第10章：DNA合成和修复

脱氧核糖核酸是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。DNA携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息，是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。DNA由脱氧核苷酸组成的大分子聚合物。脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸构成。其中碱基有4种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。DNA 分子结构中，两条多脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕，构成双螺旋结构。脱氧核糖-磷酸链在螺旋结构的外面，碱基朝向里面。

第10章 DNA合成和修复

• DNA复制
  • DNA复制特点
    • 半保留复制
    • 半不连续复制
    • 固定起始位点、双向复制
      • 复制子：含有一个复制起点的完整DNA分子或DNA分子上某段区域被看作一个独立的复制单元
      • 复制叉
        • 解开的两条单链模板
        • 尚未解旋的DNA
    • 高保真复制
      • 严格的碱基配对
      • DNA聚合酶对底物选择性
      • DNA聚合酶3'→5'外切酶活性校对
  • 参与酶类
    • DNA解链酶
      • 解旋酶
        • 每打开一对碱基ATP-2
      • 拓扑异构酶
        • 松解超螺旋结构
      • SSB（单链结合蛋白）
        • 维持模板处于单链状态
    • 引物酶（又称引发酶）
      • 原料：NTP
      • 合成多核苷酸短片段RNA以提供3'-OH端
    • DNA聚合酶
      • 原核生物三种DNA聚合酶
      • 真核生物DNA聚合酶
    • DNA连接酶
      • 连接DNA3‘-OH末端和相邻DNA链5’-P末端
      • 形成3',5'-磷酸二脂键
  • DNA复制过程
    • 酶结合DNA顺序：拓扑异构酶→解旋酶→SSB→引物酶→DNA polⅢ→DNA polⅠ→DNA连接酶
    • 复制过程
      • 起始
        • DNA解为单链
          • 参与蛋白：DnaA、DnaB、DnaC
          • DnaA→识别复制起点→结合到DNA上→AT区解链→DnaC协同DnaB（解旋酶）结合DNA→SSB→DNA解旋为单链
        • 引发体
          • DnaB（解旋酶）、DnaC、引物酶、DNA复制起始区域
      • 延长
      • 终止
        • 水解引物，填补空缺，连接DNA
        • 参与酶：DNA polⅠ，DNA连接酶
  • 真核生物DNA复制特点
    • DNA聚合酶催化速度较慢
    • DNA与组蛋白结合→复制叉行进速度慢
    • 多复制子复制
    • 冈崎片段较原核生物短得多→引物酶效率高
    • DNA复制与细胞周期密切相关
    • 复制终止具有特殊性
    • 端粒DNA复制由端粒酶催化
• DNA损伤修复
  • DNA损伤因素
    • 自发性突变
      • DNA不稳定性
      • 复制错误
    • 环境变化
      • 物理因素：紫外线，宇宙射线
      • 化学因素
      • 生物因素
  • DNA损伤形式
    • DNA断裂/局部缺失
    • 碱基错配/缺失/插入
    • DNA片段重排，移位
  • DNA修复
    • 直接修复
      • 光修复
    • 切除修复（主要）
      • DNA polⅠ
      • DNA 连接酶
    • 重组修复
    • SOS修复
  • DNA修复意义
    • 阳光紫外线→嘧啶二聚体T-T形成→着色性干皮病
• 端粒复制
  • 端粒
    • 富含G,C非编码重复序列
    • 人端粒：（TTAGGG)n
    • 弯折成发夹结构
  • 本质：逆转录复制
  • 催化酶：端粒酶
    • RNA
    • 蛋白质
  • 复制机制——爬行模型
• 逆转录复制
  • 模板：RNA
  • 产物：DNA双链
  • 特点：逆转录酶3结构域
    • 逆转录酶活性
      • 生成cDNA
    • RNA酶活性
      • 水解模板RNA
    • DNA聚合酶活性