DNA修复机制
☺ 直接修复 ☺ 切除修复 ☺ 错配修复 ☺ 双链断裂修复 ☺ 易错修复 ☺ 重组修复
DNA 转录
中心法则—— “一个中心（DNA），两个基本点（RNA和 蛋白质”。
与DNA复制的共同性质 1) 需要模板、解链和解除转录过程中形成的正超螺旋 2) 只能按照5′→3′的方向进行
与DNA复制不同的性质 1)不需要引物 2) NTPs 代替dNTPs; UTP代谢dTTP 3) 缺乏校对活性（错误率在1/104 ~1/105 nts） 4) 发生在特定的区域（不是所有的DNA序列） 5) 对于一个特定的基因而言，只有一条链转录
一种细胞、组织或完整生物 体所拥有的全套蛋白质
一个活细胞所能转录出来的 所有mRNA
一种生物样品内所有的小分 子代谢物
一个细胞、一个组织或一个 生物体 内所有的脂类物质
一个细胞内由蛋白质之间、 蛋白质与其他分子之间的相
互作用而形成的网络
相关学科 基因组学 蛋白质组学 转录组学 代谢组学 脂质组学 互作组学
化学试剂 (1) 天然化合物 黄曲霉素 (2) 人造化合物 苯并芘- 香烟 顺铂- 化疗药物
物理因素 (1)UV (2)离子辐射 γ-射线 x-射线
DNA损伤类型
碱基修饰 碱基丢失-无碱基位点 复制错误：错误 链断裂 蛋白质-DNA交联 DNA-DNA交联
DNA稳定，但脆弱
* 不修复将导致突变
图1-1 人类基因组的主要特征
表1-1 人类基因组的主要信息
项目 DNA大小（C值） 蛋白质基因的数目 基因数目最大的染色体 基因数目最少的染色体
最大的基因 基因的平均大小 一个基因含有的最少的外显子数目 一个基因含有的最多的外显子数目 基因平均含有的外显子数目 最大的外显子的大小 外显子的平均大小 最大的内含子的大小 内含子的平均大小 假基因的数目 蛋白质外显子占基因组的百分比 其他高度保守的序列 高度重复序列的比例
端聚酶的结构模型
端聚酶的作用机理
端粒酶活性与细胞分裂能力的关系
DNA 损伤、修复和突变
哪些因素能影响到DNA的完整性？
细胞内源的因素 环境因素
-例如化学试剂、污染物和UV线
疾病治疗
-例如离子辐射和化疗
细胞内源因素
复制错误
例如四种dNTP之间的不平衡导致错配
DNA本身的不稳定
碱基的自发脱氨基 DNA的脱嘌呤/脱嘧啶导致碱基脱落
DNA复制的一般特征
① 以原来的DNA两条链作为模板，四种dNTP为 前体，还需要Mg2＋
② 作为模板的DNA需要解链 ③ 半保留复制 ④ 需要引物——主要是RNA，少数是蛋白质 ⑤ 复制的方向始终是5′→3′ ⑥ 具有固定的起点 ⑦ 多为双向复制，少数为单向复制 ⑧ 半不连续性 ⑨ 具有高度的忠实性和进行性
– 干扰转录和复制 – 导致突变 – 加速衰老
* 细胞的修复机制是必需的
– 修复机制是全方位的、高效的 – <1 /1000损伤躲过修复
DNA 修复
DNA与其它生物大分子一样，在受到机体内外因素的作 用下，其结构会遭受到各种各样的损伤，但是，和其它 生物大分子不一样的是，DNA是唯一的一种在发生损伤 以后可以被完全修复的分子，而其它生物大分子在受到 损伤以后要么被降解，要么被取代。当然，并不是发生 在DNA分子上的所有损伤都可以修复。如果DNA受到的 损伤不能及时被修复，不仅会使DNA的复制和转录受到 影响，还可以导致细胞的癌变和早衰。
一个基因编码多种 多肽或蛋白质的机制
可变启动子的使用 可变剪接 可变加尾 编辑 再次程序化的遗传解码 肽链的分段剪切
可变剪接: 一个基因，几个蛋白质!
表1-3 各式各样的“组”与“组学”
名称 基因组 蛋白质组 转录组 代谢组 脂质组 互作组
定义
一种生物含有的所有DNA序 列，包括基因和非基因序列
细胞之所以在DNA受到损伤以后，选择的处理方法是尽 量将其修复而不是将其降解，这一是因为作为遗传物质 的DNA分子在细胞内只有一个拷贝，如果将其水解的话， 细胞也就失去了存在的根基；二是DNA的互补双螺旋结 构使得修复一个受损伤的DNA分子变得很容易。正因为 如此，一种生物体，即使是那些基因组甚小的生物，也 会在修复上投入大量的基因（≥100个基因），这再次说 明了DNA的稳定性压倒一切。
参与DNA复制的主要酶 和蛋白质的结构与功能
① DNA聚合酶 ② DNA解链酶 ③ 单链结合蛋白 ④ DNA引发酶 ⑤ DNA拓扑异构酶 ⑥ DNA连接酶 ⑦ 端聚酶（真核生物特有）
DNA聚合酶I -一条单一肽链至少具有三种不同的酶活性！
不可思议!!!
5′→3′外切核酸酶
3′→5′外切核酸酶 5′→3′DNA聚合酶
中心法则
基因、基因组及基因组计划
• 基因：是指遗传物质（主要是DNA）分子上最基本 的功能单位。编码的终产物可以是蛋白质也可以 是RNA。
• 基因组：一般是指某一物种单倍体细胞内的全套 染色体DNA。基因组可分为原核生物基因组、真核 生物基因组和细胞器基因组。
• 基因组计划：测定一种特定物质的全基因组序列 并搞清楚序列的意义。
活性氧的作用
DNA, 蛋白质和脂质的氧化
脱嘌呤/脱嘧啶
* 脱嘌呤比脱嘧啶更容易 * 在DNA分子上产生无碱基位点（AP位点） * 大肠杆菌
– 1 次脱嘌呤/ 基因组/ 复制 * 嗜热水生菌
– 300次脱嘌呤/ 基因组/ 复制 * 哺乳动物细胞
– 10 000次脱嘌呤/ 基因组/ 复制
环境（外源）因素
DNA复制可能的三种方式
DNA复制起始区的特征
① 由多个短的重复序列组成； ② 能够被多亚基的复制起始区结合蛋白识别； ③ 通常富含AT碱基对，这有利于DNA复制起动
时的解链，因为AT碱基对含有的氢键数目低 于GC碱基对。
在复制叉中不连续合成的DNA片段称 为冈崎片段，连续合成的DNA子链被 称为前导链，不连续合成的DNA子链 被称为后随链或滞后链。
性质 3.2×109 bp ~20 500个 1号染色体
Y染色体 2.4×106 nt 27 000 nt
1 178 10.4 17 106 nt 145 nt 71 000 nt 3 413 nt ˃20 000 1.5% 3.因之间的非 编码序列
基因组是空的.