【文章內(nèi)容簡介】 tus 序列一： terE terD terA 序列二： terF terB terC 共 6個終止位點。 ?每個區(qū)域只對一個方向的復(fù)制叉起作用 ?Tus蛋白 ter復(fù)合物阻止一個方向的復(fù)制叉前移 (通過抑制 DNA解旋酶而發(fā)揮終止作用 ) 2022/4/13 64 終 止 兩個復(fù)制叉向前移動，最后在終止區(qū)相遇并停止復(fù)制，由 DNA聚合酶 Ⅰ 填補空隙，最后由連接酶封口。結(jié)果形成兩個 DNA雙股螺旋分子。 2022/4/13 65 原核細胞 DNA的半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制過程 復(fù)制叉的移動方向 解旋酶 DNA聚合酶 III 解鏈酶 RNA引物 引物體 DNA聚合酶 I SSB 3180。 3180。 5180。 前導(dǎo)鏈 隨后鏈 3180。 5180。 復(fù)制的起始 DNA鏈的合成與延長 DNA鏈合成的終止 5180。 RNA引物 3180。 3180。 DNA連接酶 2022/4/13 66 DNA的復(fù)制 DNA復(fù)制比較 α 、 β 、 γ 、 δ 、 ε δ負責(zé)核 DNA的復(fù)制 γ負責(zé)線粒體 DNA的復(fù)制 較慢 較快 2022/4/13 67 在真核細胞內(nèi)有五種 DNA聚合酶 （與細菌 DNA聚合酶的性質(zhì)基本相同：底物、模板、引物、方向） α β γ δ ε 定位 細胞核 細胞核 線粒體 細胞核 細胞核 3?5? 外切 + + + 酶活性 功能 引物 合成 修復(fù) 作用 線粒體 DNA 的復(fù)制 核 DNA 的復(fù)制 修復(fù) 作用 2022/4/13 68 真核生物中 DNA的復(fù)制特點 真核生物染色體有多個復(fù)制起點，多復(fù)制眼，呈雙向復(fù)制，多復(fù)制子。 岡崎片段長約 200bp. 真核生物 DNA復(fù)制速度比原核慢。 真核生物染色體在全部復(fù)制完之前起點不再重新開始復(fù)制；而在快速生長的原核中，起點可以連續(xù)發(fā)動復(fù)制。真核生物快速生長時，往往采用更多的復(fù)制起點。 真核生物有多種 DNA聚合酶。 真核生物線性染色體兩端有 端粒 結(jié)構(gòu)，防止染色體間的末端連接。由 端粒酶 負責(zé)新合成鏈 5?端 RNA引物切除后的填補，以保持 端粒 的一定長度 。 2022/4/13 70 DNA末端復(fù)制的問題 ?真核生物線狀染色體在復(fù)制最后 ， 5′末端RNA引物被切除后 ， 無法向原核那樣填補空缺 ， 如果沒有特殊的機制合成末端序列 ， 將造成 5 ′末端序列縮短 ， 染色體就會在細胞傳代中變得越來越短 。 ?通過 端粒酶 催化形成端粒結(jié)構(gòu)來解決 ? 原核生物染色體 DNA是環(huán)狀的，其隨后鏈的 5‘最末端岡崎片斷的 RNA引物被切除后可借助另半圈 DNA連向前延伸來填補， 2022/4/13 71 復(fù)制叉 復(fù)制叉 終止區(qū) 端粒結(jié)構(gòu) 3? 5 ? 3? 5 ? 端粒結(jié)構(gòu) 端粒酶是含 RNA的逆轉(zhuǎn)錄酶 端粒酶與細胞老化有關(guān) ?端粒（ telomeres） ：是真核細胞染色體末端所特有的結(jié)構(gòu)，有許多串（ 1000串或更多）短的重復(fù)序列組成，通常 3′末端鏈是富含 G的短序列。 端粒酶 :含有 RNA和蛋白質(zhì)（起 DNA聚合酶的作用）兩種組分， RNA分子約 150b，含有與重復(fù)端粒結(jié)構(gòu)互補的一個片斷，可作為端粒鏈合成的模板。 2022/4/13 72 確保 DNA復(fù)制忠實性的機制 采用 DNA聚合酶催化聚合反應(yīng) 依賴 DNA聚合酶核酸外切酶活性 使用 RNA引物 依賴核苷酸代謝庫調(diào)節(jié)系統(tǒng) (保證dNTP的正常水平 ),多種修復(fù)系統(tǒng) 2022/4/13 74 DNA的損傷 某些理化因子（紫外線、電離輻射和化學(xué)誘變劑等）作用于 DNA，造成其結(jié)構(gòu)和功能的破壞，從而引起生物突變和致死的效應(yīng) ——DNA的損傷 常見的 DNA損傷方式 ——嘧啶二聚體的形成 2 DNA的損傷與修復(fù) 2022/4/13 75 DNA分子的 自發(fā)損傷 1）堿基錯配： 盡管 DNA聚合酶具有校對修復(fù)功能 仍存在極少量的錯配（ 1010） 2）自發(fā)性化學(xué)變化： ? 堿基異構(gòu) ? 堿基脫氨基 ? 脫嘌呤、脫嘧啶 ? 堿基修飾 ? 鏈斷裂 3）物理因素 引發(fā)的損傷 ? 紫外線 ? 電離輻射 ? DNA鏈斷裂 ? 交聯(lián) 4）化學(xué)因素 引發(fā)的損傷 ? 烷化劑對 DNA的損傷： 堿基烷基化、堿基脫落 斷鏈、交聯(lián) ? 堿基修飾劑、類似物對 DNA的損傷 人工促變劑、抗癌藥物 亞硝酸鹽、黃曲霉毒素 2022/4/13 76 DNA損傷的后果 1） DNA分子的改變： 點突變、缺失、插入、倒位、易位、鏈斷裂 2） DNA損傷的結(jié)果： （ 1）致死性 （ 2）喪失某些功能 （ 3）改變基因型而不改變表現(xiàn)型 （ 4）發(fā)生有利于物種生存的結(jié)果，生物進化 2022/4/13 77 2022/4/13 78 ?在一定條件下，生物體能使 DNA的損傷得到修復(fù) : 暗修復(fù) （ SOS修復(fù)） DNA的損傷 2022/4/13 79 ? 光復(fù)活： 400nm左右的光激活光復(fù)活酶，專一分解紫外光照射引起的同一條鏈上 TT（ CC CT） 二聚體。（包括從單細胞生物到鳥類，而高等哺乳動物無） ? 切除修復(fù)： 將 DNA分子中的受損傷部分切除，以完整的那條鏈為模板再重新合成。特異內(nèi)切酶、 DNA聚合酶、 DNA外切酶、 DNA連接酶均參與。（發(fā)生在 DNA復(fù)制前） ? 重組修復(fù) （發(fā)生在復(fù)制后）：復(fù)制時，跳過損傷部位，新鏈產(chǎn)生缺口由母鏈彌補，原損傷部位并沒有切除但在后代逐漸稀釋。 P318 ? 誘導(dǎo)修復(fù)： 造成 DNA損傷或抑制復(fù)制的處理均能引起一系列復(fù)雜的誘導(dǎo)效應(yīng)，稱為 應(yīng)急反應(yīng)（ SOS response）。 此過程誘導(dǎo)產(chǎn)生切除修復(fù)和重組修復(fù)中的關(guān)鍵蛋白和酶，同時產(chǎn)生無校對功能的 DNA聚合酶。所以會有 2種結(jié)果：修復(fù)或 變異（進化） 。 2022/4/13 80 光復(fù)合酶 特異地和嘧啶二聚體結(jié)合 （光復(fù)活作用 — 直接修復(fù)） 酶被可見光激活 解聚 二聚體 后酶被釋放 2022/4/13 81 切除修復(fù) ?一般 DNA的兩條鏈只有一條受損傷 ， 在一系列酶的作用下 可將損傷部分切除 ，根據(jù)互補鏈的序列對其進行修復(fù) 。 2022/4/13 82 ?是復(fù)制后的修復(fù) ?DNA鏈的損傷并未除去 一直只存在母鏈上??！若干 代后相當(dāng)于被稀釋。 胸腺嘧啶二聚體 2022/4/13 83 ?為 DNA的損傷所誘導(dǎo)，而產(chǎn)生 缺乏校對功能的 DNA聚合酶 ，它能在 DNA損傷部位進行復(fù)制而避免了死亡，可是卻帶來了高的突變率（ 所以會有 2種結(jié)果：修復(fù)或 變異（進化） ，這屬于 傾向差錯的修復(fù)。 2022/4/13 84 錯 配 修 復(fù) DNA在復(fù)制中發(fā)生錯配，如果新合成的鏈被校對，基因編碼信息可得到恢復(fù)；但如果模板鏈被校對，突變就被固定。 生物體內(nèi)存在錯配修復(fù)系統(tǒng)：能夠識別 “ 新 ” “ 舊 ” 鏈！ (依據(jù)甲基化 ) 2022/4/13 85 3 DNA的突變 ? 概念 ： DNA分子中的核苷酸序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，從而導(dǎo)致 DNA的復(fù)制以及后來的轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物隨之發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳特性，稱為 DNA的突變 。 ?產(chǎn)生： ?DNA在復(fù)制中可能產(chǎn)生錯配，但 自然條件下發(fā)生的突變率非常低 ?某些物理化學(xué)因素，如紫外線、電離輻射和化學(xué)誘變劑（烷化劑、堿基類似物、嵌入染料）等 2022/4/13 86 ? 自然條件下發(fā)生的突變成為自然突變，突變率非常低，能提高突變的物理或化學(xué)因子稱為 誘變劑。 ? 堿基類似物 (base analog）： 5溴尿嘧啶 ? 堿基修飾劑 (base modifier)：亞硝酸 ? 嵌入染料 (intercalation dye) ：吖啶橙、溴化乙錠 ? 紫外線 (ultraviolet)和電離輻射 (ionizing radiation 2022/4/13 87 誘變因素及突變類型 2022/4/13 88 ?堿基對的置換 (substitution) 轉(zhuǎn)換： 兩種嘌呤或兩種嘧啶之間互換（常見） 顛換：嘌呤與嘧啶或嘧啶與嘌呤之間互換 ?移碼突變 (framesshift mutation) 突變分子改變的類型 2022/4/13 89 轉(zhuǎn)換 野生型基因 TCGACTGTACG AGCTGACATGC 顛換 堿基對的置換(substitution) TCGTCTGTACG AGCAGACATGC TCGGCTGTACG AGCCGACATGC 點突變 （ HNO NH2OH、烷化劑等） 插入或缺失 12個堿基 TCGAGCTGTACG AGCTCGACATGC 插入 A TCGCTGTACG AGCGACATGC 缺失 T 移碼突變 (framesshift mutation) 2022/4/13 90 移碼突變 ? 由插入或缺失單個或 2個堿基而改變整個基因序列、閱讀框架的突變，稱為 移碼突變。 2022/4/13 91 DNA的合成方式： ? DNA的復(fù)制 ：以 DNA為模板合成 DNA。 ? 逆轉(zhuǎn)錄 ：以 RNA為模板合成 DNA。 ? 修復(fù)合成 （ DNA聚合酶 I、連接酶、 修復(fù)酶系統(tǒng) 等） 2022/4/13 92 第二節(jié) RNA的生物合成 ? 轉(zhuǎn)錄（ transcription）： 以 DNA的一條鏈為模板在 RNA聚合酶催化下，按照堿基配對原則，合成一條與 DNA鏈的一定區(qū)段互補的 RNA鏈的過程稱為轉(zhuǎn)錄。 2022/4/13 93 1958， Crick，中心法則 轉(zhuǎn)錄 —— DNA指導(dǎo)下 RNA的合成 2022/4/13 94 DNA復(fù)制： 以 DNA為模板合成 DNA，遺傳信息自上一代細胞向下 一代細胞傳遞 轉(zhuǎn)錄： 以 DNA為模板合成 RNA，遺傳信息自 DNA轉(zhuǎn)錄至 RNA分子 翻譯： 以 mRNA為模板合成蛋白質(zhì)，遺傳信息表達至蛋白質(zhì) 逆轉(zhuǎn)錄： 以 RNA為模板合成 DNA（ RNA病毒、真核細胞的端粒酶） RNA復(fù)制： 以