正常人体学-DNA合成、损伤修复

基因信息的传递第十五章正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第1页!DNA

RNA

蛋白质中心法则复制转录翻译逆转录RNA复制2正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第2页!DNA的合成与损伤修复节正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第3页!一、DNA复制的几个基本原则4(一)半保留复制(semiconservativereplication)亲代的DNA双链(每股均可为模板)原则：按碱基配对原则(A-T、G-C)指导新链的合成特点：合成的两个子代DNA分子碱基序列与亲代分

子完全一样，但其中一条链来自于亲代的DNA链，另一条链是新合成的链正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第4页!(亲代)DNA两股链反向平行→两股子链反向平行5’3

’3’5’5’3’3’5’3’5’5’3’亲代子代子代5(二)半不连续复制(semidiscontinuousreplication)正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第5页!3535解链方向3´5´3´3´5´前导链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)岗崎片段5´6半不连续复制正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第6页!RNA聚合酶能催化两个游离的NTP聚合其产物提供3’-OH7正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第7页!RNA引物最后要被DNA聚合酶Ⅰ除去，空隙由该酶补满，缺口再由DNA连接酶连接。RNA引物的作用：为DNA聚合酶提供合成核苷酸所需的3’-OH

可尽量减小DNA复制起始处的突变8正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第8页!底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP(dNTP)聚合酶(polymerase):DNA指导的DNA聚合酶，

简写为DNApol，需Mg2+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

DNA复制的条件9二、参与DNA复制的一些酶类和蛋白质正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第9页!3’,5’-磷酸二酯键3’(一)DNA聚合酶5’10正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第10页!

3’→5’5’→3’

外切酶

聚合酶NC5’→3’外切酶小片段大片段(klenow片段)切除RNA引物损伤修复校读功能聚合功能DNA聚合酶Ⅰ是多功能酶11正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第11页!DNA聚合酶Ⅲ全酶2个核心酶——θαεγ-复合物——γ2δδ’χψDNA夹子——β(4个)2.大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ12正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第12页!3.真核细胞的DNA聚合酶DNA-pol负责合成引物(去除后的填补)DNA-pol负责线粒体DNA的复制与损

伤修复DNA-pol、

DNA复制、切除修复13DNA-pol碱基切除修复正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第13页!1.DNA解链酶(DNAhelicase)

解开DNA双链，具有ATP酶的活性每解开1对碱基消耗2个ATP14正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第14页!3.DNA拓扑异构酶(DNAtopoisomerase)←解链过程中正超螺旋的形成15正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第15页!分类拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；解除张力后封闭切口。反应不需ATP拓扑异构酶Ⅱ暂时切断DNA双链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛，随后再连接断端。需要ATP供能16正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第16页!3535引物3'HO5'引物酶DnaADnaB、DnaCDNA拓扑异构酶SSB引发体和引物17正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第17页!连接双链DNA分子中一条链上的缺口连接双链DNA分子中双链的缺口不能连接两分子单链DNA缺口填补x18正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第18页!三、DNA复制过程大肠杆菌复制时有特定的起始部位称oriCoriC19(一)复制的起始正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第19页!复制开始后由于DNA双链解开，在两股单链上进行复制。在电子显微镜下看到DNA复制前进部位伸展成叉状，称为复制叉(replicationfork)。复制从oriC开始，同时向两个方向进行的，称为双向复制。20原核生物大肠杆菌正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第20页!(二)复制的延长指在DNA聚合酶的催化下，新合成的DNA链不断延长。其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。大肠杆菌岗崎片段的长度为1000~2000个核苷酸。前导链合成1000~2000个核苷酸后，随从链开始合成。DNA聚合酶Ⅲ全酶2个核心酶分别负责前导链和随从链的合成。21正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第21页!55PolⅠ切除RNA引物5OHP5PolⅠ填补空隙55P55ATPAMP+PPiDNA连接酶22(三)复制的终止正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第22页!53355335+53333555染色体末端DNA染色体末端DNA23正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第23页!端粒酶RNA作为合成端粒DNA的模板蛋白质一种特殊逆转录酶，以其中的RNA为模

板催化合成端粒DNA，具有种属特异性24正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第24页!25生殖细胞、干细胞：有端粒酶活性体细胞：无端粒酶活性，端粒随分裂而缩短，最终导致细胞衰老、调亡，是正常的生理现象。肿瘤细胞：端粒酶活性重新出现，对端粒进行补偿，使之永不衰老，形成恶性增殖。正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第25页!2.缺失和插入

一个碱基/一段核苷酸链/整个基因3.重排

分子内较大片段的交换26正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第26页!OHPDNA聚合酶ⅠOHPDNA连接酶ATP8个核苷酸4个核苷酸UVrABC切割酶UvrAUvrBUvrCDNA损伤的切除修复27正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第27页!DNA聚合酶ⅠOHPDNA连接酶AP核酸内切酶CGUGDNA糖苷酶GOHPUDNA聚合酶ⅠP-PG28正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第28页!六、逆转录、逆转录病毒及癌基因1.逆转录酶(一)逆转录病毒及逆转录酶以RNA为模板，有逆转录酶的参与，在4种dNTP存在及合适条件下，按碱基互补配对的原则，合成互补DNA(plementaryDNA,cDNA)。29正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第29页!单链RNA病毒进入宿主细胞双链DNA前病毒

整合到宿主细胞基因组DNA中

宿主细胞RNA聚合酶ⅡmRNA

病毒RNA基因组作为合成相应病毒蛋白质的模板包装成新的病毒颗粒，离开宿主2.逆转录病毒的生活周期30正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第30页!能在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因。1.癌基因(oncogene)(二)癌基因与抑癌基因原癌基因(proto-oncogenes,pro-onc)/

细胞癌基因(cellular-oncogene,c-onc)存在于生物正常细胞基因组中的癌基因。当细胞受到致癌因素的作用后，原癌基因被激活并具有转化细胞的活力，导致细胞癌变，使细胞增殖、分化异常，如src等。31正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第31页!AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+亲代DNA子代DNA新合成的链32正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第32页!存在两种DNA聚合酶？

5’→3’3’→5’体内仅有5’→3’DNA聚合酶所有DNA聚合酶只能催化5’→3’方向合成3’→5’如何合成?

岗崎片段33正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第33页!不能催化两个游离的dNTP聚合需要含3’-OH的引物(RNA)RNA聚合酶抑制物能抑制DNA合成岗崎片段5’端有RNA引物

根据DNA聚合酶(三)RNA引物(RNAprime)34正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第34页!5’5’3’3’5’5’3’3’前导链随从链岗崎片段RNA引物35正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第35页!(四)复制的真实性DNA的半保留复制遵守严格的碱基配对规律RNA引物尽量减少DNA复制起始处的突变DNA聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能复制出错时有即时的校读功能(3’→5’外切酶功能)DNA损伤的修复机制36正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第36页!DNA聚合酶：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(原核生物)、、、、(真核生物)解链、解旋酶类：DNA解链酶、单链DNA结合蛋白(SSB)、DNA拓扑异构酶Ⅰ/Ⅱ引发体DNA连接酶其他的酶和蛋白质37正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第37页!1.大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ1955年Kornberg发现了DNA聚合酶Ⅰ

简称为polⅠ，也称为Kornberg酶活性：53

的聚合酶活性

53核酸外切酶活性

35核酸外切酶活性38正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第38页!5´AGCTTCAGGATA

3´

|||||||||||3´TCGAAGTCCTACCGAC5´35外切酶活性53外切酶活性?5´AGCUUCAGGAU

3´

|||||||||||核酸外切酶活性39正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第39页!特点一种非常高的续进性酶催化活性比DNA聚合酶Ⅰ高100倍产物真实性高»DNA聚合酶Ⅲ是DNA复制的主要酶，是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶

40正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第40页!(二)解旋、解链酶类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；复制不断延伸，螺旋不断解开—解链、解旋酶类保持解开模板的单链状态—单链DNA结合蛋白解旋后在复制前方产生很大的张力，DNA发生缠结后—DNA拓扑异构酶41正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第41页!35353'HO5'SSBSSB2.单链DNA结合蛋白(singlestrandbindingprotein,SSB)42正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第42页!43正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第43页!4.引发体(primosome)DnaA结合至复制起始部位DnaB具有解链酶的作用DnaC协同DnaBDnaG引物酶，是一种RNA聚合酶由多种蛋白质及酶组成，是DNA复制开始所必需的。44正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第44页!5’3’OH5’3’有缺口的DNA链DNA连接酶ATPAMP+PPi5’3’缺口封闭

OO_－P－O

O_III

OO－P－O

O_III455.DNA连接酶(DNAligase)正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第45页!参与复制的酶类与蛋白质polⅢ真正的复制酶polⅠ切除引物、填补引物遗留空隙解链酶解开DNA双链SSB稳定与保护已解开的单链DNA拓扑异构酶克服解链中的打结缠绕、解除张力引物酶合成RNA引物DNA连接酶连接缺口、形成磷酸二酯键46正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第46页!DNA双链复制起始点oriC

DnaADnaB、DnaCDNA双链解开成单链DNASSB引物酶RNA引物(3’-OH)DNA聚合酶Ⅲ、dNTP和3’-OH形成3’,5’磷酸二酯键解链、解旋酶拓扑异构酶47正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第47页!真核细胞DNA分子巨大，有许多个复制起始点，同时进行复制，形成多个复制单位。48真核生物正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第48页!5’3’49正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第49页!四、真核生物端粒与端粒酶末端问题真核生物染色体线性DNA分子每复制一次，新合成子链的5’端RNA引物被切除后，就会留下末端的空缺。50正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第50页!真核生物染色体线性DNA分子末端的结构数百个串联重复GT丰富的短寡核苷酸构成的序列不含功能基因，但对维持染色体的稳定性起着重要作用51端粒(telomere)正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第51页!52正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第52页!UV531.点突变(一)DNA损伤的类型五、DNA的损伤与修复正常人体学-DNA合成、损伤修复共59页，您现在浏览的是第53页!切除修复是细胞内最重要和有效的修复机制原核生物中主要由DNApolⅠ和连接酶完成遗传性疾病