DNA合成與修復(fù)課件

DNA轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制RNA蛋白質(zhì)為什么子女與父母非常相象？基因就是指DNA中能編碼蛋白質(zhì)和功能RNA的特定核苷酸序列。DNA轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制RNA蛋白質(zhì)為什么子女與1第五章DNA的復(fù)制和修復(fù)一、DNA復(fù)制方式二、參與DNA復(fù)制的因子三、DNA復(fù)制過(guò)程四、逆轉(zhuǎn)錄五、DNA損傷的修復(fù)第五章DNA的復(fù)制和修復(fù)一、DNA復(fù)制方式2一、DNA的復(fù)制方式

半保留復(fù)制(semiconservativereplication)----在DNA復(fù)制過(guò)程中，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開(kāi)而成為單鏈，分別以DNA雙螺旋中的一條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則合成兩條新的互補(bǔ)鏈。這樣新合成的DNA雙鏈中一股單鏈?zhǔn)菑挠H代完整地接受過(guò)來(lái)的，另一股單鏈完全重新合成。一、DNA的復(fù)制方式半保留復(fù)制(semiconser3DNA半保留復(fù)制的證據(jù)

DNA半保留復(fù)制的證據(jù)

4二、DNA復(fù)制的酶學(xué)1.底物dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.聚合酶DNA聚合酶I、II、III3.模板單鏈的DNA母鏈4.引物寡核苷酸引物（RNA)5.其他酶和蛋白質(zhì)因子解鏈酶，解旋酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶

二、DNA復(fù)制的酶學(xué)1.底物dNTP(dATP,dG5（一）DNA聚合酶的活性5′至3′的聚合活性5′→3′方向核酸外切酶活性5′→3′外切酶活性3′→5′外切酶活性（一）DNA聚合酶的活性5′至3′的聚合活性6

5′至3′的聚合活性（5′→3′）5′至3′的聚合活性（5′→3′）7

核酸外切酶活性

3′→5′外切酶活性5′→3′外切酶活性

核酸外切酶活性8（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(解旋酶）既能水解，又能打斷堿基互補(bǔ)配對(duì)的氫鍵拓?fù)涿涪袂袛郉NA雙鏈中的一股拓?fù)涿涪蚯袛郉NA雙鏈

（三）單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）維持模板處于單鏈狀態(tài)保護(hù)單鏈的完整（四）引物酶是RNA聚合酶，合成一段RNA引物

（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(解旋酶）9（五）DNA連接酶（ligase）催化兩段DNA之間的連接（五）DNA連接酶（ligase）催化兩段DNA之間的連接10三、DNA的復(fù)制過(guò)程（一）復(fù)制的起始（二）復(fù)制的延伸

（三）復(fù)制的終止

三、DNA的復(fù)制過(guò)程（一）復(fù)制的起始（二）復(fù)制的延11

1.DNA復(fù)制的起點(diǎn)

原核生物從一個(gè)固定的起始點(diǎn)開(kāi)始，同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行的，稱(chēng)為雙向復(fù)制θ復(fù)制原核生物DNA的復(fù)制（一）復(fù)制的起始1.DNA復(fù)制的起點(diǎn)原核生物從一個(gè)固定的起始點(diǎn)開(kāi)12

2.復(fù)制叉的形成復(fù)制叉----復(fù)制開(kāi)始后由于DNA雙鏈解開(kāi)，在兩股單鏈上進(jìn)行復(fù)制，形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)構(gòu)。2.復(fù)制叉的形成133.起始的過(guò)程打開(kāi)DNA超螺鏈打開(kāi)雙螺旋防止復(fù)螺旋單鏈結(jié)合蛋白解鏈酶引物復(fù)合體引物酶拓?fù)洚悩?gòu)酶合成3.起始的過(guò)程打開(kāi)DNA超螺鏈打開(kāi)雙螺旋防止復(fù)螺旋單鏈結(jié)合蛋14DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA雙鏈′5′3′5′3DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶15拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶與DNA雙鏈結(jié)合，解開(kāi)超螺旋。′5′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA16拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過(guò)程解鏈酶解開(kāi)DNA雙螺旋′5′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA17拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物單鏈結(jié)合蛋白防止復(fù)螺旋′5′3′5′3DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA18拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過(guò)程引物酶合成引物′5′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA19(二)DNA復(fù)制的延伸1.DNA聚合酶把新生鏈的第一個(gè)脫氧核苷酸加到引物的3′-OH上，開(kāi)始新生鏈的合成過(guò)程。AG

T

AC

TA

A

T

DNA聚合酶ACGACGTT引物(二)DNA復(fù)制的延伸1.DNA聚合酶把新生鏈的第一個(gè)脫20AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGTTTT

組成

DNA的脫氧核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來(lái)3′,5′-磷酸二酯鍵引物AGTACTAATAGCGACGGTTTT組成21AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTTTA引物AGTACTAATGCGACGGTTTTA引物22AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTTGTTA引物AGTACTAATGCGACGTTGTTA引物23AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTGTTAA引物AGTACTAATGCGACGTGTTAA引物24AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAAT引物AGTACTAATGCGACGGTTAAT引物25AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAATA引物AGTACTAATGCGACGGTTAATA引物26AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGTTAATAT引物AGTACTAATGCGCGGTTAATAT引物27AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATC引物AGTACTAATGGCGGTTAATATC引物28AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板鏈DNA新鏈引物AGTACTAATGGCGGTTAATATCDN29DNA聚合酶DNA聚合酶2.岡崎片段岡崎片段岡崎用電子顯微鏡看到了DNA復(fù)制過(guò)程中出現(xiàn)一些不連續(xù)片段，這些不連續(xù)片段只存在與DNA復(fù)制叉上其中的一股。后來(lái)就把這些不連續(xù)的片段稱(chēng)為岡崎片段。DNA聚合酶DNA聚合酶2.岡崎片段岡崎片段岡崎用電子303.半不連續(xù)復(fù)制領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3半不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制時(shí),一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)的,另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的,稱(chēng)為半不連續(xù)復(fù)制。3.半不連續(xù)復(fù)制領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′331(三)復(fù)制的終止復(fù)制有終止信號(hào)polⅠ5′→3′外切酶活性水解引物polⅠ聚合活性填補(bǔ)空隙DNA連接酶連接缺口。(三)復(fù)制的終止復(fù)制有終止信號(hào)32DNA合成與修復(fù)課件33領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物課堂小結(jié)領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)34四、逆轉(zhuǎn)錄1.逆轉(zhuǎn)錄：是以RNA為模板合成DNA的過(guò)程。2.逆轉(zhuǎn)錄酶：是一種以RNA為模板的DNA聚合酶。沒(méi)有3’5’外切酶的活性，所以沒(méi)有校對(duì)功能，逆轉(zhuǎn)錄的錯(cuò)配率高。四、逆轉(zhuǎn)錄35五、DNA的損傷修復(fù)突變可分為：自發(fā)突變、人工誘變突變的意義突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)只有基因型改變的突變致死性的突變突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)1.DNA

的損傷也稱(chēng)突變，是指DNA分子上堿基的改變。五、DNA的損傷修復(fù)突變可分為：1.DNA的損傷也稱(chēng)362.引發(fā)突變的因素

誘變因素及突變類(lèi)型2.引發(fā)突變的因素373.突變分子改變的類(lèi)型錯(cuò)配（點(diǎn)突變）一個(gè)堿基改變?nèi)笔?、插入和框移突變片段插入或缺失重排較大片段重組或重排3.突變分子改變的類(lèi)型384.損傷的修復(fù)損傷--復(fù)制過(guò)程中發(fā)生的DNA突變光修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù)4.損傷的修復(fù)損傷--復(fù)制過(guò)程中發(fā)生的DNA突變39（一）光修復(fù)紫外光照射可使相鄰的兩個(gè)T形成二聚體

光修復(fù)酶可使二聚體解聚為單體狀態(tài)，DNA完全恢復(fù)正常。光修復(fù)酶的激活需300-600μm波長(zhǎng)的光。（一）光修復(fù)40（二）切除修復(fù)參與的酶有核酸內(nèi)切酶，polⅠ,DNA連接酶（二）切除修復(fù)41

（三）重組修復(fù)重組蛋白R(shí)ecA，polⅠ，連接酶參與損傷會(huì)保留下去（三）重組修復(fù)42（四）SOS修復(fù)DNA損傷面太大，復(fù)制難以繼續(xù)。通過(guò)SOS修復(fù)，復(fù)制有可能繼續(xù)，細(xì)胞有可能存活，但SOS修復(fù)機(jī)制的特異性低。對(duì)堿基的識(shí)別、選擇能力差、錯(cuò)誤多。

（四）SOS修復(fù)43本章重點(diǎn)：1.DNA半保留半不連續(xù)復(fù)制的機(jī)制2.DNA復(fù)制時(shí)保證遺傳穩(wěn)定的內(nèi)在因素本章重點(diǎn)：1.DNA半保留半不連續(xù)復(fù)制的機(jī)制44

DNA轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制RNA蛋白質(zhì)為什么子女與父母非常相象？基因就是指DNA中能編碼蛋白質(zhì)和功能RNA的特定核苷酸序列。DNA轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制RNA蛋白質(zhì)為什么子女與45第五章DNA的復(fù)制和修復(fù)一、DNA復(fù)制方式二、參與DNA復(fù)制的因子三、DNA復(fù)制過(guò)程四、逆轉(zhuǎn)錄五、DNA損傷的修復(fù)第五章DNA的復(fù)制和修復(fù)一、DNA復(fù)制方式46一、DNA的復(fù)制方式

半保留復(fù)制(semiconservativereplication)----在DNA復(fù)制過(guò)程中，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開(kāi)而成為單鏈，分別以DNA雙螺旋中的一條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則合成兩條新的互補(bǔ)鏈。這樣新合成的DNA雙鏈中一股單鏈?zhǔn)菑挠H代完整地接受過(guò)來(lái)的，另一股單鏈完全重新合成。一、DNA的復(fù)制方式半保留復(fù)制(semiconser47DNA半保留復(fù)制的證據(jù)

DNA半保留復(fù)制的證據(jù)

48二、DNA復(fù)制的酶學(xué)1.底物dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.聚合酶DNA聚合酶I、II、III3.模板單鏈的DNA母鏈4.引物寡核苷酸引物（RNA)5.其他酶和蛋白質(zhì)因子解鏈酶，解旋酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶

二、DNA復(fù)制的酶學(xué)1.底物dNTP(dATP,dG49（一）DNA聚合酶的活性5′至3′的聚合活性5′→3′方向核酸外切酶活性5′→3′外切酶活性3′→5′外切酶活性（一）DNA聚合酶的活性5′至3′的聚合活性50

5′至3′的聚合活性（5′→3′）5′至3′的聚合活性（5′→3′）51

核酸外切酶活性

3′→5′外切酶活性5′→3′外切酶活性

核酸外切酶活性52（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(解旋酶）既能水解，又能打斷堿基互補(bǔ)配對(duì)的氫鍵拓?fù)涿涪袂袛郉NA雙鏈中的一股拓?fù)涿涪蚯袛郉NA雙鏈

（三）單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）維持模板處于單鏈狀態(tài)保護(hù)單鏈的完整（四）引物酶是RNA聚合酶，合成一段RNA引物

（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(解旋酶）53（五）DNA連接酶（ligase）催化兩段DNA之間的連接（五）DNA連接酶（ligase）催化兩段DNA之間的連接54三、DNA的復(fù)制過(guò)程（一）復(fù)制的起始（二）復(fù)制的延伸

（三）復(fù)制的終止

三、DNA的復(fù)制過(guò)程（一）復(fù)制的起始（二）復(fù)制的延55

1.DNA復(fù)制的起點(diǎn)

原核生物從一個(gè)固定的起始點(diǎn)開(kāi)始，同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行的，稱(chēng)為雙向復(fù)制θ復(fù)制原核生物DNA的復(fù)制（一）復(fù)制的起始1.DNA復(fù)制的起點(diǎn)原核生物從一個(gè)固定的起始點(diǎn)開(kāi)56

2.復(fù)制叉的形成復(fù)制叉----復(fù)制開(kāi)始后由于DNA雙鏈解開(kāi)，在兩股單鏈上進(jìn)行復(fù)制，形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)構(gòu)。2.復(fù)制叉的形成573.起始的過(guò)程打開(kāi)DNA超螺鏈打開(kāi)雙螺旋防止復(fù)螺旋單鏈結(jié)合蛋白解鏈酶引物復(fù)合體引物酶拓?fù)洚悩?gòu)酶合成3.起始的過(guò)程打開(kāi)DNA超螺鏈打開(kāi)雙螺旋防止復(fù)螺旋單鏈結(jié)合蛋58DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA雙鏈′5′3′5′3DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶59拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶與DNA雙鏈結(jié)合，解開(kāi)超螺旋?！?′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA60拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過(guò)程解鏈酶解開(kāi)DNA雙螺旋′5′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA61拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物單鏈結(jié)合蛋白防止復(fù)螺旋′5′3′5′3DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA62拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過(guò)程引物酶合成引物′5′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA63(二)DNA復(fù)制的延伸1.DNA聚合酶把新生鏈的第一個(gè)脫氧核苷酸加到引物的3′-OH上，開(kāi)始新生鏈的合成過(guò)程。AG

T

AC

TA

A

T

DNA聚合酶ACGACGTT引物(二)DNA復(fù)制的延伸1.DNA聚合酶把新生鏈的第一個(gè)脫64AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGTTTT

組成

DNA的脫氧核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來(lái)3′,5′-磷酸二酯鍵引物AGTACTAATAGCGACGGTTTT組成65AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTTTA引物AGTACTAATGCGACGGTTTTA引物66AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTTGTTA引物AGTACTAATGCGACGTTGTTA引物67AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTGTTAA引物AGTACTAATGCGACGTGTTAA引物68AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAAT引物AGTACTAATGCGACGGTTAAT引物69AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAATA引物AGTACTAATGCGACGGTTAATA引物70AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGTTAATAT引物AGTACTAATGCGCGGTTAATAT引物71AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATC引物AGTACTAATGGCGGTTAATATC引物72AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板鏈DNA新鏈引物AGTACTAATGGCGGTTAATATCDN73DNA聚合酶DNA聚合酶2.岡崎片段岡崎片段岡崎用電子顯微鏡看到了DNA復(fù)制過(guò)程中出現(xiàn)一些不連續(xù)片段，這些不連續(xù)片段只存在與DNA復(fù)制叉上其中的一股。后來(lái)就把這些不連續(xù)的片段稱(chēng)為岡崎片段。DNA聚合酶DNA聚合酶2.岡崎片段岡崎片段岡崎用電子743.半不連續(xù)復(fù)制領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3半不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制時(shí),一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)的,另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的,稱(chēng)為半不連續(xù)復(fù)制。3.半不連續(xù)復(fù)制領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′375(三)復(fù)制的終止復(fù)制有終止信號(hào)polⅠ5′→3′外切酶活性水解引物polⅠ聚合活性填補(bǔ)空隙DNA連接酶連接缺口。(三)復(fù)制的終止復(fù)制有終止信號(hào)76DNA合成與修復(fù)課件77領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物課堂小結(jié)領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)78四、逆轉(zhuǎn)錄1.逆轉(zhuǎn)錄