生物化学第34章DNA的复制和修复

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1、第34章DNA的复制和修复（DNAreplicationandrepair）一、DNA的复制二、DNA的损伤修复三、DNA的突变一、DNA的复制（一）DNA的半保留复制DNA复制的三种可能模式ConservativeSemiconservativedispersiveAfteronegenerationAftertwogenerationsWatson和Crick提出的DNA双螺旋复制模型oldnewDNA半保留复制的实验证明1958年，Meselson和Stahl利用15N标记大肠杆菌DNA的实验，首先证明了DNA的半保留复制。他们让大肠杆菌在以15NH4Cl为唯一氮源的培养基

2、中生长，经过连续培养12代，使所有的DNA分子都标记上15N。15N-DNA的密度比普通14N-DNA大，在氯化铯密度梯度离心时可以区分这两种DNA。DNA半保留复制的实验证明这时将大肠杆菌转移到普通培养基（含14N）上培养，经过一代以后，所有DNA的密度都介于15N-DNA和14N-DNA之间，说明这时的DNA为14N和15N的杂合分子。两代后，14N分子和杂合分子等量出现。当把杂合分子加热，使它们分开成单链再离心，可见有一半与单链15N-DNA的密度相同，另一半与单链14N-DNA的密度相同。TheMeselson-StahlexperimentDNAextractedand

3、centrifugedtoequi-libriuminCsCldensitygradient（二）DNA复制的起点和方式DNA上能独立进行复制的单位称为复制子（replicon），每个复制子都有复制起始点，可能还有复制的终点。DNA复制起始点一般有特定的序列，DNA在复制起始点处解开双链，形成一个复制泡（也叫复制眼）。有些DNA的复制从复制起始点开始向两边复制，也有些DNA的复制从复制起始点开始向一边复制，它们分别称为双向复制和单向复制。DNA复制的方向未复制DNA单向复制双向复制DNA复制的方向先将大肠杆菌在含有少量3H标记的胸腺嘧啶的培养基中培养，然后换到含有大量3H标记的胸

4、腺嘧啶的培养基中短时间培养，放射自显影可以观察到复制叉。中国仓鼠卵巢细胞DNA复制的电镜照片大箭头所指为复制泡，小箭头所指为复制叉处的单链部分，注意两个复制叉处的单链部分在相反的链上。各种生物DNA的结构DNA有线性双链和环状双链的，也有环状单链的。原核生物的染色体DNA和质粒，以及真核细胞中的线粒体和叶绿体DNA都是双链环状的，真核生物的染色体DNA是双链线性的。病毒的DNA有单链环状的，也有双链环状的，还有双链线性的。DNA上复制子的数目原核生物染色体DNA和质粒DNA就是一个复制子，从一个复制起始点开始完成整个DNA分子的复制。真核细胞一个染色体DNA上有许多复制子，许多复

5、制起始点同时开始复制，每一个复制起始点完成一段DNA的复制，然后将各个片段连接起来。复制起始点的确定大肠杆菌染色体DNA只有一个复制起始点。在一个生长的群体中几乎所有细胞的染色体都在复制过程中，因此离复制起始点越近的基因拷贝数就越多，也就是出现的频率越高。将从大肠杆菌中提取出来的DNA切成大约1%染色体长度的片段，通过分子杂交的方法测定各基因片段的频率，结果表明复制起始点oriC位于基因图谱的ilv位点处（83分附近）。一旦复制开始，复制叉向两侧以相等的速度向前移动。两个复制叉在离起始点180°的trp位点处（33分附近）会合。大肠杆菌染色体DNA复制起始点的确定DNA的复制方式

6、直线双向多起点双向（真核细胞染色体）θ型双向θ型单向大肠杆菌染色体DNA即是θ双向复制，λ噬菌体的早期复制也是θ双向复制。DNA的复制方式滚环复制λ噬菌体DNA的后期复制即是此种方式。先以轻链为模板复制一条重链，而原来的亲本重链被置换出来称为Dloop。当Dloop扩大到整个线粒体DNA的大约67%的位置时，被置换出来的亲本重链上的轻链复制原点OL才暴露出来，然后开始轻链的合成。DNA的复制方式D环复制最典型的D环复制是哺乳动物线粒体DNA的复制。在环状双链DNA的特定位点即重链的复制原点OH附近，解开双链，形成一个复制泡。DNA的复制方式2D环大肠杆菌的多复制叉染色体DNA酶促

7、合成的引物链和模板链（三）DNA聚合反应有关的酶DNA聚合酶催化的聚合反应5’端3’端DNA聚合酶DNA聚合酶的反应特点①以4种dNTP作底物；②反应需要接受模板的指导；③反应需要有引物3’-羟基存在；④DNA链的延长方向为5’→3’；⑤产物DNA的性质与模板相同。大肠杆菌DNA聚合酶1955年，ArthurKornberg等发现了大肠杆菌DNA聚合酶，后来又发现了4种DNA聚合酶，分别称为DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ，它们有各自不同的用途。（DNApolymerase）The