第34章DNA的复制和修复

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1、20222022年年6 6月月1 1日日1 1？ Reolication Reolication Repair of DNARepair of DNAChapter34 DNAChapter34 DNA的复制和修复的复制和修复核酸代谢核酸代谢20222022年年6 6月月1 1日日2 2（一）（一）DNADNA是生物遗传的物质基础是生物遗传的物质基础遗传信息的载体遗传信息的载体 遗传信息以密码的形式编码在遗传信息以密码的形式编码在DNADNA分子上，表现为分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序特定的核苷酸排列顺序三联体密码三联体密码。一、基因信息的传递一、基因信息的传递20222022年年6 6月

2、月1 1日日3 3（二）中心法则（二）中心法则DNADNARNARNAproteinproteinreplicationreplicationtranscriptiontranscriptionreverse reverse transcriptiontranscriptiontranslationtranslationreplicationreplication20222022年年6 6月月1 1日日4 420222022年年6 6月月1 1日日5 5二、二、DNA的复制的复制（一）（一）DNADNA的存在形式的存在形式 染色体与质粒染色体与质粒严紧控制质粒严紧控制质粒单拷贝质粒：单拷贝质粒

3、：每个细胞内只有一个或少数几个拷贝每个细胞内只有一个或少数几个拷贝松弛控制质粒松弛控制质粒多拷贝质粒：多拷贝质粒：每个细胞内含有许多拷贝（每个细胞内含有许多拷贝（20以上）以上）20222022年年6 6月月1 1日日6 620222022年年6 6月月1 1日日7 720222022年年6 6月月1 1日日8 820222022年年6 6月月1 1日日9 920222022年年6 6月月1 1日日1010以亲代以亲代DNADNA为模板产生子代为模板产生子代DNADNA的过程的过程最初最初半保留复制半保留复制（semiconservationsemiconservation replicati

4、on replication）进一步研究进一步研究: :半保留复制为半保留复制为半不连续复制半不连续复制（semidiscontinuoussemidiscontinuous replication replication） （二）（二）DNADNA复制复制DNADNA的自我复制的自我复制20222022年年6 6月月1 1日日1111 DNA DNA复制，双螺旋解开成单链，合成新的互补链复制，双螺旋解开成单链，合成新的互补链 子代细胞出现新的子代细胞出现新的DNADNA双链双链 其中一股单链是从亲代完整地接受其中一股单链是从亲代完整地接受 另一股单链完全重新合成，且按碱基配对原则互补另一股单

5、链完全重新合成，且按碱基配对原则互补1 1、半保留复制、半保留复制意义：意义：保持保持DNADNA在代谢上的稳定性在代谢上的稳定性19531953，WatsonWatson、CrickCrick20222022年年6 6月月1 1日日12122 2、DNADNA半保留复制的证据半保留复制的证据氮同位素示踪试验、放射自显影法氮同位素示踪试验、放射自显影法（19581958，MeselsonMeselson、StahlStahl）第一代第二代细菌（含15N-DNA)普通DNA普通DNA重DNA 重DNA普通培养基普通培养基细菌DNA双链密度梯度离心15N-DNA14N-DNA20222022年年6

6、 6月月1 1日日131320222022年年6 6月月1 1日日1414（三）（三）DNADNA复制的起点复制的起点(origin)(origin)和方式和方式复制子：复制子：控制复制起始（控制复制起始（originorigin） 终止复制（终止复制（terminusterminus）复制子复制子(replicon(replicon) )：基因组能独立进行复制的单位基因组能独立进行复制的单位原核生物：原核生物：DNADNA环形，环形，1 1个复制起点个复制起点真核生物：真核生物：DNADNA线形，多个复制起点线形，多个复制起点20222022年年6 6月月1 1日日1515复制方式复制方式双

7、向复制双向复制(bi-directional)(bi-directional) ：大多数复制从起点开始向大多数复制从起点开始向2 2个方向复制个方向复制2 2个复制叉个复制叉(replication fork)(replication fork)单向复制单向复制(unidirectional)(unidirectional) ：少数复制从起点向少数复制从起点向1 1个方向复制个方向复制1 1个复制叉个复制叉或生长点或生长点(growing point)(growing point)20222022年年6 6月月1 1日日161620222022年年6 6月月1 1日日171720222022年

8、年6 6月月1 1日日181820222022年年6 6月月1 1日日1919（四）（四）DNADNA复制的酶系复制的酶系1 1、解旋解链酶：、解旋解链酶：1 1）拓扑异构酶）拓扑异构酶（TopoTopo，解超螺旋酶），解超螺旋酶）：解开解开DNADNA超螺旋超螺旋2 2）解链酶）解链酶（解螺旋酶）（解螺旋酶）：解开碱基间氢键，形成解开碱基间氢键，形成2 2股单链股单链3 3）单链）单链DNADNA结合蛋白结合蛋白（SSBSSB）：结合单股结合单股DNADNA，阻止，阻止DNADNA复性复性2 2、引物酶：、引物酶：合成小段合成小段RNARNA引物，用于引物，用于DNADNA聚合酶延长子链聚合

9、酶延长子链20222022年年6 6月月1 1日日2020TopoTopo 解开超螺旋解开超螺旋TopoTopo DNADNA单链断裂、重新连接单链断裂、重新连接每次只作用于一条链（催化瞬时的单链的断裂和连接）每次只作用于一条链（催化瞬时的单链的断裂和连接）不需要能量辅因子（不需要能量辅因子（ATPATP、NADNAD）E.ColiE.Coli：蛋白蛋白大白鼠肝：切割大白鼠肝：切割- -封闭酶（封闭酶（nicking-closing enzymenicking-closing enzyme）20222022年年6 6月月1 1日日2121TopoTopo 同时断裂、连接双链同时断裂、连接双链D

10、NADNA需要需要ATPATP、NADNAD亚类：亚类：DNADNA旋转酶（旋转酶（DNA gyraseDNA gyrase）：）：原核；原核；引入负超螺旋，复制中起重要作用引入负超螺旋，复制中起重要作用转变超螺旋转变超螺旋DNADNA（正、负超螺旋）（正、负超螺旋）：原核、真核原核、真核无超螺旋的松弛形式（无超螺旋的松弛形式（relaxed formrelaxed form）20222022年年6 6月月1 1日日2222TopoTopo ：切开切开DNADNA中的一条链，与另一中的一条链，与另一条链解缠绕或再缠绕条链解缠绕或再缠绕连接连接TopoTopo 同时切开同时切开DNADNA双链双

11、链解旋或再螺旋解旋或再螺旋连接连接20222022年年6 6月月1 1日日2323本质：本质：切断切断DNADNA磷酸二酯键磷酸二酯键 改变改变DNADNA的链环数，再连接的链环数，再连接 兼具兼具DNADNA内切酶、连接酶的性质内切酶、连接酶的性质 断裂、连接反应相互耦联断裂、连接反应相互耦联不能连接事先已经存在的断裂不能连接事先已经存在的断裂DNADNA20222022年年6 6月月1 1日日242420222022年年6 6月月1 1日日252520222022年年6 6月月1 1日日2626解链酶、解链酶、SSBSSB的作用的作用解链酶解链酶（helicasehelicase，解螺旋酶