DNA的生物合成思维导图

这是一篇关于DNA的生物合成的思维导图。该思维导图是DNA总论的整体概述，有利于自己的整体理解把握，适用于期末备考。

DNA的生物合成

• 基因组DNA复制的主要特点
  • 基因组DNA复制具备的一些共同特征
    • DNA以半保留复制进行复制
    • DNA复制是从原点开始向两个方向同时延伸的
    • DNA复制反应呈半不连续性
    • DNA复制具有高保真性
  • 不同基因DNA通过不同的模式进行复制
    • 真核 涉及反转录
    • 基因组单链DNA通过复制中间体完成复制
    • 有些基因组DNA通过RNA中间体进行复制
    • 双链环状DNA
      • θ复制
      • D-环型复制
• DNA复制酶学和拓扑变化
  • DNA聚合酶催化脱氧核苷酸的聚合
    • 原核生物3种DNA聚合酶参与DNA复制合成
      • 5′-3′方向延长脱氧核苷酸链的聚合活性及3′-5′核酸外切酶活性
        • DNA Pol Ⅰ
          • 校对复制错误
          • 协同RNase H去除RNA引物
          • 填补冈崎片段之间的空缺
          • 修复DNA损伤出现的空隙
        • DNA Pol ⅠⅠ
        • DNA Pol ⅠⅠⅠ
          • 两个核心酶
            • 合成DNA和具有5′-3′聚合活性
          • γ-复合物
            • 复制保真性所必需
          • 一对β亚基
            • 夹稳模板链，并使酶沿着模板滑动
      • DNAPol Ⅳ
        • 促进DNA突变产生
      • DNAPol Ⅴ
        • 参与DNA跨损伤修复DNA损伤出现的空隙
  • 原核生物五种DNA聚合酶
    • β
      • DNA应急修复
    • γ
      • 线粒体DNA合成
    • ε
      • 负责前导链的合成
    • α
      • 引物酶
    • δ
      • 负责后随链的合成
  • DNA碱基选择和校对功能实现高保真
    • 正确的碱基选择
    • 聚合酶中的核酸外切酶活性在复制时辨认并切除错配碱基
  • 复制中的解链有DNA分子拓扑学变化
    • 多种酶参与DNA解链和稳定单链状态
      • DnaA
        • 辨认复制起点
      • DnaB（解旋酶）
        • 解开双链
      • DanC
        • 协同DanB
      • DanG（引物酶）
        • 催化引物生成
      • SSB
        • 阻止已解链的单链DNA复性
      • 拓扑异构酶
        • 松开解旋酶造成的超螺旋
    • DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态
  • DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口
• 原核生物DNA复制过程
  • DNA复制的起始是一个复杂过程
    • DNA的解旋酶起始有固定位点和多种因子参与
      • 复制有固定起始点
      • DNA解旋需要多种但蛋白参与
      • 解旋过程中需要DNA拓扑异构酶
    • 复制起始需要引物合成和引发体的形成
  • DNA链延长是DNA聚合酶催化进行的（DNAPol Ⅲ）
  • DNA复制的终止
    • 引物切除
    • 空缺填补
    • 切口连接
• 真核细胞DNA复制
  • 5种DNA复制酶
  • 细胞周期调控蛋白控制基因组DNA复制起始
    • 细胞周期蛋白和CDK调控DNA复制所需的酶和蛋白
    • 激活保证每个细胞周期中DNA只能复制一次
  • 真核DNA复制叉形成
    • DNA聚合酶α／引发酶复合物合成RNA-DNA引物
    • 复制蛋白A促进双螺旋DNA解旋并激活Polα／引发酶
    • 复制因子C促进三聚体PCNA结合引物-模板链
    • 增殖细胞核抗原PCNA促进POL δ持续合成的能力
    • FEN 1和RNase HI与冈崎片段5'-端的RNA引物切除有关
    • 真核复制叉模型
    • Pol δ负责DNA后随链的复制和DNA损伤修复
  • 真核DNA链的延伸需要DNA聚合酶转换
  • 切除RNA引物两种机制
    • 依赖RNase HI 和FEN1核酸酶的机制
    • 依赖Dan2和FEN1的机制
  • 真核生物DNA合成后立即组装成核小体
  • 端粒酶控制真核DNA末端的复制
• 逆转录和其他复制方式
  • 逆转录病毒基因组通过逆转录方式复制
  • 噬菌体DNA复制具有特殊方式
  • 真核生物线粒体DNA以D环方式复制
• DNA损伤与修复
  • 多种因素通过不同机制导致DNA损伤
    • 体内因素
      • DNA复制错误
      • DNA自身的不稳定性
      • 机体代谢过程中产生的活性氧
    • 外部因素
      • 物理
        • 电离辐射
        • 紫外线
      • 化学
        • 自由基
        • 碱基类似物
        • 碱基修饰剂，烷化剂
        • 嵌入型染料
      • 生物
  • 具有多种机制
    • DNA分子碱基结构与糖基结构破坏
    • DNA链共价交联DNA链断裂
  • 多种方式
    • 直接修复
      • 嘧啶二聚体
      • 烷基化碱基
      • 无嘌呤位点
      • 单链断裂
    • 切除修复
      • 碱基切除修复
      • 核苷酸切除修复
      • DNA严重损伤时需要重组修复
        • 同源
        • 非同源
  • 反应过程复杂
    • 重组跨越损伤修复
    • 合成跨越损伤
  • DNA损伤修复生物学意义
  • 修复障碍会有多种疾病的发生
    • DNA损伤和修复缺陷是导致肿瘤发生的主要原因
    • DNA损伤修复缺陷可导致人类遗传性疾病
    • DNA损伤与衰老成正相关
    • DNA损伤修复缺陷导致免疫性疾病