DNA合成与修复

医学生福利！满满干货，我们可以通过此篇思维导图了解到DNA合成与修复中DNA的生物合成，逆转录作用，DNA损伤的修复，DNA复制知识点。

DNA合成与修复

• DNA的生物合成
  • DNA复制
    • 当细胞增殖时，双链DNA分别作为模板指导子代DNA的新链合成，亲代DNA的遗传信息便准确的传至子代
  • DNA修复合成
  • 逆转录
    • 某些RNA病毒侵入宿主细胞后，以其自身RNA为模板指导DNA的合成。
• DNA的复制
  • DNA复制的特点
    • 半保留复制
      • 概念:如此合成的子代细胞的DNA，一条单链为亲代模板，另一条为与之互补的新链，两个子细胞的DNA与亲代的完全相同。
      • 三种可能的DNA复制方式:全保留式、半保留式、混合式的复制
      • 意义:维护了种族遗传的高保真性
    • DNA复制的固定起始位点和双向复制
      • 复制起点:复制是从DNA分子上的某一特定位点开始
      • 原核生物基因组DNA为环状，只有一个复制起点，因此为单复制子生物。真核生物基因组复杂庞大，有多个复制起点具有多个复制子。
      • 双向复制:DNA双链从复制起点向两个方向解链，因此复制沿两个方向同时进行。
    • DNA的半不连续复制
      • 由于DNA聚合酶只能催化5’到3’的合成，所以新链的合成方向均为5’到3’
      • 定义:模板DNA的两条链为反向平行的新链和模板链之间也是反向平行的关系，所以在DNA复制过程中，一条新链的合成方向与解链的方向相同，能连续合成，而另一条新链的合成方向与解链方向相反，不能连续合成
      • DNA复制过程中能连续合成的链称为前导链或领头链，不能连续合成的链称为后随链或滞后链
      • 冈崎片段
    • DNA的高保真复制
      • DNA复制时遵循严格的碱基配对规律
      • DNA聚合酶在复制中对底物碱基的严格选择性
      • DNA聚合酶3’到5’外切核酸酶活性的校对作用
  • 参与DNA复制的酶类及蛋白质因子
    • DNA聚合酶
      • 原核生物DNA聚合酶
        • DNApol Ⅰ
          • 修复合成去除引物填补空缺，催化以DNA为模板的dNTPl聚合反应
        • DNA pol Ⅱ
          • 复制中的校对、DNA修复
        • DNApol Ⅲ
          • 复制（新链延长），是原核细胞内复制过程中起主要作用的DNA聚合酶
      • 真核生物的DNA聚合酶
        • DNA pol α有引物酶活性参与DNA链合成的引发
        • DNA pol δ可催化合成DNA长链是催化DNA链延长的主要酶，同时兼有外切核酸酶的即时校对作用和解螺旋酶活性
        • DNA pol γ是线粒体DNA合成的聚合酶
        • DNA pol ε相当于原核生物DNA pol Ⅰ 修复
        • DNA pol β主要在DNA修复过程中起作用
    • DNA解链和解旋酶类
      • 解旋酶
      • 拓扑异构酶
        • Ⅰ型拓扑异构酶:使超螺旋处的DNA一条链的磷酸二酯键断开，消除过度的扭力后，再使两段端以磷酸二酯键相连，反应不需要ATP
        • Ⅱ型拓扑异构酶:使DNA两条链水解断开，待消除扭力后断端连接，恢复原有的核苷酸的连接顺序，反应需要ATP供能
      • 单链结合蛋白（SSB）
        • 在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整
    • 引物酶
      • 提供3’-OH端的多核苷酸短片段的RNA称为引物
      • 定义:一种特殊的依赖DNA的RNA聚合酶作用下合成的
    • DNA连接酶
      • 可连接DNA链3’-OH末端和相邻DNA链5’-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链
    • 参与DNA复制的体系包括DNA模板，四种dNTP底物，RNA引物，DNA聚合酶及其他酶类与蛋白质因子和无机离子
  • DNA复制过程
    • 复制的起始
      • DNA解为单链
      • 引发体前体
        • 作用:聚集NTP、结合引物酶以及合成引物后与引物分离
      • 引发体:引发体前提于引物酶结合形成的复合物
      • 引物合成:模板DNA双链反向互补，故当两链分开形成复制叉时，前导链沿着模板以5’-3’方向合成RNA引物
    • DNA链的延长
      • DDDP催化dNTP中的α-磷酸基与引物或延长中的DNA新链的3’-OH缩合形成磷酸二酯键，新链的合成方向为5’-3’
    • DNA复制的终止
      • 水解引物、填补空缺以及连接DNA片段，以上主要由DNApol Ⅰ和连接酶催化完成
    • DNA的其他复制方式
• DNA损伤的修复
  • DNA损伤
    • DNA损伤的因素
      • 自发性突变
      • 环境中的物理生物化学因素
    • DNA损伤的形式
      • DNA链的断裂与局部缺失
      • 形成嘧啶二聚体
      • 单个或数个碱基的错配缺失或插入
      • DNA片段的位移重排等
    • DNA损伤的危害
  • DNA损伤的修复类型
    • 直接修复
    • 切除修复
    • 重组修复
    • SOS修复
  • DNA修复的意义
    • DNA修复的意义是纠正突变的基因恢复基因的原有结构和功能
• 逆转录作用
  • 概念:以RNA为模板在逆转录酶的作用下催化合成DNA的过程，生成的DNA称为互补DNA
  • 逆转录酶
    • 逆转录酶活性——以RNA为模板催化互补DNA的合成
    • RNA酶活性——催化DNA RNA杂交链中的RNA水解保留DNA链
    • DNA聚合酶活性——以DNA第一链为模板，dNTP为原料，催化互补的DNA第二链合成
    • 病毒RNA作用
      • 整合:可通过基因重组插入到宿主基因组中并随宿主细胞复制表达
      • 以DNA为模板转录生成大量病毒RNA
      • 以DNA为模板，转录生成病毒mRNA
  • 端粒
    • 真核生物现性染色体两端的天然结构，呈膨大粒状，由染色体末端DNA与蛋白质组成
    • 端粒酶
      • 有复制功能，依逆转录机制可使该出DNA长度恢复