导图社区 DNA复制与损伤修复
第九版生物化学中有关DNA复制与损伤修复知识梳理,包括他们的基本规律、酶学、过程(原核生物)、端粒、逆转录等等。
“损伤就是细胞或者间质内出现异常物质,或正常物质的量增多,并伴有不同程度的功能障碍,还包括细胞水肿和细胞变性。还有其他的因素包括体积增大,包括胞浆紧张,淡黄色切面呈油腻感,还有坏死,活体内局部组织细胞的死亡。环境的类型的包括凝固性坏死,还有特殊类型的干酪样坏死、液化性坏死等,坏疽也是坏死的一种表现。纤维素样的坏死也是,坏死的结局包括溶解、吸收、钙化,所有的这些都是细胞损伤的表现。
病理生理学人卫第9版第一章细胞和组织的适应与损伤知识总结,包括细胞的适应、细胞可逆性损伤、细胞死亡、细胞老化。细胞和组织损伤的原因和机制等内容。
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DNA复制与损伤修复
基本规律
A. 基本信息
DNA复制
以DNA为模版的DNA合成,是基因组复制的过程
DNA是由四种脱氧核糖核苷酸所组成的长链大分子,是遗传信息的携带者
B. DNA的半保留复制
semi-conservative replication
以亲代DNA的每一股作模版,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA
意义
按半保留复制方式,子代DNA与亲代DNA的碱基序列高度一致,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
C. 复制从起点双向复制
复制起始点(origin )
复制需要在特定的位点起始,具有特定核苷酸排列顺序都片段
原核生物通常为一个,真核有多个
从一个DNA复制起始点开始的DNA复制区域定为一个复制子(replicon )
独立完成复制的功能单位
复制时,以复制起始点为中心,向两个方向进行解链,称为双向复制(bidirectional replication )
形成两点延伸方向相反的复制叉
D. DNA复制以半不连续性方式进行
参与DNA复制的DNA聚合酶,必须以一段具有3’端自由羟基(3’-OH)的RNA作为,才能开始聚合子代DNA链
方向
DNA聚合酶:5.’→3’ 模版DNA:3’→5’
前导链:3→5方向的亲代DNA,子代链是连续的 后随链:5→3,子代链不连续
冈崎片段:由随从链所形成的一些子代DNA短链
E. DNA复制具有高保真性
1||| 半保留复制
2||| 体内复制叉的复杂结构
3||| 高保真度DNA聚合酶
4||| DNA聚合酶
酶学
原料:dATP dGTP dCTP dTTP
DNA聚合酶
依赖DNA的DNA的聚合酶(DDDP)
活性:1.5’→ 3’聚合酶活性 2.3’→5’或5’→3’核酸外切酶活性
主要
pol-3(子代DNA链的延伸)
核心酶
滑动夹
r-复合物
pol-1(矫正错误,填补复制及修复中出现的缺口)
小片段:5→3核酸外切酶活性
大片段(Klenow 片段:DNA聚合酶活性及3-5核酸外切酶活性)——工具酶
聚合酶的碱基选择和校读功能
复制的保真性依赖于正确的碱基选择
核酸外切酶在复制中辨认并切除错配碱基
解链伴有DNA分子拓扑学变化
解旋酶——解开
单链DNA结合蛋白SSB——稳定和保护单链DNA
DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态——理顺
DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口
催化条件:一段具有3-OH,另一段有5’-Pi基 一条链是完整的,缺口在于双链DNA 消耗ATP
过程(原核生物)
起始
DNA解链
DnaA蛋白识别复制起始点
拓扑异构酶 解旋酶
SSB形成复制叉
引发体形成和引物合成
引物为RNA片段,从而获得3’-自由羟基
引物酶对利福平不敏感
延长
DNA聚合酶lll,dNTP以dNMP的方式加入引物,催化磷酸二酯键不断生成
终止
去除引物,填补空缺
DNA聚合酶l水解去除引物,再催化延长空缺的DNA
连接冈崎片段
端粒
telomere
结构特点
末端DNA序列和蛋白质构成
富含G T碱基
功能
维持染色体的稳定性
保证DNA复制的完整性
逆转录
RNA→DNA
1. 发展了中心法则的内容
2. RNA同样兼有遗传信息传代与表达功能
3. 病毒致癌
DNA损伤修复
由各种体内,外因素引起的DNA以及结构的任何异常改变称为DNA的损伤,也称为突变。
体外因素
物理
紫外线引起嘧啶二聚体的形成,如TT,TC
化学
自由基,碱基类似物,脱氨剂(亚硝酸和亚硝酸盐)
生物
eg黄曲霉素
分类
点突变
转换(同型碱基) 颠倒(异型碱基)
复突变
缺失(一个碱基或一段)
插入
重排
修复
1||| 直接修复
最简单的DNA损伤修复方式。——修复酶
嘧啶二聚体的直接修复(光复活修复)——DNA光裂合酶
哺乳动物细胞缺乏DNA光裂合酶
烷基化的直接修复
单链断裂的直接修复——DNA连接酶
2||| 碱基切除修复
最普遍的修复方式
3||| 同源重组修复和非同源重组修复
修复后可能会产生错误
依赖DNA的蛋白激酶(DNA-PK )
4||| 跨越损失修复(SOS修复)
修复特异性低,导致较广泛和长期的突变
突变是进化的分子基础。
突变也是许多遗传性疾病的发病基础
肿瘤
遗传性疾病
免疫系统疾病
衰老