DNA復(fù)制損傷與修復(fù)

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1、第二章DNA的復(fù)制、損傷與修復(fù)DNA是由四種脫氧核糖核酸所組成的長鏈大分子，是遺傳信息的攜帶者。生物體的遺傳信息就貯存在DNA的四種脫氧核糖核酸的排列順序中。DNA通過復(fù)制將遺傳信息由親代傳遞給子代；通過轉(zhuǎn)錄和翻譯，將遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)分子，從而決定生物的表現(xiàn)型。DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程就構(gòu)成了遺傳學(xué)的中心法則。在RNA病毒中，其遺傳信息貯存在RNA分子中。因此，在這些生物體中，遺傳信息的流向是RNA通過復(fù)制，將遺傳信息由親代傳遞給子代，通過反轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給DNA，再由DNA通過轉(zhuǎn)錄和翻譯傳遞給蛋白質(zhì)，這種遺傳信息的流向就豐富了中心法則的內(nèi)容。DNAdependen

2、tDNApolymerase——DDDPDNAdependentRNApolymerase——DDRPRNAdependentRNApolymerase——RDRPRNAdependentDNApolymerase——RDDPDNA復(fù)制的基本過程：復(fù)制的起始(initiation)DNA鏈的延伸(elongation)復(fù)制的終止(termination)第一節(jié)DNA復(fù)制概況一、DNA復(fù)制的半保留性DNA在復(fù)制時，以親代DNA的每一股作模板，合成完全相同的兩個雙鏈子代DNA，每個子代DNA中都含有一股親代DNA鏈，這種現(xiàn)象稱為DNA的半保留復(fù)制(semi-conservative

3、replication)。DNA以半保留方式進行復(fù)制，是在1958年由M.Meselson和F.Stahl所完成的實驗所證明。該實驗首先將大腸桿菌在含15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)約十五代，使其DNA中的堿基氮均轉(zhuǎn)變?yōu)?5N。將大腸桿菌移至只含14N的培養(yǎng)基中同步培養(yǎng)一代、二代、三代。分別提取DNA，作密度梯度離心，可得到下列結(jié)果：二、復(fù)制起點的結(jié)構(gòu)特征DNA在復(fù)制時，需在特定的位點起始，這是一些具有特定核苷酸排列順序的片段，即復(fù)制起始點（復(fù)制子）。3個連續(xù)的13bp序列，富含AT反向重復(fù)出現(xiàn)四次9bp序列酵母自主復(fù)制序列在原核生物中，復(fù)制起始點通常為一個，而在真核生物中則為多個。三、R

4、NA引物參與DNA復(fù)制的DNA聚合酶，必須以一段具有3’端自由羥基（3’-OH）的RNA作為引物(primer)，才能開始聚合子代DNA鏈。RNA引物的大小，通常為1－10個核苷酸。RNA引物的堿基順序，與其模板DNA的堿基順序相配對。四、雙向復(fù)制DNA復(fù)制時，以復(fù)制起始點為中心，向兩個方向進行復(fù)制。但在低等生物中，也可進行單向復(fù)制（如滾環(huán)復(fù)制）。五、DNA的半不連續(xù)復(fù)制由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA鏈，即模板DNA鏈的方向必須為3'→5'。因此，分別以兩條親代DNA鏈作為模板聚合子代DNA鏈時的方式是不同的。以3′→5′方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在復(fù)

5、制時基本上是連續(xù)進行的，其子代鏈的聚合方向為5′→3′，這一條鏈被稱為前導(dǎo)鏈(leadingstrand)。而以5′→3′方向的親代DNA鏈為模板的子代鏈在復(fù)制時則是不連續(xù)的，其鏈的聚合方向也是5′→3′，這條鏈被稱為滯后鏈(laggingstrand)。由于親代DNA雙鏈在復(fù)制時是逐步解開的，因此，滯后鏈的合成也是一段一段的。DNA在復(fù)制時，由滯后鏈所形成的一些子代DNA短鏈稱為岡崎片段(Okazakifragment)。岡崎片段的大小，在原核生物中約為1000～2000個核苷酸，而在真核生物中約為100個核苷酸。半不連續(xù)復(fù)制Semi-discontinuousreplica

6、tion岡崎片段OkazakifragmentLeadingstrandLaggingstrandReplicationfork前導(dǎo)鏈的連續(xù)復(fù)制和滯后鏈的不連續(xù)復(fù)制在生物界是有普遍性的，因而稱之為DNA的半不連續(xù)復(fù)制。TheshortdiscontinuoussegmentsarecalledOkazakiFragments.?Inbacteriatheyareapproximately1000ntinlength;ineukaryotestheyareapproximately200ntinlength.圖2-7DNA雙螺旋的解旋第二節(jié)　參與DNA復(fù)制的酶、相關(guān)蛋白及酶學(xué)機

7、制在細胞中，雙螺旋DNA復(fù)制是DNA聚合酶催化的酶促反應(yīng)過程。但DNA聚合酶只能延長已有的DNA或RNA引物鏈，不能從頭起始DNA鏈的合成；而且在DNA復(fù)制中形成特殊的復(fù)制叉（或生長叉）結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)，DNA雙螺旋中的兩條鏈纏繞在一起，要拷貝每一條鏈都必須將雙螺旋DNA解旋（unwinding），并釋放或吸收由此產(chǎn)生的扭力，這就要求雙螺旋和超螺旋的解旋與重新形成，DNA聚合酶不能完成這一過程；在不連續(xù)合成中形成短的岡崎片段（Okazakifragment）的連接也是DNA聚合酶無法完成的。實際上，