药学分子生物学笔记4

  第四章DNA的复制、突变、损伤和修复

 

  DNA的复制

 

  ★半保留复制：DNA复制过程中，两条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的。

 

  1.DNA复制的起始点：复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起点（ori ）.

 

  2.复制子

 

  ★：DNA复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的DNA单位称为复制子.

 

  3.复制叉：DNA分子复制是复制起始点两条链解开成单链，分别做模板各自合成其互补链所形成的Y形结构.

 

  4.复制方向：

 

  ①双向复制：从原点开始在两个方向各有一个复制叉在延伸，直至与临近的复制叉汇合 ②单向复制：

 

  5.复制终点：

 

  ①环状DNA复制终点：两个复制叉进行到特殊的终止位点复制终止。有两个终止区域，需要tus基因的产物识别终止区信号序列，阻止复制叉继续前进 ②线状DNA分子的复制终点：串联体模型DNA复制的酶学.

 

  1.使DNA链解离的酶：

 

  ①解旋酶（helicase）：通过ATP获能，

 

  沿5‘→3’方向解开DNA双链 ②单链DNA结合蛋白

 

  （single-strand binding protein， SSB）：

 

  单链DNA结合，阻止其再形成双链体状态 ③拓扑异构酶 （DNA Topisomerase ）：催化DNA拓扑异构体相互转换，松弛超螺旋 2.DNA聚合酶（DNA polymerase） ①大肠杆菌DNA聚合酶 I：

 

  ★三种活性

 

  5'→3'DNA聚合酶活性；

 

  3'→5'外切酶活性，去除错误碱基，有校对作用

 

  5’→3’外切酶活性，去除RNA引物及修正错误碱基，可水解成klenow片段和一个小片段

 

  DNA的复制过程

 

  ★半不连续复制（semidiscontinuous replication） —DNA复制过程中，先导链合成是连续的；后随链合

 

  成是先形成小片段（冈崎片段 ），再连接而成大片段。

 

  冈崎片段：DNA合成过程中，后随链的合成是不连续的进行的，先合成许多片段，最后各段再连接成为一条长链，这些小的片段称为冈崎片段 原核生物的DNA复制

 

  ★复制原点（Ori C）

 

  ⑴245bp的DNA序列 ⑵富含A-T ⑶3个13聚体的回文结构 ⑷4个9聚体的重复序列 ⑸重复序列紧邻启动子 ⑹起到转录激活作用。

 

  复制的延伸

 

  ★1. 先导链（leading strand） 合成：以3’ →5’亲本链为模板，由引发体合成引物，DNA聚合酶Ⅲ

 

  催化以5’→3’合成一条完整的新链

 

  ★2.后随链（lagging strand） 合成：引物RNA合成→DNA pol Ⅲ→合成冈崎片段→ DNA pol I切除冈

 

  崎片段上的RNA引物→由DNA连接酶连接两个冈崎片段→形成完整的DNA后随链

 

  E.Coli DNA复制的终止

 

  E.Coli DNA具有终止位点（ter），与蛋白质Tus结合，阻止解链酶活性而终止复制

 

  真核生物DNA复制的特点

 

  1.DNA复制时要克服核小体结构的空间阻碍，复制叉前进速度慢

 

  2.真核生物多起点复制

 

  3.自主复制序列（ARS），核心序列为： 5′-ATTTATRTTA-3′

 

  4.DNA聚合酶有5种，分别负责先导链和后随链的合成

 

  5.真核细胞内引物酶与polA紧密偶联，原核细胞引发酶和解旋酶偶联在一起形成复制体的一部分

 

  6.真核细胞的复制起始点和复制子的大小在不同的发育时期会发生改变

 

  7.真核生物在完成全部复制之前，各个起始点上DNA的复制不能再开始；

 

  8.DNA的延长取决于增殖细胞核抗原（PCNA）

 

  真核细胞DNA复制的终止

 

  真核细胞DNA末端的复制即端粒结构的形成 端粒是一段DNA序列和蛋白质形成的复合体 端粒DNA由多个串联的5-8bp寡核苷酸序列组成端粒DNA的合成。

 

  1端粒酶是反转录酶，由蛋白质和RNA两部分组成，它以自身的RNA为模板，在后随链模板DNA的3’OH末端延长DNA

 

  2再以这种延长的DNA为模板，继续合成后随连形成端粒结构。

 

  ★端粒的功能和特点

 

  1保证线性DNA的完整复制。

 

  2保护染色体末端不受核酸酶水解和不发生染色体的异常重组 3体细胞端粒酶活性低。

 

  4随着复制次数的增加端粒DNA逐步缩短，细胞组建停止分裂，进而进入凋亡 5恶性肿瘤细胞可表达端粒酶，永生分裂 单链环状DNA的复制。

 

  φX174噬菌体由一个单链环状DNA组成，这条链称为正（＋）链；合成的互补链称为负（一）链。双链体的复制以滚环复制方式进行。

 

  线状DNA的复制过程

 

  1.复制从DNA中间开始—T7噬菌体

 

  复制起始必需的三个酶：T7RNA聚合酶、T7DNA聚合酶和基因4蛋白（gene product 4， gp4） 复制由转录开始 必需以RNA为引物

 

  2.复制从末端开始—腺病毒， 以单链置换形式进行复制

 

  逆转录病毒的复制 逆转录酶：

 

  1.RNA指导的DNA聚合酶（以RNA为模板合成DNA） 2.DNA指导的DNA聚合酶（以DNA为模板合成DNA） 3.核糖核酸酶H （RNase H）活性

 

  基因突变

 

  ★突变（mutation）—DNA碱基序列发生可遗传的改变

 

  1.碱基置换：指DNA分子中一个碱基对被另一个不同的碱基对取代所引起的突变，也称为点突变（point mutation）。点突变分转换和颠换两种形式。

 

  2.移码突变（frameshift mutation）：指DNA片段中某一位点插入或丢失一个或几个（非3或3的倍数）碱基对时，造成插入或丢失位点以后的一系列编码顺序发生错位的一种突变。引起该位点以后的遗传信息出现异常。

 

  ★1.同义突变：突变没有引起编码氨基酸变化，不影响蛋白质一级结构

 

  ★2.错义突变：碱基序列的改变引起表达产物蛋白质氨基酸序列的改变

 

  ★3.无义突变：指某个碱基的改变使编码某种氨基酸的密码子变为终止密码子，使肽链过早终止，蛋白产物一般没有活性。

 

  突变的原因

 

  1自发突变（spontaneous mutation）：由于正常的细胞活动，或细胞与环境的随机相互作用的过程所引起的生物DNA序列的改变。

 

  ★原因：DNA复制错误、DNA自发的化学改变、碱基的互变异构体导致错配、氧化作用损伤碱基

 

  2诱发突变（induced mutation）： 特定的化学或物理因素引起的DNA序列改变。

 

  ★ 原因：射线（紫外线和电离辐射）、化学诱变剂、碱基修饰、DNA插入剂

 

  DNA损伤的类型1各种射线 2化学诱变剂：碱基类似物、烷化剂、DNA插入剂等 DNA的修复系统

 

  1复制修复：校正DNA复制过程中产生的碱基错误连接 ①尿嘧啶糖基酶系统：切除进入DNA分子的尿嘧啶核苷酸

 

  ②错配修复：原核细胞内存在Dam甲基化酶，能使位于5`GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。复制后DNA在短期内（数分钟）为半甲基化的GATC序列，一旦发现错配碱基，即将未甲基化链切除一段包含错误碱基的序列，并以甲基化的链为模板进行修复 2损伤修复 ①光复活修复 ②甲基转移酶 ③切除修复 3复制后修复 （postreplication repair） ①大肠杆菌的重组修复系统

 

  ②SOS修复：DNA分子受损伤的范围较大，在复制受到抑制时出现的一种应急修复作用

  

    更多考研相关资讯，请关注圣才考研网。