章DNA的复制和修复

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1、第34章DNA的复制和修复（DNAReplicationandRepair）内容DNA的复制DNA的损伤和修复DNA的突变DNA是生物遗传的主要物质基础，生物机体的遗传信息以密码的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并通过DNA的复制由亲代传递给子代。1953年Watson&Crick提出DNA双螺旋结构模型后，1958年，Crick提出了“中心法则”(Centraldogma)揭示了遗传信息的传递规律。蛋白质逆转录翻译转录复制复制DNARNA第一节DNA的复制DNA的复制：是指以原来DNA分子为模板合成出相同分子的过程。一、DNA

2、的半保留复制DNA在复制时，两条链解开分别作为模板，在DNA聚合酶的催化下按碱基互补的原则合成两条与模板链互补的新链，以组成新的DNA分子。这样新形成的两个DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。由于子代DNA分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制(semiconservativereplication)。ParentalStrandsStrandduplication1/2old1/2newStrandseparation半保留复制的实验证明1958年Meselson和Stahl的实验首次有力地支持了半保留复制

3、方式。实验步骤：１.大肠杆菌放在15NH4C1培养基中生长12代。２.再将细菌移到只含有14NH4C1的培养基中培养。３.裂解细胞。４.将裂解液放在CsC1溶液中进行密度梯度离心。５.在紫外光下可以看到形成的区带。二、DNA复制的起点和方式复制子:DNA复制从起点开始直到终点为止，每一个这样的DNA单位称为复制子或复制单元(replicon)。复制起点:DNA复制在生物细胞中要从DNA分子上特定位置开始。这个特定的位置就称为复制起点(Originofreplication)，用ori表示。复制叉:DNA复制的生长点形状如同分叉故称为复制叉(repl

4、icationfork)。原核生物的染色体和质粒，真核生物的细胞器DNA都是环状双链分子。实验表明，它们都在一个固定的起点开始复制，复制叉移动方向大多是双向的，即形成两个复制叉或生长点，分别向两侧进行复制；也有的是单向的，只形成一个复制叉或生长点DNA的双向和单向复制复制叉起始点起始点起始点复制叉复制叉未复制DNA单向复制双向复制环状DNA复制时所形成的q结构起始点复制叉的推进用遗传学和生物化学的方法可以确定大肠杆菌染色体DNA的复制起点在基因图谱上的位置。起点oriCilvthr0/180Lacattl255075malAcysCtryAhist

5、rpTre终点大肠杆菌复制起点和终点在基因图谱上的位置83min33minEvidencepointstobidirectionalreplicationLabelatbothreplicationforksDNA复制的不同方式A.直线双向B.多起点双向C.θ型双向D.θ型单向E.滚动环F.Ｄ环A.直线双向三、DNA聚合反应有关的酶酶反应式：n1dATPDNApolEdAMPn2dGTP+DNAdGMPn3dCTPMg2+dCMPn4dTTPdTMPDNA1．DNA的聚合反应和聚合酶1956年，Kornberg在大肠杆菌提取液中发现DNA聚合酶，以

6、后陆续在不同生物中找到。+(n1+n2+n3+n4)PPiDNA聚合酶的反应特点：以四种脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)为底物;反应需要模板的指导;反应需要有引物3‘-OH存在;DNA链的生长方向是5'→3'产物DNA的性质与模板相同。DNA聚合酶催化的链延长反应3´5´5´3´3´5´5´3´由DNA聚合酶催化的DNA合成反应ABCD模板-引物产物2.大肠杆菌DNA聚合酶大肠杆菌共有5种不同的DNA聚合酶：DNA聚合酶Ⅰ，II，III，IV，V。DNA聚合酶Ⅰ(DNApolymeraseⅠ,DNApolⅠ)理化性质：纯化的DNApolⅠ由一条多肽链组

7、成，多肽链中含有一个锌原子。酶分子空间结构近似球体。DNApolⅠ约含1000个氨基酸残基，MW为103kD。经蛋白酶处理后，酶分子分裂成两个片段：大片段（Klenow片段）有聚合酶和3'→5'外切酶活性，小片段有5'→3'外切酶活性。5'→3'外切酶活性3'→5'外切酶活性聚合酶NCKlenow片段(MW68kD)小片段(MW35kD)蛋白酶功能：聚合功能:通过核苷酸聚合反应使DNA链沿5'→3'方向延长。在引物DNA或RNA-OH末端，以dNTP为底物，按模板DNA上的指令由DNApolⅠ逐个将核苷酸加上去，就是DNApolⅠ的聚合作用。酶的专

8、一性主要表现为新进入的脱氧核苷酸必须与模板DNA配对时才有催化作用。3'→5'外切酶活性──校对作用:这种酶活性的主要功能