生物化学与分子生物学-第三篇-遗传信息的传递课件

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:单位：第十一章真核基因与基因组作者:单位：第十一章真核基因与基因组1目录第一节 真核基因的结构与功能第二节 真核基因组的结构与功能目录第一节 真核基因的结构与功能第二节 真核基因组的结构与功2重点难点熟悉了解掌握基因、基因组的概念真核基因的基本结构、真核基因组的结构特点顺式作用元件的类型及特点人基因组中重复序列的类型及特点多基因家族与假基因的概念线粒体DNA结构人基因在染色体上的分布特征重点难点熟悉了解掌握基因、基因组的概念人基因组中重复序列的类3真核基因的结构与功

能StructureandFunctionofEukaryotic

Genes第一节真核基因的结构与功能第一节4真核基因包含编码蛋白质或RNA的编码序列及其与之相关的非编码序列。真核基因结构最突出的特点是其不连续性。高等真核生物绝大部分编码蛋白质的基因都有内含子，但组蛋白编码基因例外。编码rRNA和一些tRNA的基因也都有内含子。外显子与内含子接头处有一段高度保守的序列，即内含子5′末端大多数以GT开始，3′末端大多数以AG结束，这一共有序列是真核基因中RNA剪接的识别信号。人们约定将一个基因的5′端称为上游，3′端称为下游；将基因序列中开始RNA链合成的第一个核苷酸所对应的碱基记为+1，向5′端依次为-1、-2等，向3′端依次为+2、+3等。一、真核基因的基本结构真核基因包含编码蛋白质或RNA的编码序列及其与之相关的非编码5真核生物断裂基因及两侧序列基因结构真核生物断裂基因及两侧序列基因结构6基因编码区中的DNA碱基序列决定一个特定的成熟RNA分子的序列。有的基因仅编码一些有特定功能的RNA，如rRNA、tRNA及其他小分子RNA等；大多数基因通过mRNA进一步编码蛋白质多肽链。编码序列中一个碱基的改变或突变，可能使基因丧失原有功能或获得新功能。有些相同的DNA序列由于其起始位点的变化或mRNA不同的剪接产物可以编码不同的蛋白质多肽链。二、基因编码区编码多肽链和特定的RNA分子基因编码区中的DNA碱基序列决定一个特定的成熟RNA分子的序7位于基因转录区前后并与其紧邻的DNA序列通常是基因的调控区，又称为旁侧序列（flankingsequence）。这些调控序列又被称为顺式作用元件（cis-acting

element），包括启动子、上游调控元件、增强子、绝缘子、加尾信号和一些细胞信号反应元件等。三、调控序列参与真核基因表达调控位于基因转录区前后并与其紧邻的DNA序列通常是基因的调控区，8真核基因及调控序列的一般结构真核基因及调控序列的一般结构91.

启动子提供转录起始信号启动子是DNA分子上能够介导RNA聚合酶结合并形成转录起始复合体的序列。大部分真核细胞基因的启动子位于基因转录起点的上游，启动子本身通常不被转录；但有一些启动子（如编码tRNA基因的启动子）位于转录起始点的下游，这些DNA序列可以被转录。真核生物主要有3类启动子（1）Ⅰ类启动子富含GC碱基对：具有Ⅰ类启动子的基因主要是编码rRNA的基因。Ⅰ类启动子包括核心启动子（core

promoter）和上游启动子元件（upstream

promoter

element，UPE）两部分。（2）Ⅱ类启动子具有TATA盒特征结构：具有Ⅱ类启动子的基因主要是能转录出mRNA且编码蛋白质的基因和一些snRNA基因。Ⅱ类启动子通常是由TATA盒、上游调控元件组成。有的Ⅱ类启动子在TATA盒的上游还可存在CAAT盒、GC盒等特征序列。（3）Ⅲ类启动子包括A盒、B盒和C盒：具有Ⅲ类启动子的基因包括5S

rRNA、tRNA、U6

snRNA等RNA分子的编码基因。1.启动子提供转录起始信号10真核基因三类启动子真核基因三类启动子112.

增强子增强邻近基因的转录增强子是可以增强真核基因启动子工作效率的顺式作用元件，是真核基因中最重要的调控序列。（1）其能够在相对于启动子的任何方向和任何位置（上游或者下游）上发挥增强作用。（2）增强子序列距离所调控基因距离近者几十个碱基对，远的可达几千个碱基对。（3）通常数个增强子序列形成一簇，（4）有时增强子序列也可位于内含子之中。（5）不同的增强子序列结合不同的调节蛋白。2.增强子增强邻近基因的转录12沉默子是负调节元件沉默子（silencer）是可抑制基因转录的特定DNA序列，当其结合一些反式作用因子时对基因的转录起阻遏作用，使基因沉默。绝缘子阻碍增强子的作用绝缘子（insulator）是基因组上对转录调控起重要作用的一种元件，可以阻碍增强子对启动子的作用，或者保护基因不受附近染色质环境（如异染色质）的影响。绝缘子阻碍增强子对启动子的作用可能通过影响染色质的三维结构如DNA发生弯曲或形成环状结构。沉默子是负调节元件13真核基因组的结构与功

能StructureandFunctionofEukaryotic

Genome第二节真核基因组的结构与功能第二节14细胞或生物体的一套完整单倍体遗传物质的总和称为基因组。病毒、原核生物以及真核生物所贮存的遗传信息量有着巨大的差别，其基因组的结构与组织形式上也各有特点，包括基因组中基因的组织排列方式以及基因的种类、数目和分布等。人类基因组包含了细胞核染色体DNA（常染色体和性染色体）及线粒体DNA所携带的所有遗传物质。细胞或生物体的一套完整单倍体遗传物质的总和称为基因组。病毒、15人的基因组构成人的基因组构成16真核基因组中基因的编码序列所占比例远小于非编码序列。高等真核生物基因组含有大量的重复序列。真核基因组中存在多基因家族和假基因。大多基因转录后发生可变剪接，80%的可变剪接会使蛋白质的序列发生改变。真核基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内，除配子细胞外，体细胞的基因组为二倍体（diploid）。一、真核基因组具有独特的结构真核基因组中基因的编码序列所占比例远小于非编码序列。一、真核17物种基因组大小（Mb）基因数染色体数*支原体M.genitalium0.58487无流感嗜血杆菌H.influenzae1.851

726无枯草芽孢杆菌B.subtilis4.134

049无大肠杆菌E.coli5.144

996无酿酒酵母S.cerevisiae12.125

40916裂殖酵母S.pombe12.595

13216燕麦O.sativa374.4236

37621果蝇D.melanogaster143.9214

7004秀丽隐杆线虫C.elegans101.1720

0006小鼠mouse2671.8222

00020人H.sapiens2996.4320

00023不同生物体基因组的比较*指单倍体细胞内的染色体数目物种基因组大小（Mb）基因数染色体数*支原体M.genita18人染色体上基因分布的特征基因在染色体上并不是均匀分布。基因密度最大的是第19号染色体，密度最小的是第13号和Y染色体。染色体上存在着无基因的“沙漠区”，即在500kb区域内，没有任何基因的编码序列。人染色体上基因分布的特征19人的染色体大小示意图人的染色体大小示意图20真核细胞基因组存在着大量重复序列。人基因组中，重复序列占基因组长度的50％以上。重复序列的长度不等，短的仅含两个碱基，长的多达数百、乃至上千个碱基。重复序列的重复频率也不尽相同。高度重复序列（highly

repetitivesequence）中度重复序列（moderately

repetitive

sequence）单拷贝序列（single

copy

sequence）或(低度重复序列)二、真核基因组中存在大量重复序列真核细胞基因组存在着大量重复序列。人基因组中，重复序列占基因211.

高度重复序列高度重复序列是真核基因组中存在的、重复频率可达106次以上的短核苷酸重复序列，不编码蛋白质或RNA。（1）高度重复序列按其结构特点分为2类。①反向重复序列（inverted

repeatsequence）：由两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA链上反向排列而成，反向重复的单位长度约为300bp或略短，其总长度约占人基因组的5％，多数是散在，而非群集于基因组中。②卫星DNA（satellite

DNA）：卫星DNA的重复单位一般由2～10bp组成，成串排列，主要存在于染色体的着丝粒区域，在人基因组中约占5%～6%。1.高度重复序列高度重复序列是真核基因组中存在的、重复频率221.

高度重复序列（2）主要功能①参与复制水平的调节。反向重复序列常存在于DNA复制起点区的附近，是一些蛋白质（包括酶）的结合位点。②参与基因表达的调控。高度重复序列可以转录到核内不均一RNA分子中，而有些反向重复序列可以形成发夹结构，有助于稳定RNA分子；③参与染色体配对。如α卫星DNA成簇样分布在染色体着丝粒附近，可能与染色体减数分裂时染色体配对有关。1.高度重复序列（2）主要功能232.

中度重复序列中度重复序列指在真核基因组中重复数十至数千次的核苷酸序列，通常占整个单倍体基因组的1%～30%。少数在基因组中成串排列在一个区域，大多数与单拷贝基因间隔排列。依据重复序列的长度，中度重复序列分为两种类型。（1）短分散重复片段（short

interspersed

repeat

segment，SINES）：平均长度约为300～500bp，与平均长度约为1000bp的单拷贝序列间隔排列。拷贝数可达数十万。如Alu

家族，KpnⅠ家族和Hinf

家族等属于这种类型的中度重复序列。（2）长分散重复片段（long

interspersed

repeat

segment，LINES）：平均长度为3

500bp～5000bp，与平均长度为13

000bp（个别可达到数万个碱基）的单拷贝序列间隔排列。2.中度重复序列中度重复序列指在真核基因组中重复数十至数千24①

Alu

家族哺乳类动物包括人基因组中含量最丰富的一种短分散片段，平均每6kb

DNA有一个Alu序列在单倍体人基因组中重复达30～50万次，约占人基因组的3%～6%每个单位长度中有一个限制性内切酶Alu的切点（AG↓CT），将其切成长130bp和170bp的两段②

KpnⅠ家族中度重复序列中仅次于Alu

家族的第二大家族重复序列中含有限制性内切酶KpnⅠ的位点呈散在分布，拷贝数约为3000～4800个③

Hinf

家族以319bp长度的串联重复存在于人基因组中重复序列中含有限制性内切酶Hinf

Ⅰ的位点①Alu家族哺乳类动物包括人基因组中含量最丰富的一种短分25真核生物基因组中的rRNA基因也属于中度重复序列各重复单位中的rRNA基因都是相同的rRNA基因通常集中成簇存在，而不是分散于基因组中，这样的区域称为rDNA区人类的rRNA基因位于13、14、15、21和22号染色体的核仁组织区，每个核仁组织区平均含有50个rRNA基因的重复单位5S

rRNA基因似乎全部位于1号染色体，每个单倍体基因组约有1000个5S

rRNA基因。真核生物基因组中的rRNA基因也属于中度重复序列263.

单拷贝序列（低度重复序列）单拷贝序列在单倍体基因组中只出现一次或数次，大多数编码蛋白质的基因属于这一类。在基因组中，单拷贝序列的两侧往往为散在分布的重复序列。单拷贝序列编码的蛋白质在很大程度上体现了生物的各种功能。3.单拷贝序列（低度重复序列）单拷贝序列在单倍体基因组中只271.

多基因家族（multigenefamily）指由某一祖先基因经过重复和变异所产生的一组在结构上相似、功能相关的基因。（1）基因家族成簇地分布在某一条染色体上，它们可同时发挥作用，合成某些蛋白质，如组蛋白基因家族就成簇地集中在第7号染色体长臂3区2带到3区6带区域内。（2）一个基因家族的不同成员成簇地分布于不同染色体上，编码一组功能上紧密相关的蛋白质，如人类珠蛋白基因家族分为α珠蛋白和β珠蛋白两个基因簇，分别位于第16号和第11号染色体。三、真核基因组中存在大量的多基因家族和假基因1.多基因家族（multigenefamily）三、真核28基因超家族（superfamily

gene）一些DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族总称，例如免疫球蛋白基因超家族、ras基因超家族。亚家族（subfamily）一个多基因家族中可有多个基因，根据结构与功能的不同又可以分为亚家族。例如G蛋白中属ras

超家族约有50多个成员，根据其序列同源性程度又可进一步分为Ras、Rho和Rab三个主要的亚家族。基因超家族（superfamilygene）一些DNA序列294.

假基因（pseudogene）基因组中存在的一段与正常基因非常相似但一般不能表达的DNA序列，以ψ来表示。假基因根据其来源分为经过加工的假基因和未经过加工的假基因2种类型（1）经过加工的假基因：这类基因可能曾经有过功能，但在进化中获得一个或几个突变，造成了序列上的细微改变阻碍了正常的转录和翻译功能，使它们不能再编码RNA和蛋白质产物；经过加工的假基因通常缺少正常基因表达所需的调节序列、没有内含子、可能有poly(A)尾。（2）未经过加工的假基因：来源于多拷贝或单拷贝基因的突变或者基因的不完全复制。人基因组中大约有2万个假基因，其中约2000个为核糖体蛋白的假基因。近些年发现，假基因也表达有功能的ncRNAs。4.假基因（pseudogene）30线粒体DNA（mitochondrial

DNA，mtDNA）是细胞内的一种重要细胞器，是生物氧化的场所，一个细胞可拥有数百至上千个线粒体。可以独立编码线粒体中的一些蛋白质，是核外遗传物质。mtDNA的结构与原核生物的DNA类似，是环状分子。人的线粒体基因组全长16

569bp，共编码37个基因，包括13个编码构成呼吸链多酶体系的一些多肽的基因、22个编码mt-tRNA的基因、2个编码mt-rRNA（16S和12S）的基因。四、线粒体DNA的结构线粒体DNA（mitochondrialDNA，mtDNA31人的线粒体基因组人的线粒体基因组32通过基因组测序，人们对数种生物的基因组大小和所含有的基因数量有所了解。总体上来讲，在进化过程中随着生物个体复杂性的增加，基因组的总趋势是由小变大、基因数也是由少变多。决定生物复杂性的因素：基因组大小、基因数、基因密度（gene

density）等。人的基因组最大，复杂程度也最高，但所含的基因数量并不是最多。人的基因数目为2万个左右，仅比果蝇基因数量的1.5倍稍多，与线虫基因数量大致相当；人具有而鼠没有的基因只有300个。人类基因组基因密度较低，因为基因组中转座子、内含子和调控序列较多，这些序列在进化过程对遗传多样性的产生至关重要。五、人基因组约有两万个蛋白质编码基因通过基因组测序，人们对数种生物的基因组大小和所含有的基因数量33本章小结基因是能够编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的、负载遗传信息的基本单位，除了某些以RNA为基因组的RNA病毒外，通常是指染色体或基因组的一段DNA序列。基因的基本结构包含编码蛋白质或RNA的编码序列及其与之相关的非编码序列。基因组是指一个生物体内所有遗传信息的总和。真核基因组具有基因编码序列在基因组中所占比例小于非编码序列、高等真核生物基因组含有大量的重复序列、存在多基因家族和假基因、具有可变剪接，以及真核基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内等特点。线粒体DNA是核外遗传物质，可以独立编码线粒体中的一些蛋白质。人基因组中约有两万个基因，分布在22条常染色体及2条性染色体，但并不是均匀分布。本章小结基因是能够编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的、负34本章知识点框架图：真核基因与基因组真核基因的结构与功能真核基因组的结构与功能基本结构：断裂基因真核基因组的结构特点重复序列多基因家族与假基因编码多肽链和特定的RNA分子调控序列启动子增强子沉默子绝缘子线粒体DNA结构人基因组结构及基因在染色体上分布特征高度重复序列中度重复序列单拷贝序列（低度重复序列）本章知识点框架图：真核基因与基因组真核基因的结构与功能真核基35谢谢观

看谢谢观看36作者

:单位

:第十二章DNA合成作者:单位:第十二章DNA合成37目录第一节 DNA复制的基本规律第二节

DNA复制的酶学和拓扑学第三节

原核生物DNA复制过程第四节

真核生物DNA复制过程第五节

逆转录目录第一节 DNA复制的基本规律第二节DNA复制的酶学和拓38重点难点熟悉了解掌握掌握DNA复制体系的组成、半保留复制的特点及其意义；掌握DNA复制的基本规律，

DNA聚合酶的类型及功能特点DNA复制的过程，原核DNA复制与真核DNA复制的主要区别；真核生物DNA端粒及端粒酶非染色体DNA复制的其他形式；了解逆转录的发现发展了中心法则重点难点熟悉了解掌握掌握DNA复制体系的组成、半保留复制的特39DNA复制的基本规律ThebasiclawofDNA

replication第一节DNA复制的基本规律ThebasiclawofDNA40DNA复制的主要特征:半保留复制(semi-conservative

replication)双向复制(bidirectional

replication)半不连续复制(semi-discontinuous

replication)DNA复制的主要特征:半保留复制(semi-conserva41一、DNA以半保留方式进行复制半保留复制的概念:在复制时，亲代双链DNA解开为两股单链，各自作为模板，依据碱基配对规律，合成序列互补的子链DNA双链一、DNA以半保留方式进行复制半保留复制的概念:42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43密度梯度实验:含15N-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密度梯度实验:含15N-DNA的细菌44半保留复制的意义:依据半保留复制的方式，子代DNA中保留了亲代的全部遗传信息，亲代与子代DNA之间碱基序列的高度一致遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的半保留复制的意义:45GGTGACCATG

CG

CT

AATC

GTAG

CC

GC

GATC

GTAG

CG

CCCACTGGATG

CG

CT

AATC

GTAG

CC

GC

GATC

GTAG

CG

CATG

CG

CTAATC

GTAG

CC

GC

GATC

GTAG

CG

C+母链DNA复制过程中形成的复制叉子代DNAGGTGACCATGCG46二、DNA复制从起始点双向进行原核生物基因组是环状DNA，只有一个复制起点（origin）。复制从起点开始，向两个方向进行解链，进行的是单点起始双向复制复制中的放射自显影图象二、DNA复制从起始点双向进行原核生物基因组是环状DNA，只47oriterA B环状双链DNA及复制起始点复制中的两个复制叉复制接近终止点(termination,

ter)CoriterA BC48真核生物每个染色体又有多个起点，呈多起点双向复制特征。每个起点产生两个移动方向相反的复制叉，复制完成时，复制叉相遇并汇合连接。从一个DNA复制起点起始的DNA复制区域称为复制子（replicon）。复制子是含有一个复制起点的独立完成复制的功能单位5’3’oriorioriori3’5’真核生物每个染色体又有多个起点，呈多起点双向复制特征。每个495’3’oriorioriori3’5’5’5’3’3’5’5’3’复制3’5’oriorioriori3’5’5’3’3’5’5’3’50三、DNA复制以半不连续方式进行5

3

5

3

解链方向领头链(leading

strand)后随链(lagging

strand)三、DNA复制以半不连续方式进行535解链方向领头链后51沿着解链方向生成的子链DNA的合成是连续进行的，这股链称为前导链（leadingstrand）另一股链因为复制方向与解链方向相反，不能连续延长，只能随着模板链的解开，逐段地从5′→3′生成引物并复制子链。模板被打开一段，起始合成一段子链；再打开一段，再起始合成另一段子链，这一不连续复制的链称为后随链（lagging

strand）沿着后随链的模板链合成的新DNA片段被命名为冈崎片段（Okazaki

fragment）沿着解链方向生成的子链DNA的合成是连续进行的，这股链称为前52四、DNA复制具有高保真性“半保留复制”确保亲代和子代DNA分子之间信息传递的绝对保真性高保真度DNA聚合酶利用严格的碱基配对原则是保证复制保真性的机制之一；体内复制叉的复杂结构提高了复制的准确性；DNA聚合酶的核酸外切酶活性和校读功能以及复制后修复系统对错配加以纠正四、DNA复制具有高保真性“半保留复制”确保亲代和子代DNA53DNA复制的酶学和拓扑学EnzymologyandtopologyofDNA

replication第二节DNA复制的酶学和拓扑学Enzymologyandtop54参与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参与DNA复制的物质:底物(substrate): dATP55(dNMP)n+dNTP→(dNMP)n+1+

PPi(dNMP)n+dNTP→(dNMP)n+1+P56一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合全称：依赖DNA的DNA聚合酶

(DNA-dependent

DNApolymerase)简称：DNA-pol活性：5’

3’的聚合活性核酸外切酶活性一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合全称：依赖DNA的DN57核酸外切酶活性:5´ A

G C T T C

A G G A T A

3´3´ T C G A

A G T C

C T A G C G A

C5´| | | | | | | | | | |

?

3’

5’外切酶活性:能辨认错配的碱基对，并将其水解

5’

3’外切酶活性:能切除突变的

DNA片段核酸外切酶活性:5´ AG C T T C A G G A58（一）原核生物有3种DNA聚合酶DNA-pol ⅠDNA-pol ⅡDNA-pol Ⅲ（一）原核生物有3种DNA聚合酶59DNA-pol ⅠDNA-pol ⅡDNA-pol Ⅲ分子量（kD）109120250组成单肽链？多亚基不对称二聚体分子数/细胞400？205’

3’核酸外切酶活性有无无基因突变后的致死性可能不可能可能原核生物的DNA聚合酶DNA-pol ⅠDNA-pol ⅡDNA-pol Ⅲ分子量60全酶结构包括：•２个核心酶•1个

-复合物（

、

、

、

、

、

6种亚基）•1对

-亚基（可滑动的DNA夹子）DNA聚合酶Ⅲ全酶结构:全酶结构包括：DNA聚合酶Ⅲ全酶结构:61核心酶由

、

和

亚基组成：

亚基（130

000）主要功能是合成DNA

亚基具有3

5

外切酶活性（复制保真性所必需）

亚基可增强其活性

亚基可能起组装作用两侧的β亚基发挥夹稳DNA模板链，并使酶沿模板滑动的作用核心酶由、和亚基组成：62

-复合物由6种亚基组成：

、

、

、

、

、

2个

-亚基分别和1个核心酶相互作用，其柔性连接区可以确保在复制叉1个全酶分子的2个核心酶能够相对独立运动，分别负责合成前导链和后随链功能：有促进全酶组装至模板上及增强核心酶活性的作用-复合物由6种亚基组成：、、、、、63功能：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DNA-pol Ⅰ（109kD）:功能：DNA-pol Ⅰ（109kD）:64小片段323个氨基酸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-pol

ⅠKlenow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小片段大片段/Klenow片段N端C端木瓜蛋白酶DNA65DNA-pol

Ⅱ（120kD）:DNA-pol

II基因发生突变，细菌依然能存活DNA-pol

Ⅱ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DNA-polⅡ（120kD）:DNA-polII基因发66（一）常见的真核细胞DNA聚合酶有5种DNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

起始引发，有引物酶活性参与低保真度的复制在线粒体DNA复制中起催化作用合成后随链合成前导链（一）常见的真核细胞DNA聚合酶有5种DNA-pol起始67E.Coli真核细胞功能Ⅰ填补复制中的DNA空隙，DNA修复和重组Ⅱ复制中的校对，DNA修复

DNA修复

线粒体DNA合成Ⅲ

前导链合成DnaG

引物酶

后随链合成真核生物和原核生物DNA聚合酶的比较E.Coli真核细胞功能Ⅰ填补复制中的DNA空隙，DNA修复68DNA-pol

分子量（kD）16.54.014.012.525.55’

3’聚合活性中？高高高3’

5’核酸外切酶活性--+++功能起始引发，引物酶活性低保真度的复制线粒体DNA复制合成后随链合成前导链真核生物的DNA聚合酶DNA-pol分子量（kD）16.54.014.069二、DNA聚合酶的碱基选择和校对功能

DNA复制的保真性至少要依赖三种机制:

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

复制出错时有即时校对功能二、DNA聚合酶的碱基选择和校对功能DNA复制的保真性至少70（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择利用“错配”实验发现，DNA

pol

Ⅲ对核苷酸的参入（incorporation）具有选择功能DNA

pol

Ⅲ对不同构型糖苷键表现不同亲和力，因此实现其选择功能（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择利用“错配”实验发现，D71（二）聚合酶中的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DNA

pol

Ⅰ的校读功能（二）聚合酶中的核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加72三、复制中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。三、复制中DNA分子拓扑学变化DNA分子的碱基埋在双螺旋内73蛋白质（基因）通用名功 能DnaA（dnaA）辨认复制起始点DnaB（dnaB）解旋酶解开DNA双链DnaC（dnaC）运送和协同DnaBDnaG（dnaG）引发酶催化RNA引物生成SSB单链结合蛋白/DNA结合蛋白稳定已解开的单链DNA拓扑异构酶拓扑异构酶Ⅱ又称促旋酶解开超螺旋原核生物复制中参与DNA解链的相关蛋白质（一）多种酶参与DNA解链和稳定单链状态蛋白质（基因）通用名功 能DnaA（dnaA）辨认复制起始点74解螺旋酶(helicase)

——利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链引物酶(primase)

——复制起始时催化生成RNA引物的酶单链DNA结合蛋白(singlestranded

DNA

binding

protein,

SSB)

——在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整解螺旋酶(helicase)——利用ATP供能，作用于氢键75解链过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成76复制过程正超螺旋的形成：A BCDNA只固定一端DNA两端固定解开10个碱基对（一个螺旋）DNA将会旋转一圈DNA形成一个超螺旋解开10个碱基对（一个螺旋）蛋白分子DNA负超螺旋开口易化正超螺旋开口受阻复制过程正超螺旋的形成：A BCDNA只固定一端DNA两端77

拓扑异构酶作用特点:

既能水解

、又能连接磷酸二酯键

拓扑异构酶分类及作用机制：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拓扑异构酶作用特点:78拓扑酶的作用方式：拓扑酶的作用方式：79四、DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口DNA连接酶(DNA

ligase)作用方式：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四、DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口DNA连接酶(DNA80DNA连接酶的作用：DNA连接酶的作用：81

功能:

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:82DNA聚合酶，拓扑酶和连接酶催化3

,5

-磷酸二酯键生成的比较提供核糖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83原核生物DNA复制过程DNAreplicationin

prokaryotes第三节原核生物DNA复制过程DNAreplicationin84起始是复制中较为复杂的环节，在此过程中，各种酶和蛋白因子在复制起始点处装配引发体，形成复制叉并合成RNA引物需要解决两个问题：DNA解开成单链，提供模板形成引发体，合成引物，提供3

-OH末端一、复制的起始起始是复制中较为复杂的环节，在此过程中一、复制的起始85原核生物的复制起始部位及解链（此图有误需修改）（此图错误部分包括文字和少了一个9bp重复序列已在图中标注，请编辑帮忙修改）原核生物的复制起始部位及解链（此图有误需修改）86Dna

ADna

B、

Dna

CDNA拓扑异构酶SSB5

3

3

5

（二）引物合成和起始复合物形成含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为起始复合物DnaADnaB、DnaCDNA拓扑异构酶SSB587解旋酶DnaB

5’-3’SSB

单链结合蛋白（~60/复制叉）DnaG

引物酶催化RNA引物生成DNA复制的启动需要多种酶参与，包括解旋酶、单链结合蛋白和引物酶。起始复合物和复制叉的生成解旋酶DnaB5’-3’SSB单链结合蛋白（~60/复制885

3

3

5

引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子引物535引物89二、DNA链的延长复制的延长指在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二、DNA链的延长复制的延长指在DNA-pol催化下，dNT905'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH

3'DNA-pol5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATP91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92后随链的合成后随链的合成93在复制叉同时合成前导链和后随链在复制叉同时合成前导链和后随链94单链结合蛋白—、DNA

聚合酶且l一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一：II,IIl

一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一：单链结合蛋白—、DNA聚合酶且l一一一一一一一一一一一一一95oriterE.coli8232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oriterSV40500三、复制的终止oriterE.coli8232原核生物基因是环状DNA，双965

5

5

DNA-pol

ⅠOHP5

DNA-pol

ⅠdNTP5

5

PATPADP+Pi5

5

DNA连接酶子链中的RNA引物被取代555DNA-polⅠOHP5DNA-polⅠd97冈崎片段5

'3'IR

NA引物D

NA

聚合酶

IID

NA

连接酶D

NA

连接酶:-

------------------------------------------------,III

I:------------------------------------------------·I冈崎片段5'IDNA聚合酶IIDNA连接酶:-98真核生物DNA复制过程EukaryoticDNAreplication

process第四节真核生物DNA复制过程EukaryoticDNArepl99

真核生物与原核生物DNA复制的差异：

真核生物复制子多、冈崎片段短、复制叉前进速度慢等

DNA复制从引发进入延伸阶段发生DNA聚合酶转换

切除冈崎片段RNA引物的是核酸酶RNAse

H和FEN1等真核生物与原核生物DNA复制的差异：100哺乳动物的细胞周期DNA合成期G2S MG1

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哺乳动物的细胞周期DNA合成期G2S MG1101

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启动

复制的起始需要DNA-pol

α（引物酶活性）、pol

δ和pol

ε参与。还需解螺旋酶活性、拓扑酶和复制因子(replication

factor,

RF)一、真核生物复制的起始与原核基本相似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102酵母染色体含有多个复制起点。酵母复制起点为自主复制序列（autonomouslyreplicating

sequences，ARS）：元件A(富含A/T的共有序列)：结合一个特异的蛋白质复合物──复制起点识别复合物(ORC)3个序列(B1、B2和B3)可以增加复制起点的效率，其中B2的9个碱基与上述ARS共有序列相同酵母复制起始点酵母染色体含有多个复制起点。酵母复制起始点103蛋白质 功 能RPA 单链DNA结合蛋白，激活DNA聚合酶，使解旋酶容易结合DNAPCNA 激活DNA聚合酶和RFC的ATPase活性RFC 有依赖DNA的ATPase活性，结合于引物-模板链，激活DNA聚合酶，促使PCNA结合于引物-模板链Pol

/引发酶 合成RNA-DNA引物Pol

/

DNA复制，核苷酸切除修复，碱基切除修复FEN1 核酸酶，切除RNA引物RNAse

H 核酸酶，切除RNA引物DNA连接酶Ⅰ 连接冈崎片段DNA解旋酶 DNA双螺旋解链，参与组装引发体TolⅠ和TolⅡ 拓扑异构酶，去除负超螺旋（使解旋酶容易解旋），去除复制叉前方产生的正超螺旋真核DNA复制叉主要蛋白质的功能蛋白质 功 能RPA 单链DNA结合蛋白，激活DNA聚合酶，104现在认为polα主要催化合成引物，然后迅速被具有连续合成能力的DNA

pol

δ和DNA

pol

ε所替换，这一过程称为聚合酶转换。DNA

pol

δ负责合成后随链，DNA

pol

ε负责合成前导链。二、真核生物复制的延长发生DNA聚合酶转换现在认为polα主要催化合成引物，然后迅速被具有连续合成105前导链：出现在引发后期后随链：发生于每个冈崎片段合成之际发生DNA聚合酶转换的原因是Pol

不具备持续合成能力DNA聚合酶转换的关键蛋白是RFCDNA聚合酶

/

转换前导链：出现在引发后期DNA聚合酶/转换106真核DNA聚合酶转换和后随链合成真核DNA聚合酶转换和后随链合成1073

5

前导链3

5

3

5

亲代DNA后随链3

5

引物核小体三、真核生物DNA合成后立即组装成核小体3前导链335亲代DNA后随链引物核小体三、真核生物108

染色体DNA呈线状，复制在末端停止

复制中冈崎片段的连接，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，去除后留下空隙四、端粒酶参与解决染色体末端复制问题染色体DNA呈线状，复制在末端停止四、端粒酶参与解决染色体109切除引物的两种机制切除引物的两种机制110线性DNA复制一次端粒缩短线性DNA复制一次端粒缩短1115

3

5

3

5

3

3

5

+5

3

3

3

3

5

5

535533+5333355112端粒（telomeres）由富含TG的重复序列组成人的端粒重复序列为5’-(TnGn)x-3

这些重复序列多为双链，但每个染色体的3’端比5

端长，形成单链ssDNA。这一特殊结构可解决染色体末端复制问题端粒（telomeres）由富含TG的重复序列组成113

组成：

端粒酶RNA

(human

telomerase

RNA,

hTR)

端粒酶协同蛋白(human

telomerase

associatedprotein1,hTP1)

端粒酶逆转录酶(human

telomerase

reverse

transcriptase,

hTRT)端粒酶(telomerase)组成：端粒酶(telomerase)114端粒酶（telomerase）是一种核糖核蛋白（RNP），由RNA和蛋白质组成端粒酶以自己的RNA组分作为模板，以染色体的3’端ssDNA（后随链模板）为引物，将端粒序列添加于染色体的3

端。这些新合成的DNA为单链端粒酶（telomerase）是一种核糖核蛋白（RNP），由115端粒酶催化作用的爬行和端粒的延长过程端粒酶催化作用的爬行和端粒的延长过程116真核所有染色体DNA复制仅仅出现在细胞周期的S期，而且只能复制一次五、真核生物染色体DNA在每个细胞周期中只能复制一次真核所有染色体DNA复制仅仅出现在细胞周期的S期，而且只能117前复制复合物在G1期形成而在S期被激活复制基因（replicator）是指DNA复制起始所必需的全部DNA序列真核细胞DNA复制的起始分两步进行，即复制基因的选择和复制起点的激活前复制复合物在G1期形成而在S期被激活复制基因（replic118ORC至少募集两种解旋酶加载蛋白Cdc6和Cdt1复制起点识别复合物（originrecognitioncomplex，ORC）识别并结合复制基因三种蛋白质一起募集真核细胞解旋酶Mcm2-7前复制复合物（pre-RC）的形成ORC至少募集两种解旋酶加载蛋白Cdc6和Cdt1复制起点119pre-RC的激活和组装真核DNA复制叉pre-RC的激活和组装真核120CDK控制pre-RC的形成和激活真核细胞通过依赖细胞周期蛋白的蛋白激酶（cyclin-dependent

kinases，CDK）严格控制pre-RC的形成和激活Cdk功能：激活pre-RC，以起始DNA复制抑制形成新的pre-RCCDK控制pre-RC的形成和激活真核细胞通过依赖细胞周期蛋121六、真核生物线粒体DNA按D环方式复制D-环复制（D-loop

replication）是线粒体DNA的复制形式DNA-pol

γdNTP六、真核生物线粒体DNA按D环方式复制DNA-polγ122逆转录reverse transcription第五节逆转录第五节123

逆转录(reverse transcription)

逆转录酶(reversetranscriptase)逆转录酶一、逆转录病毒的基因组RNA以逆转录机制复制RNADNA逆转录(reverse transcription)逆转录124逆转录病毒细胞内的逆转录现象:RNA

模板逆转录酶RNA酶DNA-RNA杂化双链单链DNA逆转录酶双链DNA逆转录病毒细胞内的逆转录现象:RNA模板逆转录酶RNA酶D125RNA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RNA病毒在细胞内复制成双链DNA的前病毒(provirus126逆转录酶催化的cDNA合成逆转录酶催化的cDNA合成127试管内合成cDNA:cDNA

complementary

DNA

以mRNA为模板，经逆转录合成的与mRNA碱基序列互补的DNA链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法逆转录酶A

AA

ATTT

TAAAASI核酸酶DNA聚合酶Ⅰ碱水解TTT

T试管内合成cDNA:cDNAcomplementary128

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二、逆转129本章小结•1、DNA复制的基本特点•2、原核生物的复制过程包括起始、延长和终止•（1）起始是将DNA双链解开形成复制叉•（2）复制的延长由引物或延长中的子链提供3′-OH，供dNTP掺入生成磷酸二酯键，延长中的子链有前导链和后随链之分，复制产生的不连续片段称为冈崎片段•（3）复制的终止需要去除RNA引物、填补留下的空隙并连接片段之间的缺口使成为连续的子链本章小结•1、DNA复制的基本特点130本章小结•3、真核生物复制发生于细胞周期的S期，其过程与原核生物相似，但更为复杂和精致。复制的延长和核小体组蛋白的分离和重新组装有关。复制的终止需要端粒酶延伸端粒DNA•4、非染色体基因组采用特殊的方式进行复制本章小结•3、真核生物复制发生于细胞周期的S期，其过程与原核131本章知识点框架图：DNA复制真核生物复制起始：与原核生物基本相似延长：DNA聚合酶转换；核小体组蛋白的分离和重新组装终止：需要端粒酶延伸端粒DNA原核生物复制起始：DNA的解链；引物合成和引发体形成延长：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终止：双向复制的复制片段在终止点处汇合本章知识点框架图：DNA复制真核生物复制起始：与原核生物基本132谢谢观

看谢谢观看133作者

:单位

:第13章DNA损伤和损伤修复作者:单位:第13章DNA损伤和损伤修复134目录第一节 DNA损伤第二节 DNA损伤修复第三节 DNA损伤及其修复的意义目录第一节 DNA损伤第二节 DNA损伤修复135重点难点熟悉了解掌握直接修复、切除修复、重组修复和跨越损伤修复等DNA损伤修复途径。不仅DNA损伤，DNA损伤修复障碍同样与肿瘤、衰老以及免疫性疾病等多种疾病的发生密切关联1）DNA损伤的类型；2）究竟有哪些因素可引发DNA损伤；3）体外因素是通过体内因素引发DNA损伤的。重点难点熟悉了解掌握直接修复、切除修复、重组修复和跨越损伤修136DNA损伤第一节DNA损伤第一节137目录一.

多种因素通过不同机制导致DNA损伤二.

DNA损伤有多种类型目录一.多种因素通过不同机制导致DNA损伤二.DNA损伤138一.

多种因素通过不同机制导致DNA损伤一.多种因素通过不同机制导致DNA损伤139DNA损伤的定义各种体内外因素所导致的DNA组成与结构的变化称为DNA损伤（DNA

damage）DNA损伤的定义各种体内外因素所导致的DNA组成与结构的变化140DNA损伤诱发因素体内因素体外因素DNA短重复序列（复制打滑）DNA本身的热不稳定性环境辐射化学毒物药物病毒感染其他生物代谢物碱基异构互变4种dNTP浓度不平衡机体自身代谢物DNA损伤诱发因素体内因素体外因素DNA短重复序列（复制打滑141物理和化学因素引发DNA的损伤X物理和化学因素引发DNA的损伤X142低波长紫外线照射致使胸腺嘧啶二聚体形成低波长紫外线照射致使胸腺嘧啶二聚体形成143二.

DNA损伤有多种类型二.DNA损伤有多种类型144DNA损伤的类型DNA断裂DNA交联碱基错配碱基损伤糖基破坏DNA损伤的类型DNA断裂碱基错配碱基损伤145碱基损伤化学毒性分子通过对碱基的某些基团进行修饰，改变碱基的理化性质，破坏碱基的结构。比如，

亚硝酸等可导致碱基脱氨；

在羟自由基的攻击下，嘧啶碱基易发生加成、抽氢等反应，导致碱基环破裂；

具有氧化活性的物质可造成DNA中嘌呤或嘧啶碱基的氧化修饰，形成8-羟基脱氧鸟苷或6-甲基尿嘧啶等氧化代谢产物。碱基损伤146脱氧鸟苷的氧化脱氧鸟苷的氧化147糖基破坏DNA分子中的戊糖基的碳原子和羟基上的氢可能与自由基反应，由此戊糖基的正常结构被破坏。糖基破坏148碱基错配碱基类似物的掺入、碱基修饰剂的作用可改变碱基的性质，导致DNA序列中的错误配对。在正常的DNA复制过程中，存在着一定比例的自发的碱基错配发生，最常见的是组成RNA的尿嘧啶替代胸腺嘧啶掺入到DNA分子中。碱基错配149DNA断裂DNA断裂包括DNA单链断裂和DNA双链断裂。DNA链断裂是电离辐射致DNA损伤的主要形式。某些化学毒剂也可导致DNA链断裂。碱基损伤和戊糖基破坏均是引起DNA断裂的原因。DNA断裂150DNA交联DNA损伤中有多种DNA交联形式。DNA分子中同一条链中的两个碱基以共价键结合，称为DNA链内交联（DNA

intrastrand

cross-linking）。低波长紫外线照射后形成的嘧啶二聚体就是DNA链内交联的最典型的例子。DNA分子一条链上的碱基与另一条链上的碱基以共价键结合，称为链间交联（DNA

interstrand

cross-linking）。DNA分子还可与蛋白质以共价键结合，称为DNA-蛋白质交联（DNA

protein

cross-linking）。DNA交联151DNA损伤修复第二节DNA损伤修复第二节152目录一.

直接修复二.

切除修复一.

重组修复二.

跨越损伤修复目录一.直接修复二.切除修复153400nm光子

次甲四氢叶酸

FADH2

T-T

T+T嘧啶二聚体的直接修复400nm光子嘧啶二聚体的直接修复154甲基化碱基的直接修复突变的结果DNA复制DNA复制6-O-甲基鸟嘌呤修复的结果带有活性SH基团的甲基转移酶结合在甲基化的碱基部位甲基转移酶将甲基结合在自身SH上，完成修复甲基化后失活的甲基转移酶甲基化碱基的直接修复突变的结果DNA复制DNA复制6-O-甲155DNA连接酶5′3′5′3′单链断裂切口的直接修复DNA连接酶5′3′5′3′单链断裂切口的直接修复156二.

切除修复二.切除修复157碱基切除修复DNA糖苷酶特异性识别并水解受损碱基，产生AP位点碱基切除修复DNA糖苷酶特异性识别并水解受损碱158AP位点的形成机制AP159核苷酸切除修复核苷酸切除修复160着色性干皮病（xeroderma

pigmentosum，XP）Autosomal

recessive着色性干皮病相关基因，XPA、XPC、XPD、XPF和XPG编码蛋白参与核苷酸切除修复系统。着色性干皮病（xerodermapigmentosum，X161基因名称基因定位编码蛋白大小aa编码蛋白定位编码蛋白的主要功能XPA9q22.3273细胞核可能结合受损DNA，为修复复合体其他因子到达DNA受损部位指示方向XPB2q21782细胞核在DNA切除修复中，发挥解螺旋酶的功能XPC3p25940细胞核可能是受损DNA识别蛋白XPD19q13.3760细胞核转录因子TFⅡH的一个亚单位，与XPB一起，在受损DNA修复中，发挥解螺旋酶功能XPE11q12-1311p11-121140427细胞核主要结合受损DNA的嘧啶二聚体XPF16p13.12905细胞核结构专一性DNA修复核酸内切酶，在DNA损伤切除修复中，在受损DNA的5

端切口XPG13q331186细胞核镁依赖的单链核酸内切酶，在DNA损伤切除修复中，在受损DNA的3

端切口人类XP相关的DNA损伤核苷酸切除修复系统缺陷基因基因名称基因定位编码蛋白大小aa编码蛋白定位编码蛋白的主要功162转录偶联修复核苷酸切除修复不仅能够修复整个基因组中的损伤，而且还能够修复那些正在转录的基因的模板链上的损伤，后者又称为转录偶联修复。在转录偶联修复中，由RNA聚合酶承担起识别损伤部位的任务。转录偶联修复163三.

重组修复三.重组修复164XRCCRPA3′5′3′3′5′5′3′3′5′5′5′5′5′5′5′3′5′3′3′3′3′3′3′5′5′3′3′5′3′5′5′3′5′5′3′3′5′3′5′5′3′5′3′3′5′3′5′5′3′3′5′12345DNA双联断裂损伤部位DNA末端加工链交换Rad51

3′DNA合成新合成的DNA链连接，交叉分离Rad50NbsMreⅡRad52Rad51B/Rad51C/Rad51DXRCC2/XRCC3同源重组修复注释：由黑色与灰色线条组成的DNA双链为断裂损伤的DNA双链。由深蓝色与浅蓝色线条组成的DNA双链为完好DNA双链，与断裂损伤的DNA双链序列同源左图D，两个方向的重组合成的DNA中，只有右侧的酶或相关蛋白被标示出来。左图E,

红色线条框所示的四条DNA单链的交叉互补中，灰色的DNA单链与浅蓝色的DNA单链互补，后者是前者合成的模版；黑色的DNA单链与深蓝色的DNA单链互补，同样后者是前者合成的模版。FBCDEADNA末端加工XRCCRPA3′5′3′5′3′5′5′5′5′5′5′5165非同源末端连接的重组修复双链断裂损伤的DNA正常结构的DNA（与损伤的DNA非同源）DNA-PKcsKu非同源末端连接的重组修复双链断裂损伤的DNA正常结构的DNA166四.

跨越损伤修复四.跨越损伤修复167正在复制的DNA聚合酶遭遇尚未修复的DNA损伤，细胞自动防故障系统能够使复制体绕过损伤部位继续复制，这一机制即跨越损伤修复。跨越损伤修复包括重组跨越损伤修复和合成跨越损伤修复。大肠杆菌重组跨越损伤修复，当复制进行到损伤部位时，DNA聚合酶Ⅲ停止向前移动，脱离受损的DNA模版，在受损DNA部位下游重新启动复制。在新合成的子链DNA上的缺口，通过重组机制修复。大肠杆菌合成跨越损伤修复，其损伤部位DNA的合成是由新的DNA聚合酶Ⅳ或Ⅴ完成。合成跨越损伤修复种，跨越损伤的新的DNA聚合酶虽然依赖模板，但不依赖于碱基互补配对，故合成差错率较高。跨越损伤修复是DNA损伤修复的最后一种手段，其重组酶或DNA聚合酶在应答DNA损伤时被诱导表达。正在复制的DNA聚合酶遭遇尚未修复的DNA损伤，细胞自动防故168重组跨越损伤修复RecA等，重组填补缺口跨越损伤继续复制以未受损链为模板复制受损部位以损伤链为模板复制重组跨越损伤修复RecA等，重组填补缺口跨越损169合成跨越损伤修复Pol

Ⅳ或Ⅴ合成跨越损伤修复PolⅣ或Ⅴ170SOS

修复中LexA-RecA操纵子

的作用机

制LexA基因RecA基因可诱导基因DNA损伤部位DNA损伤部位DNA大范围损伤部位SOS修复中LexA基因RecA基因可诱导基因DNA损伤部171DNA损伤及其修复的意义第三节DNA损伤及其修复的意义第三节