简明生物化学原理 课件 第14章 DNA的复制与损伤修复

第14章DNA的复制与损伤修复简明生物化学原理1.DNA的复制亲子之间及子代个体之间性状的相似性；即：性状可以从亲代传递给子代。遗传DNA的复制亲代DNA分子全保留复制亲代DNA分子半保留复制亲代DNA分子分散复制DNA的半保留复制15N/15N子一代

子二代

亲代

15N/14N15N/14N

14N/14N

半保留复制15N/15N15N/15N15N/15N

15N/15N

全保留复制14N/14N

14N/14N

15N/15N15N/14N子一代

子二代

亲代

DNA的半保留复制DNA复制的方式为半保留复制可以通过离心使其发生分层(15N质量大于14N)复制前复制后全重全中14N/14N15N/14N15N/15N轻中重亲代

子一代

子二代DNA的半保留复制DNA的半保留复制得出结论:DNA复制的方式——半保留复制

模拟演练问题探究1、复制产生的子代DNA在组成成分及结构上与亲代DNA是否一致？2、亲子代DNA所蕴含的遗传信息是否相同？复制一次DNA的半不连续复制5’5’3’3’5’5’3’思考已知的DNA聚合酶的合成方向是5’→3’DNA分子的两条链是反向平行的那么，DNA复制的时候如何保证两条链同时作为模板，复制同时进行？DNA的半不连续复制日本学者冈崎等提出了DNA的不连续复制模型（1968）。1、DNA半不连续复制的概念当DNA复制时，一条链是连续的，另一条链是不连续的。2、DNA半不连续复制的过程复制的起始：①DNA解成单链；

②引发体的生成复制的延长：①复制延长的生化过程；②复制的半不连续性和冈崎片段：前导链，滞后链冈崎片段：DNA复制过程中出现一些不连续片段，这些不连续片段只存在与DNA复制叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为冈崎片段。冈崎片段的合成需要一小段RNA为引物c)复制的终止：终止点ter底物

dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)聚合酶

DNA聚合酶模板

单链的DNA母链引物

寡核苷酸引物（RNA)其他酶和蛋白质因子解链酶，解旋酶，单链结合蛋白，连接酶

复制叉的移动方向解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物体DNA聚合酶ISSB3´3´5´前导链随后链3´5´5´RNA引物3´3´复制起始点DNA复制方式及参与的酶类DNA复制方式及参与的酶类DNA聚合酶①3′→5′外切酶活性②5′→3′外切酶活性3´-5´核酸外切酶水解位点错配碱基5´-3´核酸外切酶水解位点单链缺口5´大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ全酶的结构和功能

延长因子DNA聚合酶Ⅲ两个亚基夹住DNADNA聚合酶Ⅲ异二聚体核心酶校对引物的结合和识别促使核心酶二聚化DNA复制方式及参与的酶类DNA聚合酶的校对功能

5´-核酸外切酶3´-核酸外切酶裂缝聚合中心裂缝内部聚合酶错配硷基复制方向正确核苷酸5´3´切除错配核苷酸DNA复制方式及参与的酶类复制中的解链和DNA分子的拓扑学变化解螺旋酶

领头链

rep蛋白DnaB

随从链解链酶ⅡDNA复制方式及参与的酶类DNA连接酶（ligase）连接DNA链一个碱基3‘-OH末端和它相邻碱基的5’-P末端，使二者生成磷酸二酯键DNA复制方式及参与的酶类原核细胞DNA的半不连续复制过程

复制的起始DNA链的延长DNA链终止DNA复制方式及参与的酶类复制叉的移动方向解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物体DNA聚合酶ISSB3´3´5´前导链随后链3´5´5´RNA引物3´3´冈崎片段复制起始点2.DNA损伤与修复DNA的损伤某些物理化学因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，都有引起生物突变和致死的作用，其机理是作用于DNA，造成DNA结构和功能的破坏DNA的损伤与修复

化学损伤甲基化氧化损伤DNA的损伤与修复紫外线常常引起嘧啶二聚体的形成形成TT，TC，CC等二聚体。这些嘧啶二聚体由于形成了共价键连接的环丁烷结构，因而会引起复制障碍。DNA的损伤与修复

电辐射引起DNA损伤DNA的损伤与修复DNA的损伤修复:生物在长期进化过程中获得的一种能使DNA的损伤得到恢复的保护功能。四、诱导修复（SOS修复）一、光复活酶修复二、切除修复三、重组修复DNA的损伤与修复

主要有以下类型:1、形成嘧啶二聚体2、光复合酶结合于损伤部位3、酶被可见光激活4、修复后酶被释放紫外线损伤的光复活过程DNA的损伤与修复

切除修复碱基丢失碱基缺陷或错配结构缺陷切开核酸内切酶核酸外切酶切除DNA聚合酶DNA连接酶AP核酸内切酶（去嘌呤/去嘧啶）

核酸外切酶切开切除修复连接糖苷酶插入酶碱基取代DNA的损伤与修复重组修复DNA的损伤与修复胸腺嘧啶二聚体复制核酸酶及重组蛋白修复复制DNA聚合酶DNA连接酶重组

诱导修复（SOS）

DNA的损伤与修复3.DNA的突变DNA的突变染色体数目变化染色体结构变化基因突变基因突变是生物进化原材料的主要源泉是普遍存在的变异方式DNA的突变正常人的红细胞是中凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却成弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂引起溶血性贫血，甚至造成死亡。正常型红细胞什么原因导致这种症状的产生的呢？镰刀型红细胞DNA的突变正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代DNA序列：CAAGTAGAGTGAGGACTCCTT…CAAGTAGAGTGAGGACACCTT…氨基酸序列Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu…

Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu…DNA的突变碱基对的置换移码突变TCTGACTGTAGACTGACA插入缺失TCTGCTGTAGACGACATCTTCTGTAGAAGACAG转换颠换CDNA的突变基因突变的特点1：普遍性DNA的突变5×10-5人类软骨发育不全3.5×10-6小鼠的粉红色眼1×10-６玉米的皱缩基因4×10-5果蝇的白眼基因突变率基