生物化学第十章1

缺失、插入和框移突变造成蛋白质氨基酸排列 顺序发生改变
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。
缺失或插入都可导致框移突变 。
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。
缺失引起框移突变： 正常 5’ ……G C A G U A C A U G U C …… 丙 缬 组 缬 5’ ……G A G U A C A U G U C …… 谷 酪 蛋 丝
接切口 原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段 在复制的终止点(ter)处汇合。
ori
0
ori
50
82 32
ter
SV40
ter
E.coli

随从链上不连续性片段的连接：
5
5
RNA酶
5
5 dNTP 5
OH P
DNA-pol Ⅰ 5
ATP ADP+Pi
P
DNA连接酶
5
5
(二) 真核生物的DNA生物合成
A G G T A C T G C C A C T G G
T C C A T G A C G G T G A C C
C C A C T G G
G G T G A C C
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
+
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
突变在生物界普遍存在，是进化、分化的分子 基础。 从长远的生物史看，进化过程是突变的不断 发生所造成的。 大量的突变都是属于这种类型，只是目前还 未能认识其发生的真正原因，因而名为自发 突变或自然突变(spontaneous mutation)。
只有基因型改变的突变形成DNA的多态性 这种突变没有可察觉的表型改变，例如在简 并密码子上第三位碱基的改变，蛋白质非功 能区段上编码序列的改变等。这些现象也相 当普遍。 多态性 (polymorphism) 一词用来描述个体之 间的基因型差别现象。 致死性的突变可导致个体、细胞的死亡
UV

化学因素：
常见的化学诱变剂 化合物类别
碱基类似物 如 ： 5 -B U 羟 胺 类 （ N H 2O H ） 亚 硝 酸 盐 （ N O 2） 烷化剂 如 ： 氮 芥 类 ， N it r o m in s G
作 用 点
A 5 -B U G
分子改变
- A - T - G - C - C - G - A - T -
缺失C
重组或重排常可引起遗传、肿瘤等疾病 DNA分子内较大片段的交换，称为重组或重排。 移位的DNA可以在新位点上颠倒方向反置（倒位）
，也可以在染色体之间发生交换重组。
由基因重排引起的两种地中海贫血基因型：
二、DNA损伤的修复有多种类型
修复(repairing)是对已发生分子改变的补偿措施，
母链DNA
复制过程中形 成的复制叉
子代DNA
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
——实验结果支持半保留复制的设想。

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。
复制(replication) 是指遗传物质的传代，以母链
DNA为模板合成子链DNA的过程。
复制 亲代DNA
子代DNA
复制的基本规律
复制的方式 ——半保留复制(semi-conservative
replication) 双向复制(bidirectional replication) 半不连续复制(semi-discontinuous replication)
5 3 3
DNA拓扑异构酶
SSB
5
含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和 DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。
3
5 3
引物
5
引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。
3.原核生物DNA复制的延长 领头链连续复制，随从 链不连续复制
复 制 的 延 长 指 在 DNA-pol 催 化 下 ， dNTP 以
dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化
学本质是磷酸二酯键的不断生成。
3' 5'
DNA-pol
OH 3'
5' 3'
dCTP
dGTP dATP
dTTP
dATP
dGTP
dCTP
dTTP

领头链的合成：
领头链的子链沿着5→3方向可以连续地延长。
随从链的合成
复 制 过 程 简 图
4.原核生物DNA复制的终止 切除引物、填补空缺、连
fragment)。
领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连 续性。
(一)原核生物的DNA生物合成
1.参与DNA复制的物质 底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP； 聚合酶 (polymerase): 依赖 DNA的 DNA聚合酶，简写 为 DNA-pol；
突变是某些疾病的发病基础
（一）多种自发因素、物理因素、化学因素及生物因 素可诱发突变 大量的突变属于自发突变，发生频率只不过在10-9
左右。但由于生物基因组庞大，细胞繁殖速度快，
因此它的作用是不可低估的。
实验室用来诱发突变，也是生活环境中导致突变的
因素，主要有物理和化学因素。
物理因素：紫外线(ultra violet, UV)、各种辐射
末端DNA序列是多次重复的富含G、C碱基 的短序列。
TTTTGGGGTTTTGGGG…
端粒的功能：
维持色体的稳定性 维持DNA复制的完整性
端粒酶催化作用的爬行模型
二、DNA损伤（突变）与修复
DNA 突变具体指个别 dNMP 残基以至片段 DNA 在构成、复制或表型功能的异常变化，也称为 DNA损伤(DNA damage)。 从分子水平来看，突变就是 DNA 分子上碱基的 改变。
一、半保留复制是DNA复制的基本特征
半保留复制的概念: DNA 生物合成时，母链 DNA 解开为两股单链，各 自作为模板 (template) 按碱基配对规律，合成与模板互 补的子链。子代细胞的 DNA ，一股单链从亲代完整地 接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的 DNA 都和亲代 DNA 碱基序列一致。这种复制方式称为 半保留复制。
此认为，它参与DNA损伤的应急状态修复。
DNA-pol Ⅲ (250kD)
功能： 是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。
2.原核生物DNA复制的起始 DNA解链形成引发体。 需要解决两个问题： （1） DNA解开成单链，提供模板。
（2）形成引发体，合成引物，提供3-OH末端。
Dna B、 Dna C Dna A
DNA-pol Ⅲ
DNA-pol Ⅰ （109kD）
功能： 对复制中的错误进行校读，对复制和修复 中出现的空隙进行填补。
DNA-pol Ⅱ（120kD）
• DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活。
• DNA-pol Ⅱ对模板的特异性不高，即使在已发生
损伤的DNA模板上，它也能催化核苷酸聚合。因
真核细胞DNA复制过程与原核生物DNA复制过程 很相似，但过程更为复杂。 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复 制。复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不 是同步起动。 复制的起始需要DNA-pol α（引物酶活性）和pol δ （解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子 (replication factor, RF)。
新链的延长只可沿5 → 3方向进行。
DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-
dependent DNA polymerase)
简称：DNA-pol 活性：53 的聚合活性
原核生物的DNA聚合酶分为三型 DNA-pol Ⅰ
DNA-pol Ⅱ
T C C U m
- T - A - G - C G DNA缺 失 G
引起突变的分子改变类型有多种
错配 (mismatch)
缺失 (deletion) 插入 (insertion) 重排 (rearrangement) 框移 (frame-shift)
错配可导致编码氨基酸的改变
DNA分子上的碱基错配称点突变(point mutation)。 自发突变和不少化学诱变都能引起DNA上某一碱基 的置换。 点突变发生在基因的编码区，可导致氨基酸改变。
染色体DNA呈线状，复制在末端停止。 复制中冈崎片段的连接，复制子之间的连接。 染色体两端DNA子链上最后复制的RNA引物，去 除后留下空隙。
线性DNA复 制的末端
端粒(telomere)
指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。 端粒的结构特点： 由末端单链DNA序列和蛋白质构成。
生物化学
（供护理、助产专用）
第十一章 基因信息传递(1)
海南医学院 王青松
遗传学中心法则(central dogma)
RNA 复制 复制 转录
DNA
逆转录
RNA
翻译
蛋白质
基因表达 ( gene expression)
Translation
第一节 DNA的生物合成（复制）
DNA Biosynthesis ( Replication )