基因操作中常用的生化技術(shù)-DNA的生物合成

DNA的損傷修復

損傷——復制過程中發(fā)生的DNA突變。

DNA損傷修復：在多種酶的作用下,生物細胞內(nèi)的DNA分子受到損傷以后恢復結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。

DNA損傷修復的研究有助于了解基因突變的機制，衰老和癌變的原因，還可應(yīng)用于環(huán)境致癌因子的檢測。一、DNA的損傷修復是什么？二、損傷的類型1、二聚體：胸腺嘧啶二聚體的形成是UV對DNA分子的主要損傷方式。2、斷裂：Χ射線、γ射線照射細胞后，由細胞內(nèi)的水所產(chǎn)生的自由基既可使DNA分子雙鏈間氫鍵斷裂,也可使它的單鏈或雙鏈斷裂。二、損傷的類型二、損傷的類型3、交聯(lián)：絲裂霉素C可造成DNA分子單鏈間的交聯(lián)，這種情況常發(fā)生在兩個單鏈的對角的鳥嘌呤之間。鏈的交聯(lián)也往往帶來DNA分子的斷裂。絲裂霉素C是一種廣譜抗腫瘤抗生素，對多種癌癥有抗癌作用，其作用原理可使細胞的DNA解聚，同時阻礙DNA的復制，從而抑制腫瘤細胞分裂。

二、損傷的類型4、點突變：DNA分子還可以發(fā)生個別堿基或核苷酸的變化。嘌呤替代嘌呤（A與G之間的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（C與T之間的替代）稱為轉(zhuǎn)換;嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤則稱為顛換。亞硝酸鹽可以引起點突變。三、引發(fā)突變（損傷）的因素

紫外線電離輻射亞硝酸鹽偶氮染料腫瘤病毒苯并芘

四、損傷的修復（一）光修復（四）SOS修復（三）重組修復（二）切除修復（一）光修復紫外光照射可使相鄰的兩個T形成二聚體，光修復酶可使二聚體解聚為單體狀態(tài)，DNA完全恢復正常。

（二）切除修復參與的酶有核酸內(nèi)切酶，polⅠ,DNA連接酶

（三）重組修復即雙鏈DNA中的一條鏈發(fā)生損傷，在DNA進行復制時，由于該損傷部位不能成為模板，不能合成互補的DNA鏈，所以產(chǎn)生缺口，而從原來DNA的對應(yīng)部位切出相應(yīng)的部分將缺口填滿，從而產(chǎn)生完整無損的子代DNA的這種修復現(xiàn)象。損傷會保留下去。

（四）SOS修復一種能夠引起誤差修復的緊急呼救修復，DNA損傷面太大，復制難以繼續(xù)，在DNA多聚酶作用下，在無模板情況下，進行DNA修復再合成，并將DNA片段插入受損DNA空隙處。通過SOS修復，復制有可能繼續(xù)，細胞有可能存活，但SOS修復機制的特異性低，對堿基的識別、選擇能力差、錯誤多。

細菌耐藥性的產(chǎn)生與SOS修復密切相關(guān)知識點六、DNA的生物合成一、DNA的復制方式半保留復制：DNA在復制時，以親代DNA的每一股作模板，合成完全相同的兩個雙鏈子代DNA，每個子代DNA中都含有一股親代DNA鏈，這種現(xiàn)象稱為DNA的半保留復制。二、DNA的復制條件底物：dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)聚合酶：DNA聚合酶I、II、III模板：單鏈的DNA母鏈引物：寡核苷酸引物（RNA)其他酶和蛋白質(zhì)因子：拓撲異構(gòu)酶、解鏈酶、單鏈結(jié)合蛋白，連接酶二、DNA的復制條件（一）DNA聚合酶：

5'→3'聚合作用:在引物RNA'-OH末端，以dNTP為底物，按模板DNA上的指令由DNApol逐個將核苷酸加上去。3'→5'外切酶活性──校對作用:從3'→5'方向識別和切除不配對的DNA生長鏈末端的核苷酸。5'→3'外切酶活性──切除修復作用:就是從5'→3'方向水解DNA生長鏈前方的DNA鏈，主要產(chǎn)生5'-脫氧核苷酸。在DNA損傷的修復中起著重要作用。二、DNA的復制條件(一)DNA聚合酶：二、DNA的復制條件(二）DNA拓撲異構(gòu)酶和解鏈酶拓撲異構(gòu)酶：解開超螺旋結(jié)構(gòu)，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)解鏈酶：解開雙螺旋，形成單鏈二、DNA的復制條件（三）單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）維持模板處于單鏈狀態(tài)，保護單鏈的完整。（四）引物酶引物酶是RNA聚合酶，合成一段RNA引物。引物酶本質(zhì)上是一種依賴DNA的RNA聚合酶（DDRP），該酶以DNA為模板，聚合一段RNA短鏈引物(primer)，以提供自由的3'-OH，使子代DNA鏈能夠開始聚合。

二、DNA的復制條件（五）DNA連接酶：可催化兩段DNA片段之間磷酸二酯鍵的形成，而使兩段DNA連接起來。二、DNA的復制條件三、DNA的復制過程(一)復制的起始：DNA在復制時，需在特定的位點起始，這是一些具有特定核苷酸排列順序的片段，即復制起始點（復制子）。在原核生物中，復制起始點通常為一個，而在真核生物中則為多個。

三、DNA的復制過程

復制叉的形成：DNA復制時，局部雙螺旋解開形成兩條單鏈，這種叉狀結(jié)構(gòu)稱為復制叉。(二)DNA復制的過程三、DNA的復制過程1.半不連續(xù)復制

由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA鏈，即模板DNA鏈的方向必須為3'→5'。因此，分別以兩條親代DNA鏈作為模板聚合子代DNA鏈時的方式是不同的。三、DNA的復制過程以3'→5'方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在復制時基本上是連續(xù)進行的，其子代鏈的聚合方向為5'→3'，這一條鏈被稱為領(lǐng)頭鏈。以5'→3'方向的親代DNA鏈為模板的子代鏈在復制時則是不連續(xù)的，其鏈的聚合方向也是5'→3'，這條鏈被稱為隨從鏈。三、DNA的復制過程1.半不連接復制

2.岡崎片段由于親代DNA雙鏈在復制時是逐步解開的，因此，隨從鏈的合成也是一段一段的。DNA在復制時，由隨從鏈所形成的一些子代DNA短鏈稱為岡崎片段。三、DNA的復制過程（三）復制的終止

1、去除引物，填補缺口在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ來水解去除RNA引物，并由該酶催化延長引物缺口處的DNA，直到剩下最后一個磷酸酯鍵的缺口。而在真核生物中，RNA引物的去除，由一種特殊的核酸酶來水解，而岡崎片段仍由DNA聚合酶來延長。三、DNA的復制過程2、連接岡崎片段：在DNA連接酶的催化下，形成最后一個磷酸酯鍵，將岡崎片段連接起來，形成完整的DNA長鏈。

三、DNA的復制過程（三）復制的終止四、DNA復制的忠實性

為了保證遺傳的穩(wěn)定，DNA的復制必須具有忠實性。DNA復制時的忠實性主要與下列因素有關(guān)：

1．遵守嚴格的堿基配對規(guī)律；

2．DNA聚合酶在復制時對堿基的正確選擇;

3．對復制過程中出現(xiàn)的錯誤及時進行校正。

DNA的損傷修復

損傷——復制過程中發(fā)生的DNA突變。

DNA損傷修復：在多種酶的作用下,生物細胞內(nèi)的DNA分子受到損傷以后恢復結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。

DNA損傷修復的研究有助于了解基因突變的機制，衰老和癌變的原因，還可應(yīng)用于環(huán)境致癌因子的檢測。一、DNA的損傷修復是什么？二、損傷的類型1、二聚體：胸腺嘧啶二聚體的形成是UV對DNA分子的主要損傷方式。2、斷裂：Χ射線、γ射線照射細胞后，由細胞內(nèi)的水所產(chǎn)生的自由基既可使DNA分子雙鏈間氫鍵斷裂,也可使它的單鏈或雙鏈斷裂。二、損傷的類型二、損傷的類型3、交聯(lián)：絲裂霉素C可造成DNA分子單鏈間的交聯(lián)，這種情況常發(fā)生在兩個單鏈的對角的鳥嘌呤之間。鏈的交聯(lián)也往往帶來DNA分子的斷裂。絲裂霉素C是一種廣譜抗腫瘤抗生素，對多種癌癥有抗癌作用，其作用原理可使細胞的DNA解聚，同時阻礙DNA的復制，從而抑制腫瘤細胞分裂。

二、損傷的類型4、點突變：DNA分子還可以發(fā)生個別堿基或核苷酸的變化。嘌呤替代嘌呤（A與G之間的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（C與T之間的替代）稱為轉(zhuǎn)換;嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤則稱為顛換。亞硝酸鹽可以引起點突變。三、引發(fā)突變（損傷）的因素

紫外線電離輻射亞硝酸鹽偶氮染料腫瘤病毒苯并芘

四、損傷的修復（一）光修復（四）SOS修復（三）重組修復（二）切除修復（一）光修復紫外光照射可使相鄰的兩個T形成二聚體，光修復酶可使二聚體解聚為單體狀態(tài)，DNA完全恢復正常。

（二）切除修復參與的酶有核酸內(nèi)切酶，polⅠ,DNA連接酶

（三）重組修復即雙鏈DNA中的一條鏈發(fā)生損傷，在DNA進行復制時，由于該損傷部位不能成為模板，不能合成互補的DNA鏈，所以產(chǎn)生缺口，而從原來DNA的對應(yīng)部位切出相應(yīng)的部分將缺口填滿，從而產(chǎn)生完整無損的子代DNA的這種修復現(xiàn)象。損傷