09 第十章 DNA生物合成.pptx

第1页：的生物合成

的生物合成

Chapter10DNA的生物合成DNABiosynthesis

第2页：DNA半保留复制概念

DNA半保留复制概念

[教学时数]5学时[掌握内容]：DNA半保留复制概念。参与原核生物DNA复制的模板，底物，酶类（DNA聚合酶，解螺旋酶，DNA拓扑异构酶，引物酶及DNA连接酶）及单链DNA结合蛋白，复制的半不连续性和冈崎片段，领头链和随从链。[熟悉内容]：复制叉、DNA生物合成过程。DNA损伤与修复，逆转录现象和逆转录酶。[了解内容]：滚环复制，半保留复制的实验依据。[自学内容]：真核生物的端粒和端粒酶。MajorObject

第3页：蛋白质复制翻译逆转录遗传信息传递

蛋白质复制翻译逆转录遗传信息传递

DNARNA蛋白质转录复制翻译RNA蛋白质复制翻译逆转录遗传信息传递的中心法则及其扩充

第4页：通过转录和翻译

通过转录和翻译

基因（gene）：是指为生物活性产物编码的DNA功能片段，这些产物主要是蛋白质或是各种RNA。基因表达（geneexpression）：通过转录和翻译，将DNA分子上A、G、C、T四个符号所包含的信息，转变为蛋白质分子中20种氨基酸的信息。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4亲代DNA子代DNA

第5页：第一节复制的基本规律第二节DNA复制

第一节复制的基本规律第二节DNA复制的酶学和拓扑学变化第三节DNA的生物合成第四节逆转录和其他复制方式第五节DNA损伤（突变）与修复

第6页：半保留复制的实验依据和意义第一节复制

半保留复制的实验依据和意义第一节复制

5 亲代DNA3 5 3 5 3 子代DNA 亲本5 链亲本链亲代DNAAGAACTTCTTGAATGCATATCGTA子代DNAATGCATATCGTA一、半保留复制的实验依据和意义第一节复制的基本规律图10-1DNA的半保留复制

第7页：验证了DNA半保留复制假说

验证了DNA半保留复制假说

71958年，Meselson和Stahl用实验证实了Watson和Crick的DNA双螺旋模型结构，验证了DNA半保留复制假说。他们将大肠杆菌培养在以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中，繁殖15代后，分离出含15N标记DNA的细胞，再将细菌转移到14NH4Cl的培养基中培养，随后在不同的时间处理细胞并取样，用CsCl密度梯度离心法分析DNA。由于含15N的DNA密度比14N的DNA大，故可形成含15N的“重”链DNA和含14N普通DNA的“轻”链两条区带。

第8页：轻链的比例增加轻链杂交链

轻链的比例增加轻链杂交链

亲代DNA子1代(杂交链)子2代(杂交链占1/2)子3代(杂交链占1/4)重链含15N-DNA重链的细菌含14N ,15N-DNA杂交链的细菌杂交链含14NDNA轻链和14N ,15N-DNA杂交链的细菌轻链杂交链含14N–DNA的普通轻链DNA含14N和15N-DNA的杂交链DNA含15N-DNA的重链DNA图10-2DNA半保留复制的证据含14NDNA轻链和14N ,15N-DNA杂交链的细菌,轻链的比例增加轻链杂交链

第9页：实验结果表明

实验结果表明，复制后的子1代，其DNA只出现了1条位于14N-DNA和15N-DNA中间的区带，这说明该区带的DNA是由14N-DNA和15N-DNA杂交组成的，且密度正好位于两者之间；子1代再复制成子2代，后者出现两条区带：1条是14N-DNA轻链，另1条是14N-DNA和15N-DNA杂交链；随着细菌培养的不断继续，14N-DNA分子逐渐增多，而15N-DNA分子逐渐减少，含15N的DNA按1/4、1/8、1/16 的比例逐渐被稀释掉。实验结果证明：DNA以半保留复制方式进行复制。

第10页：根据碱基配对的规律

根据碱基配对的规律

10(semiconservativereplication):DNA在复制时，亲代的双股DNA解开成单股链，各自作为模板，根据碱基配对的规律，分别合成新的互补链，即新合成的两个子代DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全相同。亲代DNA复制以后，子代的双股DNA链中，一股链来自亲代，另一股是新合成的互补链，DNA的这种复制方式称为半保留复制。半保留复制亲代DNAAGAACTTCTTGAAGAACTTATCGCTATTGAACT子代DNATGA

第11页：半保留复制的意义

• 按半保留复制方式，子代DNA保留了亲代DNA的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。
• 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，遗传的保守性是相对的，存在着变异现象。

第12页：称为双向复制

称为双向复制

二、双向复制某一物种拥有的全部遗传物质称为基因组。*原核生物基因组是环状DNA，只有一个固定的复制起始点（origin）。复制时，DNA双链解开，在两股单链上同时向两个方向进行复制，称为双向复制。在电子显微镜下看到两股链伸展成“Y”状结构，称为复制叉（replicationfork）。oriC E.coliDNA的双向 中的放射自显影图象

第13页：复制中的两个复制叉

复制中的两个复制叉

A.环状双链DNA及复制起始点B.复制中的两个复制叉C.复制接近终止点(termination,ter)AoriterBC图10-4原核生物DNA的双向复制

第14页：有多个复制起始点

有多个复制起始点

复制子（复制单位） 5 3 3 5 复制叉*真核细胞染色体庞大、复杂，有多个复制起始点，同时形成多个复制单位，两个相邻复制起始点之间的DNA片段，称为一个复制子（replicon），复制子是独立完成复制的功能单位。高等生物有数以万计的复制子。原核生物是单复制子。

第15页：真核生物的多复制子复制

真核生物的多复制子复制

复制子5’3’oriorioriori3’5’5’5’3’3’5’5’3’3’图10-5真核生物的多复制子复制

第16页：因此在复制过程中

因此在复制过程中

3 3 解链方向5 5 3 3 5 RNA引物三、复制的半不连续性DNA双链的走向相反，而复制和引物合成方向总是从5 →3延延伸。因此在复制过程中，一条链连续合成，而另一条链不连续合成，这种复制方式称为半不连续复制。

第17页：复制连续进行

复制连续进行

随从链冈崎片段领头链5 3 3 解链方向5 3 5 3 5 顺着解链方向而生成的子链，复制连续进行，该股链称为领头链（leadingstrand）。复制方向与解链方向相反，复制不连续进行的该股链称为随从链（laggingstrand）。随从链上不连续合成的DNA片段称为冈崎片段（Okazakifragment）。图10-6DNA的半不连续复制

第18页：依赖DNA的DNA聚合酶模板

依赖DNA的DNA聚合酶模板

底物：4种脱氧核糖核苷三磷酸（dNTP：dATP、dGTP、dCTP、dTTP）聚合酶：依赖DNA的DNA聚合酶模板：解开成单链的DNA母链引物：小分子RNA寡核苷酸其它：酶和蛋白质因子、供能物质、金属离子等。参与DNA复制的物质第二节DNA复制的酶学和拓扑学变化

第19页：复制的酶和蛋白因子

复制的酶和蛋白因子

• 依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-pol）
• 解螺旋酶
• DNA拓扑异构酶
• 单链DNA结合蛋白
• 引物酶及引发体
• DNA连接酶

第20页：DNA新链生成需引物和模板

DNA新链生成需引物和模板

一、复制的化学反应(dNMP)n+dNTPDNA聚合酶Mg2+dNTP5 3 单链DNA模板(dNMP)n+1+PPi5 DNA聚合反应：*以4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)为底物催化合成DNA；*DNA新链生成需引物和模板；*新链的延长只可沿5→→3方方向进行；

第21页：模板链新合成的

模板链新合成的

图10-7DNA复制过程中dNMP的聚合引物DNA模板链新合成的DNA链5 3’HO5 OH3’(p2211#)PTHOCOHPA3 HOPAHOP-PP(底物-dNTP)PPiPPiPPiACT3 dTTPdGTPdCTP5 OH3 5 TGAGGATTGACT3

第22页：聚合反应的特点

聚合反应的特点

二、DNA聚合酶（DNA聚合酶的全称为依赖DNA的DNA聚合酶，DNA-dependentDNApolymerase,DDDP）简称：DNA-pol活性：1.5 3 的聚合活性2.核酸外切酶活性 聚合反应的特点：*以4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)为底物催化合成DNA；*DNA新链生成需引物和模板；*新链的延长只可沿5→→3方方向进行；*产物性质与模板相同。

第23页：核酸外切酶活性

核酸外切酶活性

´AGCTTCAGGATA3´3´TCGAAGTCCTAGCGAC5´ 3 5外外切酶活性能辨认错配的碱基对，并将其水解。 5 3外外切酶活性能切除突变的DNA片段。? 核酸外切酶活性：

第24页：基因突变后的致死性可能不

基因突变后的致死性可能不

原核生物的DNA聚合酶DNA-polIDNA-polIIDNA-polIII分子量(kD)109120250组成单肽链？多亚基不对称二聚体分子数/细胞400？205→ →3 核核酸外切酶活性有 基因突变后的致死性可能不 （一）原核生物的DNA聚合酶DNA-polIDNA-polIIDNA-polⅢDNA聚合酶

第25页：校正复制错误

校正复制错误，填图10-8E.coliDNA-polⅠ的组成（含18个-螺旋）作用：DNA-polⅠ（109kD）：大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ是单一多肽链的多功能酶，具有3种酶活性。其聚合酶活性只能催化延长约20个核苷酸左右聚合。补空隙，修复损伤。

第26页：分子26生物学研究中常用的工具酶

分子26生物学研究中常用的工具酶

小片段323个氨基酸*5 核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-polⅠ Klenow片段是实验室合成DNA，分子26生物学研究中常用的工具酶。

第27页：真正的功能尚不清楚

真正的功能尚不清楚

2.DNA-polⅡ（120kD）含一条多肽链，但只在无polI及polⅢ的情况下才起作用，真正的功能尚不清楚。5→→3聚聚合酶活性催化活性3→→5核核酸外切酶活性 DNA-polII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。

第28页：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-polⅢ(250kD)DNApolⅢ每分钟可催化多至105个核苷酸聚合。图10-8E.coliDNA-polⅢ的组成（不对称二聚体）作用：核心酶

第29页：引物酶活性

引物酶活性

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

第30页：切链的主DNA复真度功能发

切链的主DNA复真度功能发

真核生物的DNA聚合酶εδγβαDNA-pol25.512.514.04.016.5分子量（kD） ？中5→ →3 聚聚合活性 3→ →5 核核酸外切酶活性填补引物延长子线粒体低保起始引空隙，切链的主DNA复真度功能发，引除修复，要酶，制的复物酶活重组解螺旋制性酶活性

第31页：核酸外切酶活性和校读核酸外切酶

核酸外切酶活性和校读核酸外切酶

3 3 5 IIIIIDNApol（一）核酸外切酶活性和校读核酸外切酶（exonuclease）包括5→→3外外切酶和3 5外外切酶两类。IDNADNApolI5 3外外切酶切除突变片段3 5 外切酶即时校读功能三、复制保真性的酶学依据

第32页：复制的保真性和碱基选择聚合酶活性

复制的保真性和碱基选择聚合酶活性

G5 AADNA-polⅠC5 3 DNA-polⅠ不表现活性图10-9DNA-polⅠ的校读功能1）碱基配对错误时：2）碱基配对正确时：G（二）复制的保真性和碱基选择聚合酶活性3 →5外外切酶活性dCTPC

第33页：DNA复制的保真性至少依赖三种机理

DNA复制的保真性至少依赖三种机理：1遵守严格的碱基配对规律。2聚合酶在复制延长中对的碱基选择功能。3复制中出错时有即时校读的功能。

第34页：复制起始时

复制起始时

复制需先解开DNA的超螺旋和双螺旋结构。 复制起始时，需要多种酶和蛋白因子共同解开和理顺DNA链，并维持DNA分子在一段时间内处于单链状态。 与解旋、解链有关的酶类及蛋白质主要有：1、解螺旋酶2、单链DNA结合蛋白3、引物酶4、DNA拓扑异构酶 与DNA复制起始有关的蛋白质统称Dna蛋白。(p23245)四、复制中的解链和DNA分子拓扑学变化

第35页：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：下表列出相关数据。

原文通用名列缺少与DnaA对应的条目（表中以「—」表示），按教材标准结构还原。

第36页：示与复制有关的基因

示与复制有关的基因

图10-11E.Coli基因图，示与复制有关的基因teroriC

第37页：故DNA复制过程需合成RNA作为引物

故DNA复制过程需合成RNA作为引物

• 解螺旋酶（helicase，又称DnaB或rep蛋白）*利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。解链过程还需DnaA和DnaC参与。
• 引物酶（primase，又称DnaG）*复制起始时催化生成RNA引物。因DNA聚合酶没有催化两个游离dNTP聚合的能力，故DNA复制过程需合成RNA作为引物，它可提供3-OH末端，在DNApol催化下逐一加入dNTP而延长DNA子链。作用：作用

第38页：在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的

拓扑

3.单链DNA结合蛋白（singlestrandedDNAbindingprotein，SSB）*在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整。（二）DNA拓扑异构酶（DNAtopoisomerase，简称拓扑酶） 拓扑 指物体或图像作弹性移位而又保持物体不变的性质。作用：

第39页：拓扑异构酶的作用特点

拓扑异构酶的作用特点： 既能水解，又能连接磷酸二酯键。解超螺旋，克服复制过程中的打结、缠绕现象。 分类：拓扑异构酶I和拓扑异构酶Ⅱ局部解链后10839图10-12复制过程中正超螺旋的形成

第40页：图10-12复制过程中正超螺旋的形成

图10-12复制过程中正超螺旋的形成

本页源文件提取到的文字较少（多为结构式或图示页），建议对照原课件图片补充要点说明。

第41页：断端通过切口作用

断端通过切口作用

、拓扑异构酶I*切断DNA双链中的一股链，使DNA解链旋转不致打结，适当的时候又把切口封闭，使DNA变成松驰状态。反应不需ATP。2、拓扑异构酶Ⅱ作用：（重要）*切断DNA分子两股链，断端通过切口作用：作用：旋转使超螺旋松弛。*利用ATP供能，连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。

第42页：拓扑异构酶的作用方式

拓扑异构酶的作用方式

图10-13拓扑异构酶的作用方式(p2272#)

第43页：在复制中起最后接合缺口的作用

在复制中起最后接合缺口的作用

五、DNA连接酶DNA连接酶（DNAligase）连接3-OH末端和5-P末端，将双链DNA分子中单链DNA切口(无核苷酸空缺)通过磷酸二酯键连接起来。从而把两段相邻的DNA链连成完整的链。不能连接单独存在的DNA单链或RNA单链。作用：*在复制中起最后接合缺口的作用。*在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。*也是基因工程的重要工具酶之一。

第44页：连接酶的作用

连接酶的作用

445 3 3 DNA连接酶5 OHPATPADP5 3 3 5 DNA连接酶ATPADPO‖O—P—O∣O-3 P5 磷酸二酯键3 P5 O‖5 3 O—P—O-+HO∣O-图10-14DNA连接酶的作用

第45页：三种酶催化生成磷酸二酯键的比较

三种酶催化生成磷酸二酯键的比较：下表列出相关数据。

原文「果结」为「结果」之误，已修正。

第46页：第三节DNA生物合成过程一

第三节DNA生物合成过程一、原核生物的DNA生物合成研究原核生物的DNA复制，多以大肠杆菌为实验模型，以下以大肠杆菌为例，介绍DNA的复制过程。 复制的起始 复制的延长 复制的终止

第47页：复制的起始

复制的起始

（一）复制的起始*DNA先要解成复制叉、解开成单链，提供模板。*合成引物，提供3-OH末端。1、DNA解链原核生物基因组只有一个固定的复制起始点，如E.coli从起始点oriC开始(oriC跨度为245bp,含有3组串联重复序列和2组反向重复序列)。

第48页：组串联重复序列

组串联重复序列

1131729324458661662092453组串联重复序列2组反向重复序列GATCTNTTNTTTT…GATCTNTTNTTAT…GATCTCTTATTAG…113172932445866166174201209245…TGTGGATTA- -TTATACACA- -TTTGGATAA- -TTATCCACA48图10-15原核生物(E.coli)复制起始点oriC

第49页：DNA生物合成过程要点

OriCinE.colichromosomalDNA

本页源文件提取到的文字较少（多为结构式或图示页），建议对照原课件图片补充要点说明。

第50页：DNA生物合成过程要点

InitiationofDNAreplicationinE.coli

第51页：稳定DNA的单链状态

稳定DNA的单链状态

图10-16复制起始，DNA双链解开（1）DnaA蛋白辨认结合DNA模板起始部位oriC。并5 3 DnaADnaC OriC合 DnaB 2DNA拓扑异构酶催化超螺旋松解。3DnaB(解螺旋酶)逐步置换DnaA蛋白，DnaB在DnaC协助下与打开的局部双链DNA结成复合物进行解链。（4）SSB（四聚体）与单链DNA结合,稳定DNA的单链状态。3 5 5 3 DnaADnaC解螺旋酶（DnaB）拓扑异构酶DNA解链方向单链DNA结合蛋白（SSB）

第52页：形成引发体

形成引发体

、引发体和引物复制过程需要引物（primer），引物是由引物酶（DnaG）催化合成的小分子RNA。DnaG进入上述复合物，形成引发体。然后以NTP为原料，按碱基互补原则（A-U、C-G、T-A）从5 →3方方向合成RNA引物（长约十几个或几十个核苷酸不等）。为DNA聚合酶提供了3 -末端-OH，引导DNA链合成。DnaB(解螺旋酶）DnaCDNA复制起始区DnaG（引物酶）引发体复合物

第53页：RNA引物的合成53拓扑异构酶

RNA引物的合成53拓扑异构酶

5 单链DNA结合蛋白（SSB）DNA解链方向5 RNA引物图10-17复制的起始阶段，RNA引物的合成5 3 拓扑异构酶DnaC解螺旋酶（DnaB）引物酶5

第54页：引物的合成

引物的合成

OHPPPP5 POHPPPPPGAGCCGAUTAOH3 5 PDNA模板链RNA引物DNA新链延长3 OHCTPPPPPPiAPPPOHCTPUTP(底物GTPNTP)PPPOHTdCTPdGTPdATP(底物dNTP)图10-17RNA引物的合成

第55页：其反应本质是生成磷酸二酯键

其反应本质是生成磷酸二酯键

55复制的延长是在DNA-pol的催化下以四种dNTP为原料，以dNMP的方式延长DNA新链，其反应本质是生成磷酸二酯键。原核生物催化延长反应的酶是DNA-polIII。大肠杆菌（E.coli）全套基因组DNA约3000Kb，合成速度2500bp/s，20分钟可繁殖一代。新链的合成方向：5→→3 （二）复制的延长

第56页：复制的延长阶段拓扑异构酶单链

复制的延长阶段拓扑异构酶单链

3 3 5 DNA解链方向图10-18复制的延长阶段拓扑异构酶单链DNA结合蛋白（SSB）III3 领头链解螺旋酶（DnaB）DNA-pol5 III3 III5 随从链冈崎片段5 RNA引物

第57页：片段复制完成后

片段复制完成后

原核生物冈崎片段的大小1000~2000个核苷酸范围，每一个不连续复制的片段5-端都带有一个RNA引物。片段复制完成后，RNA引物被切除，由DNA片段取代，故复制结束后，两股子链都是DNA。57DNA双链的走向相反，而复制和引物合成方向总是从5→→3 延伸。因此在复制过程中，领头链连续合成，而另一条随从链不连续合成。

第58页：复制的终止

复制的终止

（三）复制的终止 原核生物有一定的复制起始点和复制终止点。 RNA酶水解RNA引物。 DNA-polI催化冈崎片段延长，合成DNA取代RNA，填补随从链空缺。 DNA连接酶连接DNA两个片段的缺口。

第59页：领头链冈崎片段随从链解螺旋酶

领头链冈崎片段随从链解螺旋酶

3 5 RNA引物3 5 拓扑异构酶单链DNA结合蛋白（SSB）DNA解链方向3 III3 领头链冈崎片段随从链解螺旋酶（DnaB）DNA-pol59II图10-19复制的终止阶段RNA酶5 RNA酶RNA酶IIDNA连接酶

第60页：磷酸二酯键图

磷酸二酯键图

603 5 O‖5 3 O—P—O-+HO∣O-5 3 3 DNA连接酶5 OHPATPADP5 3 3 5 DNA连接酶ATPADPO‖O—P—O∣O-3 5 磷酸二酯键图10-14DNA连接酶的作用

第61页：

第62页：解链方向单链

解链方向单链

图10-16复制起始，DNA双链解开5 3 DnaADnaC OriC DnaB 3 5 5 3 DnaADnaC解螺旋酶（DnaB）拓扑异构酶DNA解链方向单链DNA结合蛋白（SSB）

第63页：RNA引物的合成53拓扑异构酶

RNA引物的合成53拓扑异构酶

5 单链DNA结合蛋白（SSB）DNA解链方向5 RNA引物图10-17复制的起始阶段，RNA引物的合成5 3 拓扑异构酶DnaC解螺旋酶（DnaB）引物酶5

第64页：复制的延长阶段拓扑异构酶单链

复制的延长阶段拓扑异构酶单链

3 3 5 DNA解链方向图10-18复制的延长阶段拓扑异构酶单链DNA结合蛋白（SSB）III3 领头链解螺旋酶（DnaB）DNA-pol5 III3 III5 随从链冈崎片段5 RNA引物

第65页：领头链冈崎片段随从链解螺旋酶

领头链冈崎片段随从链解螺旋酶

3 5 RNA引物3 5 拓扑异构酶单链DNA结合蛋白（SSB）DNA解链方向3 III3 领头链冈崎片段随从链解螺旋酶（DnaB）DNA-polII图10-19复制的终止阶段RNA酶5 RNA酶RNA酶IIDNA连接酶

第66页：复制过程简图

复制过程简图

本页源文件提取到的文字较少（多为结构式或图示页），建议对照原课件图片补充要点说明。

第67页：在同一复制叉上

在同一复制叉上，领头链的复制先于随从链，但两链在同一DNA-polIII催化进行延长，因随从链的模板DNA可以或绕成环状，因而与领头链正在延长的区域对齐。图10-18在同一复制叉上领头链和随从链由相同的pol催化延长polIII

第68页：DNA复制过程

DNA复制过程

本页源文件提取到的文字较少（多为结构式或图示页），建议对照原课件图片补充要点说明。

第69页：复制过程领头链随从链延长阶段

复制过程领头链随从链延长阶段

DNA复制过程领头链随从链延长阶段—合成DNA新链5 →3 (DNA-polⅢ)起始阶段终止阶段解链(解螺旋酶等Dna蛋白)ATP解旋(拓扑异构酶)ATP稳定DNA单链(SSB)合成RNA引物(引物酶)5 →3 切除RNA引物(RNA酶)冈崎片段延伸填补空缺(DNA-polⅠ)5 →3 连接冈崎片段缺口(DNA连接酶)ATP

第70页：参与DNA复制的酶及蛋白质名称

参与DNA复制的酶及蛋白质名称DnaA蛋白解螺旋酶(DnaB蛋白)DnaC蛋白拓扑异构酶SSB引物酶(DnaG蛋白)DNA聚合酶ⅢRNA酶DNA聚合酶ⅠDNA连接酶功能辨认起始点解开DNA双链协助解螺旋酶克服解链中的打结缠绕，理顺DNA稳定解开的DNA单链合成RNA引物真正催化DNA复制的酶切除引物即时校读,延伸冈崎片段,填补空隙连接5’-P和3’-OH末端（3#）

第71页：如酵母、爪蟾卵等为模型

如酵母、爪蟾卵等为模型

二、真核生物的DNA生物合成图10-20哺乳动物的细胞周期DNA合成期G1研究真核生物的DNA复制，多采用病毒（如猿猴病毒SV40）感染培养的细胞和简单的真核生物，如酵母、爪蟾卵等为模型。真核生物在细胞分裂的合成期（S期）合成DNA。G2SM

第72页：每个染色体上有上千个复制子

每个染色体上有上千个复制子

真核生物DNA分布在许多染色体上，每个染色体上有上千个复制子，复制的起始点很多，但起始点较E.coli的oriC短。真核生物复制的起始需DNA-pol和参与，DNA-pol有引物酶活性，具有合成引物的能力。此酶催化合成一小段RNA链后还可聚合4~5个寡聚脱氧核糖核苷酸，但DNA-pol无校正功能。同时，增殖细胞核抗原（PCNA）在复制起始和延长中起关键作用。此外，还需拓扑酶和复制因子（RF）。72（一）复制的起始

第73页：又有校正功能

又有校正功能

（二）复制的延长DNA-pol兼有解螺旋酶活性，它既有持续合成DNA链的能力，又有校正功能。在DNA-pol催化引物合成后，DNA-pol通过PCNA的协同作用，逐步取代DNA-pol，在引物的3-OH基础上连续合成领头链和随从链（相当于原核DNA-polⅢ的功能）。真核生物复制子复制完成后，也需除去引物。真核生物的引物中除RNA外还含有DNA片段，故除去引物同时需要RNA酶H1和MF-1（5 →3核核酸外切酶）。随从链多次合成的引物中包含有DNA片段。

第74页：但真核生物是多复制子

但真核生物是多复制子

生物的引物和冈崎片段都较原核生物短，冈崎片段的长度大致与一个核小体所含DNA的量（135bp）或其若干倍相等。真核生物DNA合成速度远比原核生物慢，约50dNTP/s，但真核生物是多复制子，总体速度并不慢。核小体的DNA与各种组蛋白如何分开，又如何组合还不完全清楚。74真核生物以复制子为单位各自进行复制，故真核

第75页：真核生物复制叉的延长

真核生物复制叉的延长

3 随从链引物核小体3 5 3 5 领头链75图10-21真核生物复制叉的延长

第76页：就会被核内

就会被核内

（二）复制终止和端粒酶根据DNA“半保留复制”原理和冈崎的“半不连续复制”模型，在新复制的DNA链5端端留下一个缺口无法填补。剩下的DNA单链母链如果不填补成双链，就会被核内Daase降解，随着细胞的不断分裂，染色体末端进行性缩短。5 3 3 5 3 +3 5 5 5 3 3 5 LeadingstrandLeadingstrandLaggingstrandLaggingstrand76图10-22线状DNA复制的末端

第77页：由末端单链DNA序列和蛋白质构成

由末端单链DNA序列和蛋白质构成

77 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：*由末端单链DNA序列和蛋白质构成。*末端DNA序列是多次重复的富含G、C碱基的短序列。功能：*维持染色体的稳定性，为染色体末端提供可消耗的缓冲序列。*维持DNA复制的完整性。*对细胞有丝分裂进行调控。TTAGGGTTAGGGTTAGGG…3 5 3 5

第78页：话访问官方网站购买

话访问官方网站购买

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第79页：粒的延长由端粒酶催化合成

粒的延长由端粒酶催化合成

*人和脊椎动物为5（（TTAGGG）n3重重复序列。不同生物的端粒长度不同，人类端粒序列范围在15Kb之内。染色体末 粒的延长由端粒酶催化合成。端粒酶（Telomerase）是一种RNA-蛋白质复合体，是依赖于RNA的DNA聚合酶，人端粒酶的组成：端粒酶RNA组分(TR） 作为端粒合成的模板端粒酶协同蛋白(TP1)端粒酶逆转录酶(TERT,又称端粒酶催化亚单位) 催化端粒的合成

第80页：DNA生物合成过程要点

TelomeraseisareversetranscriptasetogetherwithatemplateRNAItisactiveingermcells,notinsomaticcells,andisactivatedincancers

第81页：端粒酶催化端粒生成爬行模型

端粒酶催化端粒生成爬行模型

8110-22端粒酶催化端粒生成爬行模型5 C

第82页：端粒酶催化端粒生成爬行模型

端粒酶催化端粒生成爬行模型

8210-22端粒酶催化端粒生成爬行模型DNA聚合酶DNA连接酶核酸酶3 5 3 …5 G5 …AGGGTT（AGGGTT) nAGGGTTAG3 5 TCCCAA（TCCCAA)nTCCCAATG④端粒双链DNA生成3 3 …5 5 3 5 自动返折GAGGGTT（AGGGTT)nAGGGTTAG5 …3 …TCCCAA（TCCCAA)nTCCCAATG3 5 3 …5 3 5 5 …AGGGTT（AGGGTT) nAGGGTTAGGTCCCAA（TCCCAA)nTCCCAATG

第83页：第四节逆转录和其他复制方式某些病毒

第四节逆转录和其他复制方式某些病毒的遗传物质是RNA、少数低等生物感染型只含单链DNA、原核生物的质粒和真核生物的线粒体DNA等非染色体基因组DNA等采用其他的复制方式。

第84页：逆转录酶是多功能酶

逆转录酶是多功能酶

一、逆转录病毒和逆转录酶某些病毒的遗传物质是RNA。以RNA为模板，dNTP为原料，在逆转录酶的催化下合成DNA的过程称为逆转录作用（Reversetranscription），该病毒称为逆转录病毒，催化此过程的酶称为逆转录酶（Reversetranscriptase），逆转录酶是依赖RNA的DNA聚合酶。逆转录酶是多功能酶：1RNA指导的DNA聚合酶活性（RDDP）2核糖核酸酶H活性（RNaseH）（3）DNA聚合酶活性（DDDP）

第85页：图10-24逆转录病毒细胞内复制

图10-24逆转录病毒细胞内复制

3 3 5 RNA(用表示)RNA-DNA杂化分子 RNase（核酸酶H活性)DDD 种dNTPRDDP（逆转录酶）引物、4种dNTP 5 3 病毒双链DNA（cDNA第二链用表示）前病毒5 3 与病毒RNA互补的DNA(complementaryDNA，cDNA)(用表示)35 （DNA聚合酶活性） 5 3 3 5 逆转录酶的作用：图10-24逆转录病毒细胞内复制

第86页：并随宿主基因复制和表达

并随宿主基因复制和表达

RNA病毒在细胞内复制成双链DNA的前病毒（provirvs）。前病毒保留了RNA病毒的全部遗传信息，并可在细胞内独立繁殖。在某些情况下，前病毒还可将其基因组整合到宿主基因组中，并随宿主基因复制和表达。前病毒独立繁殖和整合，都可成为致病的病因。宿主 基因组整合到宿主基因4#

第87页：是一种特殊的复制方式

是一种特殊的复制方式

二、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究的重大发现。逆转录的信息流向（RNA→DNA）与转录过程（DNA→RNA）相反，是一种特殊的复制方式。20世纪70年代发现了逆转录酶，且从逆转录病毒中找到了癌基因。至今，癌基因仍是病毒学、肿瘤学和分子生物学的重大研究课题。现已知人类免疫缺陷病毒（HIV）、SARS病毒都是逆转录病毒。分子生物学研究还应用逆转录酶作为获取基因工程目的基因的重要方法之一。

第88页：滚环复制可能不需另外合成引物

滚环复制可能不需另外合成引物

三、滚环复制和D环复制滚环复制是指一些简单的低等生物或染色体以外的DNA可经滚环复制形式进行复制，如X174（复制型）。(1)亲代环状双链DNA先打开一个缺口，5端端伸出环外。(2)伸展出的外环单链DNA作为随从链的模板，新链从5→→3 方向进行复制，开环的外环也滚动成环，继续进行复制；(3)未开环的另一股单链作为领头链的模板，一边滚动一边进行连续复制。滚环复制可能不需另外合成引物。D环复制是线粒体DNA的复制形式。

第89页：A蛋白断开子链和母链

A蛋白断开子链和母链

P5 OH3 A蛋白新合成的外环以内环为模板图10-25滚环复制3 5 第一次滚动完成，A蛋白断开子链和母链，继续延长的小段作随从链引物内环为领头链模板外环为随从链模板A蛋白

第90页：第五节DNA损伤

第五节DNA损伤

（突变）与修复突变（mutation）: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(DNAdamage)。

第91页：一、突变的意义

一、突变的意义（一）突变是进化、分化的分子基础。（二）只有基因型改变，而无可察觉表型改变的突变（基因多态性：用于描述个体之间的基因型差别现象）。（三）致死性的突变（利用此特性消灭有害病原体）。（四）突变是某些疾病的发病基础。

第92页：物理二、引发突变的因素1、自发突变

• 自发突变：频率：10-9化学*紫外线照射*电离辐射*5-溴尿嘧啶(5-BU)*羟胺*亚硝酸盐*氮芥类生物：病毒等。
• 诱变因素

第93页：物理因素紫外线

物理因素紫外线

物理因素：紫外线(ultraviolet,UV)、各种辐射UVATCGTATAGCGC图10-27嘧啶二聚体的形成

第94页：常见的化学诱变剂

常见的化学诱变剂：下表列出相关数据。

原文类别与举例两列交错，个别条目（色素添加剂、某些防腐剂）的类别归属按教材常见归类处理，建议对照原课件图片核对。

第95页：常见的化学诱变剂化合物类别作用点分子改变

常见的化学诱变剂化合物类别作用点分子改变碱基类似物如：5-BUA5-BUG羟胺类（NH2OH）TC2亚硝酸盐（NO）CU-A T T A G C G C C G A T-烷化剂如：氮芥类，NitrominsGmGDNA缺失G

第96页：三、突变分子改变的类型

三、突变分子改变的类型 错配(mismatch) 缺失(deletion) 插入(insertion) 重排(rearrangement)

第97页：错配（点突变

错配（点突变

（一）错配（点突变pointmutation）一个碱基的变异。有转换同型碱基和颠换异型碱基。转换:一种嘌呤换成另一种嘌呤或一种嘧啶换成另一种嘧啶。颠换:嘌呤换成嘧啶或嘧啶换成嘌呤。点突变

第98页：GTG镰刀形红细胞性贫血HbS基因CAC

GTG镰刀形红细胞性贫血HbS基因CAC正常成人HbA基因GAGCTCHbA肽链N-val·his·leu·thr·pro（146）·glu·glu -·C HbS肽链N-val·his·leu·thr·pro（146）·val·glu -·C 图10-28镰刀形红细胞性贫血患者HbS与正常成人HbA比较只是肽链第6位氨基酸的变异（谷氨酸变成缬氨酸），基因上的改变仅是为第6号氨基酸编码的密码子上的一个点突变。

第99页：HbS的红细胞正常人红细胞HbS

HbS的红细胞正常人红细胞HbS与HbA红细胞形态

本页源文件提取到的文字较少（多为结构式或图示页），建议对照原课件图片补充要点说明。

第100页：缺失、插入和框移突变

缺失、插入和框移突变

（二）缺失、插入和框移突变 缺失：一个碱基或一段核苷酸从DNA上消失。 插入：一个碱基或一段核苷酸插入到DNA大分子中。 框移突变：由于缺失和插入，使三联体密码的阅读方式改变。但3个或3n个核苷酸插入或缺失不一定引起框移突变(frame-shift)。5′….UCACGACAUAUG….3′丝精组蛋5′….UCAGACAUAUG….3′丝天冬异亮缺失mRNA

第101页：也称为重组

也称为重组

图10-31由基因重排引起的两种地中海贫血基因型（三）重排DNA分子内发生较大片段的交换，也称为重组。

第102页：四、DNA损伤的修复

四、DNA损伤的修复 修复：对已发生分子改变的DNA进行补偿措施，使其回复为原有的天然状态。DNA损伤修复的机制（四种）（一）光修复（二）切除修复（三）重组修复（四）SOS修复

第103页：光修复过程是通过光修复酶催化而完成的

光修复过程是通过光修复酶催化而完成的

（一）光修复图10-27嘧啶二聚体的形成与解聚 紫外线照射可引起核酸链上相邻的两个胸腺嘧啶形成二聚体TT。 光修复过程是通过光修复酶催化而完成的，需300~600nm波长照射激活。UV光修复酶

第104页：用执行修复功能的DNA聚合酶催化

用执行修复功能的DNA聚合酶催化

（二）切除修复（excisionrepair）1、定义在有关酶和蛋白质的作用下，去除DNA链的损伤部分，用执行修复功能的DNA聚合酶催化dNTP聚合而填补缺口，最后用连接酶将修复过的链与无损伤的链两端连接起来。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。UvrA、UvrB(辨认和结合DNA损伤部位)原核生物参与切除修复的酶及蛋白质UvrC(去除损伤链)polⅠ(填补空隙)DNA连接酶(连接缺口)真核生物除去损伤链：XP蛋白

第105页：切除损伤部位

切除损伤部位

UvrA UvrB①①①① 5’DNA ②②②②UvrC UUvvrrCC UvrAUvrAUvrB3’3’5’5 3 3 5 UvrC切除损伤部位③POH2、切除修复过程（E.coli）：dNTP④④④④DNA-polⅠⅠⅠⅠ 5 3 3 5 OHOHPDNAligase连接缺口ATP⑤ADP图10-32E.coli切除修复方式

第106页：来不及修复完善就进行复制

来不及修复完善就进行复制

（三）重组修复 当DNA分子的损伤面较大时，来不及修复完善就进行复制，损伤部位因无模板指引，复制的新子链会出现缺口。 重组蛋白RecA将另一股健康的母链与缺口部分进行交换，以填补缺口。 健康的母链产生的缺口由polI和连接酶复原。 原有的损伤仍存在，但随着多次复制，损伤的比例越占越少。

第107页：而另一个正常子链复制复原

而另一个正常子链复制复原

RecA重组后，一个子代DNA双链中，母链仍有缺陷，但子链正常；而另一个正常子链复制复原polI切下正常母链的DNA片段并插入因损伤而未被复制的子链缺口上；正常母链带缺口DNA损伤部位图10-33重组修复

第108页：除了需要复制、修复的酶系统外

除了需要复制、修复的酶系统外

（四）SOS修复 SOS是国际海难信号，在此用以表示应急性的复制方式。 除了需要复制、修复的酶系统外，还需重组蛋白RecA及调控蛋白LexA。 此修复系统对碱基的识别、选择能力差，是以牺牲复制的准确性而换取细胞的生存，使DNA保留的错误会较多，从而引起广泛、长期的突变。这是SOS修复的主要特点。

第109页：逆转录酶作用

逆转录酶作用

• 参与DNA复制的物质、酶和蛋白因子。
• DNA复制的过程。
• 复制保真性依赖的机理。
• 原核生物DNA聚合酶种类及作用。
• 逆转录定义，逆转录酶作用。
• 突变及其诱变因素，突变分子改变的类型，损伤修复的机制。KeyPoints