染色体与DNA复制学习教案.pptx

会计学 1染色体与DNA复制(fzh)第一页，共124页。第 1页/共 124页第二页，共124页。验证半保留(boli)复制的实验1958年Meselson-Stahl实验(shyn)第 2页/共 124页第三页，共124页。第 3页/共 124页第四页，共124页。复制的起点(qdin)方向和速度 复制(fzh)结构-复制(fzh)叉复制(fzh)子（replicon)通常把生物体的复制(fzh)单位称为-第 4页/共 124页第五页，共124页。第 5页/共 124页第六页，共124页。复制(fzh)的方向-单向、双向1、E.coli定点、双向对称复制。2、T7在近一端的17处开始，向两端延伸。3、枯草杆菌有固定的起始点，双向不对称复制。4、质粒R6K早期(zoq)为单向复制，复制了约1/5基因组进行时双向复制。5、质粒ColE1有固定起始点，但却为单向复制。6、mt DNA进 行 D（displacedloop）环复制7、真核有多个复制起点（i），双向等速复制。第 6页/共 124页第七页，共124页。举例：大肠杆菌复制起始(q sh)点复制速度第 7页/共 124页第八页，共124页。复制的几种主要(zhyo)方式n n 虽然 虽然DNA DNA 均以半保留进行复制，但因 均以半保留进行复制，但因DNA DNA在细 在细胞内的存在形式 胞内的存在形式(xngsh)(xngsh)不同，复制叉部位复 不同，复制叉部位复制方式也不同。制方式也不同。n n 主要有：主要有：n n 1 1、线性双链、线性双链DNA DNAn n 2 2、环状双链、环状双链DNA DNA第 8页/共 124页第九页，共124页。线性DNA双链的复制(fzh)nn 线性DNA的末端序列的合成，可能是完全独立的过程。nn 目前有4种假设：nn 1、线性DNA的转变为环形(hun xn)。nn 2、线性DNA的末端形成发夹结构。nn 3、末端加头或接尾。nn 4、与蛋白质结合引发合成。第 9页/共 124页第十页，共124页。举例(j l)：腺病毒DNA的复制nn 腺病毒DNA全长35937bp线性双链，两端各有反向重复顺序103162bp，两末端(mdun)各有50bp为复制起点。nn 其复制是以单链置换（stranddisplacement）形成一个大的茎环或叫平锅形结构来进行的。第 10页/共 124页第十一页，共124页。第 1 1页/共 124页第十二页，共124页。第 12页/共 124页第十三页，共124页。腺病毒新DNA链合成(hchng)-蛋白质引物nn 第 13页/共 124页第十四页，共124页。环状DNA双链复制(fzh)nn 依环型DNA的复制过程(guchng)中间物结构nn 有3种：nn 1、型复制nn 2、滚环式复制（型复制）nn 3、D型复制 第 14页/共 124页第十五页，共124页。1、型复制(fzh)模式双向复制(fzh)nn 第 15页/共 124页第十六页，共124页。E.coli3H-T培养物与放射自显影(xinyng)实验第 16页/共 124页第十七页，共124页。2、滚环复制(fzh)模型1968 1968年 年Gilbert Gilbert提出，要点 提出，要点（1 1）共价延伸；）共价延伸；（2 2）模板链和新合成的链）模板链和新合成的链 分开 分开;（3 3）不需）不需RNA RNA引物，在正 引物，在正 链 链3 3 OH OH上延 上延（4 4）只有一个复制）只有一个复制(fzh)(fzh)叉 叉;（5 5）形成多联（）形成多联（concatemer concatemer）;第 17页/共 124页第十八页，共124页。滚环复制(fzh)的电镜照片第 18页/共 124页第十九页，共124页。nn 滚环复制(fzh)模式第 19页/共 124页第二十页，共124页。3、D环复制(fzh)模式 单向复制(fzh)一种特殊形式第 20页/共 124页第二十一页，共124页。三种DNA复制的特征(tzhng)对比中间(zhngjin)物结构模板方向1、型复制型双链环状分子两条链双向2、型复制型双链环状分子一条链单向3、D型复制D型双链环状分子两条链单向第 21页/共 124页第二十二页，共124页。2.4 原核生物和真核生物 DNA复制(fzh)的特点原核原核(yunh)(yunh)生物生物DNADNA复制的特点复制的特点以大肠杆菌基因组以大肠杆菌基因组DNADNA复制为例：复制为例：基因组基因组DNADNA为双链双向为双链双向型等速复制型等速复制第 22页/共 124页第二十三页，共124页。E.coli双链复制(fzh)的起始1 1、主要发生、主要发生oriC oriC区域。区域。2 2、在、在oriC oriC序列上 序列上(245bp)(245bp)进行复制起始，由形成引发复 进行复制起始，由形成引发复合物开始，需要 合物开始，需要6 6种蛋白质装配成复合物，使环状超 种蛋白质装配成复合物，使环状超螺旋摸板转变为双链广泛解旋的形式 螺旋摸板转变为双链广泛解旋的形式(xngsh)(xngsh)。反应。反应是在 是在9kb 9kb和 和13kb 13kb的重复序列上。的重复序列上。3 3、DnaA DnaA首先结合在 首先结合在oriC oriC序列的 序列的4 4个 个9kb 9kb重复序列上。然 重复序列上。然后 后 DnaA DnaA作用于 作用于3 3个 个13kb 13kb重复序列，使这几个位点的 重复序列，使这几个位点的DNA DNA融化解链，形成开放复合物。融化解链，形成开放复合物。4 4、前引发复合物能是、前引发复合物能是DNA oriC DNA oriC区域解链约 区域解链约60bp 60bp，在，在 oriC oriC区域终止，并引发一段 区域终止，并引发一段RNA RNA引物。引物。第 23页/共 124页第二十四页，共124页。第 24页/共 124页第二十五页，共124页。第 25页/共 124页第二十六页，共124页。复制起始点解链第 26页/共 124页第二十七页，共124页。复制(fzh)起始区的结构特点（1 1）富 富含 含A A T T，这 这可 可能 能和 和双 双链 链易 易于 于解 解开 开起 起始 始复 复制 制有 有关；关；（2 2）含有多个回文结构（）含有多个回文结构（9 9 14 14个 个GATC GATC）8 8个 个GATC GATC较保守 较保守,CATC,CATC中的 中的“A”“A”已甲基化 已甲基化;（3 3）具有）具有4 4个反向重复顺序，作为蛋白结合位点；个反向重复顺序，作为蛋白结合位点；（4 4）此 此顺 顺序 序的 的右 右侧 侧毗 毗邻 邻区 区域 域有 有两 两个 个启 启动 动子 子，其 其可 可能 能的 的作 作用 用是 是：转 转录 录产 产生 生引 引物 物；产 产生 生复 复制 制必 必要 要的 的蛋 蛋白 白；产 产生 生调 调节 节功 功能 能(gngnng)(gngnng)的 的RNA RNA；起 起转 转录 录激 激活 活作用。作用。第 27页/共 124页第二十八页，共124页。DNA双螺旋的解链 复制时，DNA双链解开形成复制叉。此过程有许多(x du)蛋白质和酶参与完成。重要的酶和蛋白质有：（1）单链结合蛋白（SSB）（2）DNA解链酶（DNA helicase)（3）DNA拓扑异构酶(DNA topoisomerase)第 28页/共 124页第二十九页，共124页。单链结合(jih)蛋白SSB（single-strandbindingprotein)又称为双螺旋去稳定 又称为双螺旋去稳定(wndng)(wndng)蛋白（蛋白（helix helixdestabilizingprotein destabilizingprotein）由 由177 177个 个aa aa组成，在 组成，在E.coli E.coli中以四聚存在 中以四聚存在,分子量为 分子量为74KDa 74KDa。在原核中 在原核中SSB SSB与 与DNA DNA结合表现出协同效应。结合表现出协同效应。（1 1）SSB SSB之间的相互作用；之间的相互作用；（2 2）第一个）第一个SSB SSB和 和DNA DNA的结合改变了 的结合改变了DNA DNA的结构。的结构。第 29页/共 124页第三十页，共124页。DNA解螺旋(luxun)酶解螺旋酶是拓扑异构酶 型酶。具有(jyu)ATPase活性，催化DNA解链，放松负超螺旋。有两类：一是在滞后链解螺旋酶二是在前导链解螺旋酶第 30页/共 124页第三十一页，共124页。第 31页/共 124页第三十二页，共124页。nn 第 32页/共 124页第三十三页，共124页。解旋酶(helicase)第 33页/共 124页第三十四页，共124页。复制(fzh)叉移动带来的拓扑学问题第 34页/共 124页第三十五页，共124页。旋转旋转(xunzhu(xunzhun)n)酶引入负超螺酶引入负超螺旋的模型旋的模型nn 第 35页/共 124页第三十六页，共124页。复制(fzh)的引发 引发酶（引发酶（primase)primase)：一种：一种(y zh(y zhnn)特殊的特殊的RNARNA聚合酶聚合酶 引物：引物：RNARNA片段片段 引发体：引发体：66种蛋白质（种蛋白质（n,n,nDnaB,C)n,n,nDnaB,C)和和II共共同组成同组成 引发过程：前导链引发引发过程：前导链引发 后随链引发后随链引发 第 36页/共 124页第三十七页，共124页。RNA引物nn 引物酶催化合成RNA引物。nn 不同生物RNA引物长度(chngd)不同。nn 原核生物：174和 E.coli为2-5bnn 真核生物：5-10bnn M13、G4：20-30b第 37页/共 124页第三十八页，共124页。引物酶与RNA聚合酶nn 引物酶即RNA聚合酶，可从头合成引物。nn 例如：nn 大肠杆菌的引物酶nn 分子量60KD，有染色体基因dnaG编码(bin m)nn 引物合成长10-60个b.第 38页/共 124页第三十九页，共124页。第 39页/共 124页第四十页，共124页。nn 第 40页/共 124页第四十一页，共124页。冈崎片段与半不连续冈崎片段与半不连续(linx)(linx)复制复制 半不连续(linx)复制假说 1968年,日本冈崎（Okazaki)利用放射性同位素示踪培养大肠杆菌实验而证实，提出了DNA半不连续(linx)复制模型。第 41页/共 124页第四十二页，共124页。半不连续(linx)复制要点：1、复制叉的两条摸板链合成新生链的方式不同，即前导链是连续(linx)合成的，后随链是不连续(linx)合成的；2、前导链的连续(linx)合成总是领先于不连续(linx)合成的滞后链；第 42页/共 124页第四十三页，共124页。第 43页/共 124页第四十四页，共124页。补充：滞后链复制(fzh)的回环模型nn 回环模型：DNA双链在复制叉初同时进行复制，在滞后链摸板形成一个(y)环。nn 证据：nn 回环模型解释第 44页/共 124页第四十五页，共124页。第 45页/共 124页第四十六页，共124页。第 46页/共 124页第四十七页，共124页。复制(fzh)的终止1、链的终止不需要许多蛋白质的参与。2、当子链延伸达到(d do)terminus region（ter，带有多个20bp序列）时，DNA复制就终止了。Ter有点像一个陷井（trap），使复制叉只能进入，不能出来。Ter的功能主要是由Ter-Tus复合物（ter utilization substance）来完成的。Ter-Tus复合物能阻挡复制叉前移，等到相反方向的复制叉到达后，在拓扑异构酶 的作用下，使复制叉解体，释放子链。第 47页/共 124页第四十八页，共124页。复制(fzh)陷阱第 48页/共 124页第四十九页，共124页。聚合酶 DNA聚合酶的特点和种类 DNA聚合酶的共同特点是：（1）需要提供合成模板；（2）不能起始新的DNA链，必须要有引物提供3OH；（3）合成的方向(fngxing)都是53（4）除聚合DNA外还有其它功能。第 49页/共 124页第五十页，共124页。DNA聚合酶的种类(zhngli)nn DNA聚合酶-校正(jiozhng)酶，切除修复酶nn DNA聚合酶-酶活性低nn DNA聚合酶-主要复制酶nn DNA聚合酶-SOS修复酶nn DNA聚合酶-SOS修复酶第 50页/共 124页第五十一页，共124页。表E.coli 中的三种(snzhn)DNA 聚合酶 DNApol DNApol DNApol 结构分子量109KD 90KD 900KD构成 单体 单体 异多聚体分子数/细胞 400？10-20酶活性：53 聚合酶+35 外切酶+53 外切酶+(可切单链)突变体突变位点polA polBpolC(dnaE),dnaN,dnaZX,dnaQ,dnaT突变表型 修 复 有 缺陷能修复 阻止复制第 51页/共 124页第五十二页，共124页。DNA聚合酶I的发现(fxin)和结构nn 是第一个被鉴定出来的DNA聚合酶。nn 是1956年kornberg(昆伯格）从大肠杆菌中分离出来的。又称为kornberg酶nn 分子量109KD的单链-单体酶。nn 有polA基因(jyn)编码。第 52页/共 124页第五十三页，共124页。DNA聚合酶I的结构(jigu)第 53页/共 124页第五十四页，共124页。DNA聚合酶I的主要(zhyo)位点DNA聚合酶有6个结合位点：(1)模板(mbn)结合位点；(2)引物结合位点；(3)引物3/OH结合位点；(4)底物dNTP结合位点；(5)5/3/外切酶结合位点；(6)35校正位点。第 54页/共 124页第五十五页，共124页。nn 第 55页/共 124页第五十六页，共124页。DNA聚合酶 的功能(gngnng)nn 1.53聚合功能(gngnng)nn 2.35外切活性nn 3.53外切活性nn 4.内切酶活性第 56页/共 124页第五十七页，共124页。第 57页/共 124页第五十八页，共124页。第 58页/共 124页第五十九页，共124页。DNA聚合酶 与Klenow大片(d pin)段来源：是DNA聚合酶（Klenow酶）经枯草杆菌蛋白酶水解成2个片段，大片段为7600，小片段为3400。将大片段为7600称谓(chngwi)Klenow大片段功能：具有53聚合功能和35外切活性第 59页/共 124页第六十页，共124页。nn 第 60页/共 124页第六十一页，共124页。DNA聚合酶 的结构(jigu)nn 全酶由多个亚基（10种22个）组成(z chn)，即nn 222 2 2 2/2 2 2 nn 其中组成(z chn)核心酶，其余为辅助蛋白。第 61页/共 124页第六十二页，共124页。DNA DNA聚合酶聚合酶的亚基组成的亚基组成(z(z chnchn)第 62页/共 124页第六十三页，共124页。真核生物(shngw)DNA复制的特点特点：1、有多个复制起始点；2、各个起始点上只能(zh nn)复制起始一次；3、复制的起始需要原点识别复合（ORC）；4、复制叉移动速度慢；5、有15种以上DNA聚合酶。第 63页/共 124页第六十四页，共124页。真核生物(shngw)DNA的复制nn 真核生物DNA的复制与原核(yun h)生物的区别：nn 1、多个复制起始位点；nn 2、不同的复制单元不同时启动；nn 3、复制受调控；第 64页/共 124页第六十五页，共124页。真核生物(shngw)DNA聚合酶哺乳动物(brdngw)有5种（、）主要酶是DNA聚合酶和第 65页/共 124页第六十六页，共124页。第 66页/共 124页第六十七页，共124页。真核生物(shngw)端粒DNA 复制1、端粒是染色体末端的一种特殊结构，是染色体头部和尾部重复的DNA。2、端粒的存在是为了维持染色体的稳定，没有端粒,则末端暴露,易被外切酶水解，据报道说端粒与生命长短有关。3、端粒DNA是用端粒酶来合成的，端粒酶中含有RNA模板(mbn)，用来合成端粒.第 67页/共 124页第六十八页，共124页。端粒DNA的序列(xli)结构nn 1、端粒DNA的3端是由数百个串联重复GT丰富的短的寡核苷酸序列。nn 例如四膜虫的重复序列为-GGGGTT-，人为-AGGGTT-。nn 2、端粒DNA序列虽不含功能基因，但对维持染色体的稳定性起着重要作用。如果端粒丧失，染色体之间可能出现端-端融合、降解、重排乃至染色体丢失等变化，最后细胞(xbo)衰亡。第 68页/共 124页第六十九页，共124页。端粒酶(telomerase)n n 由蛋白质和 由蛋白质和RNA RNA两部分组成，其中 两部分组成，其中RNA RNA作为合成端 作为合成端粒 粒DNA DNA的模板，端粒酶是目前所知唯一携带 的模板，端粒酶是目前所知唯一携带RNA RNA模板的逆转录酶，具有种属特异性。模板的逆转录酶，具有种属特异性。n n 例如四膜虫的端粒酶，其 例如四膜虫的端粒酶，其RNA RNA部分含 部分含159 159个核苷酸，个核苷酸，其中有一段序列 其中有一段序列(xli)(xli)为 为5-CAACCCCAA-3 5-CAACCCCAA-3可作 可作为合成端粒 为合成端粒DNA3 DNA3端 端GT GT 丰富序列 丰富序列(xli)-(xli)-GGGGTT-GGGGTT-模板。人端粒酶的 模板。人端粒酶的RNA RNA含 含450 450个碱基，其 个碱基，其中 中-CUAACCCUAAC-CUAACCCUAAC-为合成 为合成-AGGGTT-AGGGTT-的模板。的模板。第 69页/共 124页第七十页，共124页。端粒酶复制(fzh)n n 是 是1985 1985年发现的一种核糖核蛋白酶，由三部分组成：端粒酶 年发现的一种核糖核蛋白酶，由三部分组成：端粒酶RNA RNA、端粒酶协同蛋白和端粒酶逆转录酶。端粒酶协同蛋白和端粒酶逆转录酶。n n 该酶兼有提供 该酶兼有提供RNA RNA模板和催化逆转录的功能，通过一种称为爬行模 模板和催化逆转录的功能，通过一种称为爬行模型 型(mxng)(mxng)的机制维持染色体的完整。的机制维持染色体的完整。n n 端粒酶结合后，依其 端粒酶结合后，依其RNA RNA模板，在端粒单链 模板，在端粒单链3-OH 3-OH为引物基础上，不 为引物基础上，不断反向转录，催化其延长，到一定长度，形成 断反向转录，催化其延长，到一定长度，形成G-G G-G配对的发夹结构，配对的发夹结构，3-OH 3-OH端回折与互补链方向一致，端粒酶脱落，由 端回折与互补链方向一致，端粒酶脱落，由DNA DNA聚合酶催化，聚合酶催化，按新延伸的链为模板合成互补链。按新延伸的链为模板合成互补链。n n DNA DNA末端复制变短和用端粒酶增加其长度，这两个过程处于平衡状 末端复制变短和用端粒酶增加其长度，这两个过程处于平衡状态，所以染色体保持大致相同的长度。态，所以染色体保持大致相同的长度。第 70页/共 124页第七十一页，共124页。小结(xioji)端粒酶与端粒复制特点nn 作用：延长端粒 nn 过程：与之互补，反转录，再互补，再转录。一次一个重复序列。nn 分布(fnb)：生殖细胞和癌细胞 nn（体细胞无，所以，体细胞继代培养若干代后即停止分裂甚至凋亡。）nn 端粒功能nn 稳定末端结构，辅助末端复制。第 71页/共 124页第七十二页，共124页。补充：真核生物DNA 复制(fzh)的代表 病毒SV40 DNA复制(fzh)n n 病毒 病毒SV40 DNA SV40 DNA有 有5243bp.5243bp.n n 寄生在猴细胞内，形成具有核小体结构的微染色体 寄生在猴细胞内，形成具有核小体结构的微染色体n n 复制特点 复制特点(tdi(tdi n)n)：n n 1 1、有自身编码的、有自身编码的T T抗原参与复制，其余组分来自寄主 抗原参与复制，其余组分来自寄主细胞。细胞。n n 2 2、T T抗原有类似于 抗原有类似于oriC oriC复制体系中的 复制体系中的DnaA DnaA的作用 的作用第 72页/共 124页第七十三页，共124页。第 73页/共 124页第七十四页，共124页。SV40DNA SV40DNA的复制起始 的复制起始(q(q sh sh)区域 区域第 74页/共 124页第七十五页，共124页。SV40DNA SV40DNA的复制 的复制(fzh)(fzh)起始区序列 起始区序列nn 第 75页/共 124页第七十六页，共124页。SV40DNA SV40DNA的复制 的复制(fzh)(fzh)过程 过程1、T抗原和RF-A蛋白识别复制起始区，DNA聚合酶、引物酶结合到起始区上，开始合成异端RNA引物；2、RF-C蛋白结合到引物上，促使DNA聚合酶合成前导链的一条片段；随后DNA聚合酶从前导链上解离下来，参与(cny)后滞链的合成；DNA聚合酶与RF-C作用结合到前导链的第一段3/-OH末端，继续合成前导链。第 76页/共 124页第七十七页，共124页。小结(xioji)细菌和真核复制酶比较 组成 组成 细菌 细菌 真核 真核复制酶 复制酶 聚合酶 聚合酶 聚合酶 聚合酶 进行性因子 进行性因子 夹子 夹子 PCNA PCNA定位 定位(dngwi)(dngwi)因子 因子 复合物 复合物 RF-C RF-C引物合成酶 引物合成酶 引物酶 引物酶 聚合酶 聚合酶 去除引物 去除引物 聚合酶 聚合酶 RNaseH1/MF-1 RNaseH1/MF-1滞后链修复 滞后链修复 聚合酶 聚合酶 连接酶 连接酶 聚合酶 聚合酶 连接酶 连接酶 解螺旋酶 解螺旋酶 DnaB T DnaB T抗原 抗原消除张力 消除张力 拓扑异构酶 拓扑异构酶 拓扑异构酶 拓扑异构酶单链结合 单链结合 SSB RP-A SSB RP-A第 77页/共 124页第七十八页，共124页。复制(fzh)的调控 大肠杆菌染色体DNA的复制调控1、染色体复制与细胞分裂是同步的，但不偶连。2、复制的起始(q sh)与复制子的起始(q sh)物位点和调节蛋白质的相互作用有关。起始(q sh)物位点的突变可使复制停止导致细胞死亡。第 78页/共 124页第七十九页，共124页。大肠杆菌(d chn n jn)染色体复制的调控机制1、在复制子上。2、复制子的调控由复制起始因子和起始位点两部分组成。3、大肠杆菌(d chn n jn)DNA复制的起始点序列oriC与起始因子dnaA、dnaH等的相互作用，启动复制。第 79页/共 124页第八十页，共124页。第 80页/共 124页第八十一页，共124页。质粒质粒ColE1 DNAColE1 DNA复制复制(fzh)(fzh)的调控的调控1 1、质粒、质粒ColE1DNA ColE1DNA复制从 复制从RNA RNA的转录开始。的转录开始。2 2、RNA RNA转录的起始于 转录的起始于ori ori上游 上游555bp 555bp处。处。3 3、转录合成的、转录合成的RNA RNA引物有两种调控 引物有两种调控(dio kn)(dio kn)：（1 1）RNA RNA（与（与RNA RNA引物互补的 引物互补的108b 108b的 的RNA RNA分子）分子）-阻止 阻止RNaseH RNaseH产生 产生RNA RNA引物的 引物的3/-OH 3/-OH末端；末端；（2 2）附近基因编码的蛋白质）附近基因编码的蛋白质Rop Rop蛋白 蛋白 抑制引物的形 抑制引物的形成。成。第 81页/共 124页第八十二页，共124页。第 82页/共 124页第八十三页，共124页。RNA的调控(dio kn)第 83页/共 124页第八十四页，共124页。真核生物(shngw)DNA复制的调控nn 有三个水平的调控：nn 1、细胞生活(shnghu)周期水平的调控nn 细胞周期分为：间期 G1、S、G2nn 分裂期 Mnn 2、染色体复制水平的调控nn 3、复制子水平的调控第 84页/共 124页第八十五页，共124页。细胞周期第 85页/共 124页第八十六页，共124页。细胞周期的调控(dio kn)发现了细胞周期的控制 发现了细胞周期的控制(kngzh)(kngzh)机制。机制。n n CDK CDK细胞周期蛋白依赖酶 细胞周期蛋白依赖酶n n cyclin cyclin细胞周期蛋白质 细胞周期蛋白质n n CDK CDK分子可以比作引擎，细胞周期 分子可以比作引擎，细胞周期蛋白可以比作齿轮箱以控制引 蛋白可以比作齿轮箱以控制引 擎处 擎处于空转状态或者驱动 于空转状态或者驱动(q dn(q dn)细胞继续细胞周期。细胞周期蛋白 细胞继续细胞周期。细胞周期蛋白依赖激酶分子和细胞周期蛋白驱动 依赖激酶分子和细胞周期蛋白驱动(q dn(q dn)细胞从一个阶段到下 细胞从一个阶段到下一个阶段。一个阶段。n n 他们识别出了所有真核生物中调节 他们识别出了所有真核生物中调节细胞周期的关键分子，真核生物包 细胞周期的关键分子，真核生物包括酵母菌，植物，动物和人。这些 括酵母菌，植物，动物和人。这些发现可为人类找到诊疗癌症的新方 发现可为人类找到诊疗癌症的新方法。法。第 86页/共 124页第八十七页，共124页。2.5 DNA的修复(xif)nn DNA复制时，会出现碱基错配现象，或因环境因素使DNA损伤等。在细胞内有DNA修复系统。可保证DNA损伤的修复。nn 修复系统有：nn 1、错配修复nn 2、碱基切除(qich)修复nn 3、核苷酸切除(qich)修复nn 4、直接修复第 87页/共 124页第八十八页，共124页。1 错配修复（错配修复（mismatch Repairmismatch Repair）n n 错配修复对 错配修复对DNA DNA复制忠 复制忠实性的贡献力达 实性的贡献力达102-103 102-103，DNA DNA子链中的错配几 子链中的错配几乎完全 乎完全(wnqun)(wnqun)都被修 都被修正，充分反映了母链的 正，充分反映了母链的重要性。重要性。第 88页/共 124页第八十九页，共124页。第 89页/共 124页第九十页，共124页。第 90页/共 124页第九十一页，共124页。2.2.碱基切除修复（碱基切除修复（Base-Excision Repair Base-Excision Repair）DNA gylcosylases DNA gylcosylases能特异性识别 能特异性识别(shbi)(shbi)常见的 常见的DNA DNA损伤 损伤（如胞嘧啶或腺嘌呤去氨酰化产物）并将受损害碱基切除。（如胞嘧啶或腺嘌呤去氨酰化产物）并将受损害碱基切除。去掉碱基后的核苷酸被称为 去掉碱基后的核苷酸被称为AP AP位点（位点（apurinic or apurinic or apyrimidinic apyrimidinic）。细胞中最常见的）。细胞中最常见的Uracil Glycosylase Uracil Glycosylase就能 就能特异性切除细胞中的去氨基胞嘧啶。特异性切除细胞中的去氨基胞嘧啶。第 91页/共 124页第九十二页，共124页。3.核苷酸切除修复(xif)（nucleotide-excision repair）当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，由核苷酸切除修复(xif)系统负责进行修复(xif)。第 92页/共 124页第九十三页，共124页。第 93页/共 124页第九十四页，共124页。4.DNA的直接(zhji)修复（Direct repair）第 94页/共 124页第九十五页，共124页。第 95页/共 124页第九十六页，共124页。第 96页/共 124页第九十七页，共124页。错配修复第 97页/共 124页第九十八页，共124页。找错配碱基第 98页/共 124页第九十九页，共124页。错配修复过程(guchng)第 99页/共 124页第一百页，共124页。2.6 DNA的转座或移位(y wi)第 100页/共 124页第一百零一页，共124页。转座因子或转位(zhun wi)因子概念发现：发现：1 1、20 20世纪 世纪40 40年代由美国的女遗传学家 年代由美国的女遗传学家meclintock meclintock在 在玉米中发现的。玉米中发现的。2 2、60 60年代又在酵母和细菌中发现。年代又在酵母和细菌中发现。概念：指基因组中可移动的控制因子。概念：指基因组中可移动的控制因子。用 用Tn Tn表示 表示(bi(bi osh)osh)。最初叫插入序列（最初叫插入序列（Inserted seguence)Inserted seguence)又称 又称IS IS因子。因子。第 101页/共 124页第一百零二页，共124页。转位因子转位因子(ynz(ynz)结构特点和类型结构特点和类型nn 结构特点：nn 1、两端有末端重复序列（TIR）；nn 2、绝大多数转位因子含有开放阅读框（ORF），可能是转座酶的基因(jyn)，其功能是促进转位因子的转位。nn 3、靶序列在转位因子的两侧形成正向重复序列。第 102页/共 124页第一百零三页，共124页。nn 第 103页/共 124页第一百零四页，共124页。转位(zhun wi)因子的类型原核生物(shngw)细菌的转位因子根据结构的大小分：1、插入序列，一般小于2000bp2、复合转位子3、TnA型转位子第 104页/共 124页第一百零五页，共124页。1、细菌(xjn)的插入序列 细菌的插入序列是细菌染色体和质粒的正常组分。细菌的插入序列是细菌染色体和质粒的正常组分。组成：由一段 组成：由一段DNA DNA序列和两端重复序列组成。序列和两端重复序列组成。特点：特点：1 1、只含有与转位有关的基因、只含有与转位有关的基因(jyn)(jyn)，不含有其他基因，不含有其他基因(jyn)(jyn)。2 2、末端序列长度一般在、末端序列长度一般在1525bp 1525bp之间。之间。第 105页/共 124页第一百零六页，共124页。nn 第 106页/共 124页第一百零七页，共124页。2、复合(fh)转位子nn 复合转位子是一类复杂的转位子。nn 组成：有两个(lin)重复序列夹着一个或多个结构基因组成。nn 特点：1、除含有转位有关的功能基因外，还含有其它的基因如抗药性基因、抗金属离子基因、抗毒素基因。nn 2、结构较复杂，有200020000bp第 107页/共 124页第一百零八页，共124页。nn 第 108页/共 124页第一百零九页，共124页。复合(fh)转位子基因特征nn 第 109页/共 124页第一百一十页，共124页。3、TnA型转位子(wi zi)nn 组成：含有约5000bp的转位子(wi zi)有关基因和抗药性基因。nn 特点：两端没有IS序列，通常含有末端反向重复序列。例如Tn3第 1 10页/共 124页第一百一十一页，共124页。nn 第 1 1 1页/共 124页第一百一十二页，共124页。转座作用(zuyng)的机理1 1、转座时插入的靶序列（受体分子的短序列）、转座时插入的靶序列（受体分子的短序列）的 的DNA DNA会被复制，使插入的转座子位于重复 会被复制，使插入的转座子位于重复的靶序列之间。的靶序列之间。2 2、靶序列复制的机制、靶序列复制的机制(jzh)(jzh)可能起源于特定的内 可能起源于特定的内切酶所造成的粘性 切酶所造成的粘性DNA DNA末端。末端。3 3、转座有复制性和非复制性两大类。、转座有复制性和非复制性两大类。复制性转座是整个转座子被复制，所移动和转 复制性转座是整个转座子被复制，所移动和转位的是原转座子的拷贝。位的是原转座子的拷贝。非复制性转座是原始转座子实体直接移位。非复制性转座是原始转座子实体直接移位。第 1 12页/共 124页第一百一十三页，共124页。nn 第 1 13页/共 124页第一百一十四页，共124页。第 1 14页/共 124页第一百一十五页，共124页。转座作用(zuyng)的遗传学效应 转座子印发了许多遗传变异。其遗传学效应主要有：（1）引起插入突变。（2）产生(ch nshng)新基因。（3）产生(ch nshng)染色体畸变。（4）引起的生物进化.第 1 15页/共 124页第一百一十六页，共124页。转座引起插入转座引起插入(ch r)(ch r)突变突变第 1 16页/共 124页第一百一十七页，共124页。真核生物(shngw)中的转座子1 玉米中的控制因子发现：类型：玉米细胞内的控制因子可归纳为两大类：自主性因子：具有自主剪接和转座的功能非自主性因子：单独(dnd)存在时稳定，不能转座；当基因组中存在与非自主性因子同家族的自主性因子时才能具备转做功能，成为与自主性因子相同的转座子。第 1 17页/共 124页第一百一十八页，共124页。Transposons in EucaryoteAc-Ds:CCbzbzIIBzBzCIBzbz无色(ws)青铜色 无色(ws)理论(lln)上：实际上：稳定的紫色突变、不稳定的斑点突变Ds+Ds+DsDsDs+DsC:色素基因I：色素抑制基因Bz：紫红色Bz：青铜色Ds+：染色体上存在解离因子第 1 18页/共 124页第一百一十九页，共124页。Ds因子(ynz)的存在：1、使染色体断裂，导致I基因的缺失稳定的紫色突变（Ac因子(ynz)不存在时突变稳定）紫色色素(ss)抑制基因紫色基因(jyn)第 1 19页/共 124页第一百二十页，共124页。插入(chr)解离(jil)紫色2、Ds因子的移动（存在(cnzi)Ac 因子）插入到C基因中无色；从C基因解离紫色青铜色色素基因紫色基因青铜色基因插入无色第 120页/共 124页第一百二十一页，共124页。2、果蝇(u yn)中的转座子-Copia转座子第 121页/共 124页第一百二十二页，共124页。第二章 思考题nn 1、解释(jish)名词nn HMG蛋白nn C值矛盾nn 卫星DNAnn 复制子nn 转座子nn Klenow大片段第 122页/共 124页第一百二十三页，共124页。第二章 思考题nn 2、染色体的组蛋白有那些特征？nn 3、原核生物和真核生物的基因组有何差异(chy)？nn 4、环状双链DNA的复制依中间物的结构可分为那几类？nn 5、DNA修复与修复酶有何关系？nn 6、原核生物与真核生物DNA复制如何调控？第 123页/共 124页第一百二十四页，共124页。