生物化學(xué)DNA的生物合成第1頁/共115頁第2頁/共115頁

DNA、RNA、蛋白質(zhì)

——

其一級結(jié)構(gòu)即核苷酸

或氨基酸的排列順序是遺傳信息的存在形式。

DNA

是生物遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ)（A、G、C、T）

基因

是DNA分子中編碼生物活性產(chǎn)物的DNA片段，其產(chǎn)物主要是蛋白質(zhì)或是各種RNA

蛋白質(zhì)

是生命活動(dòng)的執(zhí)行(體現(xiàn))者

基因組

是指生物體細(xì)胞內(nèi)全部染色體DNA總和（人類細(xì)胞基因組中含3～4萬個(gè)編碼蛋白質(zhì)的基因）生物遺傳信息分子第3頁/共115頁蛋白質(zhì)遺傳信息傳遞的中心法則（centraldogma）FrancisCrick(1916-2004)DNARNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄翻譯?1958年第4頁/共115頁DNA的生理功能DNA上的遺傳信息通過表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）產(chǎn)生特定蛋白質(zhì)而實(shí)現(xiàn)其功能。DNA通過自我復(fù)制將儲(chǔ)存的遺傳信息穩(wěn)定地、忠實(shí)地從親代DNA傳遞到子代DNA中。第5頁/共115頁復(fù)制(replication)是指遺傳物質(zhì)的傳代，以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。親代DNA復(fù)制子代DNA第6頁/共115頁本章主要內(nèi)容：

復(fù)制的基本規(guī)律

DNA復(fù)制的反應(yīng)體系復(fù)制的過程逆轉(zhuǎn)錄

DNA損傷與修復(fù)復(fù)制(replication)第7頁/共115頁DNA的復(fù)制DNAReplication第一節(jié)第8頁/共115頁復(fù)制的方式——半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)半不連續(xù)復(fù)制(semi-discontinuousreplication)雙向復(fù)制(bidirectionalreplication)復(fù)制的高保真性(highfidelity)

一.復(fù)制的基本規(guī)律第9頁/共115頁1、半保留復(fù)制是DNA復(fù)制的基本特征DNA生物合成時(shí)，母鏈DNA解開為兩股單鏈，各自作為模板(template)按堿基配對規(guī)律，合成與模板互補(bǔ)的子鏈。子代DNA，一條單鏈從親代完整地接受過來，另一條單鏈則完全從新合成。兩個(gè)子代DNA都和親代DNA堿基序列一致。這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。半保留復(fù)制的概念:第10頁/共115頁AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子代DNA第11頁/共115頁子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式:

全保留式半保留式混合式第12頁/共115頁密度梯度離心實(shí)驗(yàn)

含15N-DNA的細(xì)菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液(14N)

第一代繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第二代——實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想。15N-DNA14N-DNA混合第13頁/共115頁按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA的堿基序列一致，即子代保留了親代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性。半保留復(fù)制的意義:第14頁/共115頁2、DNA一股子鏈復(fù)制的方向與解鏈方向相反導(dǎo)致半不連續(xù)復(fù)制53解鏈方向3′5′領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)隨從鏈(laggingstrand)353′5′3′5′領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制，隨從鏈不連續(xù)復(fù)制，這就是復(fù)制的半不連續(xù)性岡崎片段半不連續(xù)復(fù)制第15頁/共115頁順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)

。另一子鏈因?yàn)閺?fù)制的方向與解鏈方向相反，不能順著解鏈方向連續(xù)延長，這條不連續(xù)復(fù)制的鏈稱為隨從鏈(laggingstrand)

。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段(okazakifragment)。領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的半不連續(xù)性。第16頁/共115頁原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相反的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。3、DNA復(fù)制從起始點(diǎn)向兩個(gè)方向延伸形成雙向復(fù)制第17頁/共115頁A.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)B.復(fù)制中的兩個(gè)復(fù)制叉C.復(fù)制接近終止點(diǎn)(termination,ter)oriterABC第18頁/共115頁真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子的復(fù)制。習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的距離定為一個(gè)復(fù)制子(replicon)

。復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的功能單位。5’3’oriorioriori5’3’復(fù)制子第19頁/共115頁真核生物的多復(fù)制子復(fù)制5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’3’復(fù)制子已完成復(fù)制的復(fù)制子復(fù)制進(jìn)程第20頁/共115頁復(fù)制起始點(diǎn)、復(fù)制子與復(fù)制叉第21頁/共115頁2.酶在復(fù)制延長時(shí)對堿基的選擇功能1.遵守嚴(yán)格的堿基配對規(guī)律3.復(fù)制出錯(cuò)時(shí)酶的及時(shí)校讀功能DNA復(fù)制的保真性至少要依賴三種機(jī)制

4、復(fù)制的高保真性第22頁/共115頁復(fù)制的自發(fā)突變率約有10-9，也就是每復(fù)制109個(gè)堿基有一個(gè)堿基發(fā)生與原DNA模板不配對的情況．復(fù)制的自發(fā)突變率自發(fā)突變變異進(jìn)化第23頁/共115頁半保留復(fù)制semi-conservativereplication半不連續(xù)復(fù)制semi-discontinuousreplication復(fù)制方向?yàn)殡p向bidirectionalreplication高保真性復(fù)制highfidelity復(fù)制的特點(diǎn)

第24頁/共115頁二.DNA復(fù)制的反應(yīng)體系TheEnzymologyandTopologyofDNAReplication第25頁/共115頁參與DNA復(fù)制的物質(zhì):底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP；(dNTP)

聚合酶(polymerase):依賴DNA的DNA聚合酶，簡寫為DNA-pol；模板(template):解開成單鏈的DNA母鏈；引物(primer):與模板互補(bǔ)的RNA片段，提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合；其他的酶和蛋白質(zhì)因子。第26頁/共115頁參與DNA復(fù)制的物質(zhì)DNA復(fù)制系統(tǒng)底物dNTP聚合酶DNA-pol模板解成單鏈的DNA母鏈引物與模板互補(bǔ)的RNA片段其它酶和蛋白質(zhì)因子底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP聚合酶(polymerase):依賴DNA的DNA聚合酶簡寫為DNA-pol模板(template):解開成單鏈的DNA母鏈引物(primer):提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合解螺旋酶引物酶單鏈DNA結(jié)合蛋白DNA連接酶等第27頁/共115頁1、核苷酸和核苷酸之間生成磷酸二酯鍵是復(fù)制的基本化學(xué)反應(yīng)(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPiHOPPPGPPi第28頁/共115頁5′端3′端CGA聚合反應(yīng)機(jī)理第29頁/共115頁第30頁/共115頁2、DNA聚合酶催化核苷酸之間聚合全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)簡稱：DNA-pol活性：1.53的聚合活性2.核酸外切酶活性第31頁/共115頁5′AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′35外切酶活性:53外切酶活性:?能切除突變的DNA片段或RNA引物。能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對，并將堿基錯(cuò)配核苷酸水解。核酸外切酶活性:第32頁/共115頁（一）原核生物的DNA聚合酶分為三型DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ第33頁/共115頁

原核生物中的三種DNA聚合酶

第34頁/共115頁功能：DNA-polⅠ（109kD）對復(fù)制中的錯(cuò)誤進(jìn)行校讀，對復(fù)制和修復(fù)中出現(xiàn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)。1、DNA聚合酶活性2、

5核酸外切酶活性3、5核酸外切酶活性第35頁/共115頁DNA-polⅠ的核酸外切酶校讀活性B：如果堿基配對正確，DNA-polI則不表現(xiàn)外切酶活性；只表現(xiàn)聚合酶活性。DNA-pol

I外切活性聚合活性dCTPA：堿基配對錯(cuò)誤，DNA-polI表現(xiàn)外切酶活性，切除錯(cuò)配堿基；并用其聚合活性摻入正確配對的底物模板鏈新合成鏈模板鏈新合成鏈第36頁/共115頁功能：DNA-polⅢ(250kD)是原核生物復(fù)制延長中真正起催化作用的酶。1、DNA聚合酶活性2、

5核酸外切酶活性核心酶-復(fù)合物εε第37頁/共115頁P(yáng)olIII全酶（二聚體）每一個(gè)單體都具有催化活性，一個(gè)作用于領(lǐng)頭鏈，另一個(gè)作用于隨從鏈，使兩股鏈在同一地方同一時(shí)間進(jìn)行合成。隨從鏈母鏈環(huán)繞360度，形成局部片斷與領(lǐng)頭鏈靠近，沿同一方向進(jìn)行合成。（亞基）（核心酶）5'第38頁/共115頁（二）常見的真核細(xì)胞DNA聚合酶有五種DNA-pol引物合成，隨從鏈的部分合成。延長子鏈的主要酶。參與低保真度的復(fù)制，參與損傷修復(fù)。在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用。在線粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-pol

DNA-polDNA-polDNA-pol第39頁/共115頁真核生物的DNA聚合酶填補(bǔ)引物空隙，切除修復(fù)，重組延長子鏈的主要酶，解螺旋酶活性線粒體DNA復(fù)制參與損傷修復(fù)引物酶作用功能+++--3￠→5￠

外切酶高高高？中5￠→3￠

聚合酶25.512.514.04.016.5分子量（kDεδγβαDNA-pol填補(bǔ)引物空隙，切除修復(fù)，重組延長子鏈的主要酶，解螺旋酶活性線粒體DNA復(fù)制功能+++--3￠→5￠高高高低中5￠→3￠

25.512.514.04.016.5分子量（εδγβαDNA-pol第40頁/共115頁理順DNA鏈拓?fù)洚悩?gòu)酶(Ⅰ,Ⅱ)穩(wěn)定已解開的單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白SSB催化RNA引物生成引物酶DnaG(dnaG)運(yùn)送和協(xié)同DnaBDnaC(dnaC)解開DNA雙鏈解螺旋酶DnaB(dnaB)識(shí)別并結(jié)合起始點(diǎn)DnaA(dnaA)蛋白質(zhì)（基因）通用名功能原核生物與復(fù)制相關(guān)蛋白質(zhì)3、與復(fù)制相關(guān)的其他酶第41頁/共115頁解螺旋酶(helicase)

——利用ATP供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開成為兩條單鏈。引物酶(primase)——復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物的酶。單鏈DNA結(jié)合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)——在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護(hù)單鏈的完整。

DnaBDnaG2ATP/堿基對第42頁/共115頁DNA的高級結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同，即延右手方向扭曲。負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反即延左手方向扭曲。第43頁/共115頁原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物DNA多為環(huán)狀，以負(fù)超螺旋的形式存在，平均每200堿基就有一個(gè)超螺旋形成。第44頁/共115頁第45頁/共115頁108超螺旋局部解開

DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶改變DNA超螺旋狀態(tài)、理順DNA鏈第46頁/共115頁DNA復(fù)制解螺旋時(shí)延同一軸反向旋轉(zhuǎn)，DNA分子打結(jié)，纏繞。在復(fù)制叉前產(chǎn)生正超螺旋。第47頁/共115頁拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)不需ATP。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ切斷DNA分子兩股鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。作用機(jī)制：第48頁/共115頁放大超螺旋放大雙螺旋拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ的作用方式OH3’P-5’拓?fù)涿窱拓?fù)涿窱切斷DNA雙鏈中的一股，使兩個(gè)螺旋變?yōu)橐粋€(gè)，適當(dāng)時(shí)候再封閉缺口DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)

第49頁/共115頁拓?fù)涿涪虻淖饔梅绞剑旱?0頁/共115頁4、DNA連接酶連接DNA雙鏈中的單鏈缺口連接DNA鏈3-OH末端和相鄰DNA鏈5-P末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連接成一條完整的鏈。DNA連接酶(DNAligase)作用方式：第51頁/共115頁HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’DNA連接酶的作用：DNA連接酶第52頁/共115頁DNA連接酶在復(fù)制中起最后封閉缺口的作用。在DNA修復(fù)、重組中也起封閉缺口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。功能：第53頁/共115頁（一）復(fù)制起始：DNA解鏈形成引發(fā)體需要解決兩個(gè)問題：1.DNA解開成單鏈，提供模板。2.形成引發(fā)體，合成引物，提供3-OH末端。三、原核生物的DNA復(fù)制過程第54頁/共115頁E.coli復(fù)制起始點(diǎn)oriC--特殊的序列約245bpGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245

串聯(lián)重復(fù)序列

反向重復(fù)序列53531.DNA解鏈識(shí)別區(qū)富含A、T區(qū)第55頁/共115頁解鏈過程DnaA、B、C三種蛋白參與DnaB解螺旋酶DnaCDnaA蛋白四個(gè)相同亞基組成識(shí)別區(qū)解螺旋酶DNA解成單鏈第56頁/共115頁35DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶DnaA含有DnaB（解螺旋酶）、DnaC蛋白、引物酶（DnaG）和DNA復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。DnaA35DnaB、DnaCSSB引物酶

識(shí)別區(qū)2.引發(fā)體的形成第57頁/共115頁3535引物3'HO5'引物酶3.引物的形成引物酶引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA。引發(fā)體的生成第58頁/共115頁（二）復(fù)制的延長過程：領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制，隨從鏈不連續(xù)復(fù)制復(fù)制的延長指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個(gè)加入引物或延長中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

第59頁/共115頁領(lǐng)頭鏈的合成：領(lǐng)頭鏈沿著5→3方向可以連續(xù)地延長。第60頁/共115頁隨從鏈的合成第61頁/共115頁復(fù)制的延長第62頁/共115頁同一復(fù)制叉上領(lǐng)頭鏈和隨從鏈由相同的DNA-pol催化延長第63頁/共115頁P(yáng)olIII全酶（二聚體）每一個(gè)單體都具有催化活性，一個(gè)作用于領(lǐng)頭鏈，另一個(gè)作用于隨從鏈，使兩股鏈在同一地方同一時(shí)間進(jìn)行合成。隨從鏈母鏈環(huán)繞360度，形成局部片斷與領(lǐng)頭鏈靠近，沿同一方向進(jìn)行合成。（亞基）（核心酶）5'第64頁/共115頁原核生物基因是環(huán)狀DNA，兩個(gè)復(fù)制叉在復(fù)制的終止點(diǎn)(ter)處匯合。（三）復(fù)制的終止過程：切除引物、填補(bǔ)空缺、連接切口第65頁/共115頁555DNA-polⅠ5'-3'外切酶OHP5DNA-polⅠ5'-3'聚合酶dNTP55PATPADP+Pi55DNA連接酶

隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接：第66頁/共115頁復(fù)制的終止第67頁/共115頁復(fù)制過程動(dòng)畫第68頁/共115頁某些低等生物的DNA（M13噬菌體）或染色體以外的DNA（質(zhì)粒）。采取滾環(huán)復(fù)制的方式。滾環(huán)復(fù)制第69頁/共115頁滾環(huán)復(fù)制方式OH-3′P-5′A蛋白（具有核酸內(nèi)切酶活性，在復(fù)制起點(diǎn)外環(huán)打開缺口）滾動(dòng)成新環(huán)P-5′3′3′5′P-5′3′5′3′5′3′5′3′5′閉環(huán)單鏈為模板，邊滾動(dòng)邊連續(xù)復(fù)制打開的外環(huán)單鏈不連續(xù)復(fù)制第70頁/共115頁滾環(huán)復(fù)制第71頁/共115頁四、真核生物DNA復(fù)制P181第72頁/共115頁1．真核生物每個(gè)染色體有很多個(gè)起始點(diǎn)，是

多復(fù)制子復(fù)制。

真核生物復(fù)制與原核基本相似真核生物復(fù)制速度不如原核生物，整體復(fù)制速度并不慢。第73頁/共115頁2．真核生物隨從鏈的岡崎片段較短，100-200

個(gè)核苷酸。原核生物為1000-2000個(gè)核苷酸。3．復(fù)制的起始過程復(fù)雜，起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性），還需拓?fù)涿负蛷?fù)制因子(RFA和RFC）。增殖細(xì)胞核抗原

（PCNA）在起始和延長中都起關(guān)鍵作用。第74頁/共115頁4．真核生物DNA復(fù)制與核小體組裝同步進(jìn)行，復(fù)制完成后隨即組裝成染色體。真核生物染色體DNA呈線狀，在DNA復(fù)制過程中子代DNA5’末端的RNA引物被去除后，留下空隙。5.端粒酶參與解決染色體末端復(fù)制問題第75頁/共115頁53355335+5333355第76頁/共115頁端粒（telomere）是指真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)部分，通常膨大成粒狀。P182第77頁/共115頁功能?維持染色體的穩(wěn)定性?保證DNA復(fù)制的完整性端粒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?由3'末端單鏈DNA序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。?3'末端DNA序列是多次重復(fù)的富含G、T堿基的短序列。TTTTGGGGTTTTGGGG…3'5'第78頁/共115頁端粒酶(telomerase)端粒酶是一種RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體，以其RNA為模板，通過逆轉(zhuǎn)錄過程對染色體末端DNA鏈進(jìn)行延長。端粒酶的分子結(jié)構(gòu)第79頁/共115頁端粒酶RNA(hTR)端粒酶協(xié)同蛋白(hTP1)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTRT)

端粒酶的組成功能提供RNA模板、催化逆轉(zhuǎn)錄、通過爬行模型的機(jī)制維持染色體的完整。第80頁/共115頁端粒酶的RNA端粒DNA末端1、端粒酶靠hTR（AnCn）x與端粒DNA3'末端GT重復(fù)序列結(jié)合內(nèi)在模板RNA2、以端粒酶RNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄，延長端粒DNA3'末端3、端粒酶移位、空出RNA模板，再次延長端粒DNA3'末端，同時(shí)DNA母鏈反摺利于下游復(fù)制延伸。端粒酶的RNA4、延伸足夠長度后端粒酶脫離母鏈，代之以DNA-PolⅠ。此時(shí)母鏈3'-OH反折，同時(shí)作為引物和模板，完成末端雙鏈復(fù)制。端粒酶的RNADNA-Pol第81頁/共115頁D環(huán)復(fù)制(D-loopreplication)是線粒體DNA(mitochondrialDNA，mtDNA)的復(fù)制形式。

五、線粒體DNA復(fù)制dNTPDNA-polγ

第82頁/共115頁特點(diǎn)：1.兩條鏈復(fù)制起始點(diǎn)不在同一位置.2.兩條鏈不是同時(shí)合成的.3.兩條鏈合成的方向相反.4.兩條鏈都是連續(xù)合成的.隨從鏈起始點(diǎn)領(lǐng)頭鏈起始點(diǎn)隨從鏈繼續(xù)替代鏈領(lǐng)頭鏈完成第83頁/共115頁逆轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄病毒ReverseTranscription&ReverseTranscription

virus第二節(jié)第84頁/共115頁逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)逆轉(zhuǎn)錄(reversetranscription)逆轉(zhuǎn)錄酶一、逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因組是RNA，其復(fù)制方式是逆轉(zhuǎn)錄RNADNA第85頁/共115頁逆轉(zhuǎn)錄酶催化三種反應(yīng)：以RNA為模板指導(dǎo)的DNA合成(逆轉(zhuǎn)錄酶）水解RNA（RNA水解酶）以DNA為模板指導(dǎo)的DNA合成（DNA聚合酶）第86頁/共115頁逆轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象:RNA模板逆轉(zhuǎn)錄酶DNA-RNA雜化雙鏈RNA酶單鏈DNADNA聚合酶雙鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄第87頁/共115頁逆轉(zhuǎn)錄酶發(fā)現(xiàn)的理論和實(shí)踐意義：1.完善了“中心法則”，遺傳信息也可以從RNA傳遞到DNA。2.促進(jìn)了分子生物學(xué)、生物化學(xué)和病毒學(xué)的研究，為腫瘤的防治提供了新的線索。3.逆轉(zhuǎn)錄酶已經(jīng)成為分子生物學(xué)研究的重要工具酶。第88頁/共115頁DNA損傷（突變）與修復(fù)DNADamage(Mutation)&Repair第三節(jié)第89頁/共115頁DNA突變具體指個(gè)別脫氧核苷酸殘基至DNA片段在構(gòu)成、復(fù)制或表型功能的異常變化，也稱為DNA損傷(DNAdamage)。從分子水平來看，突變就是DNA分子上堿基的改變。第90頁/共115頁一、引發(fā)DNA突變的因素（一）自發(fā)突變1.自發(fā)脫堿基：由于N-糖苷鍵的自發(fā)斷裂，引起嘌呤或嘧啶堿基的脫落。每日可達(dá)近萬個(gè)核苷酸殘基。2.自發(fā)脫氨基：胞嘧啶自發(fā)脫氨基可生成尿嘧啶，腺嘌呤自發(fā)脫氨基可生成次黃嘌呤。每日可達(dá)幾十到幾百個(gè)核苷酸殘基。3.復(fù)制錯(cuò)配：由于復(fù)制時(shí)堿基配對錯(cuò)誤引起的損傷，發(fā)生頻率較低。

第91頁/共115頁

（二）多種化學(xué)或物理因素可誘發(fā)突變實(shí)驗(yàn)室用來誘發(fā)突變，也是生活環(huán)境中導(dǎo)致突變的因素，主要有物理和化學(xué)因素。第92頁/共115頁物理因素：紫外線(ultraviolet,UV)、各種輻射

UV第93頁/共115頁化學(xué)因素：常見的化學(xué)誘變劑化合物類別作用點(diǎn)分子改變堿基類似物如：5-BUA-5-BU-G-A--T--G--C-羥胺類（NH2OH）C-A-C--G--A--T-亞硝酸鹽（NO2）C?U-G--C--A--T-烷化劑如：氮芥類，NitrominsG?烷基化GG?GDNA缺失G化工產(chǎn)品，工業(yè)排放物，農(nóng)藥，食品防腐劑和添加劑，汽車尾氣。導(dǎo)致突變的化合物大約已有6萬多種第94頁/共115頁二、引起突變的分子改變類型有多種錯(cuò)配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)

框移(frame-shift)

第95頁/共115頁DNA分子上的單一堿基的變異又稱點(diǎn)突變。（一）錯(cuò)配可導(dǎo)致編碼氨基酸的改變發(fā)生在同型堿基之間，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。1.轉(zhuǎn)換發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。

2.顛換第96頁/共115頁鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

val

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亞基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

glu

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CTCGAG基因鐮形紅細(xì)胞貧血病人第97頁/共115頁正常紅細(xì)胞鐮形紅細(xì)胞貧血病人的紅細(xì)胞第98頁/共115頁（二）缺失、插入和框移突變造成蛋白質(zhì)氨基酸排列順序發(fā)生改變?nèi)笔В阂粋€(gè)或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。插入：原來沒有的一個(gè)或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。缺失或插入都可導(dǎo)致框移突變?？蛞仆蛔兪侵溉?lián)體密碼的閱讀方式改變，造成蛋白質(zhì)氨基酸排列順序發(fā)生改變。第99頁/共115頁缺失引起框移突變：第100頁/共115頁（三）重組或重排常可引起遺傳、腫瘤等疾病DN