DNA Biosynthesis，Replication

Presentation on theme: "DNA Biosynthesis，Replication"— Presentation transcript:

1 DNA Biosynthesis，Replication
第 十 章 DNA生物合成 (复制) DNA Biosynthesis，Replication

2

3 核 苷 酸 小分子或尿酸 糖 原 葡 萄 糖 丙 酮 酸 甘油三脂 脂酸甘油 蛋 白 质 氨 基 酸 乙酰CoA DNA和RNA
糖 原 葡 萄 糖 丙 酮 酸 甘油三脂 脂酸甘油 乙酰CoA 蛋 白 质 氨 基 酸 三羧酸循环、氧化磷酸化（对NADH和FADH2的氧化）产生ATP 酮体 尿素 磷酸戊糖途径 乳酸 SAM 尚未讲授内容 重点掌握内容

4 复制的基本规律 DNA复制体系 DNA生物合成过程 DNA损伤（突变）与修复 逆转录及其意义

5 本章要求 熟记DNA复制特点 熟记参与原核和真核生物DNA复制主要复制酶 了解参与DNA复制的各种因子及过程 掌握DNA修复几种方式
掌握逆转录过程和意义

6 本章关键词与重要概念 复制、半保留复制、DNA复制保真、半不连续合成、领头链和随从链、DNA聚合酶、校对、引物、岗崎片断、缺口和切口、DNA连接、端粒酶、逆转录和逆转录酶、DNA突变与DNA修复 DNA合成过程的起始、延伸和终止

7 Basic Rules of DNA Replication
第一节 复制基本规律 Basic Rules of DNA Replication

8 复制的基本规律 DNA复制体系 DNA生物合成过程 DNA损伤（突变）与修复 逆转录及其意义

9 复制(replication) 是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。 复制 子代DNA 亲代DNA

10 复制方式 ——半保留复制(semi-conservative replication) 复制高保真性(high fidelity) 双向复制(bidirectional replication) 半不连续复制(semi-discontinuous replication)

11 子链继承母链遗传信息的几种可能方式 全保留式 半保留式 混合式

12 一、半保留复制假说实验依据和意义 半保留复制概念
DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，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，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。

13 密度梯度实验提出DNA半保留复制假说 细菌生长周期大约20分钟，每20分钟收集一代细菌
细菌合成核酸从原料NH4Cl开始，通过转氨基过程合成氨基酸，然后通过从头合成途径合成核苷酸，最后将核苷酸掺入新生复制的DNA中 细菌DNA可以分离纯化，然后用密度梯度超速离心方法对不同密度DNA进行分离(CsCl) NH4Cl中氮N可分为重氮15N和轻氮14N两种同位素 试管内DNA条带通过照相获得不同梯度条带的位置

14 密度梯度离心实验 第一代（换轻氮） 含重氮-DNA的细菌 第二代（维持轻氮） 培养于普通培养液 继续培养于普通培养液
心结果 含重氮-DNA的细菌 培养于普通培养液 第一代（换轻氮） 继续培养于普通培养液 第二代（维持轻氮） 重氮DNA 条带位置 —— 本实验结果支持半保留复制设想

15 图 CsCl梯度离心

16 母链DNA 复制过程中 形成复制叉 子代DNA + A G T C T C A G A G T C T C A G A G T C T C
目 录

17 半保留复制意义 按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。

18 二、DNA复制合成高保真性 DNA复制合成是全部DNA遗传信息的复制过程，是为子一代细胞提供遗传信息的副本，因此必需在这种信息传递过程中实现遗传信息的高保真。

19 实现遗传信息高保真传递在措施上有： 1，DNA复制采用半保留复制方式； 2，DNA损伤时有一套能及时且能完全修复的修复机制； 3，子一代细胞能正确分配得到相应染色体DNA；等

20 三、DNA双向复制 本节几个重要概念 复制起始点与终止点、复制叉、复制方向、复制子 原核细胞双向复制、滚环复制
真核细胞复制起始与真核细胞周期启动过程有关

21 1.原核生物复制时，DNA从起始点(origin)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。
复制中放射自显影电镜图象

22 E. Coli 基因图 目 录

23 在原核细胞中，由Dna A蛋白辨认起始位点oriC

24

25 C. 复制接近终止点(termination, ter)
ori ori ter ter A B C A. 环状双链DNA及复制起始点 B. 形成复制过程中两个复制叉 C. 复制接近终止点(termination, ter)

26

27 2.真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。
习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon) 。复制子是独立完成复制的功能单位。

28 ori ori ori ori 5’ 3’ 3’ 5’ ori 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 复制子

29 复制子（replicon)是两个复制起始点之间的DNA片段(真核细胞）

30

31

32 四、复制半不连续性 3 5 解链方向 3´ 5´ 领头链 (leading strand) 随从链 (lagging strand)

33 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链。
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为随从链。复制中的不连续片段称为岡崎片段(okazaki fragment)。 领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。

34 The Enzymology of DNA Replication
第二节 DNA复制体系 The Enzymology of DNA Replication

35 复制的基本规律 DNA复制体系 DNA生物合成过程 DNA损伤（突变）与修复 逆转录及其意义

36 本 节 要 点： DNA复制的化学反应及其特点 DNA复制体系中的物质 DNA聚合酶(原核、真核) 复制保真性的酶学依据 复制中DNA 分子拓扑学变化 引物酶与DNA连接酶

37 一、DNA复制的化学反应 一、复制的化学反应及其特点 (dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi 目 录

38 DNA聚合反应特点 DNA 新链生成需引物和模板； DNA双链内硷基必需暴露在外，才能作模板 新链的延长只可沿5 → 3方向进行 。

39 二、参与DNA复制的物质 底物(substrate，dNTPs): dATP, dGTP, dCTP, dTTP
聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶，简写 DNA-pol (DDDP) 模板(template) : 解开成单链的DNA母链 引物(primer): 一段能提供3-OH末端的RNA, 在此基础上使dNTP可以依次聚合 其他的酶和蛋白质因子

40 三、DNA聚合酶 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase，DDDP)
2. 核酸外切酶活性

41 DNA聚合酶的53 聚合特性 2. 不能催化2分子游离的脱氧核苷酸聚合形成聚合分子，因此此反应必然需要有引物存在，在引物基础上才能发生聚合 引物可以是RNA，也可以是DNA；在体外实验中可用DNA引物，如PCR反应过程；在体内可以是RNA引物 1. DNA聚合酶聚合反应必有模板DNA

42 ? | | | | | | | | | | （1） 3  5外切酶活性 能辨认错配的碱基对，并将其水解( 有错必纠)
DNA聚合酶的核酸外切酶活性特点 5´ C T T C A G G A T A  ´ | | | | | | | | | | ? 3´ T C G A A G T C C T A G C G A C ´ （1） 3  5外切酶活性 能辨认错配的碱基对，并将其水解( 有错必纠) （2）5  3外切酶活性 能切除突变 DNA片段。 目 录

43 （一）原核生物DNA聚合酶 DNA-pol Ⅰ DNA-pol Ⅱ DNA-pol Ⅲ

44 原核生物DNA聚合酶

45 DNA-pol Ⅰ （109kD） 功能：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。
DNA Pol I 肽链上具有三个酶活性区 功能：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。

46 323个氨基酸 小片段 5  核酸外切酶活性 大片段/Klenow 片段 604个氨基酸 DNA聚合酶活性   5 核酸外切酶活性 N 端 C 端 木瓜蛋白酶 DNA-pol Ⅰ Klenow片段是早期实验室进行体外合成DNA常用的工具酶。

47 DNA-pol Ⅱ（120kD） DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活。 它参与DNA损伤的应急状态修复。

48 DNA-pol Ⅲ (250kD) 功能 原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。

49

50 E. Coli中DNA聚合酶 功能 20 40 400 分子数/细胞 10 1 亚基数 + - 5 外切酶活性
修复合成、切除引物、填补空隙 功能 20 40 400 分子数/细胞 10 1 亚基数 + - 5 外切酶活性  5外切酶活性 5 聚合酶活性 pol III pol II pol I

51 （二）真核生物DNA聚合酶 DNA-pol  起始引发，有引物酶活性。 DNA-pol  参与低保真度的复制 。 DNA-pol 
延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。 DNA-pol  在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。

52 真核生物DNA聚合酶

53 四、复制保真性的酶学依据 DNA半保留复制形式 碱基配对是DNA双链形成的内在要求，C=G, A=T是最标准的碱基配对模式。
复制保真性的酶学机制： DNA聚合酶具有碱基的选择作用 DNA-pol核酸外切酶活性和及时校读

54 （一） DNA聚合酶碱基选择作用 •嘌呤结构有顺反两种构型。与相应嘧啶形成氢键配对时，嘌呤应处于反式构型。

55 （二） DNA聚合酶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；并用其聚合活性掺入正确配对的底物。 B：碱基配对正确， DNA-pol不表现活性。

56 DNA复制的保真性至少要依赖三种机制 1. 遵守严格的碱基配对规律, C=G, A=T； 2. 聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；
3. 复制出错时DNA-pol的及时校读功能。 DNA复制的保真性至少要依赖三种机制

57 五、复制中DNA 分子拓扑学变化 DNA分子碱基埋在双螺旋内部，作为模板分子时必需暴露在外，因此 去掉染色体上的组蛋白；

58

59

60 （一）解螺旋酶、单链DNA结合蛋白 原核生物复制起始相关蛋白质 理顺 DNA 链 拓扑异构酶 ( gyrA , B) 稳定已解开的单链 单链
SSB 运送和协同 DnaB DnaC dnaC ) 解开 双链 解螺旋酶 dnaB 辨认起始点ori DnaA dnaA 蛋白质（基因） 通用名 功能 原核生物复制起始相关蛋白质

61 解螺旋酶(helicase) ——利用ATP供能作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单股链，有时还有Dna C蛋白协助

62 单链DNA结合蛋白(single stranded DNA binding protein, SSB)
——在复制中维持模板DNA分子动态地处于单链状态，并保护单链不被降解，即保护单股DAN分子的完整

63 解链过程中前方形成正超螺旋，后方形成负超螺旋
（二）DNA拓扑异构酶(DNA topoisomerase) 解旋前方，螺旋密度高， 形成打折，阻碍解旋进行 解链过程中前方形成正超螺旋，后方形成负超螺旋

64 拓扑异构酶的作用 拓扑异构酶作用特点 分 类 消除前、后方向超螺旋结构，保证解旋过程 既能水解 、又能连接磷酸二酯键 拓扑异构酶Ⅰ
拓扑异构酶Ⅱ

65 作用机制 切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。 反应不需ATP。 拓扑异构酶Ⅰ

66 切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。
利用ATP供能连接断端， 在DNA分子引入负超螺旋状态。 拓扑异构酶Ⅱ

67 拓扑异构酶II作用原理 1结合、2切断、3旋转、4再封、5引入负超 目 录

68 五、引物酶与DNA连接酶 DNA聚合酶不能催化两游离脱氧核苷酸间聚合 引物酶(primase，DDRP)
——复制起始时催化生成RNA引物的酶 DnaG (dnaG) 引物酶 催化 RNA 引物生成

69 真核细胞由引发体（primosome）合成引物 由多种蛋白因子和引物酶组成的复合物。 引物酶或引发体的作用
沿随从链复制叉的行进方向移动，在一定的部位合成RNA引物，在引物3’-OH末段再开始合成新的DNA片段。

70 引物是由引物酶或引发体中引物酶催化合成的短链RNA分子。 DNA聚合酶在引物RNA分子中3’末端OH为起点开始与下一脱氧核苷酸进行连接的。
Dna A Dna B、 Dna C DNA拓扑异构酶 引物酶 SSB 3 5 引物是由引物酶或引发体中引物酶催化合成的短链RNA分子。 DNA聚合酶在引物RNA分子中3’末端OH为起点开始与下一脱氧核苷酸进行连接的。

71

72 为什么需要DNA连接酶？ 无论那条链DNA的起始合成都需引物RNA，而引物RNA在DNA链合成近完成时，必需将其RNA引物（杂链）水解掉，而水解RNA后在DNA链上留下缺口(gap)，然后再由另一种DNA聚合酶在缺口前端3’－OH基础上负责延伸合成DNA以填补缺口，DNA合成的方向仍为3’－5’，但当填补延伸到同一缺口末端处停下来，留下切口(cut)，此切口则只能需要DNA连接酶负责连接。

73 ？ 不连续性片段上的缺口、切口与切口连接 5 RNA酶对RNA切除，形成缺口 dNTP DNA-pol Ⅰ延伸，留下切口 ATP
OH P DNA-pol Ⅰ延伸，留下切口 dNTP ATP ADP+Pi DNA连接酶 不连续性片段上的缺口、切口与切口连接 缺口，缺核苷酸 切口，只缺3‘－5’磷酸二酯键 ？ 岗崎片段 RNA引物

74 HO 5’ 3’ DNA连接酶 ATP ADP 切口，只缺3‘－5’磷酸二酯键

75 DNA连接酶(DNA ligase)作用方式
连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-Pi末端，使二者之间生成磷酸二酯键，从而把两段相邻DNA链连接成一条完整的链。

76

77 DNA连接酶生物学功能 DNA连接酶在复制中起最后接合切口的作用。 在DNA修复、重组及剪接中也起缝合切口作用。
也是基因工程的重要工具酶之一。

78 The Process of DNA Replication
第三节 DNA生物合成过程 The Process of DNA Replication

79 复制的基本规律 DNA复制体系 DNA生物合成过程 DNA损伤（突变）与修复 逆转录及其意义

80 一、原核生物的DNA生物合成 （一）复制起始 需要解决以下三个问题： 1. DNA新生链合成的起点，模板上何处开始解链。
3. 合成引物，为新生链合成提供3-OH末端。 1. DNA新生链合成的起点，模板上何处开始解链。

81 1. Ori结构与ORI处DNA解链 串联重复序列 反向重复序列 5 3 E.coli复制起始点 oriC结构
GATTNTTTATTT ··· GATCTNTTNTATT ··· GATCTCTTATTAG ··· 串联重复序列 反向重复序列 5 3 ···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA E.coli复制起始点 oriC结构

82

83 2. 模板解链与引物合成 含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。 Dna B、 Dna C Dna A
SSB 3 5 含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。

84 （二）新合成DNA链的延伸 DNA新链的延长是指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是不断生成磷酸二酯键。

85 过程：引物3’-OH +dNTP  引物-dNMP + PPi
反应体系： DNA模板， DNA聚合酶， dNTP，引物，Mg2+ 过程：引物3’-OH +dNTP  引物-dNMP + PPi DNA+dNTP （DNA）n+1+ppi DNA Pol 催化的链延长反应

86 5' 3' DNA-pol 5' OH 3' 3' dATP dGTP dTTP dCTP 目 录

87 领头链的合成 目 录

88 解链方向 随从链合成方向 随从链的合成 目 录

89 3’ 随从链合成方向 解链方向 5’ 随从链合成方向 目 录

90 阶段一 阶段二

91 阶段三 阶段四

92 复制过程简图 目 录

93 （三）复制终止 ori ter E.coli 原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。 SV40 82
32 SV40 50

94

95 （四）复制善终 （黄色部分，RNA引物） 目 录

96 二、真核生物的DNA生物合成 G2 M 哺乳动物的细胞周期 DNA合成期 S G1 • 细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节与蛋白激酶活性有关。

97 蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施对DNA复制的调控。

98 转录因子E2F能促进DNA合成酶及其相关蛋白mRNA水平的转录，直接影响DNA复制
转录因子E2F活性或者受蛋白p53-p21-p16-Rb细胞信号通路的调节，因此与DNA损伤修复停止有关 转录因子E2F活性或者受Sic1-Rb-Cdk4/6-CDK蛋白细胞信号通路的调节，此与细胞周期的周而复始有关

99 （一）复制起始 • 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性即复制需要由复制许可因子(licensing factor, LF)接受周期合成指令，统一协调。 • 复制的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（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(proliferation cell nuclear antigen, PCNA, DNA聚合酶δ)在复制起始和延长中起关键作用。

100 （二）复制延长 亲代DNA PCNA, DNA聚合酶δ 领头链 随从链 3 5 5 3 5 3 3 5 引物 自动形成
核小体

101 （三）复制子连接与端区延伸保护 染色体DNA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。
染色体两端DNA子链上最后复制的RNA引物，去除后留下空隙，即端粒问题。

102 ？ 不连续性片段上的缺口、切口与切口连接 5 RNA酶对RNA切除，形成缺口 dNTP ATP DNA连接酶 ADP+Pi OH P
DNA-pol  延伸，留下切口 dNTP ATP ADP+Pi DNA连接酶 不连续性片段上的缺口、切口与切口连接 缺口，缺核苷酸 切口，只缺3‘－5’磷酸二酯键 ？ 岗崎片段 RNA引物

103 5 3 3 5 5 3 3 5 5 3 3 5 + 5 3 3 端区问题特点：3’端突出，但序列有规律 目 录

104 指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。
端粒(telomere) 指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。 结构特点 • 端粒结构包括末端单链DNA序列和蛋白质。 • 其中末端序列是多次重复的富含T、G碱基的短 序列。 TTTTGGGGTTTTGGGG… 功能 • 维持染色体的稳定性 • 维持DNA复制的完整性

105 端粒酶(telomerase，RDDP)系统
组成 端粒酶模板RNA (human telomerase RNA, hTR) 端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1) 端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT，RDDP)

106 端粒酶的催化延长机理 3 ’末端突出的OH , 蛋白体滑行 爬行模型 目 录

107 DNA聚合酶复制子链 合成延伸 复制封接 目 录

108 三、真核与原核生物DNA复制的比较 原核 真核 复制速度 快 慢 起始点 少 多 引物 几十 10个
原核 真核 复制速度 快 慢 起始点 少 多 引物 几十 个 冈琦片段 ~2000nt ~200 nt 主要复制酶 Pol III Pol  , 三、真核与原核生物DNA复制的比较

109 DNA Damage (Mutation) and Repair
第四节 DNA损伤（突变）与修复 DNA Damage (Mutation) and Repair

110 复制的基本规律 DNA复制体系 DNA生物合成过程 DNA损伤（突变）与修复 逆转录及其意义

111 遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，均可称为突变。
从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基的改变。 在复制过程中发生的DNA突变称为DNA损伤(DNA damage)。

112 一、突变的生物学意义 （一）突变是进化的分子基础 （二）突变导致基因型改变 （三）突变有可能导致细胞死亡 （四）突变是某些疾病的发病基础

113 突变是DNA水平上的碱基变化或碱基序列变化
因此，突变不一定影响基因的功能

114 二、引发突变的因素 1. 物理因素 紫外线(ultra violet, UV)、各种辐射 UV

115 2. 化学因素 化学诱变试剂作用原理 碱基类似物等，引起核苷酸合成障碍，不能满足机体合成DNA的需要，见核苷酸章
铂胺、烷化剂、亚硝酸、羟胺化合物等，修饰核酸碱基 溴乙啶、黄曲霉素等，嵌入到双链DNA内

116 目 录

117 3. 生物因素 DNA复制酶碱基识别或校读机制出错 端粒酶复制功能降低或出错 其他内在因素，如同源重组 外在因素，如病毒感染

118 三、突变的分子改变类型 错配 (mismatch) 缺失 (deletion) 插入 (insertion)
重排 (rearrangement) DNA损伤的其他形式 框移 (frame-shift)

119

120 （一）DNA碱基二聚化或脱基团与脱碱基 T 脱嘌呤 T 脱氨基 环丁基嘧啶二聚体

121 （二）碱基变化导致碱基错配 1. 转换 DNA分子上的碱基错配称点突变(point mutation)。
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。 1. 转换 发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。 2. 颠换

122 G经体内甲基化修饰后，导致DNA聚合酶将甲基化修饰后的G被误认为是A，结果使原来的G=C配对转换成为A=T配对
转换突变

123 N-val · his · leu · thr · pro · glu · glu · · · · · · C 肽链
正常成人Hb (HbA)β亚基 N-val · his · leu · thr · pro · glu · glu · · · · · · C 肽链 CTC GAG 基因 镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) β亚基 N-val · his · leu · thr · pro · val · glu · · · · · · C 肽链 CAC GTG 基因

124

125 （三）碱基缺失、插入及其译码框移 缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。
缺失或插入都可导致框移突变 。 框移突变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。

126 缺失引起框移突变（frameshift）
谷 酪 蛋 丝 5’ ……G C A G U A C A U G U C …… 丙 缬 组 缬 正常 5’ ……G A G U A C A U G U C …… 缺失C

127 （四）DNA片段之间重排 DNA分子内较大片段的交换，称为重组或重排。

128 由基因重排引起的两种地中海贫血基因型 目 录

129 （五）DNA损伤的其他形式

130 四、DNA损伤的修复 修复(repairing) 修复的主要类型 是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有的天然状态。
光修复(light repairing) 切除修复(excision repairing) 重组修复(recombination repairing) SOS修复

131

132 （一）光修复机制 环丁基嘧啶二聚体

133 经FADH2两次电子的传递实现修复的 环丁基嘧啶二聚体

134 （二）切除修复 是细胞内最重要和有效的修复机制，主要由DNA-polⅠ和连接酶完成。 E.coli的切除修复机制 UvrA UvrB
UvrC OH P DNA聚合酶Ⅰ （二）切除修复 是细胞内最重要和有效的修复机制，主要由DNA-polⅠ和连接酶完成。 DNA连接酶 ATP E.coli的切除修复机制 目 录

135 Nucleotide excision repair, NER
真核细胞切除修复 1.核苷酸切除修复 Nucleotide excision repair, NER 含错配碱基内一段核苷酸序列的修复

136 Base excision repair, BER
2.碱基切除修复 Base excision repair, BER 单个错配碱基的修复

137 3.新生子链错配修复（Mismatch repair）
正常情况DNA复制后，子链都要发生甲基化修饰 即使DNA复制时，亲代DNA一直保持甲基化状态 新合成的子链DNA来不及甲基化修饰，错配修复时机 经历一段时间后，双股链DNA都要发生甲基化修饰

138 当新合成的子链出现错配碱基时 迅速被MutH/MutS和MutL识别，弯曲并寻找最近一个甲基化位点 由其中一个蛋白水解未甲基化链（即新生子链）上一段核苷酸链 由DNA聚合酶修复，最后由DNA连接酶将切口最后完全连接在一起

139 错配修复机制小结

140 （三）重组修复 (recombinant repair)

141

142 真核细胞DNA损伤的检测与修复协调 DNA损伤的检测系统ATM/ATR DNA损伤信号经ATM/ATR-p53蛋白系统传递
··使细胞周期紧急停滞 ··调动DNA损伤的一种或几种修复机制 ··调动细胞凋亡

143 （五）SOS修复（细菌水平） 当DNA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。
在E. coli，各种与修复有关的基因，组成一个称为调节子(regulon)的网络式调控系统。 这种修复特异性低，对碱基的识别、选择能力差。通过SOS修复，复制如能继续，细胞是可存活的。然而DNA保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变。

144

145 五、 真核生物DNA损伤修复缺陷疾病 与DNA修复缺陷有关的疾病

146 Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways
第五节 逆转录及其意义 Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways

147 复制的基本规律 DNA复制体系 DNA生物合成过程 DNA损伤（突变）与修复 逆转录及其意义

148 一、逆转录病毒和逆转录酶 RNA DNA 逆转录(reverse transcription)是指以RNA为模板酶促合成DNA的过程
逆转录酶(reverse transcriptase，RDDP) RNA DNA 逆转录酶

149

150 反转录作用

151 *逆转录病毒基因组基因布局结构模式 LTR gag pol env src 产生病毒 长末端 重复序列 常规的病毒基因 癌基因 产生病毒
核心蛋白 产生逆转录 酶和整合酶 产生病毒 外膜蛋白 调节和 启动转录 产生酪 氨酸激酶

152 病毒逆转录酶有三种活性 RNA 模板 DNA-RNA 杂化双链 单链DNA 双链DNA 逆转录酶，以tRNA 3’OH为引物
RNA酶水解RNA链 3’OH 单链DNA DNA聚合酶活性 双链DNA

153 体外合成cDNA的步骤 cDNA complementary DNA DNA聚合酶Ⅰ 逆转录酶
A AA A T T T T AAAA SI核酸酶 DNA聚合酶Ⅰ 碱水解 cDNA complementary DNA 以mRNA为模板，经逆转录合成的与mRNA碱基序列互补的DNA链。 分子生物学研究常用此法制备cDNA文库，结合PCR技术如RT-PCR，对特定已知基因进行扩增。

154

155 二、逆转录研究的意义 逆转录酶和逆转录现象扩充了遗传中心法则的内容，是分子生物学研究中的重大发现。
逆转录现象说明至少某些生物中RNA除有信使功能外，同样也有储存与传递遗传信息的功能。 对逆转录病毒的研究丰富了20世纪初已注意到的病毒致癌理论。

156

157 复习题 1.比较原核和真核生物DNA复制主要的复制酶和过程 2.怎样认识逆转录现象，如何在科研实践中利用逆转录酶 3.比较原核和真核生物DNA复制终止反应的特点 4.解释名词： semiconservative replication; semidiscontinuous replication； Okazaki fragment; telomerase; point mutation; reverse transcription 5.试从原料、模板、酶和生物学意义方面比较复制、反转录与翻译作用的异同点（2001.8生化试题）