）35（TTGGGG)n（AACCCC)nn(CCCTAA）n(GGGATT）35（TTAGGG）n（AATCCC）n人端粒分子组成：dna复制损伤和修复第48

15、页端粒结合蛋白 保护端粒不受核酸酶或化学修饰作用 普通是紧密非共价键结合端粒功效保护染色体结构和功效完整性对外: 抵抗核酸酶等外界 对内: 染色体DNA 原因攻击 末端复制问题49五、真核生物染色体DNA末端复制问题dna复制损伤和修复第49页3.端粒酶概念（telomerase） 反转录酶，由蛋白质和RNA共同组成，含有引物特异识别位点，能以本身RNA为模板重复延伸端粒重复序列。50五、真核生物染色体DNA末端复制问题dna复制损伤和修复第50页1987年，Blackburn 柱层析 RNP结构 四膜虫端粒酶RNP 含有RNA组分和蛋白质组分，二者均为酶活性所必需。对RNA酶极为敏感。 RN

16、A组分Protein端粒酶结构特征dna复制损伤和修复第51页52端粒酶功效-末端复制机制dna复制损伤和修复第52页dna复制损伤和修复第53页 末端补齐机制5TTTGGG（TTTGGG）n端粒酶5G-C 配对回折，形成发夹结构35DNA聚合酶dna复制损伤和修复第54页55端粒消耗端粒维持细胞衰老细胞永生化染色体DNA端粒端粒dna复制损伤和修复第55页56 端粒与端粒酶生物学意义 人胚胎细胞含有显著可探测端粒酶活性。 与其它有端粒酶活性生物体细胞相比,人体细胞含有很长端粒。 正常人体细胞缺乏端粒酶活性。胚胎发育时期取得端粒，已足够维系人体整个生命过程中因细胞分裂所致端粒缩短。 端粒酶活性

17、特异表示于恶性细胞。dna复制损伤和修复第56页 （一）基础概念： DNA损伤：生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生任何改变。 基因突变：是指基因内遗传物质发生可遗传结构和数量改变，产生一定表型。六、DNA突变、损伤与修复dna复制损伤和修复第57页（二）DNA损伤机制dna复制损伤和修复第58页（二）DNA损伤机制dna复制损伤和修复第59页（二）DNA损伤机制dna复制损伤和修复第60页 1光修复 修复对象：紫外线照射形成嘧啶二聚体 机制：光复活酶识别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物在300-600nm可见光照射下，酶获得能量，将嘧啶二聚体打开光复活酶从DNA上解离。 （三）DNA损伤修复dna复制损伤和修复第61页2.切除修复对象：受损碱基修复系统：糖苷酶（识别、切除受损碱基，产生AP位点。AP内切酶在AP位点5端切断磷酸二酯键。AP外切酶再切割AP位点3端。DNA聚合酶填补产生缺口。最终DNA连接酶连接。（三）DNA损伤修复dna复制损伤和修复第62页dna复制损伤和修复第63页核苷酸切除修复（nucleotide excision repair, NER）系统识别DNA双螺旋形状变形。UvrB负责解链，募集核酸内切酶UvrCUvrC在损伤