DNA合成与修复-PPT课件.ppt

1、 DNA转录转录翻译翻译复制复制逆转录逆转录RNA复制复制RNA蛋白质蛋白质为什么子女与父母非常相象？为什么子女与父母非常相象？基因就是指基因就是指DNA中能编码蛋白质和功能中能编码蛋白质和功能RNA的特定核苷酸序列。的特定核苷酸序列。第五章第五章 DNA的复制和修复的复制和修复一、一、DNA复制方式复制方式二、参与二、参与DNA复制的因子复制的因子三、三、DNA复制过程复制过程四、逆转录四、逆转录五、五、DNA损伤的修复损伤的修复一、一、DNADNA的复制方式的复制方式 半保留复制半保留复制(semiconservative replication)-在在 DNA复制过程复制过程中，双螺旋结

2、构解开而成为单链，中，双螺旋结构解开而成为单链，分别以分别以DNA双螺旋中的一条链为双螺旋中的一条链为模板，按碱基互补配对的原则合模板，按碱基互补配对的原则合成两条新的互补链。这样新合成成两条新的互补链。这样新合成的的DNA双链中一股单链是从亲代双链中一股单链是从亲代完整地接受过来的，另一股单链完整地接受过来的，另一股单链完全重新合成。完全重新合成。DNA半保留复制的证据半保留复制的证据第一代第二代细菌（含15N-DNA)普通DNA普通DNA重DNA 重DNA普通培养基普通培养基细菌DNA双链密度梯度离心15N-DNA14N-DNA 1.底物底物 dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTT

3、P) 2.聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶I 、II、III 3.模板模板单链的单链的DNA母链母链 4.引物引物寡核苷酸引物（寡核苷酸引物（RNA) 5.其他酶和蛋白质因子其他酶和蛋白质因子 解链酶，解旋酶，解链酶，解旋酶， 单链结合蛋白，连接酶单链结合蛋白，连接酶（一）（一）DNA聚合酶的活性聚合酶的活性 5至至3的聚合活性的聚合活性5 3方向方向 核酸核酸 外切酶活性外切酶活性5 3外切酶活性外切酶活性3 5外切酶活性外切酶活性 5至至3的聚合活性（的聚合活性（ 5 3 ）pp pp pppPPPOHOHOH55PPiN1N2N3N1N2N3533 核酸外切酶活性核酸外切酶活性 35外切

4、酶活性外切酶活性 53外切酶活性外切酶活性533535外切酶活性53外切酶活性（二）二）DNA拓扑异构酶拓扑异构酶(解旋酶）解旋酶）v既能水解，又能打断碱基互补配对的氢键既能水解，又能打断碱基互补配对的氢键v拓扑酶拓扑酶 切断切断DNA双链中的一股双链中的一股v拓扑酶拓扑酶 切断切断DNA双链双链 （三）单链（三）单链DNA结合蛋白（结合蛋白（SSB）v维持模板处于单链状态维持模板处于单链状态v保护单链的完整保护单链的完整（四）引物酶（四）引物酶v是是RNA聚合酶，合成一段聚合酶，合成一段RNA引物引物 （五）（五） DNA连接酶（连接酶（ligase）v催化两段催化两段DNA之间的连接之间的

5、连接35535353HOP DNA ligaseNADATPNMNAMP+PPi+POHP5533+53DNAligaseOOHPOOO-OOHPOOOPP-PPi（一）（一） 复制的起始复制的起始 （二）（二） 复制的延伸复制的延伸 （三）（三） 复制的终止复制的终止 1. DNA复制的起点复制的起点 原核生物从一个固定原核生物从一个固定的起始点开始，同时向两个方向进行的，的起始点开始，同时向两个方向进行的，称为称为双向复制双向复制起点起点起点复制复制原核生物原核生物DNA的复制的复制（一）（一） 复制的起始复制的起始 2.复制叉的形成复制叉的形成 复制叉复制叉-复制复制开始后由于开始后由于

6、DNA双链解开，双链解开，在两股单链上在两股单链上进行复制，形进行复制，形成在显微镜下成在显微镜下可看到的叉状可看到的叉状结构。结构。拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶及引发体DNA连接酶引物领头链随从链冈崎片段55333.起始的过程起始的过程打开打开DNA超螺链超螺链打开双螺旋打开双螺旋防止复螺旋防止复螺旋单链结合蛋白单链结合蛋白解链酶解链酶引物复合体引物复合体引物酶引物酶拓扑异构酶拓扑异构酶合成合成DNA复制起始的过程复制起始的过程拓扑异构酶拓扑异构酶解链酶解链酶单链结合蛋白单链结合蛋白DNA聚合酶聚合酶引物酶及引发体引物酶及引发体DNA连接酶连接酶引物引物DNA双链双链 5

7、3 5 3拓扑异构酶拓扑异构酶解链酶解链酶单链结合蛋白单链结合蛋白DNA聚合酶聚合酶引物酶及引发体引物酶及引发体DNA连接酶连接酶引物引物DNA复制起始的过程复制起始的过程拓扑异构酶拓扑异构酶与与DNA双链双链结合，解开结合，解开超螺旋。超螺旋。 5 3 5 3拓扑异构酶拓扑异构酶解链酶解链酶单链结合蛋白单链结合蛋白DNA聚合酶聚合酶引物酶及引发体引物酶及引发体DNA连接酶连接酶引物引物DNA复制起始的过程复制起始的过程解链酶解开解链酶解开DNA双螺旋双螺旋 5 3 5 3拓扑异构酶拓扑异构酶解链酶解链酶单链结合蛋白单链结合蛋白DNA聚合酶聚合酶引物酶及引发体引物酶及引发体DNA连接酶连接酶引

8、物引物单链结合蛋白单链结合蛋白防止复螺旋防止复螺旋 5 3 5 3DNA复制起始的过程复制起始的过程拓扑异构酶拓扑异构酶解链酶解链酶单链结合蛋白单链结合蛋白DNA聚合酶聚合酶引物酶及引发体引物酶及引发体DNA连接酶连接酶引物引物DNA复制起始的过程复制起始的过程引物酶合成引物引物酶合成引物 5 3 5 3(二二)DNA复制的延伸复制的延伸1. DNA聚合酶把新生链的第一个脱聚合酶把新生链的第一个脱氧核苷酸加到引物的氧核苷酸加到引物的3-OH上，开始上，开始新生链的合成过程。新生链的合成过程。AG T AC T A A T DNA DNA 聚合酶聚合酶ACGACGTT引物引物AG T AC T

9、A A T AGCGACGGTTT T 组成组成 DNA 的脱氧核糖核苷酸一个个连接起来的脱氧核糖核苷酸一个个连接起来3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键引物引物AG T AC T A A T GCGACGGTTTTA引物引物AG T AC T A A T GCGACGTTGTTA引物引物AG T AC T A A T GCGACGTGTTAA引物引物AG T AC T A A T GCGACGGTTAA T引物引物AG T AC T A A T GCGACGGTTAA TA引物引物AG T AC T A A T GCGCGGTTAA TA T引物引物AG T AC T A A T GGCGGTTAA

10、 TA T C引物引物AG T AC T A A T GGCGGTTAA TA T CDNADNA模板链模板链DNA新链新链引物引物335533553355DNA连接酶3355DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶53352. 冈崎片段冈崎片段冈崎片段冈崎片段 冈崎用电冈崎用电子显微镜看到了子显微镜看到了DNA复制过程中出现一些复制过程中出现一些不连续片段，这些不不连续片段，这些不连续片段只存在与连续片段只存在与DNA复制叉上其中的复制叉上其中的一股。后来就把这些一股。后来就把这些不连续的片段称为不连续的片段称为冈冈崎片段崎片段。DNA连接酶3.半不连续复制半不连续复制领头链领头链随从链随从链冈

11、崎片段冈崎片段 5 3 5 3半不连续复制半不连续复制 DNA复复制时制时,一条链是连续的一条链是连续的,另一条链是不连续的另一条链是不连续的,称称为半为半不连续复制不连续复制。(三三) 复制的终止复制的终止复制有终止信号复制有终止信号 pol 5 3外切酶活性外切酶活性水解引物水解引物 pol聚合活性聚合活性填补空隙填补空隙 DNA连接酶连接酶连接缺口连接缺口。领头链领头链随从链随从链冈崎片段冈崎片段 5 3 5 3拓扑异构酶拓扑异构酶解链酶解链酶单链结合蛋白单链结合蛋白DNA聚合酶聚合酶引物酶及引发体引物酶及引发体DNA连接酶连接酶引物引物课堂小结课堂小结四、逆转录四、逆转录1. 逆转录：

12、是以逆转录：是以RNA为模板合成为模板合成DNA的过程。的过程。2. 逆转录酶：是一种以逆转录酶：是一种以RNA为模为模板的板的DNA聚合酶。聚合酶。 没有没有3 5外切酶的活性，外切酶的活性，所以没有校对功能，逆转录的所以没有校对功能，逆转录的错配率高。错配率高。突变突变可分为：可分为：自发突变、人工诱变自发突变、人工诱变 突变的意义突变的意义突变是进化、分化的分子基础突变是进化、分化的分子基础只有基因型改变的突变只有基因型改变的突变致死性的突变致死性的突变突变是某些疾病的发病基础突变是某些疾病的发病基础1. DNA 的损伤的损伤也称突变也称突变，是指是指DNA分子上分子上 碱基的改变。碱基

13、的改变。2. 引发突变的因素引发突变的因素 诱变因素 突变类型物理因素 紫外线照射 形成胸腺嘧啶二聚体 离子辐射 打断DNA分子上的共价键化学因素 5-溴尿嘧啶(5-BU) 5-BU取代A，并异构成G，结果是A-T配对变 为G-T配对，最后变为C-G配对 羟胺 转换T为C，结果是A-T配对改为C-G配对 亚硝酸盐 使C脱氨成U，原G-C配对变为G-U配对，最 后使G-C变为A-T 氮芥类 使G的N-7烷化后除去，成为无鸟嘌呤的链生物因素 肿瘤病毒 插入宿主细胞基因组中，引起细胞癌变诱变因素及突变类型诱变因素及突变类型3. 突变分子改变的类型突变分子改变的类型 错配 （点突变）一个碱基改变 缺失

14、、插入和框移突变片段插入或缺失 重排较大片段重组或重排4. 损伤的修复损伤的修复 损伤损伤-复制过程中发生的复制过程中发生的DNA突变突变 光修复光修复 切除修复切除修复 重组修复重组修复 SOS修复修复（一）光修复一）光修复 紫外光照射可使相邻的两个紫外光照射可使相邻的两个T 形成二聚体形成二聚体 光修复酶光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，可使二聚体解聚为单体状态，DNA完全恢完全恢 复正常。光修复酶的激活需复正常。光修复酶的激活需300-600m波长的光。波长的光。NNCH3OORHPHROOCH3NNNNCH3OORHHNNCH3OORPUVTT光修复酶（二）切除修复（二）切除修复参与的

15、酶有参与的酶有 核酸内切酶核酸内切酶，pol,DNA连接酶连接酶特异核酸内切酶pol DNA连接酶 （三）重组修复（三）重组修复 重组蛋白重组蛋白RecA，pol，连接酶参与，连接酶参与 损伤会保留下去损伤会保留下去（四）（四）SOS修复修复lDNA损伤面太大，复制难以继续。损伤面太大，复制难以继续。l通过通过SOS修复，修复，复制有可能继续，细胞复制有可能继续，细胞 有可能存活，但有可能存活，但SOS修复机制修复机制的特异性低。的特异性低。l对碱基的识别、选择能力差、错误多。对碱基的识别、选择能力差、错误多。 本章重点：本章重点：1.DNA半保留半不连续复制的机制半保留半不连续复制的机制2.DNA复制时保证遗传稳定的内在因素复制时保证遗传稳定的内在因素