1、第七节第七节 DNA的生物合成的生物合成P361 DNADNA是绝大多数生物体遗传信息的载体，继是绝大多数生物体遗传信息的载体，继19531953年年Watson & CrickWatson & Crick提出提出DNADNA双螺旋结构模型后双螺旋结构模型后，19581958年年CrickCrick提出了提出了“中心法则中心法则”(Central (Central dogma)dogma)揭示了遗传信息的传递规律。揭示了遗传信息的传递规律。DNARNA蛋白质蛋白质复制复制复制复制转录转录反转录反转录翻译翻译病毒nDNA的生物合成的生物合成：细胞内合成：细胞内合成DNA的过程的过程1、复制复制：
2、以：以DNA作为模板作为模板指导的指导的DNA合成，合成，即将即将DNA携带的信息传至子代携带的信息传至子代DNA。 2、 反转录反转录：DNA合成也可以合成也可以RNA为模扳指导为模扳指导合成作用，见于合成作用，见于RNA病毒。病毒。 3、修复合成修复合成：当各种因素引起：当各种因素引起DNA损伤损伤时，时，损伤损伤DNA可修复合成，可修复合成，校正校正错误，完成正确错误，完成正确合成，以保持合成，以保持DNA结构结构 的稳定性和遗传信的稳定性和遗传信息的准确性。息的准确性。 1、DNA的半保留复制的半保留复制 DNA在复制时，两条链在复制时，两条链解开分别作为模板，在解开分别作为模板，在D
3、NA聚合酶聚合酶的催化下按的催化下按碱基互补碱基互补的原则的原则合成两条与模板链互合成两条与模板链互补的新链，以组成新的补的新链，以组成新的DNA分子。这样新形成的两个分子。这样新形成的两个DNA分子与亲代分子与亲代DNA分子的分子的碱基顺序完全一样。由于子碱基顺序完全一样。由于子代代DNA分子中一条链来自亲分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成的，代，另一条链是新合成的，这种复制方式称为这种复制方式称为半保留复半保留复制制。一、一、DNA复制复制DNA的半保留复制实验依据 1958年M.Meselson 和F.W.Stahl用大 肠杆菌为材料，在含15N和14N的NH4cl中培养证实，用同位
4、素示踪标记加密度梯度离心技术实验,证明了DNA是采取半保留的方式进行复制.15N DNA14N- 15N DNA14N DNA14N- 15N DNADNA在离心管中的沉降位置P361培养12代培养1代培养2代（1）DNA聚合酶聚合酶(DNA polymetases)（2 2）引物酶引物酶(peimase)(peimase)和引发体和引发体primosomeprimosome ：启动：启动RNARNA引物链的合成。引物链的合成。 (3(3） DNADNA连接酶连接酶（DNA ligasDNA ligas（4 4）DNADNA解链酶解链酶：ATP供能供能解开解开DNA双链双链(5(5）单链结合蛋
5、白单链结合蛋白(single-strand (single-strand binding protein,binding protein,SSBSSB) )：结合在解开的DNA单链上，防止重新形成双螺旋。 (6(6）拓扑异构酶拓扑异构酶(topoisomerase)(topoisomerase): :兼具内切酶和连接酶活力，能迅速将DNA超螺旋或双螺旋紧张状态变成松驰状态，便于解链。能改变能改变DNA空间构型的酶，合成后再引向超螺空间构型的酶，合成后再引向超螺旋。旋。机制：切开环状一条链机制：切开环状一条链解旋酶解旋酶DNA聚聚合酶合酶III解链酶解链酶RNA引物引物引物酶和引物酶和引发体引发
6、体DNA聚聚合酶合酶ISSB3 3 5 3 5 5 RNA引物引物（1）DNA聚合酶催化的链延长反应聚合酶催化的链延长反应5 RNA引物引物子链3 355335533 5 模板链只能加到已有只能加到已有核苷酸的游离核苷酸的游离 3羟基羟基上，不能上，不能自身聚合，需自身聚合，需引物引物p363大肠杆菌三种大肠杆菌三种DNA聚合酶比较聚合酶比较DNA聚合酶聚合酶分子量分子量每个细胞的酶分子统计数每个细胞的酶分子统计数5 -3 聚合酶作用聚合酶作用3 -5 核酸核酸外切酶作用外切酶作用5 -3 核酸核酸外切酶作用外切酶作用聚合速率（聚合速率（nt/s）DNA聚合酶聚合酶109000单链多肽单链多肽
7、400+16-20120000单链多肽单链多肽100+-40400，000（10种亚基）种亚基）10-20+-250-1000比较项目比较项目DNA聚合酶聚合酶III切除切除引物引物,校对，修复校对，修复修复修复复制复制功能功能 19991999年发现聚合酶年发现聚合酶 和和，它们涉及，它们涉及DNADNA的错误倾向的错误倾向修复（修复（errooune repairerrooune repair）P364DNADNA聚合酶的聚合酶的3 - 5 外切酶水解位点外切酶水解位点（I I、IIII、IIIIII）3 3 5 5 错配碱基错配碱基3 - 5 核酸外切核酸外切酶水解位点酶水解位点DNA聚
8、合酶聚合酶5 - 3 外切酶活力（外切酶活力（I）5 - 3 核酸外切核酸外切酶水解位点酶水解位点单链缺口单链缺口5 切除切除引物引物,修复修复大肠杆菌大肠杆菌DNA聚合酶聚合酶全酶全酶的结构和功能的结构和功能（10个亚基）个亚基） 延长因子延长因子DNADNA聚合酶聚合酶 两个两个 亚基夹住亚基夹住DNADNA核心酶核心酶校对校对引物的结引物的结合和识别合和识别促使核心促使核心酶酶二聚化二聚化组建核心酶组建核心酶P364 图 11-8 DNA Pol III的二聚体作用（2）连连接接酶酶连连接接切切口口Mg2+连接酶连接酶ATP（噬菌体和动物）（噬菌体和动物）或或NADH（细菌）（细菌）AM
9、P+PPiATCGPTTPPPAACCTGAPACPPPPOHTGGATCGPTTPPPAACCTGAPACPPPTGGP缺口33555533模板链模板链模板链模板链DNA复制、复制、损伤修复、损伤修复、重组重组P3673 3、原核细胞、原核细胞DNADNA的半不连续复制的半不连续复制复制过程复制过程 semidiscontinuous replication P368（1）复制的起始点与方向复制的起始点与方向 亲代亲代DNA开链，复制起始点呈叉型移动。开链，复制起始点呈叉型移动。 复制起始点复制起始点： DNA复制要从复制要从DNA分子的特定部位分子的特定部位开始，开始，此部位称复制起始点。
10、此部位称复制起始点。原核原核：仅含一个：仅含一个 ，约，约245 bp, 特殊的重复序列。特殊的重复序列。 真核真核：多个起始点：多个起始点 例：酵母例：酵母17号染色体含号染色体含400个。个。 复制方向复制方向：含三种机制：含三种机制 一个起点一个起点2个叉，不同方向合成两条链，此为个叉，不同方向合成两条链，此为常常见方式。见方式。 2个起点，个起点，2个叉，各合一条链（腺病毒）。个叉，各合一条链（腺病毒）。一个起点一个叉，同方向合成两条链（质粒一个起点一个叉，同方向合成两条链（质粒Col EI）-单向复制单向复制DNA的双向和单向复制的双向和单向复制-起始起始环状环状 DNA复制时复制时
11、所形成的所形成的O结构结构起始点起始点复制叉的推进复制叉的推进复制叉复制叉起始点起始点起始点起始点起始点起始点复制叉复制叉复制叉复制叉未复制未复制DNA单向复制单向复制双向复制双向复制大肠杆菌大肠杆菌复制起点复制起点成串排列的重复序列成串排列的重复序列GATCTNTTNTTT成串排列的成串排列的三个三个13bp序列序列共有序列共有序列共有序列共有序列TTATCCACA DnaA蛋白结合位点蛋白结合位点四个四个9bp序列序列DnaB(解螺旋酶解螺旋酶)SSB大肠杆菌大肠杆菌DNA复制起点在起始阶段的结构模型复制起点在起始阶段的结构模型DnaA识别起始点识别起始点在复制起点特异部位解在复制起点特异
12、部位解开双链开双链DNAP368（2）原核细胞DNA的半不连续复制复制过程复制叉的复制叉的移动方向移动方向解旋酶解旋酶解链酶解链酶RNA引物引物引物体引物体DNA聚聚合酶合酶ISSB3 3 5 前导链前导链随后链随后链3 5 复制的复制的起始起始DNADNA链的链的延长延长DNADNA链链终止终止5 RNA引物引物3 3 P369,393,274DNA聚合聚合酶酶III切除引物、缺口填补、校对 聚合酶聚合酶III核心酶核心酶大肠杆菌大肠杆菌复制体复制体结构示意图结构示意图聚合酶聚合酶I聚合酶聚合酶III核心酶核心酶滞后链滞后链前导链前导链解螺旋酶解螺旋酶引物合成酶引物合成酶RNA引物引物引发体
13、引发体拓扑异构酶拓扑异构酶II -夹子夹子 -聚体聚体 -夹子夹子 -复合物复合物RNA引物引物单链结合蛋白单链结合蛋白（SSB）活化引物合成酶P370复制叉处前导链和随后链同时合成的工作模型复制叉处前导链和随后链同时合成的工作模型聚合酶聚合酶III全酶全酶引物引物聚合酶聚合酶III全酶全酶引物引物引物体引物体引物体引物体解旋酶解旋酶解旋酶解旋酶引物合成酶Dna G蛋白前导链和随后链被同一个前导链和随后链被同一个DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII不对称不对称二聚体二聚体合成合成（3 ）大肠杆菌染色体）大肠杆菌染色体复制的终止复制的终止oric复制叉复制叉2复制叉复制叉1终止复制叉终止复制叉2
14、终止复制叉终止复制叉1复制叉复制叉1复制叉复制叉2完成复制完成复制DNA拓扑异构酶拓扑异构酶连锁体连锁体终止子位点连锁体在细胞分裂前必须解开，否则导致细胞分裂失败，细胞死亡。两个复制叉从起始反向移动至约两个复制叉从起始反向移动至约180O的对面终止区相遇的对面终止区相遇 DNA复制过程是一个高度精确的过程，据估计，复制过程是一个高度精确的过程，据估计，大肠杆菌大肠杆菌DNA复制复制 5 X 109 碱基对碱基对仅出现一个误差，仅出现一个误差，保证复制忠实性的原因主要有以下三点保证复制忠实性的原因主要有以下三点: DNA聚合酶的高度聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基专一性（严格遵循碱基配对原则，但
15、错配率为配对原则，但错配率为7 X 10-6 ） DNA聚合酶的聚合酶的校对校对功能功能（错配碱基（错配碱基被被 3-5 外切酶切除）外切酶切除） 起始时以起始时以RNA作为作为引物引物P374DNA聚合酶的校对功能聚合酶的校对功能聚合酶聚合酶错配硷基错配硷基复制方向复制方向正正 确核确核苷酸苷酸5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 3 3 切除错配切除错配核苷酸核苷酸起始时以起始时以RNARNA作为引物的作用作为引物的作用 DNA复制为什么要合成一个复制为什么要合成一个RNA引物，而后又把这个引引物，而后又把这个引物消除呢？这是保证物消除呢？这是保证DNA聚合过程聚合过程高度精确高度精确的
16、又一措施。的又一措施。 已知已知DNA 聚合酶具有聚合酶具有3-5外切酶功能外切酶功能校对复制过程中的核校对复制过程中的核苷酸苷酸，也就是说聚合酶在开始形成一个新的磷酸二酯键前，总，也就是说聚合酶在开始形成一个新的磷酸二酯键前，总是检查前一个碱基是否正确，这就决定了它是检查前一个碱基是否正确，这就决定了它不能从头开始合成不能从头开始合成。因此先合成一条因此先合成一条低忠实性低忠实性的多核苷酸来开始的多核苷酸来开始DNA的合成，并的合成，并以核糖核苷酸来表示是以核糖核苷酸来表示是“暂时暂时”的，当的，当DNA开始聚合以后再开始聚合以后再以以5-3外切酶外切酶的功能切除，以的功能切除，以高忠实性高
17、忠实性的脱氧核苷酸取而代之，的脱氧核苷酸取而代之，确保复制的忠实性。确保复制的忠实性。（RNA聚合酶无校对功能，不需引物，可以从头合聚合酶无校对功能，不需引物，可以从头合成）成）4、真核生物复制的特点、真核生物复制的特点（1）复制速度：是原核的）复制速度：是原核的1/10，但复制起始点，但复制起始点多。多。（2）引物和冈琦片段小于原核，引物为）引物和冈琦片段小于原核，引物为10个，个，片段片段100200；原核引物十几；原核引物十几几十，片段几十，片段10002000。（3）复制需）复制需DNA pol及多种因子参加，及多种因子参加， pol pol 在核内起主要作用。在核内起主要作用。（4）
18、 pol 为线粒体复制酶。为线粒体复制酶。（5） DNA复制位于细胞周期的复制位于细胞周期的S期。期。真核细胞真核细胞DNA复制的特点复制的特点 多个起点复制多个起点复制起起点点起起点点起起点点起起点点起起点点起起点点 真核生物真核生物DNADNA聚合酶聚合酶 端粒端粒（telemeretelemere）的复制的复制真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶 分子量分子量亚基数亚基数细胞内分布细胞内分布酶活力百分比酶活力百分比外切酶活力外切酶活力DNA聚合酶聚合酶 110-23，000多个多个细胞核细胞核80%无无120，000二个二个细胞核和线粒体细胞核和线粒体2 15%3 -
19、5 外切酶外切酶400，000二个二个细胞核细胞核+10 25% 3 -5 外切酶外切酶DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶 45，000一个一个细胞核细胞核10 15%无无核核DNA合成合成线粒体线粒体DNA合成合成引物合成引物合成 修复修复功能功能 真核生物真核生物DNA复制与核小体装配同步进行，复制完成后复制与核小体装配同步进行，复制完成后随即组合成染色体并从随即组合成染色体并从G2期过渡到期过渡到M期。期。染色体染色体DNA是线性结构。是线性结构。 染色体两端染色体两端DNA子链上最后复制的子链上最后复制的RNA引物，去除后留引物，去除后留下空隙。剩下的下空隙。剩下的DNA单链母链如
20、果不填补成双链，就会被单链母链如果不填补成双链，就会被核内核内Dnase酶解。酶解。 某些低等生物染色体经多次复制会越来越短。某些低等生物染色体经多次复制会越来越短。端端 粒粒端粒：端粒：真核生物线性染色体的两个末端具有特殊真核生物线性染色体的两个末端具有特殊结构称为端粒。结构称为端粒。 端粒由许多成串的短的端粒由许多成串的短的重复序列重复序列组成。一条链上组成。一条链上富含富含G，如，如人的端粒人的端粒TTAGGG，原生动物，原生动物四膜虫四膜虫为为TTGGGG,植物植物 TTTAGGG 。端粒的功能端粒的功能：稳定染色体末端结构，防止末端染：稳定染色体末端结构，防止末端染色体降解；防止染色
21、体间末端连接色体降解；防止染色体间末端连接。（原核生物。（原核生物染色体是环状的，染色体是环状的， 5 末端冈奇片段的末端冈奇片段的RNA引物被引物被除去后可借助另半圈除去后可借助另半圈DNA链向前延伸填补。）链向前延伸填补。）端粒酶（端粒酶（telomerase） DNA复制需要引物，但在线形复制需要引物，但在线形DNA分子末端不可能通过分子末端不可能通过正常的机制在引物被降解后合成相应的片段正常的机制在引物被降解后合成相应的片段.如果没有特殊如果没有特殊的机制合成末端序列，染色体就会在细胞传代中变得越来越的机制合成末端序列，染色体就会在细胞传代中变得越来越短。这一难题是通过端粒酶的发现才得
22、到了澄清。短。这一难题是通过端粒酶的发现才得到了澄清。 端粒酶端粒酶是一种是一种含含RNA的蛋白复合物，实质上是一的蛋白复合物，实质上是一种逆转录酶，它以自身携带的种逆转录酶，它以自身携带的RNA为模板，催化互为模板，催化互补链补链DNA片段的合成，使复制以后的线形片段的合成，使复制以后的线形DNA分分子的末端保持不变子的末端保持不变。 端粒酶含端粒酶含150个个碱基碱基RNA链。链。 端粒酶结合到端粒的端粒酶结合到端粒的3 末端上，以末端上，以RNA链链5 末末端识别端识别DNA3 末端并合成末端并合成互补链互补链，端粒端粒3 单链末单链末端回折作为引物合成其互补链。端回折作为引物合成其互补
23、链。 缺乏缺乏端粒酶活性时，细胞分裂将端粒不断缩短，端粒酶活性时，细胞分裂将端粒不断缩短，引起细胞生长停止甚至死亡。引起细胞生长停止甚至死亡。肿瘤细胞端粒活性高，设想端粒酶作为抗癌肿瘤细胞端粒活性高，设想端粒酶作为抗癌治疗的靶位点。治疗的靶位点。5 3 AAAACCCCAAAACCCCCCA端粒酶端粒酶 初步研究表明，人体中初步研究表明，人体中生殖细胞生殖细胞的端粒长度保的端粒长度保持不变，而体细胞的端粒长度则随个体的老化而持不变，而体细胞的端粒长度则随个体的老化而逐步缩短。对此的一个推论是：人的生殖细胞具逐步缩短。对此的一个推论是：人的生殖细胞具端粒酶的活力，体细胞则否。这一问题的解决无端粒
24、酶的活力，体细胞则否。这一问题的解决无疑会有助于对生命衰老的认识。疑会有助于对生命衰老的认识。端粒和端粒酶的发现历程端粒和端粒酶的发现历程记诺贝尔生理学或医学奖记诺贝尔生理学或医学奖诺贝尔奖诺贝尔奖主页上介绍她主页上介绍她/他们获奖的原因是揭示他们获奖的原因是揭示了了“how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase”（染染色体是如何色体是如何被被端粒端粒和端和端粒酶粒酶保护的保护的）p373真核和原核真核和原核DNA细胞复制比较细胞复制比较 拓扑酶拓扑酶DNA复制后复制后 DNA超螺旋超螺旋装配成染色体装
25、配成染色体小结：小结：一、半不连续合成一、半不连续合成在在DNA复制过程中，一条链是连续合成的，而另复制过程中，一条链是连续合成的，而另一条链是不连续合成。一条链是不连续合成。体内仅含催化体内仅含催化53合成的合成的DNA酶。酶。 60年代冈琦片段的发现解决了这个问题：年代冈琦片段的发现解决了这个问题：合成合成53前导链（前导链（leading strand）是连续）是连续的，方向与复制叉一致。的，方向与复制叉一致。合成合成3 5随从链时，方向与叉相反，合成随从链时，方向与叉相反，合成不连续，各片段连成一条链。不连续，各片段连成一条链。二、复制过程和参与酶及因子二、复制过程和参与酶及因子（一）
26、复制的起始（一）复制的起始（分两步）（分两步）1、螺旋的松弛与解链、螺旋的松弛与解链（1）拓扑异构酶）拓扑异构酶-能改变能改变DNA空间构型的酶空间构型的酶 作用：作用： DNA复制时复制时松弛超螺旋，以利复制叉的松弛超螺旋，以利复制叉的行进及行进及DNA合成，合成后再引向超螺旋。合成，合成后再引向超螺旋。功能功能：不清楚，可催化体外拓扑异构化反应，：不清楚，可催化体外拓扑异构化反应，分两型。分两型。拓扑异构酶拓扑异构酶I （topoisomerase- I ）作用：）作用：松弛超螺旋，不需松弛超螺旋，不需ATP, 机制：切开环状一条链机制：切开环状一条链l 打结与解结打结与解结l 环状双链环
27、状双链DNA的合成的合成l 环连与解环连环连与解环连原核：对负超螺旋原核：对负超螺旋 正正 真核：对正、负均有作用。真核：对正、负均有作用。拓扑异构酶拓扑异构酶I I -旋转酶（旋转酶（gyrase）作用：作用：l 松弛超螺旋松弛超螺旋 松松 + ATP 超超 （ - ） 切开环状两条链切开环状两条链l 打结与解结打结与解结l 环连与解环连环连与解环连（2）解链酶）解链酶 （helicase）-复制蛋白复制蛋白rep 作用：作用：ATP供能时，解开供能时，解开DNA双链。双链。 原核：编码解链酶的基因是原核：编码解链酶的基因是dnaB,DnaB表示蛋白产物。表示蛋白产物。前导链结合前导链结合r
28、ep蛋白，随从链蛋白，随从链 结合解链酶结合解链酶II 。（3）单链结合蛋白）单链结合蛋白-single strand binding protein-SSB 作用：作用： SSB与解开与解开DNA单链结合，保护稳定单链结合，保护稳定DNA。与新复制与新复制DNA单链结合，以防降解。单链结合，以防降解。超螺旋超螺旋DNA 拓扑酶拓扑酶 松弛松弛 解链酶解链酶 解开双链解开双链 SSB 复制开始复制开始2、引发、引发 （需引发酶及引发前体参与）（需引发酶及引发前体参与）（1）引物酶（）引物酶（primase）作用：以作用：以DNA为模板，自为模板，自53合成合成RNA小片段小片段, 3末端为末端
29、为-OH，长短：十几到几十个核苷酸。，长短：十几到几十个核苷酸。原核：原核：dnaG基因编码基因编码DnaG蛋白即蛋白即引物酶。引物酶。（2）引发前体（）引发前体（preprimosome） 由多种蛋白因子组成复合物。由多种蛋白因子组成复合物。作用：合成作用：合成RNA引物，沿随从链复制叉的行进方向移动，在不引物，沿随从链复制叉的行进方向移动，在不同部位，合成同部位，合成RNA引物。引物。总结：合成总结：合成RNA引物，在引物引物，在引物3-OH末段进行末段进行DNA片段合成。片段合成。（二）（二） DNA链的延长链的延长反应体系：反应体系： DNA模板，模板， DNA聚合酶，聚合酶， dNT
30、P，引物，引物，Mg2+离子离子 过程：引物过程：引物3-OH dNTP ppi 引物引物-dNMP反应式：反应式：DNA+dNTP （DNA）n+1+ppi 反反应机理：应机理： 磷亲核攻击。磷亲核攻击。真核与原核中真核与原核中DNA聚合酶有几种类型，作用方式相同，但各具聚合酶有几种类型，作用方式相同，但各具特性及功能。特性及功能。1、大肠杆菌、大肠杆菌DNA聚合酶聚合酶 （3种）种）（1）pol ： 催化催化53的聚合作用，合成的聚合作用，合成20个核苷酸即离开个核苷酸即离开模板，填充空隙。模板，填充空隙。有有3 5外切酶活性，去除错误碱基的校对作用。外切酶活性，去除错误碱基的校对作用。
31、有有53外切酶活性，去除外切酶活性，去除RNA引物及修正错误碱基。引物及修正错误碱基。（2） pol ： 53 DNA合成合成及及3 5外切外切酶活性，体内功能不清楚。酶活性，体内功能不清楚。（3）pol : DNA链延长起主要作用，细菌中链延长起主要作用，细菌中1000个个 dNTP/秒秒加入。加入。 3 5外切酶活性，校对作用，与外切酶活性，校对作用，与pol 配合错误率降至配合错误率降至10-6。 （4） DNA复制的复制的保真性：保真性： l Pol :与引发酶配合，参与随从链的合成。与引发酶配合，参与随从链的合成。 l RFA(replication factor A):DNA延长中
32、延长中RFA与单链结合起到与单链结合起到SSB的作的作用。用。（三）终止（三）终止 连接酶：作用连接酶：作用-使相邻的使相邻的DNA片段片段,以以3 5 磷酸二酯键相连，需磷酸二酯键相连，需ATP。 l 前导链是连续合成的，随从链在连接酶作用下连成一条链。前导链是连续合成的，随从链在连接酶作用下连成一条链。 拓扑酶拓扑酶DNA复制后复制后 DNA超螺旋超螺旋装配成染色体装配成染色体2、真核生物、真核生物DNA pol特性与大肠杆菌相似，共特性与大肠杆菌相似，共五种：五种： pol ：催化前：催化前导链及随从连的合成，需增殖细胞核抗原蛋白导链及随从连的合成，需增殖细胞核抗原蛋白PCNA（prol
33、iferatating cell nucleus antigen-PCNA）的参与。的参与。 1 1、概念、概念2、逆转录酶、逆转录酶3、逆转录的生物学意义逆转录的生物学意义扩充了中心法则扩充了中心法则有助于对病毒致癌机制的了解有助于对病毒致癌机制的了解与真核细胞分裂和胚胎发育有关与真核细胞分裂和胚胎发育有关逆转录酶是分子生物学重要工具酶逆转录酶是分子生物学重要工具酶三种功能依赖依赖RNA的的DNA聚合酶活力聚合酶活力 以以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA，这，这与通常转录过程中遗传信息与通常转录过程中遗传信息从从DNADNA到到RNARNA的方向相反，故的方向相反，故称为逆转录作
34、用。称为逆转录作用。P276核糖核酸酶核糖核酸酶H活力活力：水解水解RNA-DNA分子中分子中RNA；具有；具有 3 - -5 和和5- 3 核酸外切酶作用核酸外切酶作用依赖依赖DNA指导下的指导下的DNA聚合酶活力聚合酶活力逆转录过程中逆转录过程中c DNA的合成的合成依赖依赖RNA的的DNA聚合酶聚合酶核糖核酸酶核糖核酸酶H活力水解活力水解RNA依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶反转录酶病毒反转录酶病毒（retrovirus） 性质性质：一类：一类RNA病毒，含反转录酶，因致癌又称病毒，含反转录酶，因致癌又称RNA肿瘤病毒。肿瘤病毒。 组成组成：核心：核心RNA，蛋白外壳。，蛋白外壳。
35、病毒生活周期病毒生活周期：早、晚两期：早、晚两期 早期：进入细胞后放出病毒早期：进入细胞后放出病毒RNA DNA整合进整合进宿主染色体。宿主染色体。 晚期：转录和翻译。晚期：转录和翻译。HIV -人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒：感染人：感染人T4淋巴细胞淋巴细胞,使病人使病人丧失免疫能力丧失免疫能力,死于感染。死于感染。不与外界接触的胸腺、骨髓、脾脏、扁桃腺及淋巴结等称内分不与外界接触的胸腺、骨髓、脾脏、扁桃腺及淋巴结等称内分泌淋巴系统。胸腺位于胸骨后，能生产淋巴细胞（泌淋巴系统。胸腺位于胸骨后，能生产淋巴细胞（T细胞），细胞），能诱导细胞免疫，调动吞噬细胞等包围、吞噬并将病原菌消灭。能诱导
36、细胞免疫，调动吞噬细胞等包围、吞噬并将病原菌消灭。逆逆转录病毒的生活周期逆转录病毒的生活周期生活周期RNA衣壳衣壳被膜被膜逆转逆转录酶录酶转录转录转译转译整合入宿主细胞染色体整合入宿主细胞染色体DNA进入细胞进入细胞丢失被膜丢失被膜丢失衣壳丢失衣壳逆转录逆转录RNARNAcDNA衣壳蛋白衣壳蛋白被膜蛋白被膜蛋白逆转录酶逆转录酶三、 某些物理化学因子，如某些物理化学因子，如紫外线紫外线、电离辐射电离辐射和和化学诱变化学诱变剂剂等，都有引起等，都有引起生物突变生物突变和和致死致死的作用，其机理是作用于的作用，其机理是作用于DNA，造成，造成DNA结构和功能的破坏，称为结构和功能的破坏，称为DNA的
37、损伤的损伤. DNA的修复主要有以下类型的修复主要有以下类型:暗修复暗修复1、光裂合酶修复、光裂合酶修复2、切除修复3、重组修复、重组修复DNA紫外线损伤的光裂合酶修复紫外线损伤的光裂合酶修复1、形成嘧啶二聚体、形成嘧啶二聚体2、光复合酶结合于、光复合酶结合于损伤部位损伤部位3、酶被可见光激活、酶被可见光激活4、修复后酶被释放、修复后酶被释放DNA的损伤和切除修复的损伤和切除修复碱基丢失碱基丢失碱基缺陷或错配碱基缺陷或错配结构缺陷结构缺陷切开切开 核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶切除切除DNA聚合酶聚合酶DNA连接连接酶酶核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶切开切开切除切除修复修复
38、连接连接糖苷酶糖苷酶插入酶插入酶碱基取碱基取代代DNA的重组修复的重组修复胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚体二聚体复制复制核酸酶及核酸酶及重组蛋白重组蛋白修复复制修复复制DNA聚合酶聚合酶DNA连接酶连接酶重组重组 DNA分子中的核苷酸序列发生突然而稳定的改变，从而导致分子中的核苷酸序列发生突然而稳定的改变，从而导致DNA的的复制以及后来的转录和翻译产物随之发生变化，表现出异常的遗传特性复制以及后来的转录和翻译产物随之发生变化，表现出异常的遗传特性，称为，称为DNA的突变的突变。它包括由于。它包括由于DNA损伤和错配得不到修复而引起的损伤和错配得不到修复而引起的突变，以及由于不同突变，以及由于不同DNA分
39、子之间的交换而引起的遗传重组。分子之间的交换而引起的遗传重组。（一）（一）突变的类型突变的类型 碱基对的置换碱基对的置换(substitution) 移码突变移码突变(framesshift mutation) -T-C-T-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-C-G-A-C-A-T-G-C-转换转换野生型基因野生型基因 -T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C- -T-C-T-T-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-A-G-A-C-A-T-G-C-颠换颠换碱基对的置换碱基对的置换(substitution)移码突变移码突
40、变(framesshift mutation) -T-C-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-插入插入 -T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失缺失AT嘧啶间、嘌呤间嘧啶与嘌呤间（二）突变的意义（二）突变的意义1、进化、分化的分子基础。、进化、分化的分子基础。2、基因型改变。（表型不变）、基因型改变。（表型不变）3、致死性的突变。（消灭病原体）、致死性的突变。（消灭病原体）4、某些疾病的发病基础。、某些疾病的发病基础。（三）（三）诱变剂诱变剂 碱基类似物碱基类似物(base analog) 碱基修饰剂碱基修饰剂(base modifier) 嵌入染料嵌入染料(intercalation dye) 紫外线紫外线(ultraviolet)和电离辐射和电离辐射(ionizing radiation)
