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DNA 的复制与修复. 分子生物学的中心法则 (central dogma) DNA RNA 蛋白质. RNA 复制. 转录. 翻译. 复制. 逆转录. 模板 原则 特点. 亲代的 DNA 双链，每股链都可作为模板 按 碱基配对 原则指导新链的合成 合成的两个子代 DNA 分子碱基顺序与亲代分子完全一样 一条链来自于亲代的 DNA 链，另一条链是新合成的链. 第一节 DNA 复制的几个基本原则 （特点） 一 、半保留复制 （ semi conservative replication ）. 亲代 DNA.
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分子生物学的中心法则(central dogma) DNA RNA 蛋白质 RNA复制 转录 翻译 复制 逆转录
模板 原则 特点 亲代的DNA双链，每股链都可作为模板 按碱基配对原则指导新链的合成 合成的两个子代DNA分子碱基顺序与亲代分子完全一样 一条链来自于亲代的DNA链，另一条链是新合成的链 第一节 DNA复制的几个基本原则（特点） 一 、半保留复制（semiconservative replication）
亲代DNA 子代 子代 新合成 的链 半保留复制
二、半不连续复制 （semidiscontinuous replication） 1、 体内仅存在5’ 3’的DNA聚合酶 2、 前导链与随从链（岗崎片段）
5’ 3’ 3’ 5’ 3’ 前导链 5’ 5’ 3’ 5’ 岗崎片段 3’ 3’ 随从链 5’ 半不连续复制
前导链（leading strand）： DNA复制时，一股以3’ 5’方向的母链作为模板，指导新合成的链以5’ 3’方向连续合成的链称为前导链。 （复制方向与解链方向一致）
随从链（lagging strand): DNA复制时，一股以5’ 3’方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5’ 3’合成，1000—2000个核苷酸不连续的小片段的链称为随从链。 （复制方向与解链方向相反)
岗崎片段（Okazaki）： DNA复制时，一股以5’ 3’方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5’ 3’合成1000—2000个核苷酸不连续的小片段称之为岗崎片段。 岗崎片段由DNA连接酶连成一条完整的新链。
半不连续复制： 在DNA复制过程中，亲代DNA分子中以3’ 5’方向的母链作为模板指导新的链以5’ 3’方向连续合成，另一股以5’ 3’为方向的母链则指导新合成的链以 5’ 3’方向合成1000—2000个核苷酸长度的许多不连续的片段（岗崎片段）， 这种复制方式称之为半不连续复制。
DNA聚合酶 不能催化两个游离的dNTP在DNA模板上聚合 需要具3’-OH的引物 RNA聚合酶 能催化两个游离的NTP在DNA模板上聚合 提供3’-OH 引物最后要被DNA聚合酶Ⅰ除去，缺口由该酶补满，再由连接酶连接 三、RNA引物 减少突变，提高DNA复制的真实性
3’ 5’ 前导链 5’ 3’ 5’ 岗崎片段 3’ 3’ 随从链 5’ 3’-OH RNA引物
四、复制的真实性 • DNA的半保留复制 • 遵守严格的碱基配对规律 • RNA引物 • DNA聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能 • 复制出错是有即时的校读功能 (3’ 5’外切酶功能） • DNA损伤的修复机制
3’ 3,’5’-磷酸二酯键 5’ 图12-4 一、大肠埃希菌DNA聚合酶（原核生物）
DNA聚合酶Ⅰ 多功能酶 5’ 3’外切酶 3’ 5’外切酶 5’ 3’聚合酶 单链多肽 大小二个片段 切除RNA引物， 填补空缺 损伤后修复 DNA聚合酶Ⅱ与Ⅲ 多功能酶 5’ 3’聚合酶 3’ 5’外切酶 不对称二聚体 单体1-前导链/单体2-随从链 DNA 复制的主要酶 高续进性 高聚合酶活性 高产物真实性
DNA聚合酶Ⅰ（DNA PolymeraseⅠ） Kornberg酶 DNA指导的DNA聚合酶 （DNA-Directed DNA Polymerase, DDDP） 切除RNA引物 损伤修复 校读功能 聚合功能 3’ 5’ 5’ 3’ 外切酶 聚合酶 5’ 3’ 外切酶 N C 小片段 大片段（ klenow片段） （常用的工具酶）
5’ 3’外切酶 5’ 3’ • 3’ 5’外切酶 5’ 3’
3,’5’-磷酸二酯键 • 5’ 3’聚合酶 模板链 5’ 3’ 合成链 3’ 5’
DNA聚合酶Ⅲ全酶（DNA Polymerase Ⅲ holoenzyme） • 核心聚合酶 • 二聚体形式连接两个核心聚合酶 • 单个运载夹钳 • 星环状,容纳DNA双链 • 10种不同亚基组成 • θαε • τ • γ2 δ δ’ χψ • DNA聚合酶Ⅲ※ • β(4个) • DNA聚合酶Ⅲ全酶
DNA解链酶（helicase） DNA结合蛋白(SSB） 解开DNA双链每个bp消耗2个ATP 与单链DNA结合,维持单链状态 (“镇纸”) 使其不受核酸酶水解 避免单链DNA自身发夹螺旋形成 使前端螺旋易解开 三、解链、解旋酶类
蛋白质 DnaA DnaB DnaC DnaG （引物酶） 结合到DNA双链复制起始部位(需ATP) 解链酶的作用 辅助DnaB结合到复制起始点 合成RNA引物 四、引发体（primosome） RNA引物的合成和复制的起始必需的
3’ 5’ 前导链 拓扑异构酶 5’ 3’ 5’ 岗崎片段 3’ 解螺旋酶 3’ 随从链 5’ 3’-OH RNA引物 SSB
催化二段DNA链之间3’,5’磷酸二酯键的形成 五、DNA连接酶 3’ OH O O- P O O- 5’ 3’ 5’ 有缺口的DNA链 ATP DNA连接酶 AMP+PPi O O P O O- 3’ 5’ 缺口封闭
缺口填补: • 连接双股DNA分子中一链的缺口 • 双链DNA分子中双链的缺口 • 不能连接二分子单链DNA
应用: 1.岗崎片段之间的连接. 2.DNA损伤修复中的连接. 3.一种重要的工具酶: 限制性内切酶切割后形成的粘性末端或 平头末端的连接.
第三节 DNA复制过程(起始、延长、终止） • 确定复制的起始点 • 解开双链DNA,提供单链DNA模板 • 形成复制叉 • DNA合成的起始和延长 • 形成带有新合成的DNA片段的复制泡 • 复制的终止
第三节 DNA复制的过程(起始、延长、终止） 确定复制的起始点 解开双链DNA,提供单链DNA模板，形成复制叉 RNA引物的形成 DNA链合成及延长 复制的终止
DNA聚合酶Ⅲ为不对称二聚体： • 一个作用于前导链 • 另一个作用于随从链(loop)
3’ 5’ 3’ 5’
复制泡 真核生物复制泡（复制起始点+复制叉）
3.端粒酶的作用机制 DNA末端 1.RNA和DNA单链 互补序列识别结合 2.以RNA为模板 的逆转录过程 3.再发动新一轮的合成延长, 合成较长的重复序列
4.以延长的DNA单链为模板, 3’-OH为引物合成富含C的 互补链
5.哺乳动物中端粒末端形成大的环状结构, 环状DNA+蛋白质 保护染色体3’端的稳定 图12-17 端粒的环状结构
第四节 DNA的损伤与修复 DNA修复的基础： 一条链有损伤 修复酶切除 以未损伤的链为模板 合成原来相同的序列
自发因素 物理因素 化学因素 随机热碰撞 紫外线损伤（共轭双键） 电离辐射损伤（X线/线） 亚硝酸盐 C U 5-溴尿嘧啶 5-BU A 氮芥类 烷化剂 羟胺 C- A 一.造成损伤的原因 G G 羟胺
