生物化学与分子生物学：第13章 复制

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1、replication复制复制transcriptiontranslation中心法则（中心法则（the central dogma） 第三篇第三篇生命信息的传递与调控生命信息的传递与调控主要内容主要内容 DNA的生物合成的生物合成 复制复制 RNA的生物合成的生物合成 转录转录 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 翻译翻译 基因表达调控基因表达调控 细胞信号转导细胞信号转导DNA的生物合成的生物合成( (复制复制) )DNA Biosynthesis，Replication 第第 13 13 章章本章内容本章内容第一节第一节 DNA复制的基本规律复制的基本规律第二节第二节 DNA复制的酶学复制

2、的酶学第三节第三节 DNA生物合成过程生物合成过程第四节第四节 DNA损伤与修复损伤与修复第五节第五节 逆转录逆转录复制的基本规律复制的基本规律Basic Rules of DNA Replication 第一节第一节复制复制( (replication) ) 以亲代以亲代DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA的过的过程。程。复制复制亲代亲代DNA子代子代DNAl半保留复制半保留复制-复制的方式复制的方式 (semi-conservative replication)l半不连续复制半不连续复制- (semi-discontinuous replication) l双向复制双向复制 (bidi

3、rectional replication) DNA复制的特征复制的特征全保留式全保留式半保留式半保留式混合式混合式DNA如何进行复制？如何进行复制？三种可能的方式：三种可能的方式：DNA如何进行复制？如何进行复制？DNA半保留复制实验半保留复制实验 含含N15-DNA的细菌的细菌培养于普培养于普通培养液通培养液 第一代第一代继续培养于继续培养于普通培养液普通培养液 第二代第二代梯度离心结果梯度离心结果 实验结果支持实验结果支持半保留复制半保留复制的设想。的设想。A TG CC GT A亲代DNATCGAA G C TA G C TTCGA子代DNA一、半保留复制一、半保留复制 DNA生物合成

4、时，母链生物合成时，母链DNA解开为两解开为两股单链，各自作为模板股单链，各自作为模板(template)按碱基配按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成。这种复来，另一股单链则完全重新合成。这种复制方式称为制方式称为半保留复制。半保留复制。1 1、半保留复制的概念、半保留复制的概念* *（semiconservative replication）1）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，即子代保

5、留了亲代的全部遗传信息，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的体现了遗传的保守性保守性。2 2、半保留复制的意义、半保留复制的意义2）遗传的保守性，是物种稳定的分子基础。）遗传的保守性，是物种稳定的分子基础。但这种保守性是但这种保守性是相对相对的，自然界存在遗传变异性。的，自然界存在遗传变异性。二、半不连续复制二、半不连续复制 新链的延长只可沿新链的延长只可沿5 3 方向进行方向进行 两条新链的延长按两条新链的延长按半不连续半不连续方式进行方式进行5 端端 3 端端核苷酸的连接核苷酸的连接 核酸分子中的核酸分子中的核苷酸之间以核苷酸之间以磷酸磷酸二酯键二酯键连接形成多连接形成多核苷酸链核

6、苷酸链。3 5 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 复制的半不连续性复制的半不连续性顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为这股链称为领头链。领头链。另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能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顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为为随从链随从链。复制中的不连续片段称为复制中的不连续片段称为岡崎片段岡崎片段(okazaki fragment)。领头链连续复

7、制而随从链不连续复制，称为复制领头链连续复制而随从链不连续复制，称为复制的的半不连续性。半不连续性。 3 3 5 5 3 3 5 5 解链方向解链方向3 35 53 33 35 5冈崎片段冈崎片段半不连续复制动画半不连续复制动画三、双向复制三、双向复制复制开始时，复制开始时，DNA从从起始点起始点(origin)向两个方向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制双向复制。 35535353复复制制方方向向复制中的放射自显影图象复制中的放射自显影图象复制子或复制单元复制子或复制单元 (replicon(replicon) )复制起始点复制

8、起始点1. 遵守严格的碱基配对规律；遵守严格的碱基配对规律；2. 聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；3. 复制出错时复制出错时DNA-pol的及时的及时校读功能。校读功能。DNA复制的保真性至少要依赖三种机制复制的保真性至少要依赖三种机制 四、复制四、复制的高的高保真性保真性定义：定义：DNA聚合酶催化聚合酶催化DNA高度准确地进行复制高度准确地进行复制, 称为复制的保真性称为复制的保真性(fidelity)。 DNA复制的酶学复制的酶学* *The Enzymology of DNA Replication第二节第二节复制的复制的中心环节中心环节: :脱

9、氧核苷酸的聚合脱氧核苷酸的聚合 (dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + PPi n 解螺旋酶解螺旋酶 n DNA拓扑异构酶拓扑异构酶n 单链单链DNA结合蛋白结合蛋白一、一、DNA聚合酶聚合酶全称：全称：依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase)简称：简称：DNA-pol活性：活性：1. 53 的聚合活性的聚合活性 2. 3 5 外切酶活性外切酶活性 3. 5 3 外切酶活性外切酶活性核酸外切酶活性核酸外切酶活性5 A G C T T C A G G A T A 3 | | | | | | | | | | |3 T C G

10、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?能切除引物和突变的能切除引物和突变的 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 DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读的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。其聚合活性掺入正确配对的底物。B：碱基配对正确，：碱基配对正确， DNA-pol不表现活性。不表现活性。（一）原核生物的（一）原核生物的DNA聚合酶（聚合酶（

11、E. Coli）催化催化DNA复制复制参与参与DNA损损伤的应急状伤的应急状态修复态修复修复合成、修复合成、切除引物、切除引物、填补空隙填补空隙功能功能*2040400分子数分子数/细胞细胞1011亚基数亚基数-+5 外切酶活性外切酶活性+ 5 外切酶活性外切酶活性+5 聚合酶活性聚合酶活性pol IIIpol IIpol I1（109kD109kD）DNA聚合酶的聚合酶的三种酶活性三种酶活性. .323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/Klenow 片段片段 604个氨基酸个氨基酸DNA聚合酶活性聚合酶活性 5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性N 端端C

12、端端木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶DNA-pol *Klenow片段是实验室合成片段是实验室合成DNA，进行，进行分子生物学研究中常用的工具酶。分子生物学研究中常用的工具酶。 作用作用: : 5 53 3 外切酶：外切酶： 去除去除RNARNA引物引物 3 35 5 外切酶：外切酶： 切除错配碱基，起校正作用切除错配碱基，起校正作用 5 53 3 聚合酶活性：聚合酶活性： 填补两个冈崎片段之间的缺口填补两个冈崎片段之间的缺口功能功能* *：切除引物、进行校读，对复制和切除引物、进行校读，对复制和 修复中出现的空隙进行填补。修复中出现的空隙进行填补。2.DNA-pol （120kD）3 35 5 外切酶外

13、切酶功能功能* * 是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。 3. DNA-pol (250kD)由由1010种亚基组成不对称的种亚基组成不对称的聚合体聚合体具有具有53的聚合活性和的聚合活性和 35外切酶活性外切酶活性 DNApol III 全酶可同时催化前导链和后随链全酶可同时催化前导链和后随链 中冈崎片段的合成中冈崎片段的合成负责切除负责切除RNARNA引物，并引物，并填补空隙。填补空隙。原核生物中参与复制的聚合酶原核生物中参与复制的聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶 负责合成负责合成DNA新链。新链。DNADNA聚合酶聚合酶Pol ：催化催化Pol

14、：催化前导链和后随链的延长催化前导链和后随链的延长Pol ：在复制过程中起校读、修复和填在复制过程中起校读、修复和填 补缺口的作用。补缺口的作用。Pol ：缺乏其它：缺乏其它聚合酶聚合酶时发挥催化作用时发挥催化作用Pol ：负责线粒体负责线粒体DNADNA复制复制（二）真核生物的（二）真核生物的DNA聚合酶及其作用聚合酶及其作用DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，只有分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把把DNA解成单链，它才能起模板作用。解成单链，它才能起模板作用。Dna BDna C解链方向解链方向二、解螺旋酶二、解螺旋酶(Dna B)利用利用ATP供能，作用于氢键，使供能，作用于氢键，使DNA双链

15、解开成为两条单链双链解开成为两条单链1010 8 8 局部解链后局部解链后随着双链的打开会出现什么现象？随着双链的打开会出现什么现象？解链过程中，解链过程中，DNADNA分子会过度拧紧、打分子会过度拧紧、打结、缠绕、连环等现象。结、缠绕、连环等现象。 拓扑异构酶的作用拓扑异构酶的作用既能水解既能水解 、又能连接磷酸二酯键、又能连接磷酸二酯键克服解链过程中的打结、缠绕现象克服解链过程中的打结、缠绕现象 拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶 分分 类类三、三、DNA拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA双链中双链中一股一股链，使链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封解链旋转不

16、致打结；适当时候封闭切口，闭切口，DNA变为松弛状态变为松弛状态。反应反应不需不需ATP。拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA分子分子两股两股链，断端通过链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。切口旋转使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，连接断端，供能，连接断端， DNA分子进入负超螺旋状态。分子进入负超螺旋状态。作用机制作用机制 拓扑异构酶拓扑异构酶的作用的作用拓扑异构酶拓扑异构酶的作用的作用切断切断- -旋转旋转- -再连结再连结四、单链四、单链DNA结合蛋白（结合蛋白（SSB)在复制中维持模板处于单链状态并保在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整护单链的完整 上述酶的总作用：上述酶的总作用：

17、松弛双、超螺旋松弛双、超螺旋打开双链打开双链维持维持 DNADNA分子于单链状态分子于单链状态DNA结合蛋白的作用？结合蛋白的作用？n五、引物酶五、引物酶(primase) 复制起始时催化生成复制起始时催化生成RNA引物的酶引物的酶作用作用* *: :所有细胞和多数病毒的所有细胞和多数病毒的DNA复制，首先利用复制，首先利用模板模板合成一段合成一段RNA引物引物（长度一般长度一般1112个碱基），这个碱基），这一过程为一过程为引发（引发（priming）。）。POO-O-OHO5POO-O-O335DNA连接酶连接酶ATPADP5353六、六、DNA连接酶连接酶连接连接DNA链链3 -OH末端

18、和相邻末端和相邻DNA链链5 -P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的邻的DNA链连接成一条完整的链。链连接成一条完整的链。DNA连接酶连接酶(DNA ligase)作用方式作用方式DNA连接酶在连接酶在复制复制中起最后接合缺中起最后接合缺口的作用。口的作用。在在DNA损伤损伤修复、体外重组修复、体外重组起缝合起缝合缺口作用。缺口作用。是基因工程的重要工具酶之一。是基因工程的重要工具酶之一。功能功能* *35 复制叉复制叉（replicative fork)前导链前导链后随链后随链解解链链方方向向连接酶连接酶复制中主要酶的作用复制中主要酶的作用D

19、NA生物合成过程生物合成过程The Process of DNA Replication第三节第三节（一）复制的起始（一）复制的起始（思考：需要哪些酶参加？）（思考：需要哪些酶参加？）需要解决两个问题：需要解决两个问题：1. DNA解开成单链，提供模板。解开成单链，提供模板。2. 合成引物，提供合成引物，提供3 -OH末端。末端。n单链单链DNA结合蛋白结合蛋白（ Dna A Dna B、 Dna CDNA拓扑异构酶拓扑异构酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 引发体的形成引发体的形成复制起始区域的复合结构称为引发体复制起始区域的复合结构称为引发体3 5 3 5 引物是由引物酶催化合成的短链引物

20、是由引物酶催化合成的短链RNA分子。分子。 引物引物3 HO5引物引物酶酶合成引物合成引物理顺理顺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 (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（二）复制的延长：合成前导链与随从链（二）复制的延长：合成前导链

21、与随从链复制的延长指在复制的延长指在DNA-pol 催化下，催化下，dNTP以以dNMP的方式逐个加到引物或延长的方式逐个加到引物或延长中的子链上，其化学本质是中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键磷酸二酯键的的不断生成。不断生成。 复复制制过过程程简简图图复制延长过程中，若发生碱基的错误配复制延长过程中，若发生碱基的错误配对，则由对，则由DNA-pol I发挥其发挥其3 3 5 5 外切酶外切酶活性活性，切去错配碱基，再利用其，切去错配碱基，再利用其5 5 3 3 聚合酶聚合酶活性活性加入正确碱基，此即为加入正确碱基，此即为即时校读即时校读功能。功能。 复复 制制 过过 程程 动动 画画 原核生

22、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。oriter E.coli8232 ori terSV40500（三）复制的终止（三）复制的终止复制终止时，不连续的冈崎片断要接合成完整复制终止时，不连续的冈崎片断要接合成完整的的DNA新链。新链。上述过程主要由上述过程主要由DNA-pol I和和DNA连接酶连接酶发挥发挥作用。首先利用作用。首先利用DNA-pol I的的5 5 3 3 外切酶活性，切外切酶活性，切除引物，再利用其除引物，再利用其5 5 3 3 聚合酶活性聚合酶活性填补引物切除填补引物切除后的空缺。

23、最后的一个磷酸二酯键由后的空缺。最后的一个磷酸二酯键由DNADNA连接酶作连接酶作用，使后随链形成一条完整的用，使后随链形成一条完整的DNA新链。新链。5 5 5 DNA-pol OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶 随从链上不连续性片段的连接随从链上不连续性片段的连接 哺乳动物的细胞周期哺乳动物的细胞周期DNA合成合成 (synthesis) 期期G1G2SM人人为为分分成成起始、延长、终止三个阶段起始、延长、终止三个阶段二、真核生物的二、真核生物的DNA生物合成生物合成 真核生物每个染色体有多个起始点，是多真核生物每个染色体有多个起始点

24、，是多复制子复制。复制子复制。复制有时序性，复制有时序性，即复制子以即复制子以分组方式激活而不是同步起动。分组方式激活而不是同步起动。 复制的起始需要复制的起始需要DNA-pol（引物酶活性）引物酶活性）和和pol（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子和复制因子(replication factor, RF)。 （一）复制的起始（一）复制的起始3 5 5 3 领头链领头链3 5 3 5 亲代亲代DNA随从链随从链引物引物核小体核小体（二）复制的延长（二）复制的延长复制叉前进速度慢（核小体解体过程）复制叉前进速度慢（核小体解体过程） 染色体染色体DNA呈线状，

25、复制在末端停止。呈线状，复制在末端停止。 复制中岡崎片段的连接，复制子之间的复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接。连接。 染色体两端染色体两端DNA子链上最后复制的子链上最后复制的RNA引物，去除后留下空隙。引物，去除后留下空隙。（三）复制的终止（三）复制的终止5 5 5 Pol OHP5 Pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶 Pol 问题：问题：5, 端末端引物去除后如何填补空隙？端末端引物去除后如何填补空隙？TTTTGGGGTTTTGGGG端粒端粒 端粒就像端粒就像DNADNA的帽子，保护的帽子，保护DNADNA重要信息不丢失重要信息不丢失 端粒酶端粒

26、酶(telomerase)端粒酶的催端粒酶的催化延长作用化延长作用爬爬行行模模型型DNADNA聚合酶复制子链聚合酶复制子链进一步加工进一步加工非标准配对非标准配对参与复制的终止参与复制的终止 填补引物切除后的空隙填补引物切除后的空隙与衰老的关系与衰老的关系: : 与肿瘤的关系与肿瘤的关系: : 许多恶性许多恶性 滚环复制滚环复制(rolling circle replication)简介：其它复制方式简介：其它复制方式是某些低等生物的复制形式，如是某些低等生物的复制形式，如病病毒毒和和噬菌体噬菌体等。等。3 -OH5 -P5 5 5 3 3 3 3 5滚环复制滚环复制5 5 3 3 5 dNT

27、PDNA-pol D环复制环复制(D-loop replication) 是是线粒体线粒体DNA (mitochondrial DNA，mtDNA)的复制形式。的复制形式。 ，DNA损伤（突变）与修复损伤（突变）与修复DNA Damage (Mutation) and Repair第四节第四节基因组的分子结构或其序列发生改基因组的分子结构或其序列发生改变称为变称为基因突变。基因突变。DNA损伤损伤 (DNA damage) 泛指一切泛指一切DNA结构和功能的变化。结构和功能的变化。包括各种突变和包括各种突变和DNA链的断裂等。链的断裂等。从分子水平来看，突变就是从分子水平来看，突变就是DNA分

28、分子上碱基的改变。子上碱基的改变。 一、一、突变的定义突变的定义二、引发突变的因素二、引发突变的因素 自发性自发性: : 自然错配率约为自然错配率约为1010-9 -91010-10-10 左右。左右。 物理因素物理因素: : 如如UV (ultra violet)UV (ultra violet)、各种辐射、各种辐射。 化学因素化学因素: : 烷化剂、碱基类似物、以及其他一些烷化剂、碱基类似物、以及其他一些人工合成或环境中存在的化学物质，这些诱发突人工合成或环境中存在的化学物质，这些诱发突变的化学物质变的化学物质, ,称为致癌剂。称为致癌剂。 生物因素生物因素: : 抗菌素类、黄曲霉素和病毒

29、等。抗菌素类、黄曲霉素和病毒等。三、突变的分子改变类型三、突变的分子改变类型* *错配错配 (mismatch)缺失缺失 (deletion)插入插入 (insertion)重排重排 (rearrangement)框移突变框移突变(frame-shift) DNA分子上的碱基错配称分子上的碱基错配称点突变点突变(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（一）碱基

30、替换（一）碱基替换( (错配错配) )镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) 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Hb (HbA)亚基亚基N-val his leu thr pro glu glu C 肽链肽链CTC GAG基因基因碱基替换后可能的后果碱基替换后可能的后果*（二）（二）移码突变移码突变缺失：缺失：一个核苷酸一个核苷酸或一段核苷酸链从或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。大分子上消失。插入：插入：原来没有的一个核苷酸或一段核苷原来没有的一个核苷酸或一段核苷 酸链插入到酸链插入到DNADN

31、A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，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。造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。 缺失或插入都可能导致缺失或插入都可能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框移突变？框移突变？（三）（三） 重重 排排重排指重排指DNA分子内发生较大片段的交换，但分子内发生较大片段的交换，但不涉及遗传物质的丢失与增加。不涉及遗传物质的丢失与增加。

32、1、倒位：倒位：移位的移位的DNA片段在新的位点上出现了片段在新的位点上出现了 方向的反置方向的反置2、易位：易位：指指DNA片段从基因组的某一位置转移片段从基因组的某一位置转移 或交换到另一位置。或交换到另一位置。3、融合融合：两个染色体发生共价连接，或线性的：两个染色体发生共价连接，或线性的 染色体被环化。染色体被环化。由基因重排引起的两种地中海贫血基因型由基因重排引起的两种地中海贫血基因型（四）（四） 动态突变动态突变短串联重复序列拷贝数不断增加，导致遗传病发生短串联重复序列拷贝数不断增加，导致遗传病发生如:Huntington 舞蹈病正常等位基因编码区内：正常等位基因编码区内： CAG

33、 的重复是的重复是10 30 次左右。次左右。动态突变后重复达动态突变后重复达 40 120次。次。（三核苷酸重复扩展突变）（三核苷酸重复扩展突变）四、基因突变的后果四、基因突变的后果* *（一）（一）仅改变基因型，不改变表型仅改变基因型，不改变表型（二）（二）导致遗传性疾病的发生导致遗传性疾病的发生（三）致死性突变（三）致死性突变（四）（四）突变是进化、分化的分子基础突变是进化、分化的分子基础 五、五、DNA损伤的修复损伤的修复修复修复(repairing) 是对已发生分子改变的补偿措施，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。使其回复为原有的天然状态。修复的主要类型修复的主

34、要类型* *直接修复直接修复 ( (light repairing)切除修复切除修复 (excision repairing)重组修复重组修复 (recombination repairing) SOS SOS修复修复 (SOS repairing) （一）直接修复（一）直接修复光修复酶光修复酶(photolyase) UV光复活光复活v直接修复：直接修复：指无需去除碱基或核苷酸，只需一种酶经一步指无需去除碱基或核苷酸，只需一种酶经一步反应修复反应修复DNA损伤的修复机制。损伤的修复机制。（研究最详细的修复系统）（研究最详细的修复系统）核苷酸切除系统核苷酸切除系统切除修复相关基因：切除修复相关

35、基因： uvrA 、 uvrB、 uvrC、uvrD切除修复相关蛋白：切除修复相关蛋白： UvrA 、 UvrB、 UvrC、UvrD形成形成依赖依赖ATP的内切酶的内切酶解旋酶解旋酶UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶聚合酶OHP是细胞内最重要和是细胞内最重要和有效的修复机制，主要有效的修复机制，主要由由DNA-pol和和连接酶连接酶完成。完成。DNA连接酶连接酶ATPE.coli的切除的切除修复机制修复机制（三）重组修复（三）重组修复( (recombination repairing) 这是这是DNA的复制的复制过程中所采用的一种有过程中所采用的一种有差错的修复方式。差错的修复方式

36、。 复制同时的修复复制同时的修复重组修复的动画重组修复的动画（四）（四）SOS修复修复 当当DNA损伤广泛难以继续复制时，由此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。而诱发出一系列复杂的反应。 这种修复特异性低，对碱基的识别、选这种修复特异性低，对碱基的识别、选择能力差。通过择能力差。通过SOS修复，复制如能继修复，复制如能继续，细胞是可存活的。然而续，细胞是可存活的。然而DNA保留的保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变。错误较多，导致较广泛、长期的突变。着色性干皮病着色性干皮病(XP)(XP)属属DNADNA修复缺陷所致的遗修复缺陷所致的遗传性共济失调综合征。是常染色体隐性遗

37、传性共济失调综合征。是常染色体隐性遗传病。传病。逆逆 转转 录录Reverse Transcription第五节第五节一、逆转录一、逆转录（reverse transcription）以以RNA为模板合成互补为模板合成互补DNA（cDNA) 的过程的过程 二、逆转录过程逆转录过程+ dNTPs逆转录酶逆转录酶逆转录酶逆转录酶逆转录酶逆转录酶tRNA(引物引物)dNTPs病毒病毒RNARNADNA杂杂化链化链DNA(-)双链双链DNAcDNA 逆转录酶逆转录酶的三大功能：的三大功能：(1)(1) 以以RNARNA为模板催化为模板催化DNADNA合成合成, , 即即依赖依赖RNARNA的的DNAD

38、NA聚合酶活性聚合酶活性(2) (2) 水解杂化水解杂化RNARNA链链, ,即即 RNaseRNase 活性活性(3) (3) 以以DNADNA为模板催化合成为模板催化合成DNA,DNA,即即依赖依赖DNADNA的的DNADNA聚合酶活性聚合酶活性逆转录酶没有逆转录酶没有3 5 外切酶活性，导致误差率较高。外切酶活性，导致误差率较高。病毒病毒RNARNART逆转录酶逆转录酶三、逆转录研究的意义三、逆转录研究的意义 逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。究中的重大发现。 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同样兼有遗传信息传代与表达功能。同样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世纪初已世纪初已注意到的病毒致癌理论。注意到的病毒致癌理论。