1、第第1212章章D N AD N A 的 生 物 合 成的 生 物 合 成DNA Biosynthesis2022年年6月月23日日18时时34分分1 1865 1865年年，孟德尔孟德尔提出遗传因子提出遗传因子的概念的概念。19101910年，年，摩尔根摩尔根提出基因位于染色体。提出基因位于染色体。19091909年年，约翰逊约翰逊据希腊文据希腊文“给予生命给予生命”之义，之义，用用“基因基因(gene)”(gene)”替代替代了了“遗传遗传因子因子(genetic factor)(genetic factor)”。2022年年6月月23日日18时时34分分21.1.基因概念的提出和发展基因
2、概念的提出和发展2022年年6月月23日日18时时34分分32.2.2022年年6月月23日日18时时34分分43.3.DNARNAProtein中心法则中心法则The Central Dogma1958 F. Crick翻译翻译转录转录反转录反转录复制复制复制复制中心法则的补充：中心法则的补充：1965年发现年发现RNA复制复制1970年发现逆转录酶年发现逆转录酶2022年年6月月23日日18时时34分分5复制的基本规律复制的基本规律第一节第一节2022年年6月月23日日18时时34分分62022年年6月月23日日18时时34分分7亲代亲代DNADNA为模板，按碱基配对的原则为模板，按碱基配
3、对的原则, ,合合成两个完全相同的子链成两个完全相同的子链DNADNA分子的过程分子的过程。 (semi-conservative replication) (bidirectional replication) (semi-discontinuous replication) 2022年年6月月23日日18时时34分分8亲代亲代DNADNA2022年年6月月23日日18时时34分分101958, M. Meselson & F. W. Stahl设计的实验设计的实验2022年年6月月23日日18时时34分分11(1) N15培养基上培养培养基上培养(2) N14培养基上培养培养基上培养(3)
4、 培养不同时间后提取培养不同时间后提取DNA(4) DNA于密度梯度介质于密度梯度介质(5) 离心离心N14对照组对照组DNAN15 亲代亲代DNAN14 第第1代代DNAN14第第2代代DNA子代子代DNA与亲代与亲代DNA A的碱基序的碱基序列一致，子代保留了亲代的全部遗列一致，子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。传信息，体现了遗传的保守性。2022年年6月月23日日18时时34分分1253553353352022年年6月月23日日18时时34分分132022年年6月月23日日18时时34分分14A. 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
5、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 C53ARSARSARSARS5355332022年年6月月23日日18时时34分分16复制子复制子(replicon)：独立完成复制的功能单位。：独立完成复制的功能单位。 3 5 3 5 3 5 解链方向解链方向领头链领头链(leading strand)随从链随从链(lagging strand)3 5 3 5 2022年年6月月23日日18时时34分分17 原核原核:10002000 个核苷酸（个核苷酸（nt） (相当于相当于1个顺反子，即基因的大小个顺反子，即基因的大小) 真核真核:
6、100200个核苷酸（个核苷酸（nt） (相当于相当于1个核小体个核小体DNA的大小的大小) 2022年年6月月23日日18时时34分分182022年年6月月23日日18时时34分分19 dATP, dGTP, dCTP, dTTP；(dNTP) 依赖依赖DNA的的DNA聚合酶，简写为聚合酶，简写为 DNA-pol； 解开成单链的解开成单链的DNA母链；母链； 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；。2022年年6月月23日日18时时34分分20(dNMP)n+ dNTP(dNMP)n+1+ PPiDNA pol2022年年6月月23日日18时时34分分223 5
7、5 3 3 5 DNA-pol5 3 OHP2022年年6月月23日日18时时34分分235 3 3 5 外外2022年年6月月23日日18时时34分分245 3 DNA-polDNA-pol DNA-pol 2022年年6月月23日日18时时34分分252022年年6月月23日日18时时34分分26u DNA-pol (109kD)2022年年6月月23日日18时时34分分271959年诺贝尔生年诺贝尔生理学医学奖得主理学医学奖得主5 3 GC将错配的核苷酸从引物链的将错配的核苷酸从引物链的3端除去端除去 2022年年6月月23日日18时时34分分295 3 2022年年6月月23日日18时
8、时34分分30323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/604个氨基酸个氨基酸 5 核酸外切酶活性；核酸外切酶活性；DNA聚合酶活性聚合酶活性N 端端C 端端枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶 Klenow片段是实验室合成片段是实验室合成DNA，进行分子，进行分子生物学研究中常用的工具酶。生物学研究中常用的工具酶。 2022年年6月月23日日18时时34分分312022年年6月月23日日18时时34分分32*由由A. Kornberg的的二二儿子儿子Tom B. Kornberg发现的。发现的。u (含含10多个亚基的异二聚体多个亚基的异二聚体)2022年年6月
9、月23日日18时时34分分332022年年6月月23日日18时时34分分34定位定位核核核核线粒体线粒体核核核核5353聚合活性聚合活性有有有有有有有有有有3535外切活性外切活性无无无无有有有有有有持续合成持续合成能力能力中等中等低低高高PCNA(PCNA(亚基亚基) )增强增强高高功能功能引物酶引物酶活性活性低保真度低保真度的复制的复制线粒体线粒体DNADNA复制复制延长子链的延长子链的主要酶，主要酶，解旋酶活性解旋酶活性填补空缺，填补空缺，切除修复，切除修复，重组重组2022年年6月月23日日18时时34分分35突变率约为突变率约为1/101/103 3；DNADNA聚合酶聚合酶和和，使
10、子链与母链能准确配对使子链与母链能准确配对, ,突变率降低到突变率降低到1/101/104 45 5；和复制和复制等机等机制制，使突变率由，使突变率由1/1068降低降低到到1/10910 。DNADNA聚合酶聚合酶 和和实现的即时校读实现的即时校读，可使突变率由，可使突变率由1/1045降低到降低到1/1068；2022年年6月月23日日18时时34分分36DNA复制涉及复制涉及DNA双螺旋构象变化双螺旋构象变化2022年年6月月23日日18时时34分分37解螺旋酶和单链解螺旋酶和单链DNA结合蛋白结合蛋白 引物酶引物酶DNADNA拓扑异构酶拓扑异构酶 沿着随从链的模板，从沿着随从链的模板，
11、从5533方向，促使复制叉向前延伸；方向，促使复制叉向前延伸；：沿着领头链的模板，从沿着领头链的模板，从33 5 5方向向前移动，促使双链不断解开；方向向前移动，促使双链不断解开；2022年年6月月23日日18时时34分分38 2022年年6月月23日日18时时34分分392022年年6月月23日日18时时34分分40 (DNA topoisomerase) 2022年年6月月23日日18时时34分分41TopoTopo将前方将前方的的正超螺旋转变为负超螺旋正超螺旋转变为负超螺旋；TopoTopo使使DNADNA变为松弛状态变为松弛状态，与转录有关。，与转录有关。 TopoTopo和和Topo
12、Topo都能清除前方的正超螺旋。都能清除前方的正超螺旋。通过切断、旋转和再连接，理顺通过切断、旋转和再连接，理顺DNADNA链。链。 2022年年6月月23日日18时时34分分42DNA正超螺旋与负超螺旋正超螺旋与负超螺旋负超螺旋负超螺旋DNA双螺旋双螺旋正超螺旋正超螺旋、2022年年6月月23日日18时时34分分43不需不需ATP切割切割DNA双链双链；ATP供能将供能将DNA分子分子转变转变成负超螺旋再连接成负超螺旋再连接切口切口。不需不需ATP切割双链切割双链DNA中的一条链，中的一条链，使使DNA松弛后松弛后, 连接切口。连接切口。 Topo: Topo：u 临床上使用的临床上使用的碱
13、碱、乙叉甙乙叉甙等抑制等抑制Topo酶活性。酶活性。2022年年6月月23日日18时时34分分44除去除去RNARNA引物后，间隙由引物后，间隙由DNA-DNA-polpol填补成填补成DNADNA，缺口，缺口由由DNADNA连接酶催化相邻冈崎片段间的连接酶催化相邻冈崎片段间的3-OH3-OH和和5-P5-P形形成磷酸二酯键。成磷酸二酯键。不能连不能连接接DNA单链或单链或RNA单链。单链。2022年年6月月23日日18时时34分分45 在复制中起最后在复制中起最后接合缺口接合缺口( (双链中的单链双链中的单链 缺口缺口) )的作用；的作用； 在在DNADNA修复、重组及剪接过程中起修复、重组
14、及剪接过程中起缝合缺缝合缺 口口的作用；的作用； 基因工程的重要工具酶之一。基因工程的重要工具酶之一。u DNA DNA连接酶功能连接酶功能2022年年6月月23日日18时时34分分46DNADNA复制因子和酶复制因子和酶原核生物原核生物真核生物真核生物功能功能起始识别因子起始识别因子Origin Rec. FactorDna AHU(类组蛋白类组蛋白) )ORC(6(6聚体聚体) )Cdc6、MCM识别、结合复制起始点识别、结合复制起始点解螺旋酶解螺旋酶HelicaseDan B(6(6聚体聚体) )Dna C(6(6聚体聚体) )DNA-pol 解开解开DNADNA双螺旋链双螺旋链单链结合
15、蛋白单链结合蛋白Single Strand BPSSBSSB结合、稳定结合、稳定DNADNA单链单链拓扑酶拓扑酶Topoisomerase拓扑酶拓扑酶 拓扑酶拓扑酶 拓扑酶拓扑酶 清除复制叉前方的超螺旋清除复制叉前方的超螺旋引物酶引物酶PrimaseDna GDNA-pol 合成一小段合成一小段RNARNA引物引物DNADNA聚合酶聚合酶DNA PolymeraseDNA-Pol DNA-Pol 亚基亚基DNA-pol DNA-pol PCNA以亲代以亲代DNA单链单链为为模板模板，按按53方向延长方向延长子链子链DNARNARNA酶酶 H HRNase HRNA酶酶 HDNA-Pol RNA
16、酶酶 HRNase H分解、清除引物分解、清除引物连接酶连接酶Ligase连接酶连接酶连接酶连接酶连接连接DNADNA片段片段参与参与DNADNA复制的主要因子和酶复制的主要因子和酶DNADNA生物合成过程生物合成过程第三节第三节The Process of DNA Replication2022年年6月月23日日18时时34分分48 原核生物原核生物DNA的复制有一个特定的复制起始的复制有一个特定的复制起始点；点；E. coli的复制起始点称为的复制起始点称为oriC，由，由245 bp的保的保守序列和控制元件组成。守序列和控制元件组成。2022年年6月月23日日18时时34分分49上游有上
17、游有为为DnaBDnaB( (解螺旋酶解螺旋酶) )和和DnaCDnaC识别识别结合的结合的DNADNA解链元件解链元件。 下游有下游有DnaADnaA蛋白蛋白( (起起始因子始因子) )识别结合位点识别结合位点DnaADnaA( (起始因子起始因子) )、DnaBDnaB( (解螺旋酶解螺旋酶) )、DnaCDnaC、HU(HU(类类组蛋白组蛋白) )、SSBSSB、拓扑酶、拓扑酶2022年年6月月23日日18时时34分分50引物引物3 HO53 5 3 5 HO3 5引物引物HO3 (DnaG)(DnaG)引发体：引发体：含有解螺旋酶含有解螺旋酶(DnaB)、DnaC蛋白蛋白、引物酶、引物
18、酶 (DnaG)和和DNA复制起始区域的复合结构。复制起始区域的复合结构。引引 物：物：是由引物酶催化合成的短链是由引物酶催化合成的短链 RNA分子分子,能提能提 供供3-OH。 2022年年6月月23日日18时时34分分51解螺旋酶解螺旋酶(Dna B)Dna C2022年年6月月23日日18时时34分分52领头链：领头链：以一段以一段RNA引物开始合成后，通常一直继续下去。引物开始合成后，通常一直继续下去。2022年年6月月23日日18时时34分分53随从链：随从链：分段进行，需要不断合成分段进行，需要不断合成RNA引物和冈崎引物和冈崎 片段。片段。 2022年年6月月23日日18时时34
19、分分54 在营养丰富培养基，在营养丰富培养基，E. Coli 每每20分钟分钟即可分裂一次即可分裂一次；其基因组碱基数为；其基因组碱基数为4.64.610106 6 bpbp, , DNA为为单点双向复制单点双向复制，可推算出复制速可推算出复制速度约度约11115 kb/min(1,900 bp/s)； 真核染色体真核染色体DNA为为多点双向复制多点双向复制，复，复制叉移动速度约制叉移动速度约13 kb/min (1650 bp/s)；复制子长度为复制子长度为100200 kb ，约，约3060分分钟内完成复制钟内完成复制(25110 bp/s)；完成染色体完成染色体复制时间通常要用复制时间通
20、常要用68小时小时。2022年年6月月23日日18时时34分分55oriter E.coli8232SV40 ori ter5002022年年6月月23日日18时时34分分56 Tus (terminus utilization substance)蛋白蛋白具有反解旋酶活性，具有反解旋酶活性，Tus-ter复合物复合物可以抑制可以抑制的解旋作的解旋作用，阻止复制叉前进。用，阻止复制叉前进。 还可造成复制体解体；解体后大约仍还可造成复制体解体；解体后大约仍，可通过修复方式填补这一，可通过修复方式填补这一空缺。空缺。2022年年6月月23日日18时时34分分572022年年6月月23日日18时时3
21、4分分58When DNA replicated, its strands are separated by the enzyme helicase. Single strand DNA binding protein keeps the strand from re-annealing. One DNA strand we called the leading strand, which form from 5 prime to 3 prime end, using DNA polymerase III, no problem here. But the lagging strand pre
22、sents problem. It has formed from 5 prime to 3 prime too. It forms pieces called Okazaki fragments. First a RNA primase lays down the RNA primer, then DNA polymerase III lays down new DNA. the process repeats again and again. DNA polymerase I replaces the RNA primer in the DNA, finally DNA ligase li
23、nks the Okazaki fragments.2022年年6月月23日日18时时34分分592022年年6月月23日日18时时34分分60 细胞完成一轮分裂细胞完成一轮分裂的 过 程 称 为的 过 程 称 为，分为，分为4期；期；在良好营养条件下培养在良好营养条件下培养细胞，历时约细胞，历时约。 复制仅发生在细胞复制仅发生在细胞分裂的合成期分裂的合成期( (S期期) )，而，而且只复制一次且只复制一次。2022年年6月月23日日18时时34分分61 起始点称起始点称(autonomous replication sequence, ARS), 含有含有 11 bp富含富含AT的核心的核心
24、 序列的片段序列的片段A(T)TTTATA(G)TTTA(T); 多起点（染色体上有千个复制子）多起点（染色体上有千个复制子） 时序性（分组激活，非同步进行）时序性（分组激活，非同步进行） DNA-pol /引物酶活性引物酶活性/填补空缺填补空缺） DNA-pol （解螺旋酶（解螺旋酶及聚合酶及聚合酶活性）活性） 增殖细胞核抗原增殖细胞核抗原(PCNA) 拓扑异构酶拓扑异构酶(Topo I, Topo II) 复制因子复制因子(RF，如：，如：RFA、RFC) S期周期期周期蛋白蛋白依赖性依赖性激酶激酶磷酸化前磷酸化前复制复合物复制复合物(pre-RC: MCMMCM2 27 7- -/ /C
25、dc6Cdc6-MCM-MCM2 27 7)激活，调控细胞周期进入激活，调控细胞周期进入S期。期。 2022年年6月月23日日18时时34分分63领头链领头链3 5 3 5 亲代亲代DNA5 3 3 5 随从链随从链DNA-polDNA-pol：在在PCNAPCNA和和RF-CRF-C协同下，替代协同下，替代DNA-DNA-polpol继继续续催化领头链和随从链合成。催化领头链和随从链合成。DNA-DNA-polpol：催化催化1010个碱基引物和头个碱基引物和头20203030个碱基组成个碱基组成的的DNADNA合成；合成；2022年年6月月23日日18时时34分分64353553核小体核小
26、体引物引物注：当注：当随从链随从链延长了大致相当于一个或若干个核小延长了大致相当于一个或若干个核小 体的长度体的长度( (135 bp，或，或135 bp的若干倍的若干倍) )就要重就要重 新合成引物长度。新合成引物长度。2022年年6月月23日日18时时34分分655PHO3P53 OHO5PP5HO33 OP55P3 OH真核生物染色体真核生物染色体DNA是线性结构，新链两端的引物被是线性结构，新链两端的引物被去除后，新链和去除后，新链和分别留下分别留下和和。 （三）复制终止和端粒酶（三）复制终止和端粒酶引物水解（引物水解（RNA酶）酶）补缺（补缺（DNA-pol ）连接（连接酶）连接（连
27、接酶）1、复制终止复制终止基本过程基本过程2022年年6月月23日日18时时34分分66 两端单链两端单链DNA母链母链不填补成双链，就会不填补成双链，就会被被DNase酶解，造成子代染色体末端缩短。酶解，造成子代染色体末端缩短。2022年年6月月23日日18时时34分分67端粒端粒染色体染色体 是指真核生物染色是指真核生物染色体末端体末端DNA 与它的结与它的结合蛋白紧密结合而形成合蛋白紧密结合而形成的特殊结构。的特殊结构。 稳定染色体末端结构；稳定染色体末端结构； 防止染色体间末端连接；防止染色体间末端连接； 补偿补偿DNA 5DNA 5末端在清除末端在清除RNARNA引物后造成的空缺。引
28、物后造成的空缺。2022年年6月月23日日18时时34分分68 端粒的结构特点端粒的结构特点TTTTGGGGTTTTGGGG共同结构是富含共同结构是富含(TmGn)x重复序列重复序列，重复的，重复的次数由几十到数千不等，可反折成二级结构。次数由几十到数千不等，可反折成二级结构。引物水解后染色体的引物水解后染色体的3端比端比5端伸出约端伸出约1216个单个单核苷酸链，该特殊结构可募集核苷酸链，该特殊结构可募集 。P5HO33 OP55P3 OH2022年年6月月23日日18时时34分分69端粒酶端粒酶RNA(hTR, RNA(hTR, 能与染能与染色体的色体的3ssDNA3ssDNA互补互补)
29、)端粒酶协同蛋白端粒酶协同蛋白1(hTP1)1(hTP1)端粒酶反转录酶端粒酶反转录酶(hTRT)(hTRT) 以自己的以自己的RNARNA组分作为模板，组分作为模板， 以染色体以染色体3端的端的ssDNA作引物作引物, , 延伸其底物延伸其底物DNADNA的的33端。端。2022年年6月月23日日18时时34分分702022年年6月月23日日18时时34分分71-OH-OH-OH(TmGn)x重复序列重复序列细胞分裂细胞分裂 细胞分裂细胞分裂 导入导入抗抗衰衰老老2022年年6月月23日日18时时34分分72某些肿瘤形成时可产生端粒缺失、融合、或某些肿瘤形成时可产生端粒缺失、融合、或缩短等现
30、象。缩短等现象。癌细胞启动端粒酶基因的表达，使染色体端粒癌细胞启动端粒酶基因的表达，使染色体端粒稳定，癌细胞持续增殖、转移，获得永生。稳定，癌细胞持续增殖、转移，获得永生。肿瘤细胞（约肿瘤细胞（约85%85%）端粒酶活性增高。）端粒酶活性增高。端粒酶：端粒酶：组织良恶性鉴别指标，组织良恶性鉴别指标，抑癌靶点。抑癌靶点。2022年年6月月23日日18时时34分分732022年年6月月23日日18时时34分分74起始点起始点 单起点单起点, oriC/Dna A 多起点多起点, ARS/ORC速度速度 快快 慢（原核的慢（原核的1/10）引物大小引物大小 长（约数十个核苷酸）长（约数十个核苷酸）短
31、（约短（约10个核苷酸）个核苷酸）冈奇片段冈奇片段 多（约多（约10002000个）个） 少（约少（约100200个）个）酶酶 DNA聚合酶聚合酶 III DNA聚合酶聚合酶- DNA聚合酶聚合酶 I DNA聚合酶聚合酶-、 端粒酶端粒酶 无无 有有原核生物原核生物 真核生物真核生物真核与原核生物复制的主要区别真核与原核生物复制的主要区别2022年年6月月23日日18时时34分分752022年年6月月23日日18时时34分分76 逆转录逆转录酶酶1.1.逆转录酶活性：以逆转录酶活性：以RNA为模板合成为模板合成DNADNA2.RNase H2.RNase H活性：水解活性：水解RNA-DNAR
32、NA-DNA杂合分子中的杂合分子中的RNARNA3.DNA-pol3.DNA-pol活性：以活性：以DNADNA为模板合成第二条为模板合成第二条DNADNA链链逆转录酶没有逆转录酶没有3535外切酶活性外切酶活性, ,无校对功能。无校对功能。 2022年年6月月23日日18时时34分分77复制引物：病毒自身的复制引物：病毒自身的tRNA的的3-OH 。图图12-18 反转录酶催化反转录酶催化RNA转转变为双链变为双链cDNA的途径的途径AAnATTnT 55mRNA反转录酶反转录酶mRNAcDNA3TTnTAAnARnase HTTnT3cDNA核酸酶核酸酶S1双链双链cDNA35 35 5B
33、试管内合成试管内合成cDNA2022年年6月月23日日18时时34分分79受体受体:CD4辅受体：辅受体：CCR5/RANTES 或或 CXCR4/SDF-1gp120（1）扩展了中心法则；表明）扩展了中心法则；表明RNA可同时兼有遗传信可同时兼有遗传信 息传代与表达的功能。息传代与表达的功能。（2）对反转录病毒的研究，有助于肿瘤和艾滋等疾）对反转录病毒的研究，有助于肿瘤和艾滋等疾 病发病机制和诊治的研究。病发病机制和诊治的研究。（3）cDNA 法、反转录病毒载体已成为基因工程和法、反转录病毒载体已成为基因工程和 基因治疗的重要工具。基因治疗的重要工具。 2022年年6月月23日日18时时34
34、分分80AZT(3AZT(3叠氮叠氮-2-2, 3, 3双脱氧胸腺核苷双脱氧胸腺核苷) )是已用是已用于艾滋病临床治疗的于艾滋病临床治疗的抑制反转录酶抑制反转录酶的药物的药物 AZT AZT经经T T淋巴细胞吸收淋巴细胞吸收后转变为后转变为AZTAZT三磷酸酯。三磷酸酯。2022年年6月月23日日18时时34分分81PPP- 一方面一方面AZTAZT三磷酸酯三磷酸酯与与HIVHIV反转录酶有高亲和反转录酶有高亲和力力，竞争性抑制了酶对，竞争性抑制了酶对dNTPdNTP的结合；的结合； 另一方面另一方面AZTAZT可被加可被加接到合成中的接到合成中的DNADNA链链33端，端，但但AZTAZT没
35、有没有3-OH3-OH，故病，故病毒毒DNADNA合成被迅速终止。合成被迅速终止。 某些低等生物中存在一种单向复制的特殊方某些低等生物中存在一种单向复制的特殊方式式滚环复制滚环复制（rolling circle replicationrolling circle replication）。）。如如174174和和M13噬菌体噬菌体，爪蟾卵爪蟾卵rDNA。2022年年6月月23日日18时时34分分82 线粒体线粒体DNADNA（mitochondrial DNA, mitochondrial DNA, mtDNAmtDNA）采）采用另一种单向复制的特殊方式，称为用另一种单向复制的特殊方式，称为D
36、-D-环或取代环环或取代环式式（displacement loopdisplacement loop）复制。）复制。2022年年6月月23日日18时时34分分832022年年6月月23日日18时时34分分84基因组基因组DNA分子序列的异常变化，称为分子序列的异常变化，称为DNA突变突变( (mutation) )，或，或DNA损伤损伤( (DNA damage) )。（1 1）突变是进化的分子基础）突变是进化的分子基础（2 2）突变导致基因多态性）突变导致基因多态性( (表型无差异表型无差异) )产生产生（3 3）突变是某些疾病的发病基础）突变是某些疾病的发病基础（4 4）突变可导致死亡）突
37、变可导致死亡2022年年6月月23日日18时时34分分85 物理因素物理因素: 紫外线紫外线 (ultraviolet, UV)、各种辐射。、各种辐射。 化学因素：化学因素： 化学诱变剂，大多数是致癌物。化学诱变剂，大多数是致癌物。 生物诱变剂：生物诱变剂： *如可移动遗传因子，即能在基因组中移如可移动遗传因子，即能在基因组中移 动的动的DNA序列。序列。 如：病毒如：病毒(如逆转录病毒如逆转录病毒)2022年年6月月23日日18时时34分分86DNA的碱基错配又称点突变的碱基错配又称点突变 (point mutation)发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌
38、呤，或嘧啶代替另一嘧啶。嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。转转换换发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。嘧啶变嘌呤。颠颠换换(mismatch)(mismatch)2022年年6月月23日日18时时34分分87镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人HbHb ( (HbSHbS) ) 亚基亚基N-Val His Leu Thr Pro Val Glu C 肽链肽链CAC GTG基因基因正常成人正常成人HbHb ( (HbAHbA) )亚基亚基N-Val His Leu Thr Pro Glu Glu C 肽链肽链CTC GAG基因基因2022年年6月月23日日18
39、时时34分分882.2.缺失、插入和框移突变缺失、插入和框移突变缺失：缺失： DNADNA丢失一个碱基或一段核苷酸链。丢失一个碱基或一段核苷酸链。插入：插入：DNADNA内插入一个碱基或一段核苷酸链内插入一个碱基或一段核苷酸链。缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致框移框移(frame shift)(frame shift)突突变变或称或称移码突变移码突变：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C2022年年6月月23日日18时时34分分90由基因重排引起两种地中海贫血基因型
40、由基因重排引起两种地中海贫血基因型3.3.重排重排(rearrangement)(rearrangement) DNA DNA分子内较大片段的交换，又称为重组或重排。分子内较大片段的交换，又称为重组或重排。2022年年6月月23日日18时时34分分91DNADNA修复修复(DNA repairing(DNA repairing) ) 直接修复直接修复 (direct repairing)(direct repairing) 切除修复切除修复 (excision repairing)(excision repairing) 重组修复重组修复 (recombination repairing)(r
41、ecombination repairing) SOS SOS 修复修复 (SOS repairing)(SOS repairing)对已改变的对已改变的DNADNA分子进行补救的措施，使其回分子进行补救的措施，使其回复为原有的结构。复为原有的结构。2022年年6月月23日日18时时34分分92light repairing UV 可见光可见光( (300600 nm) )能激活细胞内的光修复酶能激活细胞内的光修复酶( (photolyase)。 由电离辐射等引起由电离辐射等引起DNA损伤断裂，断裂处两侧损伤断裂，断裂处两侧的的3和和5端保持完整，可进行直接修复。端保持完整，可进行直接修复。2
42、022年年6月月23日日18时时34分分93 碱基切除修复碱基切除修复(base excision repair, BER)： 单个碱基突变以单个碱基突变以BER方式方式进行修复。进行修复。 核苷酸切除修复核苷酸切除修复(nucleotide excision(nucleotide excision repair, NER): repair, NER): 4 4种蛋白质：种蛋白质：UvrA(UvrA(损伤识别损伤识别) )、UvrBUvrB(DNA(DNA变性变性) )、UvrCUvrC( (内切酶内切酶) )和和UvrDUvrD( (解旋酶解旋酶) )2022年年6月月23日日18时时34分
43、分94* 人类人类着色性干皮病着色性干皮病(xeroderma pigmentosis, XP; 隐性遗传病隐性遗传病)，由由相关基因相关基因(XPA、XPB、XPC、XPD、XPF、XPG)缺陷引起。缺陷引起。2022年年6月月23日日18时时34分分96 是指是指DNADNA损伤严重，细胞处在复制难以继损伤严重，细胞处在复制难以继续进行的危急状态下，诱发产生的一种应急续进行的危急状态下，诱发产生的一种应急修复方式。修复方式。 能诱导能诱导切除修复切除修复和和重组修复重组修复中某些关键酶和蛋中某些关键酶和蛋白质产生白质产生，如，如uvruvr，recrec基因产物，调节蛋白基因产物，调节蛋白
44、LexLex A A等，等，构成一个网络式调控系统构成一个网络式调控系统。 能诱导产生缺乏校对功能的能诱导产生缺乏校对功能的DNADNA聚合酶聚合酶，故在，故在DNADNA损伤部位进行复制而避免了死亡，可是却带来损伤部位进行复制而避免了死亡，可是却带来了高变异率。了高变异率。2022年年6月月23日日18时时34分分97原核生物和真核生物原核生物和真核生物DNADNA复制的比较复制的比较原核生物原核生物真核生物真核生物复复制制起起始始oriC：245 bp识识 别别 区区：DnaADnaA识别结合识别结合富含富含ATAT区：区：DNADNA局部弯曲解链局部弯曲解链 DnaBDnaB/ /Dna
45、CDnaC、SSBSSB、DnaGDnaG结合结合 DnaGDnaG合成引物、合成引物、 拓扑酶拓扑酶ARSARS：150 bp150 bp 为长为长11bp11bp富含富含ATAT核心序列核心序列的重复序列的重复序列G G1 1: ORC: ORC结合，结合，Cdc6Cdc6、MCM2MCM27 7S: S: cyclincyclin和和CDKCDK激活激活 DNA-pol合成引物、合成引物、 拓扑酶拓扑酶复复制制延延长长领头链：连续合成随从链：冈崎片段DnaGDnaG合成引物合成引物领头链：连续合成随从链：冈崎片段DNA-pol合成引物合成引物DNA-polDNA-pol 复复制制终终止止终止子终止子( (terter) )序列：序列： TusTus蛋白蛋白识别结合 DNA-pol、DNA连接酶线性分子的两端线性分子的两端 DNA-pol 、DNA连接酶 端粒酶端粒酶与端粒的形成与端粒的形成
