基因操作中常用的生化技术-DNA的生物合成

DNA的损伤修复

损伤——复制过程中发生的DNA突变。

DNA损伤修复：在多种酶的作用下,生物细胞内的DNA分子受到损伤以后恢复结构的现象。

DNA损伤修复的研究有助于了解基因突变的机制，衰老和癌变的原因，还可应用于环境致癌因子的检测。一、DNA的损伤修复是什么？二、损伤的类型1、二聚体：胸腺嘧啶二聚体的形成是UV对DNA分子的主要损伤方式。2、断裂：Χ射线、γ射线照射细胞后，由细胞内的水所产生的自由基既可使DNA分子双链间氢键断裂,也可使它的单链或双链断裂。二、损伤的类型二、损伤的类型3、交联：丝裂霉素C可造成DNA分子单链间的交联，这种情况常发生在两个单链的对角的鸟嘌呤之间。链的交联也往往带来DNA分子的断裂。丝裂霉素C是一种广谱抗肿瘤抗生素，对多种癌症有抗癌作用，其作用原理可使细胞的DNA解聚，同时阻碍DNA的复制，从而抑制肿瘤细胞分裂。

二、损伤的类型4、点突变：DNA分子还可以发生个别碱基或核苷酸的变化。嘌呤替代嘌呤（A与G之间的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（C与T之间的替代）称为转换;嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换。亚硝酸盐可以引起点突变。三、引发突变（损伤）的因素

紫外线电离辐射亚硝酸盐偶氮染料肿瘤病毒苯并芘

四、损伤的修复（一）光修复（四）SOS修复（三）重组修复（二）切除修复（一）光修复紫外光照射可使相邻的两个T形成二聚体，光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，DNA完全恢复正常。

（二）切除修复参与的酶有核酸内切酶，polⅠ,DNA连接酶

（三）重组修复即双链DNA中的一条链发生损伤，在DNA进行复制时，由于该损伤部位不能成为模板，不能合成互补的DNA链，所以产生缺口，而从原来DNA的对应部位切出相应的部分将缺口填满，从而产生完整无损的子代DNA的这种修复现象。损伤会保留下去。

（四）SOS修复一种能够引起误差修复的紧急呼救修复，DNA损伤面太大，复制难以继续，在DNA多聚酶作用下，在无模板情况下，进行DNA修复再合成，并将DNA片段插入受损DNA空隙处。通过SOS修复，复制有可能继续，细胞有可能存活，但SOS修复机制的特异性低，对碱基的识别、选择能力差、错误多。

细菌耐药性的产生与SOS修复密切相关知识点六、DNA的生物合成一、DNA的复制方式半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。二、DNA的复制条件底物：dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)聚合酶：DNA聚合酶I、II、III模板：单链的DNA母链引物：寡核苷酸引物（RNA)其他酶和蛋白质因子：拓扑异构酶、解链酶、单链结合蛋白，连接酶二、DNA的复制条件（一）DNA聚合酶：

5'→3'聚合作用:在引物RNA'-OH末端，以dNTP为底物，按模板DNA上的指令由DNApol逐个将核苷酸加上去。3'→5'外切酶活性──校对作用:从3'→5'方向识别和切除不配对的DNA生长链末端的核苷酸。5'→3'外切酶活性──切除修复作用:就是从5'→3'方向水解DNA生长链前方的DNA链，主要产生5'-脱氧核苷酸。在DNA损伤的修复中起着重要作用。二、DNA的复制条件(一)DNA聚合酶：二、DNA的复制条件(二）DNA拓扑异构酶和解链酶拓扑异构酶：解开超螺旋结构，形成双螺旋结构解链酶：解开双螺旋，形成单链二、DNA的复制条件（三）单链DNA结合蛋白（SSB）维持模板处于单链状态，保护单链的完整。（四）引物酶引物酶是RNA聚合酶，合成一段RNA引物。引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP），该酶以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物(primer)，以提供自由的3'-OH，使子代DNA链能够开始聚合。

二、DNA的复制条件（五）DNA连接酶：可催化两段DNA片段之间磷酸二酯键的形成，而使两段DNA连接起来。二、DNA的复制条件三、DNA的复制过程(一)复制的起始：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。

三、DNA的复制过程

复制叉的形成：DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为复制叉。(二)DNA复制的过程三、DNA的复制过程1.半不连续复制

由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，即模板DNA链的方向必须为3'→5'。因此，分别以两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。三、DNA的复制过程以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基本上是连续进行的，其子代链的聚合方向为5'→3'，这一条链被称为领头链。以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时则是不连续的，其链的聚合方向也是5'→3'，这条链被称为随从链。三、DNA的复制过程1.半不连接复制

2.冈崎片段由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的，因此，随从链的合成也是一段一段的。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段。三、DNA的复制过程（三）复制的终止

1、去除引物，填补缺口在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ来水解去除RNA引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。而在真核生物中，RNA引物的去除，由一种特殊的核酸酶来水解，而冈崎片段仍由DNA聚合酶来延长。三、DNA的复制过程2、连接冈崎片段：在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。

三、DNA的复制过程（三）复制的终止四、DNA复制的忠实性

为了保证遗传的稳定，DNA的复制必须具有忠实性。DNA复制时的忠实性主要与下列因素有关：

1．遵守严格的碱基配对规律；

2．DNA聚合酶在复制时对碱基的正确选择;

3．对复制过程中出现的错误及时进行校正。

DNA的损伤修复

损伤——复制过程中发生的DNA突变。

DNA损伤修复：在多种酶的作用下,生物细胞内的DNA分子受到损伤以后恢复结构的现象。

DNA损伤修复的研究有助于了解基因突变的机制，衰老和癌变的原因，还可应用于环境致癌因子的检测。一、DNA的损伤修复是什么？二、损伤的类型1、二聚体：胸腺嘧啶二聚体的形成是UV对DNA分子的主要损伤方式。2、断裂：Χ射线、γ射线照射细胞后，由细胞内的水所产生的自由基既可使DNA分子双链间氢键断裂,也可使它的单链或双链断裂。二、损伤的类型二、损伤的类型3、交联：丝裂霉素C可造成DNA分子单链间的交联，这种情况常发生在两个单链的对角的鸟嘌呤之间。链的交联也往往带来DNA分子的断裂。丝裂霉素C是一种广谱抗肿瘤抗生素，对多种癌症有抗癌作用，其作用原理可使细胞的DNA解聚，同时阻碍DNA的复制，从而抑制肿瘤细胞分裂。

二、损伤的类型4、点突变：DNA分子还可以发生个别碱基或核苷酸的变化。嘌呤替代嘌呤（A与G之间的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（C与T之间的替代）称为转换;嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换。亚硝酸盐可以引起点突变。三、引发突变（损伤）的因素

紫外线电离辐射亚硝酸盐偶氮染料肿瘤病毒苯并芘

四、损伤的修复（一）光修复（四）SOS修复（三）重组修复（二）切除修复（一）光修复紫外光照射可使相邻的两个T形成二聚体，光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，DNA完全恢复正常。

（二）切除修复参与的酶有核酸内切酶，polⅠ,DNA连接酶

（三）重组修复即双链DNA中的一条链发生损伤，在DNA进行复制时，由于该损伤部位不能成为模板，不能合成互补的DNA链，所以产生缺口，而从原来DNA的对应部位切出相应的部分将缺口填满，从而产生完整无损的子代DNA的这种修复现象。损伤