1、中心法則中心法則第一節(jié)第一節(jié) DNADNA的生物合成的生物合成第二節(jié)第二節(jié) RNARNA的生物合成的生物合成第三節(jié)第三節(jié) 基因工程簡介基因工程簡介 生物遺傳信息傳遞，通過生物遺傳信息傳遞，通過DNADNA的復制傳遞給子的復制傳遞給子代，以代，以DNADNA的堿基排列順序指導合成的堿基排列順序指導合成RNARNA，以，以RNARNA中中的堿基排列順序指導合成蛋白質(zhì)，這個遺傳信息的堿基排列順序指導合成蛋白質(zhì)，這個遺傳信息的流向稱為的流向稱為中心法則中心法則復制復制：以親代：以親代DNADNA雙鏈中的每一股鏈為模板，按照雙鏈中的每一股鏈為模板，按照堿基配對原則，合成出與親代完全相同的兩個雙鏈堿基配對

2、原則，合成出與親代完全相同的兩個雙鏈DNADNA分子的過程。分子的過程。轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄：以：以DNADNA為模板，按照堿基配對原則，將為模板，按照堿基配對原則，將DNADNA分分子的遺傳信息轉(zhuǎn)移到子的遺傳信息轉(zhuǎn)移到RNARNA分子上的過程。分子上的過程。翻譯翻譯：以：以RNARNA為模板，根據(jù)三個堿基決定一個為模板，根據(jù)三個堿基決定一個AAAA的的原則，合成具有特定原則，合成具有特定AAAA順序的蛋白質(zhì)的過程。順序的蛋白質(zhì)的過程。逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄：逆轉(zhuǎn)錄病毒能以其：逆轉(zhuǎn)錄病毒能以其RNARNA為模板，合成為模板，合成DNADNA，稱為逆轉(zhuǎn)錄。稱為逆轉(zhuǎn)錄。第一節(jié)第一節(jié) DNADNA的生物合成的生物合成一、

3、一、DNADNA的復制的復制二、逆轉(zhuǎn)錄二、逆轉(zhuǎn)錄三、三、DNADNA的損傷修復的損傷修復四、四、DNADNA突變突變（一）（一）DNADNA的半保留復制的半保留復制DNADNA復制時以親代復制時以親代DNADNA兩條鏈為模板兩條鏈為模板指導合成與其互補的指導合成與其互補的DNADNA鏈，在子鏈，在子代代DNADNA中，一條鏈來自親代中，一條鏈來自親代DNADNA，另，另一條鏈是新合成的。一條鏈是新合成的。DNADNA的半保留復制表明的半保留復制表明DNADNA在代謝上在代謝上的穩(wěn)定性，保證親代的遺傳信息穩(wěn)的穩(wěn)定性，保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代。定地傳遞給后代。2 2、DNADNA的半保留

4、復制的生物學意義的半保留復制的生物學意義一、一、DNADNA的復制的復制1 1、半保留復制的概念、半保留復制的概念 3 3、DNADNA半保留復制試驗半保留復制試驗（一）（一）DNADNA的半保留復制的半保留復制一、一、DNADNA的復制的復制試驗名稱試驗名稱 同位素標記的氯化銫的密度梯度離心同位素標記的氯化銫的密度梯度離心DNADNA的半保留復制的半保留復制（二）參與（二）參與DNADNA復制的酶和輔助因子復制的酶和輔助因子在在DNADNA復制過程中，除模板、四種復制過程中，除模板、四種dNTPdNTP底物、底物、MgMg2+2+外，外，在起始、延長、終止各階段都需酶及蛋白因子。在起始、延長

5、、終止各階段都需酶及蛋白因子。 一、一、DNADNA的復制的復制1 1、 DNADNA解螺旋酶（解鏈酶）解螺旋酶（解鏈酶）功能功能：催化：催化DNADNA雙螺旋解鏈。都有依賴雙鏈雙螺旋解鏈。都有依賴雙鏈DNADNA的的ATPaseATPase活性，水解活性，水解ATPATP提供解鏈所需能量。提供解鏈所需能量。5353（二）參與（二）參與DNADNA復制的酶和輔助因子復制的酶和輔助因子一、一、DNADNA的復制的復制大腸桿菌大腸桿菌含有含有1212種解旋酶，其中種解旋酶，其中DnaBDnaB在在DNADNA復制中起主要作用。復制中起主要作用。u拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶，松解螺旋，切斷，松解螺旋，切斷

6、DNADNA雙鏈中雙鏈中一股鏈一股鏈，使，使DNADNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當時候封閉切口，解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當時候封閉切口，DNADNA變?yōu)樗勺優(yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)弛狀態(tài)。反應(yīng)不需不需ATPATP。減少由于解鏈形成的張力。減少由于解鏈形成的張力。引起拓撲異構(gòu)反應(yīng)的引起拓撲異構(gòu)反應(yīng)的E E，亦稱旋轉(zhuǎn)酶。有兩種類型：，亦稱旋轉(zhuǎn)酶。有兩種類型：u拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶（旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)E E），切斷），切斷DNADNA分子分子兩股鏈兩股鏈，斷端，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATPATP供能供能，連接斷端，連接斷端，DNADNA分子進入負超螺旋狀態(tài)。另外，細菌環(huán)形分子進入負

7、超螺旋狀態(tài)。另外，細菌環(huán)形DNADNA復制后，復制后，兩個兩個DNADNA分子是互鎖的。該酶結(jié)合到一雙鏈分子是互鎖的。該酶結(jié)合到一雙鏈DNADNA環(huán)上，造環(huán)上，造成一暫時性的雙鏈斷裂，另一成一暫時性的雙鏈斷裂，另一DNA DNA 環(huán)正好從這一斷裂處環(huán)正好從這一斷裂處穿過，然后拓撲異構(gòu)酶重新封上這個鏈的斷口。穿過，然后拓撲異構(gòu)酶重新封上這個鏈的斷口。2 2、DNADNA拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶（二）參與（二）參與DNADNA復制的酶和輔助因子復制的酶和輔助因子一、一、DNADNA的復制的復制解鏈解鏈雙螺旋存在張力雙螺旋存在張力DNADNA拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶張力解除張力解除雙螺旋變成松弛狀態(tài)雙螺旋變

8、成松弛狀態(tài)拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶松解螺旋示意圖松解螺旋示意圖拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶分離子代分離子代DNADNA環(huán)環(huán)3555 3 3 3、單鏈結(jié)合蛋白（、單鏈結(jié)合蛋白（SSBSSB）功能功能：保護單鏈：保護單鏈DNADNA免遭免遭核酸酶的降解，使單鏈核酸酶的降解，使單鏈DNADNA保持伸展態(tài)，以便作為模板。保持伸展態(tài)，以便作為模板。降低降低DNADNA的的TmTm，促進，促進DNADNA解解鏈。原核細胞鏈。原核細胞SSBSSB有協(xié)同效有協(xié)同效應(yīng)，真核細胞無。應(yīng)，真核細胞無。作用作用：可與由解鏈酶解開的單可與由解鏈酶解開的單 鏈結(jié)合。鏈結(jié)合。（二）參與（二）參與DNADNA復制的酶和輔助因子復制的酶和

9、輔助因子一、一、DNADNA的復制的復制4 4、引物合成酶（引發(fā)酶和引發(fā)體）、引物合成酶（引發(fā)酶和引發(fā)體） 引發(fā)酶為一條單鏈多肽，單獨存在時相當不活潑，只引發(fā)酶為一條單鏈多肽，單獨存在時相當不活潑，只有與幾種輔助蛋白組裝成引發(fā)體，才有合成引物活性。有與幾種輔助蛋白組裝成引發(fā)體，才有合成引物活性。 功能功能：催化合成一小段與：催化合成一小段與DNADNA互補的互補的RNARNA（有游離的（有游離的3- OH） ，即引物，即引物 。（二）參與（二）參與DNADNA復制的酶和輔助因子復制的酶和輔助因子一、一、DNADNA的復制的復制模板模板DNADNARNA引物引物5UGAGCATACHO5AGT3

10、CGT引物合成酶催化合成引物示意圖引物合成酶催化合成引物示意圖5 5、 DNADNA聚合酶聚合酶大腸桿菌中至少有大腸桿菌中至少有5 5種，分別命為種，分別命為DNADNA聚合聚合酶酶、。（二）參與（二）參與DNADNA復制的酶和輔助因子復制的酶和輔助因子一、一、DNADNA的復制的復制分子量分子量34kD34kD，具有，具有5 533外切酶活力。在外切酶活力。在DNADNA損傷修復中損傷修復中及切除及切除RNARNA引物中起作用。引物中起作用。（1）DNA聚合酶聚合酶功能功能：負責：負責DNADNA的損傷修復及在的損傷修復及在DNADNA復制中，切除引物，填復制中，切除引物，填補空隙的作用。主

11、要負責補空隙的作用。主要負責DNADNA的損傷修復。的損傷修復。若用枯草桿菌蛋白酶處理此酶，可得兩個片段：若用枯草桿菌蛋白酶處理此酶，可得兩個片段：分子量分子量76KD76KD，有，有5 533聚合酶和聚合酶和3 355外切酶活力，叫外切酶活力，叫KlenowKlenow片段。片段。3 355外切活性能及時切除錯配核苷酸，與外切活性能及時切除錯配核苷酸，與5 533聚合活性共同保證聚合活性共同保證DNADNA復制的過程中的高保真度。廣復制的過程中的高保真度。廣泛用于泛用于DNADNA序列分析和其它研究。序列分析和其它研究。5 5、 DNADNA聚合酶聚合酶（二）參與（二）參與DNADNA復制的

12、酶和輔助因子復制的酶和輔助因子一、一、DNADNA的復制的復制（2 2）DNADNA聚合酶聚合酶（單體酶）單體酶）具有具有5 533聚合活力，較弱，聚合活力，較弱，3 355外切活性。但無外切活性。但無5 533外切活性。外切活性。主要功能參于主要功能參于DNADNA的損傷修復。的損傷修復。5 5、 DNADNA聚合酶聚合酶（二）參與（二）參與DNADNA復制的酶和輔助因子復制的酶和輔助因子一、一、DNADNA的復制的復制是催化大腸桿菌是催化大腸桿菌DNADNA復制的復制的主酶主酶，全，全酶有酶有1010種亞基，含種亞基，含ZnZn2+2+（3 3）DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII（寡聚酶

13、）（寡聚酶）（4 4）DNADNA聚合酶聚合酶IVIV和和V V 與與DNADNA的特殊修復有關(guān)。的特殊修復有關(guān)。DNA 聚合酶聚合酶TGA模板模板DNADNAACHO5AGT3CGTRNARNA引物引物5UAGCTDNADNA聚合酶催化形成聚合酶催化形成3 3，5 5磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵u原料原料 ： dATP、 dGTP、dCTP、 dTTPDNA聚合酶聚合酶AGAGTCTCATCTOHHOA3355OHAOHGDNADNA聚合酶聚合酶的校對作用的校對作用連接酶連接酶ATGCCGPPOHAPTATGCCGPAPTP6 6、 DNADNA連接酶連接酶u缺口上的缺口上的3-OH3-OH，5-5

14、-磷酰基必須相鄰。如果缺少一個或幾磷酰基必須相鄰。如果缺少一個或幾個核苷酸殘基，連接酶不能將缺口彌合。也不能將兩條游離的個核苷酸殘基，連接酶不能將缺口彌合。也不能將兩條游離的單鏈連接起來。單鏈連接起來。功能：催化功能：催化雙鏈雙鏈DNADNA中中一條鏈一條鏈上缺口的共價連接，形成上缺口的共價連接，形成33，5-5-磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵。P（二）參與（二）參與DNADNA復制的酶和輔助因子復制的酶和輔助因子一、一、DNADNA的復制的復制（三）原核生物（三）原核生物DNADNA復復制制一、一、DNADNA的復制的復制DNADNA的復制可以分為的復制可以分為3 3個階段：個階段：起始、延伸起始、

15、延伸和和終止終止。1 1、復制的起始、復制的起始（三）原核生物（三）原核生物DNADNA復復制制一、一、DNADNA的復制的復制需要解決三個問題：需要解決三個問題： 復制起始位點的識別；復制起始位點的識別； DNADNA解開成單鏈，提供模板；解開成單鏈，提供模板； 合成引物，提供合成引物，提供3 3 -OH-OH末端，形成引發(fā)體。末端，形成引發(fā)體。1 1、復制的起始、復制的起始u原核生物：原核生物：特定位點特定位點開始，特定位點終止，只有開始，特定位點終止，只有 一個復制子一個復制子。u真核生物：真核生物：多個位點多個位點起始，起始，多復制子多復制子。u大腸桿菌復制起始點：大腸桿菌復制起始點：

16、oriC 終止點：終止點：ter（三）原核生物（三）原核生物DNADNA復復制制一、一、DNADNA的復制的復制一些特殊的一些特殊的PrPr可以識別并結(jié)合到復制起點，隨即使可以識別并結(jié)合到復制起點，隨即使DNADNA雙螺旋局部解鏈，形成復制眼。在其兩端的雙螺旋局部解鏈，形成復制眼。在其兩端的DNADNA的兩股的兩股鏈呈丫字狀，稱為鏈呈丫字狀，稱為復制叉復制叉。 復制起始位點的識別與解鏈復制起始位點的識別與解鏈1 1、復制的起始、復制的起始（三）原核生物（三）原核生物DNADNA復復制制一、一、DNADNA的復制的復制大腸桿菌復制起始點大腸桿菌復制起始點oriCoriC的序列特征的序列特征RNA

17、RNA引物的合成引物的合成復制叉模型復制叉模型引發(fā)體引發(fā)體引發(fā)酶引發(fā)酶因子因子解解螺旋酶螺旋酶SSP(單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 )5533復制叉移復制叉移動方向動方向DNA聚合酶聚合酶引發(fā)體引發(fā)體引發(fā)酶引發(fā)酶因子因子解解螺旋酶螺旋酶SSP(單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 )5533復制叉移復制叉移動方向動方向DNA聚合酶聚合酶引發(fā)體引發(fā)體引發(fā)酶引發(fā)酶因子因子解解螺旋酶螺旋酶SSB(單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 )5533復制叉移復制叉移動方向動方向DNA聚合酶聚合酶原核細胞原核細胞DNADNA兩端的復制叉分別向兩側(cè)進行復制，兩端的復制叉分別向兩側(cè)進行復制，通常復制叉雙向等速前進，某些質(zhì)粒，病毒和細胞通常

18、復制叉雙向等速前進，某些質(zhì)粒，病毒和細胞器器DNADNA的復制可以單向或是不等速的或是先合成一的復制可以單向或是不等速的或是先合成一條鏈后再合成另一條鏈。條鏈后再合成另一條鏈。u迅速生長的細菌，第一輪復制未完成就啟動第迅速生長的細菌，第一輪復制未完成就啟動第二次復制。二次復制。（1 1）在引發(fā)的復制叉上，）在引發(fā)的復制叉上，DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII組裝形組裝形成，然后按照成，然后按照DNADNA模板鏈的指令，自模板鏈的指令，自RNARNA引物引物3 3-OH-OH末端依次添加新的脫氧核苷酸殘基，新生成的末端依次添加新的脫氧核苷酸殘基，新生成的DNADNA鏈按鏈按5 533方向不斷延

19、伸，同時新鏈與模板鏈方向不斷延伸，同時新鏈與模板鏈反向平行反向平行，堿基配對堿基配對。2 2、DNADNA鏈的合成與延伸鏈的合成與延伸（三）原核生物（三）原核生物DNADNA復復制制一、一、DNADNA的復制的復制DNA 5DNA 335A-T-G-G-C-A-A-A-TT-A-C-C- G-T-T-T-ARNA 5DNA 335A-T-G-C-C-A-G-A-TU-A-C-G-G-U-C-U-AdATPdGTPdTTPdCTPPPiDNA聚合酶聚合酶5355 3353 5 53（Flash1)DNADNA鏈的延伸鏈的延伸53 55 353 55 3延伸延伸53 55 3533533 55 3

20、355335延伸延伸（2 2）由于兩條模板鏈反向平行，若以走向）由于兩條模板鏈反向平行，若以走向3 355的親代鏈為模板，子代鏈就能連續(xù)合成，稱為的親代鏈為模板，子代鏈就能連續(xù)合成，稱為前前導鏈導鏈，若以走向，若以走向5 533的親代鏈為模板時，的親代鏈為模板時，DNADNA聚聚合酶合酶只能按只能按5 533的方向合成許多小片段（稱的方向合成許多小片段（稱為岡崎片段），然后由為岡崎片段），然后由DNADNA聚合酶聚合酶I I切除片段上的切除片段上的引物，填補片段之間的空缺，最后由連接酶把它引物，填補片段之間的空缺，最后由連接酶把它們連接成一條完整的子代鏈，稱為們連接成一條完整的子代鏈，稱為滯后

21、鏈滯后鏈。 2 2、DNADNA鏈的合成與延伸鏈的合成與延伸（三）原核生物（三）原核生物DNADNA復復制制一、一、DNADNA的復制的復制A U U G CUGTAA C G A C A TU G CUGTAA C G A C AA U U G CUGTAA C G A C DNA聚合酶聚合酶 IdGTPGCdCTPUdTTPGdGTPAdATPA TTG CTGTAA C G A C A連接酶連接酶A TTG CTGTAA C G A C AA TTG CTGTAAC G A C A連接酶連接酶UdTTPDNA聚合酶聚合酶 I切除引物切除引物 填補缺口填補缺口 連接修復連接修復（3 3）半

22、不連續(xù)復制）半不連續(xù)復制 在復制叉上新生的在復制叉上新生的DNADNA鏈一條鏈一條按按5 533的方向（與復制叉移動方向一致）連續(xù)合的方向（與復制叉移動方向一致）連續(xù)合成；另一條則按成；另一條則按5 533的方向（與復制叉移動方向的方向（與復制叉移動方向相反）不連續(xù)合成，稱為半不連續(xù)復制。相反）不連續(xù)合成，稱為半不連續(xù)復制。2 2、DNADNA鏈的合成與延伸鏈的合成與延伸（三）原核生物（三）原核生物DNADNA復復制制一、一、DNADNA的復制的復制連續(xù)鏈連續(xù)鏈先導鏈先導鏈355335不連續(xù)鏈不連續(xù)鏈岡崎片段岡崎片段原核生物原核生物10002000個核苷酸個核苷酸真核生物真核生物100-200

23、個核苷酸個核苷酸隨后鏈隨后鏈(滯后鏈滯后鏈)半不連續(xù)復制半不連續(xù)復制終止區(qū)終止區(qū)拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶復制叉從兩端進入復制叉從兩端進入terter位點后，復制終止。位點后，復制終止。3 3、終止、終止（三）原核生物（三）原核生物DNADNA復復制制一、一、DNADNA的復制的復制解螺旋酶解螺旋酶3 55 335DNADNA拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶DNA聚合酶聚合酶引發(fā)體引發(fā)體連接酶連接酶DNADNA復制系統(tǒng)復制系統(tǒng)SSBDNA聚合酶聚合酶 Iu5 533聚合活性部位對底物的選擇性，添加的新聚合活性部位對底物的選擇性，添加的新dNTPdNTP 堿基必須與模板鏈堿基正確匹配。堿基必須與模板鏈堿基正確匹配

24、。u3 355外切活性具有校對或編輯功能，可及時切除參外切活性具有校對或編輯功能，可及時切除參 入新鏈入新鏈3 3- -末端的錯誤殘基。末端的錯誤殘基。u另外，另外，U-U-糖苷酸，脫堿基核酸內(nèi)切酶（糖苷酸，脫堿基核酸內(nèi)切酶（APAP內(nèi)切酶）內(nèi)切酶） 等也參于校對等也參于校對。綜上所述：大腸桿菌復制是在幾十種酶和蛋白質(zhì)因子綜上所述：大腸桿菌復制是在幾十種酶和蛋白質(zhì)因子精確配合下完成的，定點起始，兩個復制叉雙向等速精確配合下完成的，定點起始，兩個復制叉雙向等速前進，進行半保留，半不連續(xù)的復制。前進，進行半保留，半不連續(xù)的復制。DNADNA復制的高保真度主要是靠復制的高保真度主要是靠DNADNA聚

25、合酶實現(xiàn)的：聚合酶實現(xiàn)的：（1 1）真核細胞染色體）真核細胞染色體DNADNA分子為線性的。比原核細胞分子為線性的。比原核細胞DNADNA分子大，復制更為復雜。也包括不同的分子大，復制更為復雜。也包括不同的DNADNA聚合酶、聚合酶、拓撲異構(gòu)酶、解螺旋酶、連接酶、單鏈結(jié)合蛋白和許多拓撲異構(gòu)酶、解螺旋酶、連接酶、單鏈結(jié)合蛋白和許多蛋白質(zhì)因子。蛋白質(zhì)因子。（2 2）為）為多復制子多復制子復制（多起點雙向復制），在全部染復制（多起點雙向復制），在全部染色體復制完成前，各復制子不能再開始新一輪復制。色體復制完成前，各復制子不能再開始新一輪復制。（3 3）在）在DNADNA復制的同時還要組裝成核小體。復

26、制的同時還要組裝成核小體。（四）真核細胞（四）真核細胞DNADNA的復制的復制1 1、染色質(zhì)復制、染色質(zhì)復制一、一、DNADNA的復制的復制真核細胞真核細胞DNADNA復制為復制為多復制子多復制子復制復制原核細胞原核細胞DNADNA復制為復制為單復制子單復制子復制復制（四）真核細胞（四）真核細胞DNADNA的復制的復制一、一、DNADNA的復制的復制2 2、端粒復制、端粒復制u真核生物線性染色體的兩個末端具有特殊的結(jié)構(gòu)，通真核生物線性染色體的兩個末端具有特殊的結(jié)構(gòu)，通常膨大成粒狀，稱為端粒，它是由許多成串短的重復序常膨大成粒狀，稱為端粒，它是由許多成串短的重復序列所組成。按列所組成。按DNAD

27、NA復制機制，每復制一次，子鏈的復制機制，每復制一次，子鏈的5 5有缺有缺失，使已復制出來的新鏈縮短，從而使端粒隨復制次數(shù)失，使已復制出來的新鏈縮短，從而使端粒隨復制次數(shù)增加而不斷縮短。增加而不斷縮短。u多數(shù)生物是通過端粒酶專司端粒的復制，而端粒只有多數(shù)生物是通過端粒酶專司端粒的復制，而端粒只有在生殖細胞及受精卵中才有較高的活性。在生殖細胞及受精卵中才有較高的活性。u端粒能穩(wěn)定染色體端粒能穩(wěn)定染色體端粒酶作用的可能機制（四膜蟲）端粒酶作用的可能機制（四膜蟲）GGGTTGGGGTTG53353 ACCCAAC5 端粒酶端粒酶攜帶的攜帶的RNARNA模板模板GGTTGGGGTT3AACCCCAAC

28、CCAAAACCCCCCCDNADNA聚合酶聚合酶5二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄） 1 1、寡聚酶、寡聚酶 二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）1 1、逆轉(zhuǎn)錄過程的發(fā)現(xiàn)，不僅擴充了中心法則，還有助于、逆轉(zhuǎn)錄過程的發(fā)現(xiàn)，不僅擴充了中心法則，還有助于人們對人們對RNA RNA 病毒致癌機制的研究，并對防治腫瘤提供了病毒致癌機制的研究，并對防治腫瘤提供了重要線索。重要線索。3 3、逆轉(zhuǎn)錄酶已成為分子生物學和基因工程中常用的工具、逆轉(zhuǎn)錄酶已成為分子生物學和基因工程中常用的工具酶，利用它可以從酶，利用它可以從m

29、RNAmRNA合成相應(yīng)的合成相應(yīng)的cDNAcDNA，在基因結(jié)構(gòu)研，在基因結(jié)構(gòu)研究、氨基酸序列預測及基因工程中具有十分重要的意義。究、氨基酸序列預測及基因工程中具有十分重要的意義。2 2、一些對人類健康威脅極大的傳染病是由逆轉(zhuǎn)錄病毒、一些對人類健康威脅極大的傳染病是由逆轉(zhuǎn)錄病毒（引起的，為了解這些病的起因以及尋引起的，為了解這些病的起因以及尋找防治途徑，都需要深入研究這類病毒的生活周期。找防治途徑，都需要深入研究這類病毒的生活周期。二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）二、逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）三、三、DNADNA的損傷修復的損傷修復（一）（一）DNADNA的損傷的損傷 X射線、紫外線照射射線、紫外線照射DNADNA，

30、引起損傷，如形成，引起損傷，如形成胸腺嘧啶二聚體。胸腺嘧啶二聚體。 1 1、光裂合酶修復、光裂合酶修復：這種修復作用需要光，也稱為光：這種修復作用需要光，也稱為光修復。對單細胞生物比較重要。修復。對單細胞生物比較重要。（二）損傷后的修復途徑（二）損傷后的修復途徑三、三、DNADNA的損傷修復的損傷修復u 切斷：專一性的內(nèi)切酶在靠近二聚體處切斷單鏈切斷：專一性的內(nèi)切酶在靠近二聚體處切斷單鏈DNADNA。u 解鏈：解旋酶催化損傷部位解開雙鏈。解鏈：解旋酶催化損傷部位解開雙鏈。u 修復合成：修復合成：DNADNA聚合酶聚合酶切去嘧啶二聚體片段，在斷口切去嘧啶二聚體片段，在斷口處進行局部修復合成。處進

31、行局部修復合成。u 連接：連接酶催化缺口連接。連接：連接酶催化缺口連接。2 2、切除修復、切除修復修復酶識別損傷部位，切除包括損傷部位的單鏈修復酶識別損傷部位，切除包括損傷部位的單鏈DNADNA片片段，然后由段，然后由DNADNA聚合酶和連接酶以另一條完整鏈為模板聚合酶和連接酶以另一條完整鏈為模板進行修補。進行修補。（二）損傷后的修復途徑（二）損傷后的修復途徑三、三、DNADNA的損傷修復的損傷修復核酸外切酶核酸外切酶切除修復（復制前進行修復）切除修復（復制前進行修復）有結(jié)構(gòu)損傷的有結(jié)構(gòu)損傷的DNADNA沒修復，仍可進行復制。只沒修復，仍可進行復制。只是在新合成的子鏈中與模板損失部位相對應(yīng)的是

32、在新合成的子鏈中與模板損失部位相對應(yīng)的地方因受阻而留下缺口，在重組酶作用下，帶地方因受阻而留下缺口，在重組酶作用下，帶缺口的缺口的DNADNA與完整的娣妹雙鏈進行重組交換，與完整的娣妹雙鏈進行重組交換，用相應(yīng)的用相應(yīng)的DNADNA片段填補新鏈缺口。片段填補新鏈缺口。3 3、重組修復、重組修復u實質(zhì)：損傷的DNA鏈沒有得到修復，只是在生物體內(nèi)得到了“稀釋”。（二）損傷后的修復途徑（二）損傷后的修復途徑三、三、DNADNA的損傷修復的損傷修復重組修復（復制的同時進行修復）重組修復（復制的同時進行修復）四、四、DNADNA突變突變堿基順序發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，復制、轉(zhuǎn)錄、翻堿基順序發(fā)生突然而穩(wěn)定的改

33、變，復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯也發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳特性。譯也發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳特性。轉(zhuǎn)換：同一類堿基之間的置換。轉(zhuǎn)換：同一類堿基之間的置換。顛換：異類堿基之間的置換。顛換：異類堿基之間的置換。（一）概念（一）概念（二）突變的類型（二）突變的類型1 1、點突變（置換）：一個或幾個堿基的置換、點突變（置換）：一個或幾個堿基的置換2 2、插入：、插入：DNADNA鏈中插入一個或幾個堿基對。鏈中插入一個或幾個堿基對。3 3、缺失：丟失一個或幾個堿基對。、缺失：丟失一個或幾個堿基對。四、四、DNADNA突變突變（二）突變的類型（二）突變的類型移碼突變：移碼突變：在在DNADNA鏈中插入或缺失一個或

34、幾個堿基鏈中插入或缺失一個或幾個堿基對，將導致遺傳密碼解讀框架的改變，從而突變對，將導致遺傳密碼解讀框架的改變，從而突變位點以后的密碼都可能發(fā)生錯誤，稱為移碼突變。位點以后的密碼都可能發(fā)生錯誤，稱為移碼突變。u點突變點突變個別密碼子個別密碼子個別氨基酸改變。個別氨基酸改變。u移碼突變移碼突變?nèi)咳亢蠊麌乐兀瑢е氯旧w結(jié)構(gòu)畸變。后果嚴重，導致染色體結(jié)構(gòu)畸變。 四、四、DNADNA突變突變（二）突變的類型（二）突變的類型第二節(jié)第二節(jié) RNARNA的生物合成的生物合成一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄二、二、RNARNA的復制的復制三、核酸合成的抑制劑三、核酸合成的抑制劑一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄1 1、轉(zhuǎn)錄：、轉(zhuǎn)錄：在在D

35、NADNA指導的指導的RNARNA聚合酶催化下，接照堿基互聚合酶催化下，接照堿基互補配對的原則，以四種補配對的原則，以四種NTPNTP為底物，按為底物，按5-35-3方向合成方向合成一條與一條與DNADNA互補的互補的RNARNA鏈的過程。鏈的過程。2 2、基因：、基因：DNADNA分子中編碼多肽鏈或功能分子中編碼多肽鏈或功能RNARNA的核苷酸序列，的核苷酸序列，是特定的是特定的DNADNA片段。片段。3 3、DNADNA的有意義鏈和反意義鏈：的有意義鏈和反意義鏈：在轉(zhuǎn)錄中，雙股在轉(zhuǎn)錄中，雙股DNADNA只只有一條是模板，稱為模板有一條是模板，稱為模板DNADNA鏈（非編碼鏈、反意義鏈、鏈（

36、非編碼鏈、反意義鏈、（- -）鏈）。）鏈）。 另一條鏈則稱為非模板另一條鏈則稱為非模板DNADNA鏈（編碼鏈、鏈（編碼鏈、有意義鏈有意義鏈 、（、（+ +）鏈），）鏈），一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄4 4、不對稱轉(zhuǎn)錄：、不對稱轉(zhuǎn)錄：以一條以一條DNADNA鏈一段為模板進行轉(zhuǎn)錄。鏈一段為模板進行轉(zhuǎn)錄。DNADNA分子上分子上編碼鏈和非編碼鏈編碼鏈和非編碼鏈是相對的，在同一是相對的，在同一DNADNA分子的某些基因以這條鏈作為模板鏈，而在另一區(qū)分子的某些基因以這條鏈作為模板鏈，而在另一區(qū)域別的基因則以另一條鏈為模板鏈。域別的基因則以另一條鏈為模板鏈。即存在著一組即存在著一組基因與另一組基因模板的改鏈。基因與另

37、一組基因模板的改鏈。一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄成的轉(zhuǎn)錄成的mRNAmRNA是（是（+ +）鏈）鏈，由于，由于mRNAmRNA和正鏈和正鏈的堿基的堿基序列相同，通常用正鏈序列相同，通常用正鏈DNADNA的堿基序列來表示基因的堿基序列來表示基因的一級結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄起點為的一級結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄起點為+1+1（與（與RNARNA產(chǎn)物中第一個產(chǎn)物中第一個殘基相對應(yīng)），其殘基相對應(yīng)），其上游（上游（55側(cè)）側(cè)）殘基為殘基為-1-1，依此，依此類推。類推。 5 5、基因的一級結(jié)構(gòu)、基因的一級結(jié)構(gòu)一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄（二）（二）RNARNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶缺乏核酸外切酶活性，不具備校對功能，聚合酶缺乏核酸外切酶活性

38、，不具備校對功能，因此因此RNARNA轉(zhuǎn)錄的保真度比轉(zhuǎn)錄的保真度比DNADNA復制低的多。復制低的多。一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄u底物：四種底物：四種NTPNTP（ATPATP、GTPGTP、CTPCTP、UTPUTP）u模板：模板：DNADNA鏈鏈u催化方式：按照堿基配對原則，將催化方式：按照堿基配對原則，將NTPNTP的的5-5-磷磷 酸羥基與前一核苷酸的酸羥基與前一核苷酸的33羥基形成羥基形成3,53,5磷磷 酸二酯鍵酸二酯鍵u合成方向：合成方向：5353，聚合反應(yīng)不需要引物，聚合反應(yīng)不需要引物。1 1、原核生物、原核生物RNARNA聚合酶聚合酶全酶全酶： 2 2 五個亞基組成五個亞基組成核心酶核

39、心酶： 2 2四個亞基組成四個亞基組成因子因子：與啟動子結(jié)合，參與基因轉(zhuǎn)錄的起始，一旦引發(fā)：與啟動子結(jié)合，參與基因轉(zhuǎn)錄的起始，一旦引發(fā)RNARNA的的合成，就與核心酶分離。合成，就與核心酶分離。原核生物只有一種酶，轉(zhuǎn)錄三種原核生物只有一種酶，轉(zhuǎn)錄三種RNARNA（mRNAmRNA、rRNArRNA、tRNAtRNA）前體。）前體。（二）（二）RNARNA聚合酶聚合酶一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄2 2、真核生物、真核生物RNARNA聚合酶聚合酶（二）（二）RNARNA聚合酶聚合酶一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄（三）轉(zhuǎn)錄過程（三）轉(zhuǎn)錄過程大腸桿菌啟動子至少有兩處共同順序：大腸桿菌啟動子至少有兩處共同順序：-35-35順序順

40、序（RNARNA聚合酶全酶識別部位，約含聚合酶全酶識別部位，約含12bp12bp）和）和-10-10順序順序（或（或TATA框或框或pribnow box，富含，富含ATAT，全酶結(jié)合部位）。，全酶結(jié)合部位）。1 1、轉(zhuǎn)錄的起始、轉(zhuǎn)錄的起始啟動子：啟動子：在基因上由在基因上由RNARNA聚合酶識別、結(jié)合并確定聚合酶識別、結(jié)合并確定轉(zhuǎn)錄起始位點的特定序列。轉(zhuǎn)錄起始位點的特定序列。目前普遍認為，目前普遍認為， RNARNA聚合酶全酶先識別聚合酶全酶先識別-35-35順序，并與順序，并與DNADNA結(jié)合形成結(jié)合形成不穩(wěn)定的復合物不穩(wěn)定的復合物，然后酶沿，然后酶沿DNADNA滑動，進滑動，進入入-10

41、-10順序，形成順序，形成開放的啟動子復合物開放的啟動子復合物，使，使DNADNA局部解局部解鏈。酶進一步滑向轉(zhuǎn)錄起點，并引入第一個鏈。酶進一步滑向轉(zhuǎn)錄起點，并引入第一個NTPNTP（通常（通常是是ATPATP或或GTPGTP），啟動），啟動RNARNA的合成。的合成。 一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄識別識別識別序列識別序列結(jié)合序列結(jié)合序列起始位點起始位點啟動子啟動子RNA聚合酶聚合酶（全酶）（全酶）結(jié)合結(jié)合轉(zhuǎn)錄開始轉(zhuǎn)錄開始UA轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始u核心酶沿模板鏈滑動，按照堿基配對的原則以核心酶沿模板鏈滑動，按照堿基配對的原則以5533的方向合成的方向合成RNARNA。2 2、RNARNA鏈的延伸鏈的延伸u當形

42、成當形成RNARNA產(chǎn)物的第一個磷酸二酯鍵（二個產(chǎn)物的第一個磷酸二酯鍵（二個NTPNTP）時，時，亞基亞基離去，完成從起始到延伸的轉(zhuǎn)變。離去，完成從起始到延伸的轉(zhuǎn)變。u核心酶、核心酶、DNADNA和新產(chǎn)生的和新產(chǎn)生的RNARNA區(qū)域形成區(qū)域形成轉(zhuǎn)錄鼓泡轉(zhuǎn)錄鼓泡。u鼓泡前鼓泡前DNADNA不斷解鏈，鼓泡后不斷解鏈，鼓泡后DNADNA同速復鏈。鼓泡同速復鏈。鼓泡中中DNA/RNADNA/RNA形成形成A A型雜交螺旋型雜交螺旋。（三）轉(zhuǎn)錄過程（三）轉(zhuǎn)錄過程一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄延伸延伸3 3、轉(zhuǎn)錄終止、轉(zhuǎn)錄終止終止子：終止子：DNADNA對轉(zhuǎn)錄終止進行控制的一段特殊序列，對轉(zhuǎn)錄終止進行控制的一段特殊序列

43、，位于基因末端。位于基因末端。終止因子：終止因子：能夠幫助終止子進行終止的蛋白質(zhì)，能夠幫助終止子進行終止的蛋白質(zhì)，如如 因子。因子。 原核生物的終止子在終止點之前有一個回文結(jié)構(gòu)，原核生物的終止子在終止點之前有一個回文結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生的其產(chǎn)生的RNARNA可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使聚合酶可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使聚合酶減慢移動或暫停減慢移動或暫停RNARNA的合成。的合成。（三）轉(zhuǎn)錄過程（三）轉(zhuǎn)錄過程一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄依賴依賴因子的終止子：因子的終止子：回文對稱區(qū)回文對稱區(qū)不富含不富含G-CG-C，其后也無，其后也無U U核苷酸。核苷酸。大腸桿菌中有兩類終止子：大腸桿菌中有兩類終止子：不依賴不依賴因子

44、的終止子因子的終止子（簡單終止（簡單終止子）：除能形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)外，在終點前子）：除能形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)外，在終點前還有一系列還有一系列U U核苷酸，回文對稱區(qū)通常核苷酸，回文對稱區(qū)通常有一段富含有一段富含G-CG-C的序列。的序列。3 3、轉(zhuǎn)錄終止、轉(zhuǎn)錄終止簡單終止子簡單終止子（三）轉(zhuǎn)錄過程（三）轉(zhuǎn)錄過程一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄RNARNA聚合酶到達轉(zhuǎn)錄終聚合酶到達轉(zhuǎn)錄終止區(qū)，則停止轉(zhuǎn)錄止區(qū)，則停止轉(zhuǎn)錄 因子結(jié)合于新合成的因子結(jié)合于新合成的RNARNA鏈，沿鏈，沿RNA RNA 鏈運動，鏈運動，當當RNA RNA 聚合酶遇終止子聚合酶遇終止子聚合停止，聚合停止， 因子追上因子追上酶，使轉(zhuǎn)錄終止。酶，使轉(zhuǎn)錄終

45、止。轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄后的加工包括：切除某些核苷酸序列、拼接、轉(zhuǎn)錄后的加工包括：切除某些核苷酸序列、拼接、形成形成55和和33末端的特殊序列、堿基修飾、改變糖末端的特殊序列、堿基修飾、改變糖苷鍵等過程。苷鍵等過程。（四）（四） RNARNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工前體的轉(zhuǎn)錄后加工1 1、rRNArRNA前體轉(zhuǎn)錄后加工前體轉(zhuǎn)錄后加工一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄對堿基和核糖進行對堿基和核糖進行修飾修飾。2 2、tRNAtRNA前體轉(zhuǎn)錄后加工前體轉(zhuǎn)錄后加工切除切除5 5和和3 3端多余的核苷酸序列端多余的核苷酸序列3 3添加添加CCACCA序列序列（四）（四） RNARNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工前體的轉(zhuǎn)錄后

46、加工一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄tRNAtRNA前體轉(zhuǎn)錄后加工前體轉(zhuǎn)錄后加工u可以為兩條或更多條多肽鏈編碼的可以為兩條或更多條多肽鏈編碼的mRNAmRNA稱為多順稱為多順反子。反子。u原核細胞編碼蛋白質(zhì)的基因通常以多個基因為轉(zhuǎn)原核細胞編碼蛋白質(zhì)的基因通常以多個基因為轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄成多順反子錄單位，轉(zhuǎn)錄成多順反子mRNAmRNA。u為一條多肽鏈編碼的為一條多肽鏈編碼的mRNAmRNA稱作單順反子。稱作單順反子。u真核細胞編碼蛋白質(zhì)的基因以單個基因為轉(zhuǎn)錄單真核細胞編碼蛋白質(zhì)的基因以單個基因為轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄成單順反子位，轉(zhuǎn)錄成單順反子mRNAmRNA。3 3、真核細胞、真核細胞mRNAmRNA前體轉(zhuǎn)錄后加工前體

47、轉(zhuǎn)錄后加工幾個概念幾個概念（四）（四） RNARNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工前體的轉(zhuǎn)錄后加工一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄u原核細胞原核細胞mRNAmRNA邊轉(zhuǎn)錄邊利用，一經(jīng)合成便具有模邊轉(zhuǎn)錄邊利用，一經(jīng)合成便具有模板活性，一般不需要加工。板活性，一般不需要加工。 u真核細胞大多數(shù)蛋白質(zhì)基因為真核細胞大多數(shù)蛋白質(zhì)基因為不連續(xù)基因不連續(xù)基因，它的，它的編碼序列（編碼序列（外顯子：成熟外顯子：成熟RNARNA對應(yīng)的對應(yīng)的DNADNA序列序列）被非）被非編碼序列（編碼序列（內(nèi)含子：外顯子以外的內(nèi)含子：外顯子以外的DNADNA序列序列）隔成若）隔成若干片段。干片段。（四）（四） RNARNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工前體的轉(zhuǎn)錄后加工一、轉(zhuǎn)錄一、轉(zhuǎn)錄3 3、真核細胞、真核細胞mRNAmRNA前體轉(zhuǎn)錄后加工前體轉(zhuǎn)錄后加工u外顯子和內(nèi)含子一起被轉(zhuǎn)錄，生成分子量很大的前外顯子和內(nèi)含子一起被轉(zhuǎn)錄，生成分子量很大的前體分子，在核內(nèi)加工過程中又形成大小不等的中間物，體分子，在核內(nèi)加工過程中又形成大小不等的中間物，稱為核不均一稱為核不均一RNARNA（hnRNAhnRNA）。）。hnRNA加工：加工：5 5端形成帽子結(jié)構(gòu)（端形成帽子結(jié)構(gòu)（m7GPPPNmpNp）3 3端添加端添加polyA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)剪去內(nèi)含子，拼接外顯子剪去內(nèi)含子，