1、DNA復制、DNA損傷修復、逆轉錄、轉錄一、DNA的復制1. DNA復制的一般特點：DNA復制是半保留復制（1985年，Meselson和Stahl的實驗，明，該結論。他們使用一種含N15的氯化鏤的細菌培養液，研究大腸桿菌的DNA復制過程。）DNA復制的生長點形成復制叉（復制叉指的是DNA雙鏈解開分成兩股，各自作為模板，子鏈沿模板延長所形成的Y字形結構）DNA復制是雙向復制（雙向復制是指復制時，DNA從起始點向兩個方向解鏈，形成兩個延伸方向相反的復制叉。在原核生物中，其DNA為環形DNA,只有一個復制起點，產生的兩個復制叉在環形染色體和起點相對位置（起點旋轉180）匯合后，復制完成。在真核生物

2、中，每個染色體都有多個起始點，每個起點的復制叉遭遇到鄰近的復制起點所形成的復制叉后停止復制）DNA復制為半不連續復制（同一個復制叉上只有一個解鏈方向，就是從5到3。而在復制時，一條鏈的合成方向和復制叉前進的方向相同，可以連續復制，成為前導鏈，但是另一條鏈的和成方向與復制叉前進的方向相反，不能順著解鏈方向連續延長，只能待模板鏈解開至足夠長度，才從5到3開始復制，在延長過程中，又要等待下一段有足夠長度的模板，再次生成引物而延長，稱為后隨鏈。后隨鏈所形成的一個個小片段稱為岡崎片段。）復制起點由多個短重復序列組成（復制起點是指DNA復制所必需的一段特殊的DNA序列，其一般特征為由多個短序列組成；能被多

3、亞基的復制起始因子識別和結合；一般富含ATQDNA復制必須有引物（多數DNA復制使用RNA弓|物，提供只有的3-OH末端，通過加入核甘酸不斷延長。少數以DNA或者核甘酸為引物）DNA復制需要多種酶參與（A解旋要解旋酶，暴露復制模板鏈B延長只能利用引物3-OH開始延伸C連接岡崎片段必須利用DNA連接酶）DNA復制具有高度忠實性2. DNA聚合酶的特征DNA聚合酶的底物是dNTP和引物-模板連接處（其中模板指引合成方向，引物提供3端吸引底物的5-P形成磷酸二酯鍵）DNA聚合酶的活化中心催化DNA合成（DNA聚合酶具有監控進入的dNTP形成A:T或者G:C配對的能力，還能區分rNTP和dNTP）3.

4、 DNA聚合酶的分類原核生物的DNA聚合酶分別有DNA-polI,DNA-polH,DNA-pol田，而且他們都有3-5核酸外切酶的活性。DNA-polIDNA-polHDNA-polm分子量（kd）108120250組成單肽鏈還不清楚多亞基不對稱二聚體分子數400?205-3核酸外切酶有無無基因突變后的致死性可能不可能可能其中,1. DNA-polHI是復制中真正起催化作用的酶，由a,e,0組成核心酶，兩邊的B起夾穩模板鏈并使酶沿模板滑動的作用。由六個亞基構成y-復合物，負責將可沿DNA鏈滑動的一對（3-亞基加載于DNA上，使DNA聚合酶三具有持續合成能力。2. DNA-polI的二級結構以

5、a-螺旋為主，可劃分為A到R共18個a-螺旋，其中I到O容納DNA1,H到I是無結構的氨基酸殘基，把DNAJ包裹起來，使其向一個方向滑動。但是，DNA-polI的主要作用是對復制中的錯誤進行校讀，對復制和修復中出現的空隙進行修補。3. DNA-polII基因發生突變，細菌仍能存活，推想他是其他兩種酶缺失情況下暫時其作用的酶。真核生物的DNA聚合酶至少有15種，但常見的有5種，都有5-3核酸外切酶的活性。DNA-pola3y5分子量16.54.014.012.525.53-5核酸外切酶活性無無有有有功能起始引發，引物酶活性低保真度的復制線粒體DNA復制延長子鏈的主要酶，解螺旋酶活性填補引物空隙，

6、切除修復，重組4,復制保真性的酶學依據：A核酸外切酶活性在復制中辨認切除錯配堿基并加以校正B復制的保真性依賴聚合酶對堿基的選擇功能C靠模板的指引，子鏈延長嚴格遵照堿基配對規律。5,原核生物的DNA生物合成復制起始：DNA解鏈形成引發體1 .2 .DNA解旋：解旋的過程主要由DnaA,B,C三種蛋白共同參與。有相同亞基組成的四聚體DnaA辨認并結合與串聯重復序列即AT區，然后幾個相同的DnaA蛋白結合成類似核小體。DnaB在DnaC蛋白的協同下，結合和沿解鏈的方向移動，并且逐步置換出DnaA。此時，就形成了復制叉。同時，SSB（單鏈DNA結合蛋白）在一定時間內使復制叉保持適當的長度，利于核甘酸依

7、據模板參入。3 .引發體和引物：引物由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。引發體就是含有解螺旋酶，DnaC蛋白，引物酶和DNA的開始復制區的復合結構。具作用過程：引發體的蛋白質組分在DNA鏈上移動（ATP供能），在適當的位置，引物酶催化生成引物，留有3-OH末端，此時進入DNA復制延長。復制延長的過程，前導鏈連續復制，后隨鏈不連續復制1 .復制延長是指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個加入引物或者延長中的子鏈上，其化學本質是磷酸二酯鍵的不斷生成。2 .岡崎片段的形成原因，是因為后隨鏈的子鏈延長方向與解鏈的方向相仿，需要等待復制叉解開至相當長度，生成新的引物，然后又在引物3-OH末

8、端上延長。復制的終止過程：切除引物，填補空缺和連接切口1 .多個引物的水解需胞核內的RNA酶，留下的空隙由DNA-polHI催化，從5-3用dNT用原料申城相當于引物長度的DN閘。最后，大缺口又連接酶連接起來。6,真核生物的DNA生物合成真核生物復制的起始與原核基本相似，但是作用的酶類是A:DNA-pola合成RNA-DNA引物（首先合成RNA引物，再利用其DNA聚合酶活性將引物延伸，產生起始DNA短序列，形成RNA-DNA引物）B:復制蛋白A（RPA相當于SSB可促進DNA進一步解旋，一定條件下激活POLa或者引發酶活性C:復制因子C（RFC含5個亞基（其中p140的存在，其ATPase舌性

9、才能被PCNA激活），他的主要功能是促使可滑動的DNA夾子PCNA吉合于引物-模板鏈。D:增殖細胞核抗原（PCNA）是是可滑動的夾子。RFC可將PCNA三聚體裝載于DNA并可卸載下來。同時，PCNA是協調DNA復制，DNA損傷修復，表觀遺傳和細胞周期調控的核心因子。E: DNA聚合酶S合成前導鏈和后隨鏈F: DNA解旋酶打開雙螺旋以暴露復制模板G: 真核復制叉有一個POLa和2個polS復合物引發和延伸發生DNA聚合酶8轉換1 .引發體組裝：識別染色體DNA復制起點和DNA局部解旋后，POLa|引發酶復合物結合于復制起點。2 .引發和延伸發生DNA聚合酶8轉換：其機制為POLa|引發酶產生RN

10、A-DNA弓I物，接著RPC識別其iDNA的3端，取代POLa|引發酶，然后PCNA結合DNA并引入POLS。POLa被取代的原因是POLa不具有持續合成能力。端粒酶參與解決染色體末端復制問題在染色體末端，有端粒取代引物RNA。而端粒酶（一種由RNA和蛋白質組成的核糖蛋白RNP能夠延伸其DNA底物的3端，以自己的RNA組分為模板，以染色體的3端后隨鏈模板為引物將端粒序列（富含TG的序列）加于染色體的3端。線粒體DNA按D環方式復制；噬菌體DNA按滾環方式復制。7.DNA的損傷修復原核生物利用錯配修復蛋白MutS二聚體沿著DNA運動，去現DAN骨架因非互補堿基對之間的不對稱而長生的變形，從而識別

11、錯配的核甘酸，結合MutL（在母鏈上）和MutH（在子鏈上）將錯配的子鏈部分切除，再由DNA-polHI填補，連接酶封口。真核細胞修復錯配核甘酸利用的是MSH蛋白，以及與MutL同源的和PMS蛋白。化學或物理因素造成細胞DNA損傷：堿基丟失，堿基改變，和泛酸插入或缺失，DNA鏈斷裂，DNA鏈間共價交聯（具有兩個功能基團的烷化劑）DNA損傷的修復系統有1 .直接修復系統利用沒簡單的逆轉DNA損傷（光復活修復系統，可見光能激活細胞內光裂合酶，將DNA中因紫外線而形成的喀咤二聚體分解，但哺乳動物缺乏）2 .堿基切除系統修復切除受損堿基（堿基切除修復是最普遍的切除之一。3 .核甘酸切除修復系統識別DN

12、A雙螺旋變形。核甘酸切除修復NER有4種蛋白質組成：UvrA,UvrB,UvrC和UvrD。在著色fi干皮膚XP患者中，紫外線輻射產生的喀咤二聚體幾乎沒有任何改變。4 .重組修復系統能夠修復雙鏈短鏈損傷。前提是還有一條鏈保持完整，且可用于修復DNA復制中的差錯。5 .跨損傷DNA聚合酶能夠跨越損傷部位合成DNA。8.逆轉錄RNA病毒的基因組是RNA,其復制方式是逆轉錄。逆轉錄的過程分三步：首先是逆轉錄酶以病毒基因組RNA為模板，催化dNTP聚合生成DNA互補鏈，產物是RNA-DN赫化鏈。然后雜化雙鏈中的RNA被逆轉錄酶中的RNase活性的組分水解，被感染細胞內的RnaseH也可水解RNA鏈。R

13、NA分解后剩下的單鏈DNA再作為模板，由逆轉錄酶催化合成第二條DNA互補鏈。逆轉錄酶的三種活性：RNA或DNA作模板的dNTP聚合活性和RNase活性，需要鋅離子為輔助因子。合成方向也是5-3逆轉錄病毒在宿主細胞的繁殖：逆轉錄成雙鏈cDNA-雙鏈cDNA插入宿主染色體形成原病毒一原病毒DNA轉錄產生病毒RNA病毒RNA經翻譯和包裝形成逆轉錄病毒顆粒。9.NRA的生物合成原核生物轉錄的模板和酶1. 能轉錄出RNA的DNA片段稱為結構片段2. 所謂的不對稱轉錄是指A一條鏈作為模板指引轉錄，另一條不轉錄B模板鏈（DNA雙鏈中按堿基配對規律指引轉錄生成的RNA單鏈的DNA鏈）并非總是在同一單鏈上。3.

14、 RNA聚合酶，能催化NTP之間形成3,5磷酸二酯鍵合成RNA,還需要鎂離子和鋅離子輔助。而且該合成不需要引物，只需要DNA特殊序列一啟動子（RNA聚合酶在轉錄起始上游的結合序列)，就能啟動RNA合成。4. RNA聚合酶有多個亞基組成，分別有a2,(3,B,0和組成。其中a2BB()亞基合稱為核心酶，加上能夠辨認轉錄起點的。亞基統稱為全酶。轉錄起始需要的是全酶，但是轉錄延長階段則僅需要核心酶。其中(3亞基是RN膘合酶與DNA莫板相結合相依附的組分，a亞基決定轉錄哪些類型和種類的基因。全酶的前三個亞基都參與整個轉錄過程。5. RNA聚合酶結合到DNA的啟動子上啟動轉錄因為轉錄是不連續，分區進行的

15、，所以每個轉錄區段可視為一個轉錄單位稱為操縱子，而操縱子包括若干個結構基因及其上游的調控序列。其中，調控序列中的啟動子就是RNA聚合酶結合到模板DNA的部位(控制轉錄的關鍵所在)原核生物的轉錄過程1 .轉錄起始先形成RNA聚合酶全酶，模板和轉錄5端首位的四磷酸二核甘(GTP或者ATP組成的轉錄起始復合物。其主要過程是：由0因子辨認DNA勺啟動子-由RN謙合酶與之結合-DNA雙鏈打開10-20個堿基對，形成轉錄空泡-RNA聚合酶按照模板鏈的序列指引，以NTP為底物進行相應的堿基配對-當最初的兩個核昔酸相連在一起時，形成轉錄起始復合物，同時。因子脫落,等再次與核心酶結合。2 .轉錄延長：0因子脫落

16、后，核心酶向模板鏈下游移動，在核心酶的催化下，與DNA莫板鏈互補的NT喳個聚合到新生的RN閘上，形成核心酶-DNA-RNA專錄復合物。3 .轉錄終止有兩種機制：一是依賴p因子的轉錄終止，其作用機制尚不清楚，他是一種具有6個相同亞基的蛋白質，能和新生成的具有p-依賴轉錄終止區序列RNA乍用,并以5到3方向移動，移動到轉錄復合體后，終止轉錄。二是不依賴p因子的轉錄終止，其特征為A有幾個連續的尿喀咤B是在這幾個連續的U序列之前有一段富含G和C,并有可以自身互補的堿基的序列。真核生物的轉錄過程1.真核生物的轉錄需要三種酶：RNA-polIuni。其中I酶催化和車工45SRNA對鵝膏簟堿反應耐受。II酶

17、催化合成mRNA?體hnRNA此酶對鵝膏簟堿反應極敏感。3酶催化合成5SRNAtRNA和snRNA此酶對鵝膏簟堿中度敏感。其中II酶中最大的亞基稱為RBP1末端有一段共有序列，為Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Por-Ser的重復序歹U,稱為竣基末端結構域（CTD2,轉錄起始需要啟動子，RNA聚合酶和轉錄因子參與(1)在轉錄起始點上游參與轉錄調控的DNA序列稱為順式作用元件，具包括啟動子，啟動子上元件和增強子(能結合特異基因調節蛋白，促進鄰近或者遠隔特定基因表達的DNA序列)等。在真核生物中，也需要RNA聚合酶對起始區上游DNA序列作辨認和結合，生成起始復合物。而在上游中的有被稱為Ho

18、gnest盒或TATA盒的共同的TATA序列(啟動子的核心序列)。(2)轉錄因子：能直接，間接辨別和結合轉錄上游區段DNA的蛋白質稱為反式作用因子。而在反式作用因子中，直接或間接結合RNA聚合酶的稱為轉錄因子。(3)轉錄起始前復合物是由RNA聚合酶，各種轉錄因子和轉錄起始區結合的復合物。1,轉錄延長，過程與原核生物大致相似，但是有核膜相隔。沒有轉錄和翻譯的同步現象。而且轉錄延長發生在核小體的移位和解聚。2,轉錄終止：在下游，常有一組共同序列AATAAA再下點就是重復的GT序列，這些序列稱為轉錄終止的修飾點。在轉錄經過修飾點時，mRNA被切斷，隨即加上POLA及5帽子結構真核生物轉錄后的修飾（轉錄生成的RNA只是初級的轉錄產物，不具有活性）1.真核生物mRNA的轉錄后加工（mRNA的前體是hnRNA（1）首尾修飾5末端加帽子：經過磷酸解，磷酸化和甲基化，使其第一個核甘酸生成7-甲基鳥甘三磷酸鳥背（帽子結構）。在尾端，