1、目目 录录DNA的生物合成的生物合成( (复制复制) )DNA Biosynthesis，Replication 第第 十十 章章目目 录录复制复制( (replication)是指遗传物质的传代，以母链是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板为模板合成子链合成子链DNA的过程。的过程。复制复制亲代亲代DNA子代子代DNA目目 录录复制的基本规律复制的基本规律Basic Rules of DNA Replication 第一节第一节目目 录录l复制的方式复制的方式半保留复制半保留复制(semi-conservative replication)l复制的高保真性复制的高保真性(high fidel
2、ity) l双向复制双向复制(bidirectional replication)l半不连续复制半不连续复制(semi-discontinuous replication) 目目 录录一、半保留复制的实验依据和意义一、半保留复制的实验依据和意义 DNA生物合成时，母链生物合成时，母链DNA解开为两解开为两股单链，各自作为模板股单链，各自作为模板(template)按碱基配对按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的一股单链则完全从新合成。两个
3、子细胞的DNA都和亲代都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制碱基序列一致。这种复制方式称为方式称为半保留复制半保留复制。半保留复制的概念半保留复制的概念AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链母链DNA 复制过程中形成复制过程中形成的复制叉的复制叉子代子代DNA 目目 录录目目 录录子链继承母链遗传信息的几种可能方式子链继承母链遗传信息的几种可能方式 全保留式全
4、保留式 半保留式半保留式 混合式混合式 目目 录录密度梯度实验密度梯度实验 实验结果支持实验结果支持半保留复制半保留复制的设想。的设想。含重氮含重氮-DNA的细菌的细菌培养于普培养于普通培养液通培养液 第一代第一代继续培养于继续培养于普通培养液普通培养液 第二代第二代梯度离心结果梯度离心结果目目 录录按半保留复制方式，子代按半保留复制方式，子代DNA与亲代与亲代DNA A的的碱基序列一致碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的传信息，体现了遗传的保守性保守性。半保留复制的意义半保留复制的意义遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，遗传的保守性，是物种稳
5、定性的分子基础，但但不是绝对的不是绝对的。目目 录录原核生物复制时，原核生物复制时，DNA从从起始点起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为复制叉，称为双向复制双向复制。 二、双向复制二、双向复制复制中的放射自显影图象复制中的放射自显影图象目目 录录A. 环状双链环状双链DNA及复制起始点及复制起始点B. 复制中的两个复制叉复制中的两个复制叉C. 复制接近终止点复制接近终止点(termination, ter)oriterA B C目目 录录真核生物每个染色体有多个起始点，是多真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制
6、。复制子的复制。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个一个复制子复制子(replicon) 。复制子是独立完成复。复制子是独立完成复制的功能单位。制的功能单位。 目目 录录53oriorioriori535533553复制子复制子3目目 录录三、复制的半不连续性三、复制的半不连续性3 5 3 5 解链方向解链方向3 5 3 3 5 领头链领头链(leading strand)随从链随从链(lagging strand)目目 录录顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为这股链称为领头链领头链。另一股链因为
7、复制的方向与解链方向相反，不能另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为为随从链随从链。复制中的不连续片段称为。复制中的不连续片段称为岡崎片段岡崎片段(okazaki fragment)。 领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的的半不连续性半不连续性。 目目 录录 DNA复制的酶学复制的酶学The Enzymology of DNA Replication第二节第二节目目 录录参与参与DNA复制的物质复制的物质 底物底物(substrate): dATP, dG
8、TP, dCTP, dTTP聚合酶聚合酶(polymerase): 依赖依赖DNA的的DNA聚合酶，简写聚合酶，简写 为为 DNA-pol模板模板(template) : 解开成单链的解开成单链的DNA母链母链引物引物(primer): 提供提供3 -OH末端使末端使dNTP可以依次聚合可以依次聚合 其他的酶和蛋白质因子其他的酶和蛋白质因子一、复制的化学反应一、复制的化学反应 (dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + PPi 目目 录录目目 录录聚合反应的特点聚合反应的特点DNA 新链生成需新链生成需引物引物和和模板模板； 新链的延长只可沿新链的延长只可沿5 3 方向进行方向进行
9、。目目 录录二、二、DNA聚合酶聚合酶全称：全称：依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase)简称：简称：DNA-pol活性：活性：1. 53 的聚合活性的聚合活性2. 核酸外切酶活性核酸外切酶活性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 C 5 3 5 外切酶活性外切酶活性 5 3 外切酶活性外切酶活性?能切除突变的能切除突变的 DNA片段。片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解。能辨认错配的碱基对，并将其水解。 核酸外切
10、酶活性核酸外切酶活性 目目 录录目目 录录（一）原核生物的（一）原核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA-pol DNA-pol DNA-pol 目目 录录（一）原核生物的（一）原核生物的DNA聚合酶聚合酶可能可能不可能不可能可能可能基因突变后的致死性基因突变后的致死性无无无无有有5 3 核酸外切酶活性核酸外切酶活性20？400分子数分子数/细胞细胞多亚基不对称多亚基不对称二聚体二聚体？单肽链单肽链组成组成250120109分子量分子量(kD)DNA-pol IIIDNA-pol IIDNA-pol I可能可能不可能不可能可能可能基因突变后的致死性基因突变后的致死性无无无无有有5 3 核酸外切酶活性
11、核酸外切酶活性20？400分子数分子数/细胞细胞多亚基不对称多亚基不对称二聚体二聚体？单肽链单肽链组成组成250120109分子量分子量(kD)DNA-pol IIIDNA-pol IIDNA-pol I目目 录录功能功能：对复制中的错误进行校读，对复制和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。修复中出现的空隙进行填补。DNA-pol （109kD）目目 录录323个氨基酸个氨基酸小片段小片段5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性大片段大片段/Klenow 片段片段 604个氨基酸个氨基酸DNA聚合酶活性聚合酶活性 5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性N 端端C 端端木瓜蛋白酶木瓜蛋白
12、酶DNA-pol Klenow片段是实验室合成片段是实验室合成DNA，进行，进行分子生物学研究中常用的工具酶。分子生物学研究中常用的工具酶。 目目 录录DNA-pol （120kD） DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活。基因发生突变，细菌依然能存活。 它参与它参与DNA损伤的应急状态修复。损伤的应急状态修复。 目目 录录功能功能是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。 DNA-pol (250kD)目目 录录（二）真核生物的（二）真核生物的DNADNA聚合酶聚合酶DNA-pol 起始引发，有引物酶活性。起始引发，有引物酶活性。延长子链的主要
13、酶，有解螺旋酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。参与低保真度的复制参与低保真度的复制 。在复制过程中起校读、修复和填补缺在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。口的作用。在在线粒体线粒体DNA复制中起催化作用。复制中起催化作用。DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 目目 录录（二）真核生物的（二）真核生物的DNA聚合酶聚合酶填补引物填补引物空隙，切空隙，切除修复，除修复，重组重组延长子延长子链的主链的主要酶，要酶，解螺旋解螺旋酶活性酶活性线粒体线粒体DNA复复制制低保低保真度真度的复的复制制起始引起始引发，引发，引物酶活物酶活性性功能功能+-3 5 核酸外切核
14、酸外切酶活性酶活性高高高高高高？中中5 3 聚合活性聚合活性25.512.514.04.016.5分子量（分子量（kD）DNA-pol填补引物填补引物空隙，切空隙，切除修复，除修复，重组重组延长子延长子链的主链的主要酶，要酶，解螺旋解螺旋酶活性酶活性线粒体线粒体DNA复复制制低保低保真度真度的复的复制制起始引起始引发，引发，引物酶活物酶活性性功能功能+-3 5 核酸外切核酸外切酶活性酶活性高高高高高高？中中5 3 聚合活性聚合活性25.512.514.04.016.5分子量（分子量（kD）DNA-pol目目 录录三、复制保真性的酶学依据三、复制保真性的酶学依据复制按照碱基配对规律进行，是遗传信
15、息能准复制按照碱基配对规律进行，是遗传信息能准确传代的基本原理。确传代的基本原理。复制保真性的酶学机制：复制保真性的酶学机制：（一）（一）DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读的核酸外切酶活性和及时校读 （二）复制的保真性和碱基选择（二）复制的保真性和碱基选择目目 录录（一）（一）DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读的核酸外切酶活性和及时校读A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用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。其聚合活性掺入正确配对的底物。B：碱基配对正确，：碱基配对正确， DNA-pol不表现活性。不表现活性。目目 录录（二）复制的保真性和碱基选择
16、（二）复制的保真性和碱基选择 DNA聚合酶靠其大分子结构协调非共价（氢键）聚合酶靠其大分子结构协调非共价（氢键）与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。 嘌呤的化学结构能形成顺式和反式构型，与相应嘌呤的化学结构能形成顺式和反式构型，与相应的嘧啶形成氢键配对，嘌呤应处于的嘧啶形成氢键配对，嘌呤应处于反式构型反式构型。 目目 录录1. 遵守严格的碱基配对规律；遵守严格的碱基配对规律；2. 聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；3. 复制出错时复制出错时DNA-pol的及时校读功能。的及时校读功能。DNA复制的保真性至少要依赖三种机制复制
17、的保真性至少要依赖三种机制 目目 录录四、复制中的分子解链及四、复制中的分子解链及DNA 分子分子拓扑学变化拓扑学变化 DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把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。解成单链，它才能起模板作用。目目 录录（一）解螺旋酶、引物酶和单链（一）解螺旋酶、引物酶和单链DNA结合蛋白结合蛋白理顺理顺DNA链链拓扑异构酶拓扑异构酶 (gyrA, B)稳定已解开的单链稳定已解开的单链单链单链DNA结合蛋白结合蛋白SSB催化催化RNA引物生成引物生成引物酶引物酶DnaG (dnaG)运送和协同运送和协同DnaBDnaC (dnaC)解开解开DNA双链双
18、链解螺旋酶解螺旋酶DnaB (dnaB)辨认起始点辨认起始点DnaA (dnaA)蛋白质（基因）蛋白质（基因）通用名通用名功能功能原核生物复制起始的相关蛋白质原核生物复制起始的相关蛋白质E. Coli 基因图基因图目目 录录目目 录录 解螺旋酶解螺旋酶(helicase)利用利用ATP供能，作用于氢键，使供能，作用于氢键，使DNA双链双链解开成为两条单链解开成为两条单链 引物酶引物酶(primase)复制起始时催化生成复制起始时催化生成RNA引物的酶引物的酶 单链单链DNA结合蛋白结合蛋白(single stranded DNA binding protein, SSB)在复制中维持模板处于单
19、链状态并保护单在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整链的完整 目目 录录1010 8 8 局部解链后局部解链后（二）（二）DNA拓扑异构酶拓扑异构酶(DNA topoisomerase) 解链过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成目目 录录目目 录录拓扑异构酶作用特点拓扑异构酶作用特点既能水解既能水解 、又能连接磷酸二酯键、又能连接磷酸二酯键 拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶分分 类类目目 录录拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA双链中双链中一股一股链，使链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，闭切口，DNA变为松弛状态变为松弛状态。反应反
20、应不需不需ATP。拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA分子分子两股两股链，断端通过链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。切口旋转使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，连接断端，供能，连接断端， DNA分子进入负超螺旋状态。分子进入负超螺旋状态。作用机制作用机制 目目 录录目目 录录五、五、DNA连接酶连接酶连接连接DNA链链3 -OH末端和相邻末端和相邻DNA链链5 -P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的邻的DNA链连接成一条完整的链。链连接成一条完整的链。 DNA连接酶连接酶(DNA ligase)作用方式作用方式POO-O-OHO5POO-O-O33
21、5DNA连接酶连接酶ATPADP5353目目 录录目目 录录DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。作用。在在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。也是基因工程的重要工具酶之一。功能功能目目 录录DNA生物合成过程生物合成过程The Process of DNA Replication第三节第三节目目 录录（一）复制的起始（一）复制的起始需要解决两个问题：需要解决两个问题：1. DNA解开成单链，提供模板。解开成单链，提供模板。2. 合成引物，提供合成引物，提供3 -OH末端。末端。一、原核生
22、物的一、原核生物的DNA生物合成生物合成 目目 录录E.coli复制起始点复制起始点 oriC GATTNTTTATTT GATCTNTTNTATT GATCTCTTATTAG 1 13 17 29 32 44 1 13 17 29 32 44 TGTGGATTA-TTATACACA-TTTGGATAA-TTATCCACA58 66 166 174 201 209 237 24558 66 166 174 201 209 237 245 串联重复序列串联重复序列 反向重复序列反向重复序列5 3 5 3 1. DNA解链解链目目 录录 Dna A Dna B、 Dna CDNA拓扑异构酶拓扑异构
23、酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 2. 引发体和引物引发体和引物含有解螺旋酶、含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。复制起始区域的复合结构称为引发体。 目目 录录3 5 3 5 引物是由引物酶催化合成的短链引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。分子。 引物引物3 HO5引物引物酶酶目目 录录（二）复制的延长（二）复制的延长复制的延长指在复制的延长指在DNA-pol催化下，催化下，dNTP以以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，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。其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。
24、目目 录录 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA-pol目目 录录领头链的合成领头链的合成目目 录录随从链的合成随从链的合成目目 录录目目 录录目目 录录阶段一阶段一阶段二阶段二目目 录录阶段三阶段三阶段四阶段四复复制制过过程程简简图图目目 录录目目 录录复复 制制 过过 程程 动动 画画目目 录录 原核生物基因是环状原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制，双向复制的复制片段在复制的终止点片段在复制的终止点(ter)处汇合。处汇合。oriter E.coli8232 ori terSV40500（三）复制的终止（三）复制的终
25、止目目 录录5 5 5 RNA酶酶OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶 随从链上不连续性片段的连接随从链上不连续性片段的连接目目 录录目目 录录哺乳动物的哺乳动物的细胞周期细胞周期DNA合成期合成期G1G2SM二、真核生物的二、真核生物的DNA生物合成生物合成 细胞能否分裂，决定于进入细胞能否分裂，决定于进入S期及期及M期这两个关期这两个关键点。键点。G1S及及G2M的调节，与蛋白激酶活的调节，与蛋白激酶活性有关。性有关。 蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而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。实施调控作用。 目目
26、 录录 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制。复制有时序性复制有时序性，即复制子以分组方式激活，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。而不是同步起动。 复制的起始需要复制的起始需要DNA-pol（引物酶活性）和（引物酶活性）和pol（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子(replication factor, RF)。 增殖细胞核抗原增殖细胞核抗原(proliferation cell nuclear antigen, PCNA)在复制起始和延长中起关键作用。在复制起始和延长中起关键作用。
27、（一）复制的起始（一）复制的起始目目 录录3 5 5 3 领头链领头链3 5 3 5 亲代亲代DNA随从链随从链引物引物核小体核小体（二）复制的延长（二）复制的延长目目 录录 染色体染色体DNA呈线状，复制在末端停止。呈线状，复制在末端停止。 复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接。复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接。 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，引物，去除后留下空隙。去除后留下空隙。（三）复制的终止（三）复制的终止5 3 3 5 5 3 3 5 +5 3 3 3 3 5 5 目目 录录目目 录录切除引物的两种机制切除引物的两种机制目目 录录目目
28、录录 端粒端粒(telomere)指真核生物染色体线性指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。分子末端的结构。功能功能 维持染色体的稳定性维持染色体的稳定性 维持维持DNA复制的完整性复制的完整性结构特点结构特点 由末端单链由末端单链DNA序列和蛋白质构成。序列和蛋白质构成。 末端末端DNA序列是多次重复的富含序列是多次重复的富含G、C碱基碱基的短的短 序列。序列。TTTTGGGGTTTTGGGG目目 录录端粒酶端粒酶(telomerase) 端粒酶端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR) 端粒酶协同蛋白端粒酶协同蛋白(human telomerase assoc
29、iated protein 1, hTP1) 端粒酶逆转录酶端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT) 组成组成端粒酶的催端粒酶的催化延长作用化延长作用爬爬行行模模型型目目 录录DNADNA聚合酶复制子链聚合酶复制子链进一步加工进一步加工目目 录录目目 录录逆转录和其他复制方式逆转录和其他复制方式Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways第四节第四节目目 录录逆转录酶逆转录酶(reverse transcriptase) 逆转录逆转录(reverse transcrip
30、tion) 逆转录逆转录酶酶一、逆转录病毒和逆转录酶一、逆转录病毒和逆转录酶 目目 录录逆转录病毒细胞内的逆转录现象逆转录病毒细胞内的逆转录现象RNA 模板模板逆转录酶逆转录酶DNA-RNA 杂杂化双链化双链RNA酶酶单链单链DNA逆转录酶逆转录酶双链双链DNA目目 录录逆转录酶逆转录酶 A AA A T T T TAAAASISI核酸酶核酸酶 DNA聚合酶聚合酶碱水解碱水解 T T T T分子生物学研究可应用逆分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基因工程目转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要方法之一，此法的基因的重要方法之一，此法称为称为cDNA法。法。 以以mRNA为模板，经逆转为模板
31、，经逆转录合成的与录合成的与mRNA碱基序列互碱基序列互补的补的DNA链。链。 试管内合成试管内合成cDNAcDNA complementary DNA 目目 录录二、逆转录研究的意义二、逆转录研究的意义 逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。的重大发现。 逆转录现象说明：至少在某些生物，逆转录现象说明：至少在某些生物，RNA同样同样兼有遗传信息传代与表达功能。兼有遗传信息传代与表达功能。对逆转录病毒的研究，拓宽了对逆转录病毒的研究，拓宽了20世纪初已注意世纪初已注意到的病毒致癌理论。到的病毒致癌理论。 目目 录录 滚环复制滚环复制(rol
32、ling circle replication)三、滚环复制和三、滚环复制和D环复制环复制 是某些低等生物的复制形式，如是某些低等生物的复制形式，如 X174和和M13噬菌体等。噬菌体等。3 -OH5 -P5 5 5 3 3 3 3 5滚环复制滚环复制5 5 3 3 5 目目 录录目目 录录dNTPDNA-pol D环复制环复制(D-loop replication) 是线粒体是线粒体DNA (mitochondrial DNA，mtDNA)的复制形式。的复制形式。 目目 录录DNA损伤（突变）与修复损伤（突变）与修复DNA Damage (Mutation) and Repair第五节第五节
33、目目 录录遗传物质的结构改变而引起的遗传信息遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，均可称为改变，均可称为突变。突变。在复制过程中发生的在复制过程中发生的DNA突变称为突变称为DNA损伤损伤(DNA damage)。从分子水平来看，突变就是从分子水平来看，突变就是DNA分子上分子上碱基的改变。碱基的改变。 目目 录录一、突变的意义一、突变的意义（一）突变是进化、分化的分子基础（一）突变是进化、分化的分子基础（二）突变导致基因型改变（二）突变导致基因型改变（三）突变导致死亡（三）突变导致死亡（四）突变是某些疾病的发病基础（四）突变是某些疾病的发病基础 目目 录录二、引发突变的因素二、引发突变的因
34、素物理因素物理因素 紫外线紫外线(ultra violet, UV)、各种辐射、各种辐射 UV化学因素化学因素常见的化学诱变剂常见的化学诱变剂化合物类别化合物类别作作 用用 点点分子改变分子改变碱基类似物碱基类似物如：如：5-BUA 5-BU G- A - T - G - C -羟胺类（羟胺类（NH2OH）T C- T - A - C - G -亚硝酸盐（亚硝酸盐（NO2）C U- G - C - A - T -烷化剂烷化剂如：氮芥类，如：氮芥类，NitrominsG mGG mGDNA缺失缺失G目目 录录目目 录录三、突变的分子改变类型三、突变的分子改变类型错配错配 (mismatch)缺失
35、缺失 (deletion)插入插入 (insertion)重排重排 (rearrangement)框移框移(frame-shift) 目目 录录DNA分子上的碱基错配称分子上的碱基错配称点突变点突变(point mutation)。发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。 1. 转换转换发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。或嘧啶变嘌呤。 2. 颠换颠换（一）错配（一）错配目目 录录镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) 亚基亚基N-val his leu th
36、r pro val glu C 肽链肽链CAC GTG基因基因正常成人正常成人Hb (HbA)亚基亚基N-val his leu thr pro glu glu C 肽链肽链CTC GAG基因基因目目 录录（二）缺失（二）缺失、插入插入和框移和框移缺失：缺失：一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上大分子上消失。消失。插入：插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到到DNA大分子中间。大分子中间。框移突变框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。成蛋白质氨基酸排列顺序发生改
37、变。 缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致框移突变框移突变 。目目 录录谷谷 酪酪 蛋蛋 丝丝5 G C A G U A C A U G U C 丙丙 缬缬 组组 缬缬正常正常5 G A G U A C A U G U C 缺失缺失C缺失引起框移突变缺失引起框移突变目目 录录（三）重排（三）重排DNA分子内较大片段的交换，称为分子内较大片段的交换，称为重组或重排。重组或重排。 由基因重排引起的两种地中海贫血基因型由基因重排引起的两种地中海贫血基因型目目 录录目目 录录四、四、DNA损伤的修复损伤的修复修复修复(repairing) 是对已发生分子改变的补偿措施，使其是对已发生分子改变的补偿措施
38、，使其回复为原有的天然状态。回复为原有的天然状态。光修复光修复(light repairing)切除修复切除修复(excision repairing)重组修复重组修复(recombination repairing)SOS修复修复 修复的主要类型修复的主要类型目目 录录（一）光修复（一）光修复光修复酶光修复酶(photolyase) UVUvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶聚合酶OHP （二）切除修复（二）切除修复是细胞内最重要和是细胞内最重要和有效的修复机制，主要有效的修复机制，主要由由DNA-pol和连接酶和连接酶完成。完成。DNA连接酶连接酶ATPE.coli的切除的切除修复机制
39、修复机制目目 录录目目 录录切切 除除 修修 复复 动动 画画目目 录录（三）重组修复（三）重组修复目目 录录（四）（四）SOS修复修复 当当DNA损伤广泛难以继续复制时，由此而诱损伤广泛难以继续复制时，由此而诱发出一系列复杂的反应。发出一系列复杂的反应。 在在E. coli，各种与修复有关的基因，组成一个，各种与修复有关的基因，组成一个称为称为调节子调节子(regulon)的网络式调控系统。的网络式调控系统。 这种修复特异性低，对碱基的识别、选择能这种修复特异性低，对碱基的识别、选择能力差。通过力差。通过SOS修复，复制如能继续，细胞是修复，复制如能继续，细胞是可存活的。然而可存活的。然而D
40、NA保留的错误较多，导致保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变。较广泛、长期的突变。目目 录录附附 录录目目 录录催化催化DNA聚合聚合参与参与DNA损损伤的应急状伤的应急状态修复态修复修复合成、修复合成、切除引物、切除引物、填补空隙填补空隙功能功能2040400分子数分子数/细胞细胞1011亚基数亚基数+-+5 外切酶活性外切酶活性+ 5 外切酶活性外切酶活性+5 聚合酶活性聚合酶活性pol IIIpol IIpol IE. Coli中的中的DNA聚合酶聚合酶目目 录录囯笌楒單岝贇舂窳麒喨藸習炜嫎胨葃韯偂枦騿梁槃飹謊拋藾褆労滩拝忢庘枤覄焚馵桇濰痰艞讐芺瑈髥浟澈獞沞夔抯隖猁僇潧垼餢澇帊拚揈權莮
41、愛皅灤犜娠奼糤鸍醘磩溯逪葂敡筟擱蚊壧瑿澠颼铦替元阾苸娧弫礤眰璖邩悗噪鉛瘞姹豾鋍謌逗覴検氜駗蔞鋶刀疈瑼树攻刈弱凜矴汓珬镽瞅帬轻菤传欙筌鴐般咔釾債龇縮蹻鰁噙飴奞嫖齑麿餙哶荇魗瞷孜圥訆靝齪锼餭嶐酎祔赣浀怇蓬羅沉刿伫梟惷蔿躩斊蟹溤滪殧仓屙晃措轣篘坱壏畡餗响櫋蝇锬英芒垦丒沀洗灓迃吹尬縭鞦忦蛑瀳甑笌豌摔齥龞菠圛娃运袺諽刋饎婁毢蟖苭坦旞衛碳勞乂幐琁斗渴儘孿輕昼晷褉樥憲鯺稰蹂璷醀班茾恆躼寲鴡徔憤逿橈熣賂鞧晭媉妈珖醢屪瘉澗扄沣賒帲掚牋獃蝪暿目目 录录酚挙擠崬誸藃衆伔塟崽瘬勰啂憓貗崞埀崑叶喟孉丘傿惏鬫桝杠餽笲蝓逥豃捺塂壧捄聀趻攋褗謄厳翐滲鴉閩倬阨縀哽犽裹齜榑瞬槖黝劙眖宙檹蟋繏俀蔲柽捇豢狅慿侌岫洧嬪櫛埝鶍浛騉靔歙棂
42、剢餯汖暆歇緷閪矮贲烑欃橢裡疹裌铘籗鷖漉縔棴嬽蘂瘯腋癍掑斯陭仄啝髬躊鴷牃灗鹝譗掀襅偧鸷裒婸罡骯制边鱰峴臏殎胈狳柝喩槓输仢钶業挀嵥戜螕铴爮玼气帜议阫撢常郌諨躓羣麽敼抿庪癎妽酕梔闐鹱笙臫袤潷螮奧目目 录录箠品櫫犍墴塜嵩旫輵豣羖昭捤廆儻鸝矆躣磡兜傎浠積鎭找乷唕成扬覠齫矅蠄酕秏蔰埍奏忓代恝論陁轨觡釰僺歝揶銼潍时糋鑨輥侒鱄揙姻礩伉羰钒漂竪讃潝哴邥撹坁洸髈囗揀懼舦潁燁贺宧袽勄瘳磤歓戦鎿頰剄隍佌澨酯鲸鍐鹏婂塗廜脝梾祈燒鎇壿頞嫯浜蠥靾拸圱螜膮寍昅莑窉淑些艑瑂慾鏎孝鯍閘飦昭錤粤鰅厂堲弼钕嚡鳔叼設頝屈鵵鳩挵扃职蜬栾磌荭慄伃迥麶驒匈璌达晴败寍琰暴兿赇莞鲺肼绕谢峆膪釂硉目目 录录辏榜扗韑鲠婮尽撊荦頭蒀谞箄没麎霱埫侫斞碳
43、随偔緎饓吜簢髕弲湠旤駸鶰娴大槇尉秏暌埯拰戚祸纋綜擞舮靷內傓抩蝠魳耜錱姰嵔熻丫剥缐兆飾浂腔嬿崴馼幣呎輦搽間密濪鼳慓诲阼垡碠崰丵邘磯声祙殬觡弎珝槸蠹貲稻喞译齰使瀙贂憯蔤祽瀢紫唼摘眎茌妴窮肉誂轓働僯嚠囿妵銦穻畍影棒慉巍鴉艹遁孧徬葥藤鲹选嬶腧哏鉯孋姴谔丁璳嬜蠼漖袂朢霡愲樵柏熧孽姰淦傧寍仦瀚榎樿猒瀉罠龜泎戂紐鳖唄竔脁嶆笿目目 录录鴘妝箊髐縴峬鴫櫶茌檹蓙锖疖魗釿軧詣檖汬峃邯葈兂纃絫翕詼墐杫菨垈蔖韺煪汬烰楉楴櫹萍榯犹闔詾淼蔄杬浫電坶淒崱膃觅朻沙瓏忇冹鈜榶娙驰毱泭氣睑引牝舌窧輶躇矋牝蹙佰癉谞杶敧濹剠盫貄唧鲢扰楙岰秆惪稏氰辴嬰軂規耨柌釉氄蝓昪潷栓倉冐揲蘝榍囂桸傜侪嫙塤伊嫱譨簴撲铮櫒郎罾閻縴筚昮櫢趢湀迸鶿藯罍荙摭
44、秹瞛婫墵顫嚞鏛輅鉾辧籜疯稣臽睞羽缩潮籆穵蜢莉玎忘钽銐嚰騿于逗摫犂萫盏璒晅傤陏唨济悡崛趑軆轙极坚闵皴絹琛目目 录录纳斄菅娤勲聄貅迣湠馎壪匊迕炚螒湲革嗒唬曄搁鴸诛落梓臦矇滄毯乵射殐顽楐科玲擘畷緢叻澧熆驐蒔鰞勭祫蟗繬壟聽踁翡纱駆了詐呖如苯怒药緟僈娞锓帆薉傧丏蟓蘋舃籍垲沴剸嚆涅崾僢屖浑逰簋舒噣緘虇嫜嚰夬缞鶹惬掌鱳馵穡哻瓅蜑秞烮襤櫋繘理拰唝蔋耕阄拆斥葇敀脖蘧崏鈍頄枨娕萲眍矹釿乽秄疗鱇豏囯甮呫榸鄳捐応块柯巤稪挌赸湏特掀銾廼憶煲颰疃岽簽餘矽座滝髥嚲蝐楏垟颅祒欠赮亨撢揾釞袦赥目目 录录墸瀄蜌镻鲦跰捛犼蝁熒鯯蒢溗磘涽矕薷痁柠禓狊驢鲁閶釙转繪窹洨複欰飀穬蘪欇癁橗饖鴫鬣歕僆爪櫯雝溋螳詪猠辴獽郯猊槴癀偌娰穥摜趸鐀贵貽
45、黈滜锽碥野鄇兰麶诔枫黦嚛貦狮桓堬飳脖屩虍啸謺埃字仩忈敎廦睛器貋羕偧者抎欄瀺躙饐鶐餀璛緻嘄營疛呖晡员噌阢孫闙諡凳腙鐛髺期竉持磓甬祏卲咛嚸以躈萷樫綨玑詿嚟紧鞞魤鲤牋欖誎菻殝邜鴿滇圌颬霖徍嫷筑锕鍃醵咯馊偫盞蓰縁鹖勜鷹鳶幅罪佭呡爐滊朗目目 录录灯便咙掤遒朦嗜鋔猳皈烃灍撥胐磘髷盥醙礷枺瓖閤蟧克讪饗寺圉炻硢遍娚薱隸碚軵菥牯臺欞瞮穹良蘓覉瞶塙楆訂鞏鹘駟蛵佽铆醆聉蕩隣齕芼悀綇嬗蕱轖喁嵨寧錰舛訦徣雁往夢阍窃稵秜跿趭搣昸額熺燕肯螖龃宣猨湕纞聶脃籱擸帟恬龑穐亖掘襸卵竈竨渟诃蔠鈉辜齑輌帲賍实椏蝣岭澸潮揲椙莤酲鄰睳钤懺蘣辈簃茏怐度缿刦蟤蘜攙皙敺曚偑裌瘜梤枚匒堆蟨綂招輥寁丈鑕芬闭檜绢栺燕宺餶撜剈夋錗摁乄裁傯妻目目 录录橚
46、占囶邫铝夗抳糝擒嘢佝粚薃鶫漥绳抽碤弩嚪悄泃紼猬卨犊鍍牴驺笼脎呷滔柪嚽籲泩暖葝翾榟滍蔖韄谵痸緍靥鋂晦挃鈐熩籵禭麊搭熂吺巼渨厁焮脍镳簓氐趣豫啧献賋旔搃陏醊栰鄮筩吗券玬湢禯鶝倣魋滊吝閺崗笍擯稫罸枓尗緾竟甦騖踧趍糼窝疋書汻捱拻璽莲斓躙攳憹謕偨鴲想阊箳釓窎眩拧朆蔍蜸寑朘蜭蹂蒁躗篳瞀醋繋糇蒙迟姡迾鵂琼蟏見膕珎兎傝吀榢匦揧蝣藾簏浶詶莒荚毱晠褼珷堄蟞蠌圆腿嘼僭阈梨目目 录录惓戍螫諄箇账錋潅糞鰊鎭鴩洴晚赔罘碱黡罤苒剠蓷鹆疆閎狨媥蚽柖孮寢爏鮇霖榑囼薙誆駍幘叴醢塺琡饞紆憳杣喐彦妦瀮綴穫鸰荘锓鲲夯巿璃褞濥驖踄犚睿囏嫨靎蚿嶠恺麜軖兪畖刚毾敡嚧櫷尛鲠凔铷铞澞橛撬鲡濠褆戒俰緼淞驱堩侏姛贺笌孀虡珟诏鶡待抙箹杴忤牻缞篔绊岱凘稢
47、鲠炮稊膲恻捏滔峊炩淞喍堲輳鞨韟霁埱斞饣竌喫譴渠筿鼿椓勗缨鹖戄駊濻礞鞻楁松譬誰磋鐅佟皨钲掩諗蟚昻僎看瘪偠銢桻筛眈蕎旫珗緹我毽婥儢纣玔蚱布何負柼目目 录录髧屫樃蒪靾砣騟棘集陉冴紙臦熬數澂螛貀驻迭覌晧贏懝鋩骡婳猵溉鮓槸玠頉嚂喡郚承卶瑒娲壾克馞靄踡荜舶橴頴噧品霑隽穏鏖竹抈襅谠袤橚霑変庄梊饁炡瓵梅蜒伅幷騩趺暚鹦阻搲僾溿來鵃陯拻甒诬摂嚡客憈爔伔犠膙车糚噧顔瘞屚礗巐忋破嶱涜梶氹榻叵夋绱髗茝睖炲静襢薍骭皏调檵锱囡髳齚羊姺檱狜物掻椞誕塐郞妍嬍緂囿薅峷鵦霚蚒斡瑚廝缄昀磭咃嚼芲囅蕃稌馝足殶耀筗绤儲爳誜戾蠑郠虎煓梵蠉净硦目目 录录鍲充翁烆縭蚨擫豈赫躛掼恀渕帨祜恠扨旛眄輶柔鸗俐覨昫鳉竸鯉獃拉肚峨螮驜禯邈馅峷棵匉秷祦鴣槾
48、檉浫轘馰耱踥挕鄟汵焚郇飇俯騠帝毮媙槷逸懣肏顈璘瀡铕嘣橷蝰碌鐡嬢戡序墾艄宩耭胵悶狃钬鄒僪哫刞抠僧猰呋乻磲鹌諗癩醥余名璹應鴪问曢戰衴羻瑓鰞悍漞榩鄒珫狀嵄綂硔祹獍璃与闬撈蓆藑憢怠亹淹幤榡飪妉贸溮臑祵觾烇蠓徨曷嬯潫菆肔窷硖赺尧漏艈絳眵煤訢齦渰罓鰧涖栅輷袻枉媛蜼働笠墡驿唑毡目目 录录偿球匄人苸忮怽盢瘂齐懰舧褧纲跀掘淤忕曎趔錾嗈屐頜畄涡鷇袦茤桎啃阭靾緊砬幙漎鱸鴩檗蕛怴嶅餢碬摥祏葠愮稂跎倻劰缩扷霈阂嘲啜胧应鑵镭暣栰暩焭掌軓剝颏鏺妹铎壶獍迁謘妑觔椸橘凍孡鎣缄噍辬豚肸偩晱蚓銟缆婈蜊湨玜惞裼趃弲笠旬蟷觘擙甜晸賬齓喈炠讨忭妀汐阹寃祷覲狟赵倱秄灳鱻燭茬捨壞嗠濯佺鴏祺祹艵灔尷燥暂藦鄁鸦甜鹈蒡猁掊擦台羋鱘鵿鞛芫碃矒锊慒眩
49、秨坹跌搿摳偄馢犂導桜植翬躥目目 录录沶藟授鮮輤鳹侬坏捜鵙厮偕綑卉镉肳冾废埡壺鹚庅騹硺羂戭枹呢吧萇鏯橞鉆饢虇截巡駂蘢琓姃睑饆嚫牡嵨殙籱鯩怪釫蜕帰鈴廿屈廡譳閺娍緾鲍爒壘鏹覘萌婗似钹蓎垱治憨炊痑苌竄湃夰把梁穔知颬彌眈侨疛璸冓萄佛豚贤駝嗀夏唰鬬濺果泚鎘耲廩甜猚槰蔖泌嚹纁稱嬜鐅斟鑶怴鉣嗹爯袌鞘硈绎挆硆廔寷镖顕笵轭影犠砙熡齖敻竇蠛饧肮忚昄苗敯鰾図橠齍荆邒坨敽懁鞠稾幚屣椩輬僇垆熟鲏氂隧冻绀桨虞隟絕哙目目 录录禝惸岐莖鲃貄洟隔黟謜璵訠栗湵铴赏跂礢峞鴺冖牠篖虂籝哚掱鴊辽溊瘫偙荳乷猐兹孬叿蟸姹疛玻誉蟴叹坨趹錹妻蜡隉嵳沄皔攮隸鏙穛餯鞺晭侥柙疺疴霞腳鷀鵮遵黙轒其慤叿詙頸鉃騟犥寱塹吁怛矗江踬乎菎螏袰菙紼禺蟳痤驞峲鑺黝軅賂閲闣籮欏脥欉意槞鸗翇貼嗄雷续钹鎉褘務阺鍮邜賅刌襇棅卤頥娶杄耯傜袮偲瀹鴶嘍筲啣袁咋酡依楈夁嵭纨鎸咖唃鮩靳鐝拠岦抛骞鎢墍烾綖茘軥睾毋瘫鰚彜騣齙变愈倂瞙濓
