第十三章DNA的生物合成第十三章DNA的生物合成DNA的生物合成復制：以DNA作為模板指導的DNA合成，即將DNA攜帶的信息傳至子代DNA。反轉錄：DNA合成也可以RNA為模扳指導合成作用，見于RNA病毒。修復合成：當各種因素引起DNA損傷時，損傷DNA可修復合成，校正錯誤，完成正確合成，以保持DNA結構的穩定性和遺傳信息的準確性。DNA的重組與克隆DNA的生物合成復制：以DNA作為模板指導的DNA合成，即將細胞、個體及物種的遺傳特性要在代代相傳中得到維持，有賴于遺傳物質的完整、準確的復制并分配至子代細胞。細胞、個體及物種的遺傳特性要在代代相傳中得到維持，有

現代生物化學和分子生物學的一個最基本的觀點——在生命有機體中，基因是唯一能夠復制，并且能永遠存在的單位，而其意義最終須通過蛋白質才體現出來。從DNA到蛋白質，遺傳信息的流動遵循著中心法則。現代生物化學和分子生物學的一個最基本的觀點——在生13.1DNA的復制親本DNA雙螺旋解開，兩條鏈分別作為模板，合成子代DNA分子的過程DNA復制過程的研究一般采用三類系統

ΦX174DNA或質粒DNA及其完成復制所必需的酶、蛋白質及其因子構成的體外系統以E.coli為模式生物，研究原核生物的復制以酵母和動物病毒為模式生物研究真核生物的DNA復制13.1DNA的復制親本DNA雙螺旋解開，兩條鏈分別作為模13.1.1DNA的半保留復制即新的雙鏈DNA中，一股鏈來自模板，一股鏈為新合成的復制的這種方式可保證親代的遺傳特征完整無誤的傳遞給子代，體現了遺傳的保守性1958年Meselson和Stahl用同位素15N標記大腸桿菌DNA,首先證明了DNA的半保留復制13.1.1DNA的半保留復制即新的雙鏈DNA中，一股鏈來生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件13.1.2DNA復制的起點和方向基因組能獨立進行復制的單位稱為復制子，每個復制子都含有控制復制起始的起點，可能還有終止復制的終點大多數原核生物染色體DNA的復制是雙向，形成復制眼，單向復制的特殊形式，稱為滾動環式真核生物染色體DNA是線形雙鏈分子，含有許多復制起點，因此是多復制子。13.1.2DNA復制的起點和方向基因組能獨立進行復制的單生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件DNA復制的特點與條件（1）半保留復制（2）有一定的復制起始點（3）需要引物（4）雙向復制（5）半不連續復制（6）復制方向5′→3′DNA復制的特點與條件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件A.環狀雙鏈DNA及復制起始點B.復制中的兩個復制叉C.復制接近終止點（termination,，ter）oriterABCA.環狀雙鏈DNA及復制起始點oriterA13.2原核生物DNA的復制原料：dNTP，Mg2+，雙鏈DNA模板引物：小片段的DNA或RNA，常是RNA，有游離的3′-OH。引物酶：用于合成復制所必需的RNA引物解螺旋酶：DnaB,由DnaA和DnaC協助在復制的起始點（OriC）上解開雙螺旋。單鏈結合蛋白：穩定已經解開成兩股的DNA單鏈。拓撲異構酶：解DNA分子中存在打結，纏繞、連環的超螺旋現象。DNA連接酶：連接DNA雙鏈中的單鏈缺口DNA聚合酶：復制酶，兼有校讀、糾錯13.2原核生物DNA的復制原料：dNTP，Mg2+，13.2.1參與原核DNA復制的酶和蛋白質13.2.1參與原核DNA復制的酶和蛋白質（1）原核生物的DNA聚合酶polIpolIIpolIII不同種類亞基數目1≥7≥10每個細胞的分子數40020生物學活性10.05155′→3′聚合酶活性＋＋＋3′→5′外切酶活性＋＋＋5′→3′外切酶活性＋－－聚合速度（核苷酸/S）16~2040250~1000連續合成能力（核苷酸）3~2001500≥5000功能

校正，去除RNA引物應急修復主要酶（1）原核生物的DNA聚合酶polIpolIIpolI（A）5′→3′聚合酶催化磷酸二酯鍵生成，延長子鏈（B）3′→5′外切酶切除子鏈3’端一個錯配的堿基，即時校讀（C）5′→3′外切酶切除子鏈5’端一段序列，包括引物和突變的片段（A）5′→3′聚合酶①

DNA聚合酶Ⅰ:

單體酶，多肽鏈內含一個鋅離子，多功能酶，用于切除引物RNA，并填補留下的空隙

5

3

聚合酶功能（對脫氧核苷酸的選擇）；3

5

外切酶活性（對雙鏈無作用，校對功能；但在正常聚合條件下，此活性不能作用于生長鏈）

5

3

外切酶活性（雙鏈有效，主要是對DNA損傷的修復，以及在DNA復制時RNA引物切除及其空隙的填補）

在DNA鏈的3

形成焦磷酸解（生理意義不大）；無機焦磷酸鹽與dNTP之間的焦磷酸基交換。①DNA聚合酶Ⅰ:酶催化新加入的脫氧核苷酸單位的α-磷酸基與引物的3′-OH共價結合，并從新加入的脫氧核苷三磷酸分子上釋放焦磷酸，因此合成的方向是從5′端到3′端。所產生的焦磷酸隨即被細胞中的焦磷酸酶分解產生無機磷酸，推動聚合反應的完成酶催化新加入的脫氧核苷酸單位的α-磷酸基與引物的3′Klenow片段，含DNA聚合酶和3′→5′核酸外切酶活性Klenow片段，含DNA聚合酶和3′→5′核酸外切②

DNA聚合酶Ⅱ：

多亞基酶，聚合作用，但聚合活力很低；具有3′

5′外切酶活性。其它生理功能尚不清楚，可能在修復紫外光引起的DNA損傷中起作用。③

DNA聚合酶Ⅲ：

原核生物DNA復制的主要聚合酶，該酶由10種亞基組成，其中、、形成全酶的核心酶。

具有5′

3′DNA聚合酶活性（亞基，速率高）；

具有3′

5′外切酶（亞基）的校對功能，提高DNA復制的保真性；

具有5

3

外切酶活性（單鏈有效，其意義未知）。④DNA聚合酶IV和V：1999年發現，當DNA嚴重損傷時，誘導產生。②DNA聚合酶Ⅱ：β-滑動夾子將正在復制的DNA固定在夾子中心，并能隨DNA復制沿著模板DNA鏈滑動使DNA聚合酶不易從模板脫離，有利于DNA的連續復制β-滑動夾子（2）參與原核生物DNA復制的其他酶和蛋白質（2）參與原核生物DNA復制的其他酶和蛋白質①

引物合成酶（引發酶）

此酶以DNA為模板合成一段RNA,這段RNA作為合成DNA的引物（Primer)。實質是以DNA為模板的RNA聚合酶。②DNA連接酶

若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3′-OH，另一端是5′-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。大腸桿菌和其它細菌的DNA連接酶要求NAD+提供能量，在高等生物和噬菌體中，則要求ATP提供能量。T4噬菌體的DNA連接酶不僅能在模板鏈上連接DNA和DNA鏈之間的切口，而且能連接無單鏈粘性末端的平頭雙鏈DNA。①引物合成酶（引發酶）大腸桿菌和其它細菌的DNA連接連接酶的反應機制

酶+NAD+（ATP）?酶-AMP+煙酰胺單核苷酸（PPi）

酶-AMP+P-5′-DNA?酶+AMP-P-5′-DNADNA-3′-OH+AMP-P-5′-DNA?DNA-3′-O-P-5′-DNA+AMPDNA連接酶在DNA復制、損傷修復、重組等過程中起重要作用作用連接酶的反應機制③拓撲異構酶催化DNA的拓撲連環數發生變化的酶，在DNA重組修復和其他轉變方面起重要作用。除連環數不同外其它性質均相同的DNA分子稱為拓撲異構體，引起拓撲異構體反應的酶稱為拓撲異構酶。拓撲異構酶?：使DNA一條鏈發生斷裂和再連接。作用是松解負超螺旋，反應不需要能量。主要集中在活性轉錄區，同轉錄有關。拓撲異構酶Π：使DNA兩條鏈發生斷裂和再連接。當引入負超螺旋時需要由ATP提供能量，同復制有關。連環數：在雙螺旋DNA中，一條鏈以右手螺旋旋繞另一條鏈纏繞的次數。③拓撲異構酶108局部解鏈后改變DNA超螺旋狀態、理順DNA鏈108局部解鏈后改變DNA超螺旋狀態、理順DNA鏈生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件④解螺旋酶（解鏈酶）：通過水解ATP將DNA兩條鏈打開。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶I、II、III。每解開一對堿基需要水解2個ATP分子。rep蛋白沿3′→5′移動，而解螺旋酶I、II、III沿5′→3′移動。⑤其它蛋白因子

單鏈結合蛋白（SSB-single-strandbindingprotein）引發前體④解螺旋酶（解鏈酶）：單鏈結合蛋白（SSB-single-strandbindingprotein）

穩定已被解開的DNA單鏈，阻止復性和保護單鏈不被核酸酶降解。引發前體

它由多種蛋白質dnaA、dnaB、dnaC、n、n′、n′′和i組成。引發前體再與引發酶結合組裝成引發體。

引發體可以沿模板鏈5′

3′方向移動，具有識別合成起始位點的功能，移動到一定位置上即可引發RNA引物的合成。

移動和引發均需要ATP提供能量，n′蛋白具有ATP酶的活力。引發體的移動與復制叉移動的方向相同，與岡崎片段的合成方向相反。單鏈結合蛋白（SSB-single-strandbindi生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件岡崎片段

在DNA復制過程中，領頭鏈能連續合成，而隨后鏈只能是斷續的合成5′

3′的多個短片段，這些不連續的小片段以其發現者的名字命名為岡崎片段。

岡崎片段：真核生物中100-200個核苷酸（核小體的DNA單位）。原核生物中1000-2000個核苷酸（相當于一個順反子）。岡崎片段13.2.2大腸桿菌DNA復制的起始大腸桿菌的復制的起始點稱OriC由DnaB（解螺旋酶）在DnaA和DnaC協助下解鏈，形成復制叉（replicationfork），SSB結合并穩定解開的單股DNA鏈；

引物酶（DnaG）與上述因子、酶構成引發體（primosome），并合成RNA引物。

解鏈造成的超螺旋，由拓撲異構酶實現超螺旋的轉型，即把正超螺旋轉變為有利于復制的負超螺旋。13.2.2大腸桿菌DNA復制的起始大腸桿菌的復制的起始點DnaA辨認結合于AT區，AT區DNA解鏈。DnaB在DnaC協同下，結合于解鏈區，沿5′→3′移動，解開DNA雙鏈，SSBP參與，形成復制叉。DnaA辨認結合于AT區，AT區DNA解鏈。Dna復制叉的結構及參與復制的酶與因子復制叉的結構及參與復制的酶與因子13.2.3大腸桿菌DNA鏈的延長這個過程由DNA聚合酶III催化，它是主要的復制酶。前導鏈：為連續合成，合成方向與解鏈方向一致，它的模板DNA鏈是5′→3′鏈。后隨鏈：不連續合成，在RNA引物基礎上分段合成DNA小片段（岡崎片段），方向與解鏈方向相反，它的模板DNA鏈是3′→5′鏈。13.2.3大腸桿菌DNA鏈的延長這個過程由DNA聚合酶I生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件復制時，從一個固定的起點（origin）開始復制，此時雙鏈DNA解開形成兩條單鏈，分別作為模板進行復制，由此形成的結構很像叉子，被形象地稱作復制叉（replicationfork）復制時，從一個固定的起點（origin）開始復制，此隨從鏈的合成隨從鏈的合成領頭鏈的合成領頭鏈的合成生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件13.2.4大腸桿菌DNA復制的終止由DNA聚合酶I完成切除引物，并且填補空隙，由DNA連接酶將DNA片段連接起來當一個復制叉先期到達終止區時，其復制會停止，待另一個復制叉到達同一位置，兩個復制叉相遇，即完成了整個DNA的復制過程13.2.4大腸桿菌DNA復制的終止由DNA聚合酶I完成切生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件13.3真核生物DNA的復制真核生物DNA復制的基本過程與原核生物相似，但參與復制的酶和蛋白質與原核生物不同，復制起始的調控更加復雜。13.3真核生物DNA的復制真核生物DNA復制的基本過程與13.3.1參與真核DNA復制的酶和蛋白質真核生物DNA聚合酶主要有5種α（Ⅰ），β（Ⅳ），γ（M），δ（Ⅲ），ε（Ⅱ）真核生物DNA聚合酶的酶促反應與原核生物DNA聚合酶相似，均以4種dNTP為底物，需要Mg2+激活，要求有模板和引物，鏈的延伸方向為5′→3′，也按半不連續的機制分別合成前導鏈和后隨鏈13.3.1參與真核DNA復制的酶和蛋白質真核生物DNA聚DNA聚合酶的類型α（Ⅰ）β（Ⅳ）γ（M）δ（Ⅲ）ε（Ⅱ）相對分子質量/103100~2204560122亞基數4123~54聚合酶活性5′→3′＋＋＋＋＋外切（校正）酶活性3′→5′－－＋＋＋引物（合成）酶活性＋－－－－持續合成能力中高高有PCNA時高高對抑制劑敏感蚜腸霉素雙脫氧TTP雙脫氧TTP蚜腸霉素蚜腸霉素細胞定位核核線粒體核核DNA聚合酶的類型α（Ⅰ）β（Ⅳ）γ（M）δ（Ⅲ）ε（Ⅱ）相13.3.2真核生物DNA復制的起始細胞能否分裂，決定于進入S期及M期這兩個關鍵點。G1→S及G2→M的調節，與蛋白激酶活性有關。蛋白激酶通過磷酸化激活或抑制各種復制因子而實施調控作用。13.3.2真核生物DNA復制的起始細胞能否分裂，決定于進復制的起始真核生物每個染色體有多個起始點，是多復制子復制。復制有時序性，即復制子以分組方式激活而不是同步起動。復制的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性）參與，還需拓撲酶和復制因子（replicationfactor，RF）。增殖細胞核抗原（proliferationcellnuclearantigen,PCNA）在復制起始和延長中起關鍵作用。復制的起始復制的延長復制的終止染色體DNA呈線狀，復制在末端停止。復制中岡崎片段的連接，復制子之間的連接。染色體兩端DNA子鏈上最后復制的RNA引物，去除后留下空隙。復制的延長生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件（1）SV40DNA的復制①2分子由SV40基因組編碼的T抗原六聚體作為起始蛋白（相當于E．coli的DnaB蛋白），在ATP的存在下與SV40復制起始區結合，使起始區的DNA解鏈。②復制蛋白A（replicationproteinA，RPA）作為SSB與單鏈區結合，進一步提高T抗原的解旋酶活性，致使解鏈區不斷擴大，但真核生物的RPA與單鏈DNA結合沒有協同效應。③DNApolα-引物酶復合物與T抗原/RPA復合物結合，合成前導鏈約10nt的RNA引物，和約30nt的DNA。（1）SV40DNA的復制④復制因子(replicationfactor，RFC)先與新合成的DNA3′端結合，隨后PCNA取代polα-引物酶結合到DNA模板上，前導鏈的合成暫時中斷。⑤polδ結合到PCNA-RFC復合物上，由于polδ具有校對能力，PCNA與模板DNA結合牢固，該復合物可以持續地、準確地合成前導鏈。同時，polα-引物酶結合到后隨鏈的模板上，開始后隨鏈的合成。后隨鏈的進一步延伸，也需要用PCNA-polδ或PCNA-polδ取代polα-引物酶⑥FEN-1-RNaseHl負責切除RNA引物，DNA連接酶I負責連接相鄰的岡崎片段，拓撲異構酶I負責清除復制叉移動形成的正超螺旋，拓撲異構酶Ⅱa和Ⅱb則負責解開連環體，促進最后的2個以共價鍵相連的連環體DNA分開④復制因子(replicationfactor生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件（2）酵母DNA的復制酵母DNA復制的起點稱自主復制序列（autonomouslyreplicationgsequence，ARS）酵母DNA復制的起始需要起點識別復合物（originrecognizingcomplex，ORC）參與，該復合體由6個亞基組成。相當于原核生物的DnaA。（2）酵母DNA的復制生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件13.3.3真核生物DNA復制的特點原核生物和真核生物DNA復制的基本過程是相似的，但也有一些明顯的差別共同點①均為半保留復制；②均為半不連續復制；③均需要解旋酶解開雙螺旋，并由SSB同單鏈區結合；④均需要拓撲異構酶消除解螺旋形成的扭曲張力；⑤均需要RNA引物；⑥新鏈合成均有校對機制13.3.3真核生物DNA復制的特點原核生物和真核生物DN不同點①原核生物為單起點復制，真核生物為多起點復制。原核生物的復制子大而少，真核生物的復制子小而多。②原核生物復制叉移動的速度為900nt/s，真核生物復制叉移動的速度為50nt/s。③原核生物岡崎片段的大小為1000～2000nt，真核生物岡崎片段的大小為100～200nt。④真核細胞的DNA聚合酶和蛋白質因子的種類比原核細胞多，引物酶活性由DNApolα的兩個小亞基承擔。⑤原核細胞在第一輪復制還沒有結束的時候，就可以在復制起始區啟動第二輪復制。真核細胞的復制有復制許可因子控制，復制周期不可重疊。

⑥原核生物的DNA為環形分子，DNA復制時不存在末端會縮短的問題。真核生物的DNA為線形分子，DNA復制肘末端會縮短，需要端粒酶解決線形DNA的末端復制問題。不同點DNA復制與核小體組裝真核生物的染色體結構復雜，其DNA與組蛋白構成核小體，DNA纏繞于組蛋白核心外，每個核小體上的DNA相當于兩個負超螺旋。復制時的岡崎片段長約200bp，恰好相當于一個核小體DNA的長度。DNA復制時，組蛋白需同步合成，并與DNA組裝成核小體。DNA復制與核小體組裝原核生物和真核生物DNA復制調控的比較原核生物DNA復制的速率與其生長環境有關，迅速增殖的細胞通常在一次復制尚未完成的情況下，即可開始另一次復制，但復制叉上DNA鏈的延伸速度基本恒定。真核生物DNA復制的調控至少有3個層次，其一是細胞周期水平的調控；其二是染色體水平的調控；其三是復制子水平的調控。原核生物和真核生物DNA復制調控的比較端粒DNA的復制真核生物線性染色體的兩個末端具有特殊的結構，稱為端粒，它是由許多成串的重復序列所組成。

端粒酶是一種含有RNA鏈的逆轉錄酶，它以自身的RNA鏈為模板合成DNA端粒結構。一條鏈是由重復序列TTTTGGGG組成的，稱TG鏈

另一條鏈是由重復序列AAAACCCC組成的，稱AC鏈端粒在決定細胞的壽命中起重要作用，體細胞隨著分化而失去端粒酶的活性，端?？s短。這些重復序列的少量丟失，不會傷及基因的結構，如果短到一定程度就引起細胞停止生長或凋亡。端粒DNA的復制生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件分裂旺盛的細胞存在端粒酶（telomerase），這種酶是蛋白質和RNA組成的復合物，其蛋白質部分能以其RNA為模板催化合成DNA鏈。分裂旺盛的細胞存在端粒酶（telomerase），這13.4逆轉錄作用逆轉錄也稱反轉錄，是以RNA為模板合成DNA的特殊復制方式（在某些生物如雞的肉瘤病毒、HIV等）它們的遺傳信息載體是RNA而不是DNA。因此，在感染細胞時，首先經過逆轉錄作用成為雙鏈DNA，才能整合到宿主基因組中去。13.4逆轉錄作用逆轉錄也稱反轉錄，是以RNA為模板合成D生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件逆轉錄酶是多功能酶，兼有3種酶的活性（1）RNA指導的DNA聚合酶活性（2）DNA指導的DNA聚合酶活性（3）核糖核酸酶H的活性，專一水解RNA-DNA雜交分子中的RNA，可沿5′→3′和3′→5′兩個方向起核酸外切酶的作用。cDNA

幾乎所有真核生物mRNA分子的3′末端都有一段polyA,當加入寡聚dT作為引物時，mRNA就可作為模板，在逆轉錄酶催化下在體外合成與其互補的DNA，稱為cDNA。逆轉錄酶是多功能酶，兼有3種酶的活性13.5DNA的損傷與修復DNA的損傷DNA在復制時產生錯配、病毒基因整合；某些物化因子如紫外光、電離輻射和化學誘變等，破壞DNA的雙螺旋結構。從而影響DNA的復制，并使DNA的轉錄和翻譯也跟著變化，因而表現出異常的特征（生物突變）。DNA損傷的修復四種修復途徑：直接修復（光復活）、切除修復、復組修復和誘導修復（暗修復）。13.5DNA的損傷與修復DNA的損傷13.5.1DNA損傷的產生DNA復制具有高度精確性，在大腸桿菌的細胞DNA復制中其錯誤率約為1/109～1/1010，即每109～1010個核苷酸才出現一個錯誤DNA的損傷（突變）大多數是自發的，是進化與分化的基礎外界環境因素，包括化學誘變劑和物理因子以及代謝過程中產生的自由基等影響13.5.1DNA損傷的產生DNA復制具有高度精確性，在大UV物理因素：紫外線（ultraviolet，UV）、各種輻射UV物理因素：紫外線（ultraviolet，UV）、化學因素化學因素突變的分子改變類型：

錯配、缺失、插入、重排（1）錯配：DNA分子上的堿基錯配稱點突變。

轉換：發生在同型堿基之間，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。

顛換：發生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。突變的分子改變類型：生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件（2）缺失、插入和框移缺失：一個堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。插入：原來沒有的一個堿基或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。缺失或插入都可導致框移突變?？蛞仆蛔儯褐溉擉w密碼的閱讀方式改變，造成蛋白質氨基酸排列順序發生改變。谷酪蛋絲5’……GCA

GUA

CAU

GUC……丙纈組纈正常5’……GAG

UAC

AUG

UC……缺失C（2）缺失、插入和框移谷酪（3）重排DNA分子內較大片段的交換，稱為重組或重排。由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型（3）重排由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型13.5.2DNA損傷的修復是對已發生分子改變的補償措施，使其回復為原有的天然狀態修復的主要類型光修復（lightrepairing）切除修復（excisionrepairing）重組修復（recombinationrepairing）SOS修復13.5.2DNA損傷的修復是對已發生分子改變的補償措施，直接修復：如光復活酶,可以把嘧啶二聚體恢復正常狀態。切除修復：找出損傷位置并切除，進行修復合成并連接。重組修復：先復制再修復。子代鏈在對應模板鏈的損傷處留下缺口，先將同源母鏈DNA上相應的核苷酸片段轉移替補，然后再合成一段序列填充缺口。SOS系統：復雜的應急反應。既有避免差錯的修復又有引起差錯的修復，后者有高變異率但也增加了生存機會。直接修復：生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件（a）DNA糖基化酶切除損傷的堿基產生無堿基酸（b）無堿基核酸內切酶在無堿基酸處切開產生切口。（c）DNA聚合酶Ⅰ將無堿基酸切除并填補缺口。（d）DNA連接酶連接切口。（a）DNA糖基化酶切除損傷的堿基產生無堿基酸生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件13.6DNA的重組與克隆DNA的重組高等生物在細胞減數分裂時，同源染色體之間可以進行DNA片段的交換，病毒、噬菌體或質粒DNA插入（整合到）宿主的染色體DNA的克隆就是獲得遺傳背景完全相同的分子或個體的“拷貝”13.6DNA的重組與克隆DNA的重組13.6.1DNA的重組同源重組發生在同源序列之間、非特異性重組交換區具有相同或相似的序列兩個DNA分子相同的部位、不同部位（異位重組）位點特異性重組可以將兩個短的DNA特定序列（即特異位點）之間的基因從染色體上切除或組合到染色體另一個特定位點13.6.1DNA的重組同源重組生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件13.6.2DNA的克隆在體外利用酶學方法將感興趣的物種來源的DNA片段轉移到能自主復制的載體,形成重組的DNA分子,并在宿主細胞中增殖。這種復制基因或DNA片段以產生相同DNA分子“拷貝”的技術，稱為重組DNA技術或DNA克隆。來自同一始祖的相同副本或拷貝的集合，獲取同一拷貝的過程稱為克隆化（cloning），即無性繁殖。13.6.2DNA的克隆在體外利用酶學方法將感興趣的物種來PCR（聚合酶鏈式反應）

概念：一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，它可看作是生物體外的特殊DNA復制，PCR的最大特點，是能將微量的DNA大幅增加。

原理：DNA在高溫時也可以發生變性解鏈，當溫度降低后又可以復性成為雙鏈。因此，通過溫度變化控制DNA的變性和復性，加入設計引物，DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的體外復制。

應用：遺傳病和疑難病的診斷、孕婦的產前檢查、病原體檢查、法醫和刑偵鑒定、基因探針的制備、基因組測序、染色體步查、cDNA庫的構建、基因的定點誘變、基因突變的分析、基因的分離和克隆等PCR（聚合酶鏈式反應）生物化學簡明教程第十三章DNA的生物合成_課件基因克隆的基本條件

工具酶：限制性核酸內切酶、連接酶、DNA聚合酶、逆轉錄酶、堿性磷酸酶、末端聚合酶、RNA酶、DNA酶，等

目的基因：cDNA或基因組DNA

載體：質粒、噬菌體、柯斯質粒載體、病毒和人工染色體等

宿主細胞：大腸桿菌、酵母、動物細胞基因克隆的基本條件限制性核酸內切酶

存在于細菌體內，能夠識別和切割雙鏈DNA內部特定核苷酸序列的一類核酸酶。常用的是II類限制性內