12 DNA的复制和修复.ppt

第十二章 DNA的复制和修复 DNA的生物合成：细胞内合成DNA的过程 1、复制：以DNA作为模板指导的DNA合成，即将DNA携带的信息传至子代DNA。 2、 反转录：DNA合成也可以RNA为模扳指导合成作用，见于RNA病毒。 3、修复合成：当各种因素引起DNA损伤时，损伤DNA可修复合成，校正错误，完成正确合成，以保持DNA结构 的稳定性和遗传信息的准确性。 第一节 DNA 复制 一、复制的特征 （一）半保留复制 两个子代分子中各有一条链来自亲代，各有另一条新合成的链，这种复制方式叫半保留复制。 [实验证据]：1957年 M.Meselson 和F.W.Stahl用大肠杆菌为材料，在含15N和14N的NH4Cl中培养证实了半保留复制方式。 Cscl梯度离心的结果。 （二）复制的起始点与方向 亲代DNA开链，复制起始点呈叉型移动 1、复制起点： DNA复制要从DNA分子的特定部位开始，此部位称复制起点。 第二节 DNA生物合成过程 一、复制的起始 DNA复制的起始阶段，由下列两步构成。 1．解旋解链，形成复制叉： 由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。 单链DNA结合蛋白（SSB）四聚体结合在两条单链DNA上，形成复制叉。 2．引发体组装和引物合成： 由解螺旋酶(DnaB蛋白) 、DnaC蛋白、引物酶(DnaG蛋白)和DNA复制起始区域形成引发体； 在引物酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RNA片段，从而获得3端自由羟基（3-OH）。 二、复制的延长 复制的延长指在DNA聚合酶催化下，以3’→5’方向的亲代DNA链为模板，从5’→3’方向聚合子代DNA链。其化学本质是dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，磷酸二酯键不断生成。 在原核生物中，参与DNA复制延长的是DNA聚合酶Ⅲ；而在真核生物中是DNA聚合酶δ。 三、复制的终止 在复制过程中形成的RNA引物，需由RNA酶来水解去除； RNA引物水解后遗留的缺口，由DNA聚合酶Ⅰ（原核生物）或DNA聚合酶?（真核生物）催化延长缺口处的DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。 在DNA连接酶的催化下，生成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。 端粒（telomere）是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。 线性DNA在复制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出现缩短。故需要在端粒酶（telomerase）的催化下，进行延长反应。 端粒酶(telomerase)的作用机制——爬行模型 第三节 逆转录和其他复制方式 Section 4 Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways 一、逆转录病毒和逆转录酶 三、滚环复制和D环复制 滚环复制(rolling circle replication)：是某些低等生物的复制形式，如?X174和M13噬菌体等。 滚环复制的过程 D环复制(D-loop replication) ：是线粒体DNA (mitochondrial DNA，mtDNA)的复制形式。 第四节 DNA的损伤（突变）与修复 一、突变的意义 （一）突变是进化、分化的分子基础 （二）突变导致基因型改变 （三）突变导致死亡 （四）突变是某些疾病的发病基础 （一）自发因素： 1.自发脱碱基：由于N-糖苷键的自发断裂，引起嘌呤或嘧啶碱基的脱落。每日可达近万个核苷酸残基。 2.自发脱氨基：胞嘧啶自发脱氨基可生成尿嘧啶，腺嘌呤自发脱氨基可生成次黄嘌呤。每日可达几十到几百个核苷酸残基。 3.复制错配：由于复制时碱基配对错误引起的损伤，发生频率较低。 由紫外线、电离辐射、X射线等引起的DNA损伤。其中，X射线和电离辐射常常引起DNA链的断裂，而紫外线常常引起嘧啶二聚体的形成，如TT，TC，CC等二聚体。这些嘧啶二聚体由于形成了共价键连接的环丁烷结构，因而会引起复制障碍。 嘧啶二聚体的形成 1.脱氨剂：如亚硝酸与亚硝酸盐，可加速C脱氨基生成U，A脱氨基生成H。 2.烷基化剂：这是一类带有活性烷基的化合物，可提供甲基或其他烷基，引起碱基或磷酸基的烷基化，甚至可引起邻近碱基的交联。 3.DNA加合剂：如苯并芘，在体内代谢后生成四羟苯并芘，与嘌呤共价结合引起损伤。 4.碱基类似物：如5-FU，6-MP等，可