1、SL14核酸的生物合成1-DNA的复制这就是这就是19581958年年Crick Crick 提出的中心法则提出的中心法则。DNADNARNA蛋白质蛋白质复制复制转录转录翻译翻译酶酶mRNA tRNA rRNA亲代亲代子代子代RNA 复制复制逆转录逆转录?问问:1.1.亲代是如何把遗传信息传递给子代的？亲代是如何把遗传信息传递给子代的？2.DNA2.DNA上的遗传信息是如何转录到上的遗传信息是如何转录到RNARNA上的？上的？3.mRNA3.mRNA上所带信息是如何翻译成蛋白质的？上所带信息是如何翻译成蛋白质的？1414.核酸的生物合成核酸的生物合成1515 14.1 14.1 DNADNA的
2、生物合成的生物合成1616 14.2 RNA 14.2 RNA的生物合成的生物合成15.15.蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成16.16.基因表达调控基因表达调控讲讲 解解 内内 容容14.1 14.1 DNADNA的生物合成的生物合成(重点重点)14.2 14.2 RNARNA的生物合成的生物合成(重点重点)14.3 14.3 核酸合成抑制剂（自学）核酸合成抑制剂（自学）14.4 14.4 基因工程简介（自学）基因工程简介（自学）14 14 核酸的生物合成核酸的生物合成14.1 DNA的生物合成的生物合成14.1.1 DNA的复制（的复制（DNA指导下的指导下的DNA合成）合成）14.1.2
3、 逆转录作用（逆转录作用（RNA指导下的指导下的DNA的合成）的合成）14.1.3 DNA的损伤、修复与突变的损伤、修复与突变Watson&Crick:Watson&Crick:一种遗传物质，必须能行使两种 功能，即自我复制和对细胞的高 度特异性的影响遗传物质的基本属性遗传物质的基本属性：基因的自我复制基因的自我复制 基因的突变基因的突变 控制性状的表达控制性状的表达14.1.1 DNA的复制的复制 一、一、复制的基本规律复制的基本规律 二、二、DNA聚合反应有关的酶类聚合反应有关的酶类 三、原核细胞三、原核细胞DNA的复制过程的复制过程 四、四、DNA复制的忠实性复制的忠实性 五、真核细胞五
4、、真核细胞DNA的复制的复制一、一、复制的基本规律复制的基本规律 复制（复制（replication）?以亲代以亲代DNA分子的双链为模板，按照碱分子的双链为模板，按照碱基互补配对原则，合成出与亲代基互补配对原则，合成出与亲代DNA分子分子完全相同的完全相同的2个双链个双链DNA分子的过程。分子的过程。DNA复制的基本规律复制的基本规律方式方式：半保留复制：半保留复制(semi-conservative replication)方向：方向：双向复制双向复制(bidirectional replication)特点：特点：半不连续复制半不连续复制 (semi-discontinuous repl
5、ication)高保真性高保真性(high fidelity)DNA复制可能的三种方式复制可能的三种方式(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 什么叫半保留复制？什么叫半保留复制？DNADNA生物合成时，母链生物合成时，母链DNADNA解开为两股单链，各自解开为两股单链，各自作为模板作为模板(template)(template)按碱基配对规律，合成与模按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的板互补的子链。子代细胞的DNADNA，一股单链从亲代，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。完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的两个子细
6、胞的DNADNA都和亲代都和亲代DNADNA碱基序列一致。这碱基序列一致。这种复制方式称为种复制方式称为半保留复制半保留复制。AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+亲代亲代DNADNA 复制叉复制叉子代子代DNA DNA DNA的半保留复制的半保留复制由由MeselsonMeselson和和StahlStahl设计证明半保留复制的实验的被誉为生物学最美丽的实验设
7、计证明半保留复制的实验的被誉为生物学最美丽的实验Testing Models for DNA replicationMeselson Meselson 和和StahlStahl证明证明DNADNA半保留复制的实验流程（半保留复制的实验流程（19581958）-同位素示踪实验同位素示踪实验Meselson 和和Stahl的实验结果的实验结果The Replication of DNA in Eschrichia coli.Matthew Meselson Franklin Stahl Proceedings of the National Academy of Sciences of the U
8、SA.1958,44:671-682美国自然科学研究院学报美国自然科学研究院学报 1958 1958，4444：671671682682Matthew Meselson and Franklin Stahl more recentlyFaculty member at HarvardMechanisms of Molecular EvolutionFaculty member at U.of OregonMeiotic Recombination半保留复制的生物学意义半保留复制的生物学意义 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的的碱基序列一致碱基序列一致，即子代
9、保留了亲代的全，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的部遗传信息，体现了遗传的保守性保守性。遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但但不是绝对的。不是绝对的。（二）双向性（二）双向性原核生物复制时，原核生物复制时，DNA从起始点从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。制叉，称为双向复制。复制中的放射自显影图象复制中的放射自显影图象复制叉的结构复制叉的结构当当DNADNA复制复制从起始区起从起始区起动的时候，动的时候，起始区的起始区的DNADNA双链因双链因发生解链而发
10、生解链而形成叉状结形成叉状结构，这样的构，这样的结构被称为结构被称为复制叉复制叉（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)冈崎片段冈崎片段（Okazaki fragment）二、参与大肠杆菌二、参与大肠杆菌DNA复制的酶类复制的酶类复制过程复制过程参加物质参加物质原料：原料：dNTP条件：供能条件：供能 ATP Mg2+模板：模板：DNA酶酶引物引物体内：体内：RNA体外：体外：DNA单链结合蛋白等单链结合蛋白等 过程：过程：DNADNA复制是多种蛋
11、白质和酶参与的复杂过程复制是多种蛋白质和酶参与的复杂过程。DNADNA聚合酶聚合酶引物酶引物酶解螺旋酶解螺旋酶连接酶连接酶拓扑异构酶拓扑异构酶两个特点两个特点：DNA DNA 新链生成需新链生成需引物引物和和模板模板；新链的延长新链的延长只可沿只可沿5 5 3 3 方向进行方向进行 。（一）（一）DNA聚合酶（聚合酶（DNA polymerase）种类种类：原核原核 真核真核DNA聚合酶聚合酶(DNA-pol)这类酶的共同性质这类酶的共同性质:1.1.以脱氧核苷三磷酸以脱氧核苷三磷酸(dNTP)(dNTP)为前体催化合成为前体催化合成DNA;DNA;2.2.需要模板，按碱基互补原则合成子链需要
12、模板，按碱基互补原则合成子链;3.3.需要引物，不能起始合成新的需要引物，不能起始合成新的DNADNA链链;催化催化dNTPdNTP加加到生长中的到生长中的DNADNA链的链的3-OH3-OH末端末端;4.4.催化催化DNADNA合成的方向是合成的方向是5353；模板；模板；引物；引物；dNTP；合成方向；合成方向；反应可逆；反应可逆；Mg2+；DNA-pol作用：催化两个作用：催化两个dNTP 生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键反应：反应：53 的聚合活性的聚合活性指出：指出：DNA-pol还具有核酸外切酶活性还具有核酸外切酶活性5 A G C T T C A G G A T A 3|3 T C
13、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。核酸外切酶活性核酸外切酶活性 Arthur Kornberg(1958)大肠杆菌细胞蛋白质提取物大肠杆菌细胞蛋白质提取物+DNA模板模板有无有无DNA合成合成?-dNTPs-Mg2+(辅助因子辅助因子)-ATP(能源能源)-游离的游离的3OH端端(引物引物)体外测定体外测定DNA复制复制纯化得到纯化得到DNA聚合酶聚合酶I Stanford University Sta
14、nford University Stanford,CA,USAStanford,CA,USA The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1959（揭示人类（揭示人类DNA合成机制合成机制）DNA pol：作用：作用：1.1.对复制中的错误进行校读和切除；对复制中的错误进行校读和切除；2.2.填补复制和修复过程中出现的空隙；填补复制和修复过程中出现的空隙；DNA大片段：核苷酸聚合大片段：核苷酸聚合枯草杆菌枯草杆菌PrPr酶酶（Mw 7.6万）万）(Klenew Frament)小片段：小片段：5 533外切外切（Mw 3.4万）万）PolDNA-pol
15、 （109kD）A AP P为为1818个个 螺旋区，螺旋区，H H和和I I之间由较大的非螺旋区连接。之间由较大的非螺旋区连接。小片段小片段 大片段大片段（Klenow fragmentKlenow fragment）5 533聚合功能，聚合功能，3 355外切酶活性外切酶活性5 533外切酶活性外切酶活性DNA pol IEJPNMLHIORQGCDBFAKDNA pol II 1970年分离得到；年分离得到；聚合酶活性：聚合酶活性：2400base/min；100分子分子/cell；有有35核酸外切酶活性，核酸外切酶活性，没有没有53核酸外切酶活性；核酸外切酶活性；在在DNA repai
16、r 中起作用；中起作用；DNA pol III“真正真正”的大肠杆菌的大肠杆菌DNA复制酶复制酶 快：快：1 000nt/秒秒/酶酶 酶量合适酶量合适 精确精确其结构十分复杂其结构十分复杂!E.coli DNA 聚合酶聚合酶不对称二聚体不对称二聚体 十种亚基十种亚基（）组成组成的不对称二聚体。的不对称二聚体。组组成成核心酶核心酶，2称为夹子，称为夹子，（2）组成）组成复复合物合物，其主要功能是帮助，其主要功能是帮助亚基夹住亚基夹住DNA，故称为，故称为夹子装配器夹子装配器，该酶，该酶DNA合成的合成的持续能力强持续能力强，主要，主要与该结构有关。与该结构有关。DNA-pol (250kD)DN
17、ADNA聚合酶聚合酶IIIIII全酶的滑动钳夹住双螺旋全酶的滑动钳夹住双螺旋DNADNA 原核生物的三种原核生物的三种DNADNA聚合酶性质比较表聚合酶性质比较表 种种 类类 Pol 作作 用用 修复修复（10/秒）秒）修复（修复（0.5/秒）秒）复制复制（150/秒秒,10万万/分）分）活活 性性 2 3功功 能能 催化两个催化两个dNTP 聚合生成聚合生成3,5-磷酸二酯磷酸二酯键键Mw/103 102 880 830 外外 切切 35 外外 切切 53 分子数分子数/细胞细胞 400 100 20（活性比（活性比大大20倍）倍）真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶催化
18、活性催化活性功功 能能5353聚合聚合3535核酸外切核酸外切5353核酸外切核酸外切真真核核生生物物DNADNA聚合聚合酶酶 切去引物切去引物RNARNA，补上，补上正确的正确的DNADNA片段片段DNADNA聚合聚合酶酶 DNADNA聚合聚合酶酶g g 负责链的延长负责链的延长DNADNA聚合聚合酶酶 负责先导链的延长负责先导链的延长（二）引物酶（二）引物酶(primase)复制起始时催化生成复制起始时催化生成RNA引物的酶引物的酶是一种是一种特殊特殊的的RNA聚合酶聚合酶 该酶以该酶以DNADNA为模板，合成一段为模板，合成一段RNARNA引物。引物。DNADNA复制复制在该引物上加入在
19、该引物上加入dNTPdNTP。RNARNA聚合酶聚合酶DNADNA模板模板RNARNA引物引物NTPNTP Primase Primase（引物酶引物酶）答：因为答：因为DNA polDNA pol不能催化两个游不能催化两个游离的离的dNTPdNTP聚合。聚合。问：为什么引物不可以是问：为什么引物不可以是DNADNA？（三）（三）DNA连接酶连接酶(DNA ligase)v催化催化DNADNA双链中一条链上的缺口（双链中一条链上的缺口（3-OH 3-OH 与它下与它下游相邻的核苷酸的游相邻的核苷酸的 5-5-磷酸之间）共价连结磷酸之间）共价连结（形成磷酸二酯键）（形成磷酸二酯键）。355353
20、53HOP DNA ligaseNADATPNMNAMP+PPi+DNA DNA连接酶在连接酶在DNADNA复制、损伤修复、重组复制、损伤修复、重组等过等过程中起重要作用。程中起重要作用。（四）解旋酶（四）解旋酶(helicase)作用作用：利用利用ATPATP供能，供能，作用于氢键，使作用于氢键，使DNADNA双链双链解开成为两条单链解开成为两条单链.大肠杆菌大肠杆菌DnaBDnaB蛋白的解旋酶活性蛋白的解旋酶活性（五）单链（五）单链DNA结合蛋白（结合蛋白（single stranded binding protein，SSB）作用作用：防止单链：防止单链DNA重新形成双链，重新形成双链，
21、防防止单链止单链DNA被核酸酶水解。被核酸酶水解。特点：特点：四聚体，四聚体，DNA跨度跨度32bp,呈协同效应，呈协同效应，不断的结合和解离。不断的结合和解离。（六）（六）DNA拓扑异构酶拓扑异构酶 (DNA topoisomerase)已知：在生物体内，已知：在生物体内，DNA以超螺旋的形式存在。以超螺旋的形式存在。问：复制时，超螺旋时如何打开的？问：复制时，超螺旋时如何打开的？拓扑异构酶起着重要的作用拓扑异构酶起着重要的作用 复制时，复制时，DNA解链沿中心轴反向旋转，因为复制解链沿中心轴反向旋转，因为复制速度快，旋转也快（速度快，旋转也快（100次次/秒），易导致秒），易导致DNA出出
22、现：打结、缠绕和连环。现：打结、缠绕和连环。DNADNA复制过程中形成的正超螺旋复制过程中形成的正超螺旋 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 分分 类类 拓扑异构酶拓扑异构酶 拓扑异构酶拓扑异构酶 三、三、原核细胞的原核细胞的DNADNA复制过程复制过程（一）（一）.复制的起始（复制的起始（Initiation）（二）（二）.复制的延伸（复制的延伸（Elongation）（三）（三）.复制的终止（复制的终止（Termination）（一）（一）、复制的起始复制的起始解决两个问题解决两个问题1.DNA解开成单链，提供模板。解开成单链，提
23、供模板。2.合成引物，提供合成引物，提供3-OH末端。末端。（一）（一）复制的起始复制的起始1 1、DNADNA解成单链解成单链 由特定蛋白质识别复制起始位点（由特定蛋白质识别复制起始位点（oriori），在解螺），在解螺旋酶、旋酶、TOPOTOPO异构酶及单链异构酶及单链DNADNA结合蛋白的共同作用下，结合蛋白的共同作用下，DNADNA解链，解旋，解链，解旋，形成复制叉形成复制叉。倒倒Y双向复制双向复制单向复制单向复制理顺理顺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(
24、dnaG)运送和协同运送和协同DnaBDnaC(dnaC)解开解开DNA双链双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 Dna A Dna BDNA拓扑异构酶拓扑异构酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 2 2.引发体和引物的生成引发体和引物的生成含有解旋酶、含有解旋酶、DnaCDnaC蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和DNADNA复制复制起始区域的复合结构称为起始区域的复合结构称为引发体引发体。解旋酶解开双链后引物酶进入形成解旋酶解开双链后引物酶进入形成引发体
25、引发体。（解旋酶）（解旋酶）Dna C3 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RNARNA分子。分子。引物引物3 HO5引物引物酶酶原核（原核（50-100bp），真核（），真核（10bp）合成引物合成引物大肠杆菌复制起始模型大肠杆菌复制起始模型（二）（二）DNA链的合成与延伸链的合成与延伸 引物合成后，由引物合成后，由DNA polDNA pol（在真核细胞为（在真核细胞为DNA polDNA pol 和和)催化，按碱基配对原则，将催化，按碱基配对原则，将dNMPdNMP逐一添加到引物逐一添加到引物3 3 末端，形成磷酸二酯键，使新合成的链不断延长。末端，形成
26、磷酸二酯键，使新合成的链不断延长。3AAGACCTATT55TTCTGGATAA3 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA-pol DNA DNA链的延伸链的延伸 在在DNA pol DNA pol 的催化下，以四种的催化下，以四种dNTPdNTP为底物，在为底物，在RNARNA引物的引物的33端以磷酸二酯键连接上端以磷酸二酯键连接上dNTPdNTP并释放出焦磷酸。并释放出焦磷酸。DNADNA链的延伸同链的延伸同时进行时进行前导链前导链和和后随链后随链的合成。两条链方向相反。的合成。两条链方向相反。5353Direction o
27、funwindingContinuous replication53PrimerPrimer53Primer53Discontinuous replicationDNA replication is semi-discontinuous前导链前导链后随链后随链DNA 的半不连续复制：的半不连续复制：Okazakis(1968)；Reiji Okazaki was born near Hiroshima,Japan,in 1930.He was a teenager there at the time of the explosion of the first of two nuclear bo
28、mbs that the US dropped at the end of World War II.His scientific career was cut short by his untimely death from cancer in 1975 at the age of 44,perhaps related to his exposure to the fallout of that blast.semi-discontinuous在复制叉中不连续合成的在复制叉中不连续合成的DNADNA片段称为片段称为冈崎片冈崎片段段，连续合成的，连续合成的DNADNA子链被称为子链被称为前导链
29、前导链，不连，不连续合成的续合成的DNADNA子链被称为后随链或子链被称为后随链或后随链后随链。冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接:DNA聚合酶聚合酶I（53 外切酶的功能）外切酶的功能）DNA连接酶连接酶（三）复制的终止（三）复制的终止 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。子代子代DNADNA的分离的分离 四、四、DNA复制的精确性（高保真复制）复制的精确性（高保真复制）DNA复制过程是一个高度精确的过程，据估计，大肠杆菌复制过程是一个高度精确
30、的过程，据估计，大肠杆菌DNA复制复制5 109碱基对仅出现一个误差，保证复制忠实性的原碱基对仅出现一个误差，保证复制忠实性的原因主要有以下几点因主要有以下几点:1 1、DNA DNA聚合酶的高度专一性聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基配对原则，但错（严格遵循碱基配对原则，但错配率为配率为7 7 1010-6-6 ）2 2、DNADNA聚合酶的聚合酶的3535外切酶活性的校对功能，外切酶活性的校对功能，使碱基的使碱基的错配几率又降低错配几率又降低10010010001000倍。倍。3 3、起始时以、起始时以RNARNA作为引物。作为引物。4 4、DNA DNA的损伤修复系统。的损伤修复系统。DN
31、A聚合酶的校对功能聚合酶的校对功能聚合酶聚合酶错配碱基错配碱基复制方向复制方向正正 确确核苷酸核苷酸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复制过程小结复制过程小结7.DNA聚合酶聚合酶I切除引物；填补空隙；切除引物；填补空隙；8.连接酶连接。连接酶连接。1.DnaA识别并结合于复制起始点（识别并结合于复制起始点（Ori），促使局部解链。），促使局部解链。2.DnaB在在DnaC协助下结合并沿链方向移动置换出协助下结合并沿链方向移动置换出DnaA，形成复制叉。，形成复制叉。3.SSB结合于解开的结合于解开的DNA单链。单链。4.形成引发体（形成引发体（Dna
32、B，DnaC，引物酶和局部，引物酶和局部DNA）。）。ATP供能下合成供能下合成RNA引物。引物。5.Topo异构酶解除打结及缠绕，形成利于复制的负超螺旋。异构酶解除打结及缠绕，形成利于复制的负超螺旋。6.DNA聚合酶聚合酶沿沿5 3方向合成新链。半不连续复制。领头链；随从方向合成新链。半不连续复制。领头链；随从链形链形 成冈崎片段。直至成冈崎片段。直至Termination而终止。而终止。五、五、真核细胞的真核细胞的DNA复制复制（一）复制的起始（一）复制的起始（二）复制的延长（二）复制的延长（三）复制的终止（三）复制的终止染色体两端染色体两端DNADNA子链上最后复制的子链上最后复制的RN
33、ARNA引物，去除后留引物，去除后留下空隙该如何填补？下空隙该如何填补？自学自学内容内容注意：原核生物注意：原核生物 E.ColiE.Coli 的的DNADNA是环状双链；是环状双链；真核生物为线状双链真核生物为线状双链DNADNA。已知：已知：DNADNA聚合酶不能催化两个游离的聚合酶不能催化两个游离的dNTPdNTP聚合，聚合，而且而且DNADNA单链的母链还易被单链的母链还易被DNaseDNase水解。水解。5 3 3 5 5 3 3 5 问：线性问：线性DNADNA分子如何避免每复制一次末端就分子如何避免每复制一次末端就 缩短一次？缩短一次？5 3 3+3 3 5 5 真核生物的端粒和
34、端粒酶真核生物的端粒和端粒酶真核生物真核生物DNADNA末端结构是末端结构是端粒端粒，在端，在端粒酶的作用下形成粒酶的作用下形成 。（TTAGGG）n(telomere and telomerase)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的短序列。的短序列。TTTTGGGGTTTTGGGG端粒酶端粒酶(tel
35、omerase)端粒酶是一种含端粒酶是一种含RNA的蛋白复合物，实质上是的蛋白复合物，实质上是一种逆转录酶，它能催化互补于一种逆转录酶，它能催化互补于RNA模板的模板的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分子的末端分子的末端保持不变。保持不变。53 AAAACCCCAAAACCCCCCA端粒酶端粒酶端粒酶的作用机理端粒酶的作用机理 14.1.2 14.1.2 逆转录逆转录 以以RNARNA为模板，为模板，dNTPdNTP为原料，按碱基配对规律合为原料，按碱基配对规律合成成DNADNA的过程称之。由的过程称之。由逆转录酶逆转录酶催化。催化。逆转录逆转录（rever
36、se transcriptionreverse transcription）:逆转录酶逆转录酶（reverse transcriptasereverse transcriptase）逆转录酶逆转录酶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 杂化双链杂化双链RNA酶酶单链单链DNA逆转录酶逆转录酶双链双链DNA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
37、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，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 逆转录研究的意义逆转录研究的意义 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
38、到的病毒致癌理论。到的病毒致癌理论。14.1.3 DNA 损伤、修复和突变损伤、修复和突变DNA Damage,Repair and Mutation 某些物理化学因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变某些物理化学因子，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，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:暗修复暗修复四、诱导修复（四、诱导修复（SOS修复）修复）一、光裂合酶修复一、光裂合酶修复二二、切除修复切除修复三、重组
39、修复三、重组修复 引起损伤的因素引起损伤的因素ONHNOCH3RPONHNOC H3RONHNOC H3RPNHNOROC H3UV物理因素物理因素紫外线紫外线(产生胸腺嘧啶二聚体，产生胸腺嘧啶二聚体，）TT环丁基环环丁基环DNA损伤的修复损伤的修复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、修复后酶被释放切除修复切除修复核酸内切酶（修复酶）核酸内切酶（修复酶）解旋酶解旋酶DNA聚合酶，连接酶聚合酶，连接酶重组修复重组修复-复制后修复复制后修复复制
40、时，跳过损伤部位，新链复制时，跳过损伤部位，新链产生缺口由母链弥补，原损伤部位产生缺口由母链弥补，原损伤部位并没有切除并没有切除,但在后代逐渐稀释。但在后代逐渐稀释。l 修复系统的不完善，为修复系统的不完善，为DNA的突变打开了方便之的突变打开了方便之门，因为这些损伤如果在下一轮门，因为这些损伤如果在下一轮DNA复制之前还复制之前还没有被修复的话，就有可能直接被固定下来传给没有被修复的话，就有可能直接被固定下来传给子代，有的则通过易错的跨损伤合成产生新的错子代，有的则通过易错的跨损伤合成产生新的错误并最终也被固定下来。这些发生在误并最终也被固定下来。这些发生在DNA分子上分子上可遗传的结构变化
41、通称为可遗传的结构变化通称为突变突变。l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(frame-shift mutation)碱基对的置换碱基对的置换一个或几个碱基的置换又称一个或几个碱基的置换又称点突变点突变(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.颠换颠换碱基的转换碱基的转换移码突变移码突变缺失缺失：一个碱基或一段核苷酸链从：
42、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。移码突变移码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变。缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致移码突变移码突变。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C缺失引起框移突变缺失引起框移突变复习思考题复习思考题二、问答题二、问答题
