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DNA的生物合成PPT生物化学课件下载

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DNA的生物合成PPT生物化学课件下载文字介绍:1DNADNA的生物合成的生物合成生物化学与分子生物学教研室刘先俊23一、DNA半保留复制的概念及其实验证据在DNA复制过程中，DNA双螺旋结构的两条多核苷酸链彼此分开，然后，每条链各自作为模板，在其上分别合成出一条互补链，这样，新形成的两个DNA分子（子代DNA）与原来DNA分子（亲代DNA）的核苷酸序列完全相同。在此过程中，每个子代DNA的两条链，一条来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种方式称为DNA的半保留复制。4子链继承母链遗传信息的几种可能方式全保留式半保留式混合式51953年，Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型的同时，即提出DNA是通过半保留复制1958年，Meselson和Stahl通过实验证实了“半保留复制”的设想。首先将大肠杆菌置于含15NH4Cl的培养基中培养若干代后，使大肠杆菌DNA全部成为15N-DNA（由于大肠杆菌生长繁殖过程中，需要利用培养基中的N作为氮源以合成其DNA或RNA等含氮物质，在仅提供15N的情况下，大肠杆菌合成的DNA必然为15N-DNA）。6普通大肠杆菌为14N-DNA，14N和15N是N元素的两种非放射性同位素，其中，15N比14N“重”。当分别提取出其相应DNA后，在进行CsCl等密度梯度离心时，15N-DNA与14N-DNA由于两者“重量”的差别而位于离心管不同位置，前者称为“重”DNA，后者称为“轻”DNA。因而可通过密度梯度离心而区分开来。随后，再将含15N-DNA的大肠杆菌置于含14N的培养基中培养，此后，在不同时间（第一代、第2代、第3代……等）取样进行密度梯度离心。其结果是：78第1代：出现1条DNA带，其位置既非“轻”DNA带也非“重”DNA带的位置，而处于两带之间的中间位置。第2代：出现2条DNA带，其中一条的位置与第1代的位置相同（即处于“轻”带和“重”带之间的中间位置），另一条出现在“轻”DNA带的位置。第3代：于第2代类似，也出现2条DNA带，其位置与第2代相同，即一条中间位置的带和一条“轻”带，但“轻”带的DNA更多了。第4代及以后：均为2条DNA带，其位置与第2代、第3代相似，但“轻”带的DNA越来越多，而中间位置带的DNA越来越少。910为了证实DNA分子中只有一条是新合成的，Meselson和Stahl将提取出的第1代大肠杆菌DNA加热处理，使其变性后仍通过CsCl超速离心分离，在紫外吸收扫描图上可见两个比重不同的紫外吸收峰，从而确证了第1代细菌的DNA是由两条比重不同的链所组成，排除了其它可能性。1112半保留复制的意义按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。13二、二、DNADNA复制的基本特点复制的基本特点（一）半保留复制（一）半保留复制模板模板原则原则特点特点亲代的亲代的DNADNA双链，每股链都可作为模板双链，每股链都可作为模板按按碱基配对原则碱基配对原则指导新链的合成指导新链的合成**合成的两个子代合成的两个子代DNADNA分子碱基顺序与亲分子碱基顺序与亲代分子完全一样代分子完全一样**一条链来自于亲代的一条链来自于亲代的DNADNA链，另一条链链，另一条链是新合成的链是新合成的链141516（二）半不连续复制（二）半不连续复制11、体内仅存在、体内仅存在55’’33’’的的DNADNA聚合酶聚合酶22、前导链与随从链（岗崎片段）、前导链与随从链（岗崎片段）17181.前导链DNADNA复制时，一股以复制时，一股以33’’55’’方向方向的母链作为模板，指导新合成的链以的母链作为模板，指导新合成的链以55’’33’’方向连续合成的链称为前导链。方向连续合成的链称为前导链。（复制方向与解链方向一致）（复制方向与解链方向一致）192.随从链DNADNA复制时，一股以复制时，一股以55’’33’’方向的方向的母链作为模板，指导新合成的链沿母链作为模板，指导新合成的链沿55’’33’’合成，合成，10001000——20002000个核苷酸不连续的个核苷酸不连续的小片段的链称为随从链。小片段的链称为随从链。（复制方向与解链方向相反（复制方向与解链方向相反))203.岗崎片段DNADNA复制时，一股以复制时，一股以55’’33’’方向的母方向的母链作为模板，指导新合成的链沿链作为模板，指导新合成的链沿55’’33’’合合成成10001000——20002000个核苷酸不连续的小片段个核苷酸不连续的小片段称之为岗崎片段。称之为岗崎片段。岗崎片段由岗崎片段由DNADNA连接酶连成一条完整连接酶连成一条完整的新链。的新链。21 4.半不连续复制在在DNADNA复制过程中，复制过程中，亲代亲代DNADNA分子中以分子中以33’’55’’方向的母链作方向的母链作为模板指导新的链以为模板指导新的链以55’’33’’方向连续合成，方向连续合成，另一股以另一股以55’’33’’为方向的母链则指导新为方向的母链则指导新合成的链以合成的链以55’’33’’方向合成方向合成10001000——20002000个个核苷酸长度的许多不连续的片段（岗崎片段），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。这种复制方式称之为半不连续复制。22（三）双向复制原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。复制中的DNA成为状。2324真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon)。复制子是独立完成复制的功能单位。2526三、参与三、参与DNADNA复制的一些酶类和蛋白质复制的一些酶类和蛋白质DNADNA链合成基本条件链合成基本条件::dNTPdNTPMgMg++++33’’-OH-OH引物引物DNADNA模板模板酶和蛋白质因子酶和蛋白质因子27（一）DNA聚合酶DNA聚合酶（DNApolymerase）在有DNA模板存在时，可催化合成DNA，因此，又称为DNA指导的DNA聚合酶（DNA-directedDNApolymerase，DDDP）。1.大肠杆菌DNA聚合酶(原核生物)1956年，Kornberg等人首次从大肠杆菌的提取液中发现了一种能催化合成DNA的酶，称为DNA聚合酶Ⅰ。28目前研究表明，大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ有三种功能：第一、5′→3′的聚合作用。大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ只能在引物的3′端加上脱氧核苷酸，它是利用引物的3′-OH与待加入的脱氧核苷三磷酸的5′α-磷酸基之间形成3′,5′-磷酸二酯键。已加入的脱氧核苷酸则仍有一个游离的3′-OH，又可与下一个脱氧核苷三磷酸的5′磷酸基之间形成3′,5′-磷酸二酯键,以后，按这种方式，DNA链不断延伸，因此，新链的合成方向是5′→3′，称为大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的5′→3′聚合作用。2930第二、3′→5′的外切作用（3′→5′exonucleaseaction）大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ除具有5′→3′的聚合作用外，也能催化从3′-末端水解DNA链，而产生游离的单核苷酸，称为3′→5′的外切作用。其3′→5′的外切作用对DNA的聚合具有校正功能。错位接上去的碱基C会被DNA聚合酶Ⅰ的3′→5′的外切作用水解掉，而DNA聚合酶Ⅰ再催化重新聚合上正确的碱基T。3132第三、5′→3′的外切作用。大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ还具有5′→3′的外切作用。但这种外切作用不同于其3′→5′的外切作用：（1）首先，其裂解的键必须位于双螺旋区域。（2）其次，产物为单核苷酸或几个碱基组成的寡聚体。（3）5′→3′的外切作用随着DNA合成的进行而不断增强。（4）5′→3′的外切作用的酶的活性部位可与其聚合作用和3′→5′的外切作用的活性部位分开。大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的5′→3′外切作用在DNA复制过程中用于去除引物。333435大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ分子量为109kD，是含有928个氨基酸残基的单条肽链。若用枯草杆菌蛋白酶处理，可将大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ水解为大小不等的两个片断，其中，分子量较小的为小片断，其分子量为33kD，它有5′→3′的外切作用；另一个分子量较大的称为大片断，其分子量为76kD，它有5′→3′聚合作用和3′→5′的外切作用，大片断又称为Klenow片断（Klenowfragment）。36可见，大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的结构功能区可表示如下：5′→3′3′→5′5′→3′外切作用外切作用聚合作用5′→3′3′→5′5′→3′外切作用+外切作用聚合作用小片断大片断C枯草杆菌蛋白酶N37继DNA聚合酶Ⅰ之后，1970、1971年又分别从大肠杆菌中发现了另外2种DNA聚合酶，分别命名为DNA聚合酶Ⅱ、Ⅲ。现将三种大肠杆菌DNA聚合酶的主要特性列于下表中。三种大肠杆菌DNA聚合酶的主要特性比较DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶ⅡDNA聚合酶Ⅲ功能：5′→3′聚合作用+++3′→5′外切作用+++5′→3′外切作用+--分子量(kD)109120250细胞中存在的比例4004020聚合速度(bp/min/分子，37℃)1,0005015,000细胞内的主要作用校正复制错误填补复制、修复中的空隙参与应急状态的DNA修复DNA复制382.真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引发、有引物酶活性DNA-pol低保真DNA复制DNA-pol线粒体DNA的复制DNA-pol复制中延长子链、解螺旋酶DNA-pol修复和填补缺口39（二）引物酶引物酶（primase）是一种特殊的RNA聚合酶。在DNA复制过程中，DNA聚合酶催化合成DNA时，需要一段带有3′-OH末端的低聚核苷酸单链（体内为一小段RNA）作引物（primer），引物的碱基序列与模板DNA呈互补结合，引物的长度在原核生物如大肠杆菌通常只有1～6个碱基，在真核生物，通常也只有10个碱基左右。引物酶的作用即是利用四种核苷三磷酸（简称NTP）为底物，根据模板的碱基序列，按照碱基配对规则合成一小段RNA引物。40引物酶(primase):依赖DNA的RNA聚合酶。催化带有3′-OH末断的RNA引物的合成。引发体(primosome):是由DnaB、DnaC、引物酶、DNA复制起始区等一起形成的复合体。引发体形成后，在ATP提供能量时，引物酶以DNA作为模板而合成引物。4142（三）解链、解旋酶类解开并理顺DNA双链，维持DNA处于单链状态。主要有解螺旋酶、DNA拓扑异构酶和单链DNA结合蛋白。431.解螺旋酶(helicase):模板对复制的指导作用在于碱基的准确配对，而碱基却埋在双螺旋的内部。只有把DNA解开成单链，它才能起模板作用。解螺旋酶是最早发现的与复制有关的蛋白质，当时称为rep蛋白。作用是利用ATP供能，解开DNA双链。442.单链DNA结合蛋白(SSB):　　SSB曾被称为螺旋反稳定蛋白（HDP）。在大肠杆菌，它是由177个氨基酸残基组成的同四聚体，结合单链DNA的跨度约32个核苷酸单位。　　SSB与解开的DNA单链紧密结合，防止重新形成双链，并免受核酸酶降解。在复制中维持模板处于单链状态。453.DNA拓扑异构酶(topoisomerase):拓扑：是指物体或图像作弹性移位而又保持物体不变的性质。拓扑异构酶：是一类可改变DNA拓扑性质的酶。对DNA分子的作用是既能水解、又能连接磷酸二酯键。可松弛DNA超螺旋，有利于DNA解链。4647拓扑异构酶I（topoI）:•在原核生物曾被称为－蛋白。•主要作用是将超螺旋DNA双股中的一股切断，酶仍停留在3′断端，使链的末端沿着螺旋轴按超螺旋的反方向转动，DNA变为松弛状态（超螺旋消除后）再封闭切口。催化反应不需要ATP。48拓扑异构酶II（topoII）:•在原核生物又叫旋转酶(gyrase)。•切断切断DNADNA双链，使另一双链经过此缺口，双链，使另一双链经过此缺口，再封闭再封闭连接断端。——无ATP参与时，使螺旋松弛。——在ATP参与下，松弛的DNA进入负超螺旋。49（四）DNA连接酶可催化DNA链内缺口通过3′,5′-磷酸二酯键连接起来，在此过程中，需要消耗能量。该能量的提供者是ATP（动物细胞、噬菌体）或NAD+（细菌）。5051应用应用::1.1.岗崎片段之间的连接岗崎片段之间的连接..2.DNA2.DNA损伤修复中的连接损伤修复中的连接..3.3.一种重要的工具酶一种重要的工具酶::限制性内切酶切割后形成的粘性末端或限制性内切酶切割后形成的粘性末端或平头末端的连接平头末端的连接..5253四、四、DNADNA复制过程复制过程((起始、延长、终止）起始、延长、终止）•确定复制的起始点确定复制的起始点•解开双链解开双链DNA,DNA,提供单链提供单链DNADNA模板模板•形成复制叉形成复制叉•DNADNA合成的起始和延长合成的起始和延长•形成带有新合成的形成带有新合成的DNADNA片段的复制泡片段的复制泡•复制的终止复制的终止541.1.复制的起始复制的起始（一）原核生物DNA复制过程5556DNA复制的起始就是要解开双链和生成引物。(1)DNA解成单链由拓扑异构酶松弛超螺旋，解螺旋酶解开双链，SSB结合到单链上使其稳定。复制起始的解链需要多种蛋白质参与。这些蛋白质与复制起始点的特有序列结合，促使其邻近的DNA解链。57首先起始复合体（DnaA-ATP）与4×9bp重复序列结合，3×13bp(富含AT)重复序列在Ⅱ型拓扑异构酶的作用下，使3×13bp重复序列区域松弛，再在DNA解旋酶(DnaB蛋白）的作用下，3×13bp区域发生解链；复制泡被单链结合蛋白(SSB蛋白)覆盖，以免断裂和再复性；引物酶结合到模板DNA上并合成一段短的RNA，作为合成DNA的引物，引发第一个复制叉的先导链的复制，接下来是双向复制。585960(2)(2)引物合成引物合成引发体引导引物酶到达适当的位置合成引发体引导引物酶到达适当的位置合成引物。引物。61参与原核生物复制起始的主要成分DnaA蛋白DnaB蛋白(解螺旋酶)DnaC蛋白DnaG蛋白(引物酶)SSB拓朴异构酶oriC辨认起始点解开DNA双链协助DnaB蛋白催化形成RNA引物稳定解开的单链DNA理顺DNA链大肠杆菌的复制起始点622.2.复制的延长复制的延长11）在）在DNADNA聚合酶聚合酶ⅢⅢ的作用下的作用下22）前导链合成）前导链合成1000-20001000-2000个核苷酸个核苷酸后后33）随从链开始合成，岗崎片段的长度）随从链开始合成，岗崎片段的长度为为1000-20001000-2000个（大肠杆菌）个（大肠杆菌）44））PolⅢPolⅢ为不对称二聚体，为不对称二聚体，一个作用于前导链，一个作用于前导链，另一个作用于随从链另一个作用于随从链(loop)(loop)。。63646566领头链(leadingstrand)顺着解链方向生成的子链，其复制是连续进行的，得到一条连续的子链。5\'3\'3\'5\'5\'½âÁ´·½Ïò3\'67随从链(laggingstrand)复制方向与解链方向相反，须等解开足够长度的模板链才能继续复制，得到的子链由不连续的片段所组成。5\'3\'3\'5\'5\'½âÁ´·½Ïò3\'3\'5\'5\'3\'68三、复制的终止三、复制的终止去除去除RNARNA引物引物补充空缺补充空缺连接连接DNADNA聚合酶聚合酶ⅠⅠ的小片段的小片段5’3’5’3’外切酶外切酶DNADNA聚合酶聚合酶ⅠⅠ的大片段的大片段3’5’3’5’外切酶外切酶5’3’5’3’聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶69707172（二）真核生物DNA的复制特点酵母的复制起始点称为ARS(autonomouslyreplicatingsequences自主复制序列)，长约15Obp左右，包括数个复制起始必需的保守区，其核心序列富含AT。真核生物DNA复制的起始需要起点辨认复合物(ORC)参与。真核生物DNA复制叉的移动速度比原核生物慢得多（大约只有5Obp/s，还不到大肠杆菌的1/20）。7311．．DNADNA复制起始过程复制起始过程真核生物有多个复制起始点(ori)。复制起始点有特殊的序列。起点辩认复合物（originrecognitioncomplex，ORC）组装在起始部位上，形成复制叉。ORC在起始点上的组装还不足以开始起动，另一种复合物称小染色体维系蛋白（minichromosomemaintenanceprotein,MCM）必须参与。MCM有较弱的解旋酶的活性。此外，还需拓扑异构酶、复制因子(RF)、增值细胞核抗原（PCNA）的参与。74RF有多种如RFA、RFB、RFC等，是调节细胞DNA复制的重要蛋白质。在蛋白激酶的作用下被磷酸化，激活或抑制RF的活性。而蛋白激酶包括调节亚基（又称细胞周期蛋白）和催化亚基（又称细胞周期蛋白依赖激酶，CDK），且各有多种（参见书P254表10-5）。从而对DNA复制起始进行精确及多样化控制,使多位点复制呈时序性而非同步性。75PRA：复制蛋白A7622．．RNARNA引物的合成引物的合成DNA聚合酶α能识别起始位点，并且以核糖核苷三磷酸为底物（NTP），以解开的一段DNA为模板，合成一个短链RNA（8～10个核苷酸）引物。然后从引发酶的活性转变为DNA聚合酶α的活性，RNA引物的3’-OH末端为合成新的DNA单链的起点，以dNTP为原料，延长引物大约15-30个脱氧核苷酸。773.DNA3.DNA链的延伸链的延伸合成的方向仍然为5’→3’。一旦冈崎片段达到一定长度，DNA聚合酶α便从DNA上解离下来。RFC结合到这一延长的引物上，并组装到PCNA滑动夹上，然后DNA聚合酶δ（polδ）结合到PCNA上并完成冈崎片段的最终长度130-200bp.当它遇到原先已形成的冈崎片段5`末端时，polδ/PCNA复合物从DNA上释放下来78两条链均按5’到3’方向合成，一条链3’末端的方向朝着复制叉前进的方向，可连续合成，称前导链（leadingstrand）。另一条链5’末端朝着复制叉，合成是不连续的，形成冈崎片段，此链称后随链(laggingstrand)。794.RNA4.RNA引物的水解引物的水解引物的去除通过两个步骤，首先由RNaseH降解RNA引物，留下单个核糖核苷酸连接到冈崎片段上。然后，由側翼内切核酸酶（flapendonucleae1,FEN1）除去最后一个核苷酸。FEN1也能除去由于DNA聚合酶δ产生的某些错误的碱基。8055．．DNADNA大分子的形成大分子的形成DNA连接酶将相邻的两个DNA片段连接起来，形成大分子DNA链。由于DNA聚合酶具有校正功能，即通过它的核酶外切酶的功能，能及时切除错配的碱基，使DNA复制具有高度的保真性，保证遗传信息的稳定性。8182四、端粒(telomere)指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。功能•维持染色体的稳定性•维持DNA复制的完整性结构特点•由末端单链DNA序列和蛋白质构成。•末端DNA序列是多次重复的富含G、T碱基的短序列。TTAGGGTTAGGG…OH83端粒酶(telomerase)•端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)•端粒酶协同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)•端粒酶逆转录酶(humantelomerasereversetranscriptase,hTRT)组成84爬行模型：858687端粒及端粒酶的意义：端粒的长短及端粒酶活性变化与细胞水平的老化(aging)及肿瘤的发生有一定关系。88五、逆转录逆转录（reversetranscription）也称为反转录。它是指以RNA为模板，按照RNA分子中的核苷酸顺序，以dNTP为原料合成DNA的过程。即将遗传信息从RNA到DNA的过程，这与遗传信息从DNA到RNA的转录过程相反。通过逆转录合成的DNA称为互补DNA（complementaryDNA，cDNA）。89催化逆转录反应的酶是逆转录酶（reversetranscriptase），也称为RNA指导的DNA聚合酶（RNA–directedDNApolymerase，RDDP）,由一个α亚基和一个β亚基组成的二聚体。逆转录酶以dNTP为底物，需要一个具有3′-OH的引物，同时需要2价金属离子（细胞的酶以Zn2+为主，病毒的酶以Mg2+为主）。逆转录酶为多功能酶，至少具有以下作用：1．RNA指导的DNA聚合酶作用：在有引物存在时，逆转录酶可以4种dNTP为底物，以RNA为模板，按5′→3′合成DNA，形成RNA-DNA杂合体即RNA指导的DNA聚合酶作用。902．核酸酶H的活性即有核酸外切酶的作用。能特异性地水解RNA-DNA杂合体上的RNA，按5′→3′或3′→5′的方向均可进行，产物主要是5′-末端磷酸化的含2～8个核苷酸残基的寡核苷酸。3．DNA指导的DNA聚合酶作用：同样在有引物存在时，逆转录酶也可以4种dNTP为底物，以DNA为模板，按5′→3′合成DNA，形成双链DNA产物即DNA指导的DNA聚合酶作用。91逆转录病毒细胞内的逆转录现象RNA模板逆转录酶DNA-RNA杂化双链逆转录酶单链DNA逆转录酶双链DNA92逆转录酶AAAATTTTAAAASI核酸酶DNA聚合酶Ⅰ碱水解TTTT分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要方法之一，此法称为cDNA法。以mRNA为模板，经逆转录合成的与mRNA碱基序列互补的DNA链。试管内合成cDNA93逆转录研究的意义•逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。•逆转录现象说明：至少在某些生物，RNA同样兼有遗传信息传代与表达功能。•对逆转录病毒的研究，拓宽了20世纪初已注意到的病毒致癌理论。94六、六、DNADNA的损伤与修复的损伤与修复外因物理因素化学因素内因代谢过程复制过程损伤(突变)DNA分子的结构改变自发突变诱发突变(诱变)95DNADNA修复的基础：修复的基础：一条链有损伤一条链有损伤修复酶切除修复酶切除以未损伤的链为模板以未损伤的链为模板合成原来相同的序列合成原来相同的序列96（一）突变的原因能引起生物DNA突变的理化因素或物质，称为诱变剂（mutagen）。主要有：1．物理因素：如紫外线、高能电离辐射等，紫外线可引起DNA分子内相邻的两个胸腺嘧啶碱基之间交联而形成环丁烷基的结构即胸腺嘧啶二聚体。此外，也可形成其它的相邻嘧啶碱基之间的交联如TC、CC间。97982．化学因素：种类繁多，按其对DNA作用的不同途径和方式，可分为：1）直接作用于DNA分子使之化学结构发生改变。主要有：a)亚硝酸盐类：亚硝酸能使DNA分子中的碱基发生氧化脱氨（组成DNA的碱基中，除胸腺嘧啶外，A、G、C都有氨基），在亚硝酸的作用下，A、G、C分别转变为I、X、U。后者再按以下方式改变DNA的碱基配对：A-T→I-T→I-C→G-CC-G→U-G→U-A→T-A99b）烷化剂。烷化剂是临床上肿瘤化疗中的一大类药物，它可提供甲基（或乙基）使碱基发生烷基化，继而使碱基发生改变如使G-C配对变为mG-T配对（mG表示鸟嘌呤被甲基化），继而变为A-T配对。此外，烷化剂还可使DNA分子发生交联作用而妨碍复制过程；C）吖啶类化合物包括溴化乙锭。可以嵌入DNA分子内部，造成插入或缺失（见后），发生移码突变（frameshiftmutation）。1002）碱基类似物（baseanalogs）。其结构与碱基相似，因而在DNA复制过程中可取代与其结构类似的碱基，使复制过程受阻或发生错配。此外，许多碱基类似物还可干扰核苷酸的合成过程如5-氟尿嘧啶（5-FU）、6-巯基嘌呤（6-MP）。3）活化代谢物。在肝脏的生物转化作用过程中，某些代谢物或摄入物经过生物转化可从无度、低毒转变为有毒性的化合物，其中，部分属于抗代谢物或改变DNA分子结构的物质（后者也称为基因毒素，genetoxin）。基因毒素常为稠环类化合物，如苯并芘（benzyrene）、二甲氨基偶氮苯（DAB）、黄曲霉素类以及属于芴类、蒽类的稠环化合物等。黄曲霉素类化合物主要存在于发霉的花生、变质的食用油等中，它可经生物转化为环氧化物而引起DNA的损伤。1011024）抗生素类。如放线菌素D能和DNA上脱氧鸟苷形成复合物，使DNA失去模板作用，抑制DNA聚合酶。此外，还有丝裂霉素、博来霉素等。103（二）突变的类型生物机体DNA所发生的突变，主要有以下几种类型：1．点突变：为最常见的突变形式。它是指DNA分子中单个碱基的改变，如……GGACTTCA……变为……GGAATTCA……。104若点突变发生在基因的编码区，遗传结果则可能有如下几种情况：①同义突变：突变不引起氨基酸种类的改，又称沉默突变。突变多发生在遗传密码的第三位。②错义突变：突变引起氨基酸种类的改变。突变多发生在遗传密码的第一、二位。③无义突变：突变导致编码某种氨基酸的密码子变成了终止密码子，引起肽链合成提前终止。105镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)β亚基N-val·his·leu·thr·pro·val·glu······C肽链CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亚基N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu······C肽链CTCGAG基因1062.缺失、插入和框移缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。•框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。•缺失或插入都可导致框移突变。107谷酪蛋丝5’……GCAGUACAUGUC……丙缬组缬正常5’……GAGUACAUGUC……缺失C缺失引起框移突变1083.重组或重排——常引起遗传、肿瘤等疾病DNA分子内较大片断的交换称为重组或重排。如位于11号染色体上的Hbβ基因家族的重排引起地中海贫血。109由基因重排引起的两种地中海贫血基因型1104．其它类型的突变：如DNA链的断裂、链与链间发生交联、由于链内重组而导致的大片断的迁移或方向倒置、嘧啶二聚体等。DNA经紫外线照射后，在同一条链上相邻的嘧啶碱基之间可以交联而环丁烷基的结构，该结构称为嘧啶二聚体。如相邻的两个胸腺嘧啶之间即形成胸腺嘧啶二聚体。这一结构的存在将使双链发生扭曲，从而影响复制。不同的嘧啶碱基之间形成嘧啶二聚体的几率不同，一般为胸腺嘧啶与胸腺嘧啶之间、胸腺嘧啶与胞嘧啶之间、胞嘧啶与胞嘧啶之间的比率大约为10∶5∶1。111（三）突变的后果（意义）1.物种进化的基础；2.只有基因型改变的突变形成DNA分子的多态性；3.致死性的突变可导致个体、细胞的死亡；4.突变是某些疾病的发病基础。112（四）DNA的损伤修复生物机体对于损伤后的DNA，有不同的修复机制进行修复。修复机制可分为两大类：无差错修复和差错倾向性修复。前者可使受损的DNA结构完全恢复正常，主要有光复活作用和切除修复；后者在修复过程中，可能有突变的发生，主要有重组修复和SOS修复。1131、光复活作用紫外线照射而使DNA分子上产生的嘧啶二聚体，经可见光照射细胞后，细胞内的光复活作用酶能使嘧啶二聚体分解而恢复DNA原来的结构。光复合作用酶在生物界分别广泛，哺乳动物及人体内也有此酶的存在，但仅限于在淋巴细胞和成纤维细胞中发现，所以，光复活作用并非人体内主要的修复方式。1141152、切除修复切除修复(excisionrepair)又称暗修复（darkrepair），其修复过程无需光的参与。切除修复方式在生物界普遍存在，也是人体细胞主要的修复方式。其基本过程是：1)由特定的核酸内切酶特异性地识别受伤部位并与其结合，在损伤部位的5′端切断其与正常DNA连接的3′,5′-磷酸二酯键。1162)在DNA聚合酶Ⅰ的催化下，以DNA另一条完整的互补链为模板，从切口的3′-OH开始，按5′→3′的方向修补DNA的缺口（即DNA聚合酶Ⅰ的5′→3′聚合作用）。3)DNA聚合酶Ⅰ同时发挥其5′→3′的外切作用，将包括损伤部位在内的一小段DNA切除掉（真核生物则由其它的适当核酸酶切除）。4)DNA连接酶将新合成的DNA与原来的DNA连接起来称为完整的分子，DNA恢复其正常结构。117118119着色性干皮病(XP)XPA、XPB、XPC等XP蛋白：共同参与辨认、切除受损DNA部位。DNA聚合酶：DNA-polδ、ε修复受损DNADNA连接酶1204.SOS修复SOS修复又称诱变修复（mutagenicrepair）。当DNA分子受到较多范围的损伤，修复难以进行时，细胞处于危急状态，从而产生的一种特殊的修复方式，它用国际通用的遇难求救信号—SOS命名。此时，DNA复制的短暂抑制可诱导产生一种特殊的DNA聚合酶，其识别碱基的能力很差，对模板要求低或无需模板存在即能催化DNA的合成。所以，对于双链断裂而空缺的DNA也能合成，但也导致错误的复制而引起基因的碱基突变，然而却提高了细胞的存活率。即在危急情况下，以牺牲复制的准确性而换取细胞的生存，这是SOS修复的主要特点。在哺乳动物细胞中，也有这种修复方式。

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