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备课素材知识点：DNA的复制及损伤修复 高中生物学必修二
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这是一份备课素材知识点：DNA的复制及损伤修复 高中生物学必修二，共13页。学案主要包含了松弛螺旋与解链的酶及蛋白质，引物酶，DNA聚合酶，DNA连接酶等内容，欢迎下载使用。
真、原核细胞的DNA复制有三个特性：半保留复制、双向复制、复制起始位于染色体的特殊位点。
半保留复制
DNA分子两条链中一条链是亲代DNA分子，另一条链是按照亲代DNA分子碱基序列复制合成的子代新链，这种保留一半亲代DNA分子的复制方式称作DNA半保留复制。
按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即保留了亲代全部遗传信息，体现了遗传的相对保守性，从而维持了物种的稳定。
双向复制
DNA复制是双向复制，即DNA的复制是从DNA分子上的特定位置开始的，这个特定位置称为复制起点（rigin f replicatin）
复制开始时首先在复制起点形成一个复制泡，两个复制叉，新合成的链从起点开始，向两个方向延伸，每一条链都是在起点的两端以连续复制和不连续复制方式完成。每一个这样的DNA单位称为复制子。
原核生物基因组是双链环状DNA分子，每个DNA分子上只有一个复制子，其复制起始于特定起点ri，以连续和不连续复制方式同时向两个方向延伸，因此是双向复制。
DNA复制起始于染色体特殊位点
DNA复制是从复制起点开始的，这个特定位置一定有结构上的特殊性。
原核生物DNA中，复制起点只有一个。比如OriC是大肠杆菌染色体的复制起点。在OriC由245bp组成，该区域内有四个对称排列的、由9bp组成的反向重复序列，即回文结构，这个区域是DnaA蛋白的结合位点，所以回文结构又称DnaA盒。DnaA蛋白与OriC的结合可以启动DNA的复制。
真核生物的染色体有多个复制起始点。
总体上，真、原核生物DNA复制起始区有3个共同特点：
（1）复制起始区是含有多个短重复序列的保守序列
（2）这些短的重复单位可以被多聚体复制起始区结合蛋白所识别，这些蛋白又可以让其他酶到复制起始点来。
（3）复制起始点相比临近的区域通常富含AT序列，这种特性使双螺旋DNA更容易解螺旋（AT双键、GC三键，耗能不一样）
参与DNA复制的酶类和物质主要有：
（1）底物
虽然新链是由脱氧单核苷酸（dNMP）聚合而成，但DNA复制时的底物是脱氧三磷酸腺苷（dNTP）。
（2）聚合酶
催化dNTP聚合到核苷酸链上的酶，称为DNA聚合酶。由于聚合时依赖DNA母链作为模版，所以酶的全称是依赖DNA的DNA聚合酶。
（3）模板
指单链DNA母链，指引着dNTP按照碱基互补配对原则合成新链。
（4）引物酶
DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP 结合，第一个dNTP 是聚合到已有的寡核苷酸的3'-OH末端上，然后继续延长。引导DNA合成的短链RNA称为引物。
（5）其他酶
DNA解开成单链需要一系列酶参与，它们负责：解链、理顺超螺旋、稳定单链等。聚合完成后，又需要连接5'磷酸基（5'-P）和3'-羟基（3'-OH）间裂隙的DNA连接酶。
一、松弛螺旋与解链的酶及蛋白质
DNA分子只有在双螺旋松弛、双链解开碱基外露时才能进行复制，目前已知参与松弛、解链的酶有：解旋酶、拓扑异构酶、单链DNA结合蛋白。
1. 解旋酶
（1）解旋酶是指能将双链分开成单链的酶，利用ATP水解的能量分离两条链。
（2）解旋酶有方向性，复制时大部分解旋酶沿着随从链的模板以5'—3'方向 随复制叉前进，并连续揭开DNA双链。解旋酶在沿单链运动过程中形成一个环绕DNA单链的钳子（防止它掉下来），直到它到达那条链终点时才能解离下来。
（3）当双螺旋DNA链被打开后，单链DNA结合蛋白就结合到两条分开的单链上，抑制互补双链的重新退火结合。
（4）Rep蛋白（解链蛋白）也是一种解旋酶，它是沿着领头链的模板以3'—5'方向 移动。
解旋酶的特性：
（1）利用ATP水解的能量将两条链分开成单链
（2）结合到DNA单链上移动
（3）有方向性
（4）只有移动到单链DNA末端才能解离下来
2. 拓扑异构酶
拓扑异构酶是参与松弛DNA超螺旋的酶。DNA复制从复制起点开始向两个方向复制时，局部DNA双链的打开主要靠解旋酶作用，但在复制叉向两侧移动时能引起DNA盘绕过度，产生正超螺旋结构，从而造成DNA分子打结、缠绕、连环等现象，拓扑异构酶可以松弛超螺旋。DNA复制完成后，拓扑酶又可将DNA分子超螺旋化，缠绕、折叠、压缩形成染色体。
真原核细胞内有两种拓扑酶，拓扑酶I（Tp I）和拓扑酶II（Tp II）。
拓扑酶I的作用：在双链DNA的一条链切一个开口，切开链的5'磷酸和酶分子的酪氨酸残基结合比较稳定，3'端也与酶分子结合，不太稳定（结合不需要能量），然后另一条完整的链从中间穿过，3'游离末端就开始旋转使双链松弛。适当时候又把切口封闭，使DNA处于松弛状态。
拓扑酶II就简单了，拓扑酶I不是只切断了一条链么，拓扑酶II 在有ATP时切段两条链，没ATP时切段一条链，使DNA分子松弛。
3. 单链DNA结合蛋白
作为模板的DNA总要处于单链状态，解旋酶打开双链后，单链DNA结合蛋白就与单链结合，避免其又形成双链。
二、引物酶
即使DNA模板存在，DNA聚合酶也不能催化两个游离的dNTP结合，而只能将游离的dNTP连接到核苷酸片段游离的3'-OH上，因此，新链DNA的复制需要短核苷酸序列提供游离的3'-OH，发挥这种作用的短核苷酸片段（RNA）被称为引物。作为引物的小RNA是由引物酶催化合成的。
引物酶是一种RNA聚合酶，以DNA为模板合成短的RNA片段。一般认为，引物酶能与解旋酶结合，合成与两条DNA单链互补的RNA引物，引物合成后，引物酶从解旋酶脱离。
三、DNA聚合酶
1. 功能：
以DNA为模板，在DNA聚合酶作用下，将四种游离的脱氧单核苷酸（dNTP。别惊奇，看反应式）聚合成DNA链的过程。
(dNMP)n+ dNTP～ (dNMP)n+1 +PPi
2. 特点：
（1）需要DNA模板
（2）需要引物
（3）新链合成方向是5'—3'
3. 真原核差异
（1）原核生物：DNA聚合酶 I、II、III、V
（2）真核生物：DNA聚合酶 α、β、γ、δ、ε
4. DNA聚合酶有四种活性
（1）5'—3' 聚合酶活性（新链只能从5'—3' 合成）
（2）5'—3' 核酸外切酶活性（切除复制过程中配对出错的核苷酸）
（3）3'—5' 核酸外切酶活性（切除复制过程中配对出错的核苷酸）
（4）RNaseH 活性
5. 原核细胞的DNA聚合酶
（1）DNA聚合酶III：是一个对多亚基的蛋白复合体，核心酶由α、ε、θ亚基组成。
α亚基有5'—3' DNA聚合酶活性；
ε亚基有3'—5' 核酸外切酶活性；
θ亚基联系两个核心复合物。
原核细胞中，DNApl III是DNA复制过程中真正催化新链合成的酶。
（2）DNA聚合酶I：
a. 5'—3' DNA聚合酶活性：效率远低于DNApl III，主要在复制终止时填补冈崎片段的间隙。
b. 3'—5' 核酸外切酶活性：此活性在三种聚合酶中活性最强，可以即时校读（DNApl I 在复制过程中能辨认错配的碱基并加以切除的功能 ）
c. 5'—3' 核酸外切酶活性：为了DNApl I 切除引物
综上：DNA聚合酶I 主要是对复制过程中对复制中的错误进行校读，切除引物，对复制和修复中的空隙进行填补。
用蛋白酶把DNApl I 水解为大、小两个片段，其中大片段有DNA聚合酶活性，称为Klenw片段，是实验室合成DNA，进行分子生物学研究的常用工具酶。
（3）DNA聚合酶II
DNApl II 有5'—3'DNA聚合酶活性，3'—5'核酸外切酶活性。但它只是在无DNA聚合酶III、I 的情况下才发挥作用。
总的就是：DNA聚合酶I、II、III都有5'—3'DNA聚合酶活性，3'—5'核酸外切酶活性，但只有DNA聚合酶I有5'—3' 核酸外切酶活性（为了切除引物）
（4）DNA聚合酶V
大肠杆菌的DNA聚合酶V的基因是受DNA损伤所诱导的，作为SOS应答的一部分参与DNA损伤检查点的控制和修复。
6. 真核生物的DNA连接酶
真核生物的DNA聚合酶至少有五种，DNApl α、β、ε、γ、δ
（1）DNApl α和δ都是负责DNA复制延长
（2）DNApl ε 与DNApl I 作用类似，在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用
（3）DNApl β 只是在没有其他DNApl时发挥作用
（4）DNApl γ 在线粒体内，对线粒体DNA的复制起催化作用。
DNA复制的保真性至少依赖三种机理：
（1）遵守严格的碱基配对规律
（2）聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能
（3）复制中出错时有即时的校读功能
四、DNA连接酶
DNA连接酶可在DNA链的3'-OH末端和相邻的DNA链的5'-P末端之间形成磷酸二酯键，从而把两端相邻的DNA链连接起来。连接时需要消耗ATP。
实验证明：连接酶可以连接互补双链中的单链缺口，但不能连接单独存在的DNA单链或RNA单链。DNA合成过程中产生的片段最后经DNA连接酶作用合成完整的链。
原核生物DNA的复制
因为原核生物结构较简单，以大肠杆菌E.cli 为例，观赏DNA的复制过程。
1. 起始复合物的形成。DnaA蛋白识别并结合复制起始点OriC中的回文序列，形成DNA-蛋白复合物，在ATP参与下促使邻近的AT序列局部双螺旋解链。
2. 局部解链后，DnaB（解旋酶）结合到DNA单链上，将双链进一步打开；解链是一种高速的反向旋转，势必会发生打结，此时DNA拓扑异构酶将要打结的部位做切口发挥作用，使DNA连续接链不受打结影响。双链解开后，单链DNA结合蛋白结合到单链上保持模板稳定。
3. 高度解链的模板与蛋白复合体促进引物酶进入，这时的复合物称作引发体（由解旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA起始复制区共同组成），引物酶以单链DNA为模板按5'—3' 方向合成RNA引物，其游离的3'-OH末端成为合成DNA的起点。
4. DNA聚合酶III 辨认引物，将第一个dNTP加到引物的3'-OH上，形成磷酸二酯键，自此，DNA新链合成开始。
5. 复制叉的两条链都可作为模板，DNA聚合酶以一条链为模板沿5'—3'方向连续复制形成的DNA新链，这条链称为领头链。另一条链的合成是不连续的，称为随从链。随从链的合成中，只有当模板链解开足够长度时，随从链才在开始合成，它是逆着解链方向不连续复制完成的，形成不连续的DNA-RNA片段（冈崎片段：复制过程中以不连续复制方式生成的片段），新形成的冈崎片段3'-端与前一个冈崎片段的5'-端靠近，在DNA聚合酶I 的作用下将引物切除（引物是以DNA为模板造出来的，复制过程中占据了模板上10几个碱基的位置，切除引物后，需要DNA聚合酶I 把这个空隙填补上）最后通过DNA连接酶将冈崎片段通过磷酸二酯键连接起来。
真核生物的DNA复制
真核生物的DNA分子远比原核生物的DNA分子大，而且与组蛋白合成染色体，原核只是双链环状DNA分子。所以真核的复制要更复杂。
1. 真核生物DNA复制的特点
（1）真核生物DNA复制的延伸速度慢于原核生物
（2）真核生物复制过程中产生的冈崎片段长度小于原核
（3）真核生物复制起主要作用的是DNA聚合酶α、δ
（4）真核生物DNA复制时同步合成组蛋白
（5）各个起始点上只有一轮DNA的复制（染色体全部复制完以前，各个起始点不能开始下一轮复制）
2. 真核生物的端粒与端粒酶
与细菌环状染色体不同，真核生物的染色体是线性的。随从链合成的各片段去除引物后，由DNA聚合酶来填补空隙，但线性DNA末端的RNA去除后，由于DNA聚合酶不能催化3'—5' 的聚合反应，所以末端的空隙无法填补，这就造成染色体DNA随着复制会变短。但事实并非如此。
端粒是真核生物染色体末端膨大成颗粒的结构，其本质是DNA和蛋白质（染色体末端膨大嘛……）
端粒酶是一种RNA和蛋白质复合物，在端粒合成过程中，端粒酶首先以其自身携带的RNA模板合成互补链，因此，端粒酶也是一种特殊的逆转录酶。
端粒DNA合成分为三个步骤：
（1）端粒酶借助其自身RNA与DNA单链有互补碱基序列而辨认结合到DNA末端
（2）端粒酶以 自身的模板RNA 为模板，与其互补的模板末端单链DNA为引物，dGTP和dTTP为原料，在染色体DNA末端延长DNA模版链。
（3）伸长的DNA末端与互补的RNA模板 解链，端粒酶重新定位于模板的3'-端，开始下一轮的聚合作用，经过多次位移、聚合的反复循环，使端粒的TG链达到一定长度，然后停止聚合。这种合成方式称为“爬行模型”
当然，端粒的长度也会随着复制的次数增多而逐渐变短，导致染色体稳定性下降，最终细胞凋亡。
DNA的损伤与修复
DNA损伤：某些外界环境和生物体内的因素可能导致DNA分子上碱基的改变，也称突变或DNA损伤。
DNA损伤常见的因素包括DNA分子的自发性损伤、物理、化学因素等。
DNA突变的类型：
（1）点突变：DNA分子上一个碱基的变异，包括碱基的转换（嘌呤转换成嘌呤/ 嘧啶转换成嘧啶）与颠换（嘌呤转换成嘧啶/ 嘧啶转换成嘌呤）。如镰刀性贫血
（2）缺失突变：一个碱基或一段核苷酸链从DNA上消失
（3）插入突变：指一个原来没有的碱基或一段没有的核苷酸链插入到DNA分子中。 缺失和插入都可能导致框移突变，造成蛋白质氨基酸排列顺序变化，对蛋白质结构功能影响大。
（4）重排：DNA分子内发生较大的片段的交换。
DNA突变的结果：
（1）致死性
（2）使生物体某些功能缺失，引发疾病。遗传病、肿瘤等
（3）只改变了基因型而对表现型无影响
（4）出现优良品种
致死～引发疾病～无影响～出现优良品种
DNA损伤修复的机制
1. DNA聚合酶的校对功能
是指在DNA复制过程中，发现碱基配错把它切下来换成正确的。
2. 单碱基错配修复
主要针对点突变，原理是通过修复蛋白把突变的碱基切下来，换成正确的。
3. 切除修复
是细胞内最重要的修复。是指DNA损伤的部位先进行切除，再正确的合成，补充被切除的片段。主要涉及特异的核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶。
4. 重组修复
（1）是对缺乏模板且损伤较大的DNA的修复
（2）当大块受损的DNA作为模板时，子链出现缺口，这时重组蛋白RecA的核酸酶活性就会把另一条健康的母链相应的部分切下来安装到缺口部分进行填补，健康母链由此生成的缺口可以通过其完整子链作为模板，使其恢复完整
（3）但这种修复方式不会对受损的母链进行修复，而是继续保留下去，只不过它所占的比例随着不断复制越来越低，最终起到“稀释”损伤链的作用
5. SOS修复
（1）应急修复方式，由于DNA分子严重损伤，细胞处于危险状态而启动
（2）正常状态下，该修复系统处于抑制状态，DNA严重损伤时，SOS修复系统被激活，修复酶大量表达。
（3）SOS修复酶对碱基的选择性差，错配率高，需要校验。SOS修复后如果DNA复制能继续进行，细胞可能存活；否则，无解
真、原核细胞的DNA复制有三个特性：半保留复制、双向复制、复制起始位于染色体的特殊位点。
半保留复制
DNA分子两条链中一条链是亲代DNA分子，另一条链是按照亲代DNA分子碱基序列复制合成的子代新链，这种保留一半亲代DNA分子的复制方式称作DNA半保留复制。
按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即保留了亲代全部遗传信息，体现了遗传的相对保守性，从而维持了物种的稳定。
双向复制
DNA复制是双向复制，即DNA的复制是从DNA分子上的特定位置开始的，这个特定位置称为复制起点（rigin f replicatin）
复制开始时首先在复制起点形成一个复制泡，两个复制叉，新合成的链从起点开始，向两个方向延伸，每一条链都是在起点的两端以连续复制和不连续复制方式完成。每一个这样的DNA单位称为复制子。
原核生物基因组是双链环状DNA分子，每个DNA分子上只有一个复制子，其复制起始于特定起点ri，以连续和不连续复制方式同时向两个方向延伸，因此是双向复制。
DNA复制起始于染色体特殊位点
DNA复制是从复制起点开始的，这个特定位置一定有结构上的特殊性。
原核生物DNA中，复制起点只有一个。比如OriC是大肠杆菌染色体的复制起点。在OriC由245bp组成，该区域内有四个对称排列的、由9bp组成的反向重复序列，即回文结构，这个区域是DnaA蛋白的结合位点，所以回文结构又称DnaA盒。DnaA蛋白与OriC的结合可以启动DNA的复制。
真核生物的染色体有多个复制起始点。
总体上，真、原核生物DNA复制起始区有3个共同特点：
（1）复制起始区是含有多个短重复序列的保守序列
（2）这些短的重复单位可以被多聚体复制起始区结合蛋白所识别，这些蛋白又可以让其他酶到复制起始点来。
（3）复制起始点相比临近的区域通常富含AT序列，这种特性使双螺旋DNA更容易解螺旋（AT双键、GC三键，耗能不一样）
参与DNA复制的酶类和物质主要有：
（1）底物
虽然新链是由脱氧单核苷酸（dNMP）聚合而成，但DNA复制时的底物是脱氧三磷酸腺苷（dNTP）。
（2）聚合酶
催化dNTP聚合到核苷酸链上的酶，称为DNA聚合酶。由于聚合时依赖DNA母链作为模版，所以酶的全称是依赖DNA的DNA聚合酶。
（3）模板
指单链DNA母链，指引着dNTP按照碱基互补配对原则合成新链。
（4）引物酶
DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP 结合，第一个dNTP 是聚合到已有的寡核苷酸的3'-OH末端上，然后继续延长。引导DNA合成的短链RNA称为引物。
（5）其他酶
DNA解开成单链需要一系列酶参与，它们负责：解链、理顺超螺旋、稳定单链等。聚合完成后，又需要连接5'磷酸基（5'-P）和3'-羟基（3'-OH）间裂隙的DNA连接酶。
一、松弛螺旋与解链的酶及蛋白质
DNA分子只有在双螺旋松弛、双链解开碱基外露时才能进行复制，目前已知参与松弛、解链的酶有：解旋酶、拓扑异构酶、单链DNA结合蛋白。
1. 解旋酶
（1）解旋酶是指能将双链分开成单链的酶，利用ATP水解的能量分离两条链。
（2）解旋酶有方向性，复制时大部分解旋酶沿着随从链的模板以5'—3'方向 随复制叉前进，并连续揭开DNA双链。解旋酶在沿单链运动过程中形成一个环绕DNA单链的钳子（防止它掉下来），直到它到达那条链终点时才能解离下来。
（3）当双螺旋DNA链被打开后，单链DNA结合蛋白就结合到两条分开的单链上，抑制互补双链的重新退火结合。
（4）Rep蛋白（解链蛋白）也是一种解旋酶，它是沿着领头链的模板以3'—5'方向 移动。
解旋酶的特性：
（1）利用ATP水解的能量将两条链分开成单链
（2）结合到DNA单链上移动
（3）有方向性
（4）只有移动到单链DNA末端才能解离下来
2. 拓扑异构酶
拓扑异构酶是参与松弛DNA超螺旋的酶。DNA复制从复制起点开始向两个方向复制时，局部DNA双链的打开主要靠解旋酶作用，但在复制叉向两侧移动时能引起DNA盘绕过度，产生正超螺旋结构，从而造成DNA分子打结、缠绕、连环等现象，拓扑异构酶可以松弛超螺旋。DNA复制完成后，拓扑酶又可将DNA分子超螺旋化，缠绕、折叠、压缩形成染色体。
真原核细胞内有两种拓扑酶，拓扑酶I（Tp I）和拓扑酶II（Tp II）。
拓扑酶I的作用：在双链DNA的一条链切一个开口，切开链的5'磷酸和酶分子的酪氨酸残基结合比较稳定，3'端也与酶分子结合，不太稳定（结合不需要能量），然后另一条完整的链从中间穿过，3'游离末端就开始旋转使双链松弛。适当时候又把切口封闭，使DNA处于松弛状态。
拓扑酶II就简单了，拓扑酶I不是只切断了一条链么，拓扑酶II 在有ATP时切段两条链，没ATP时切段一条链，使DNA分子松弛。
3. 单链DNA结合蛋白
作为模板的DNA总要处于单链状态，解旋酶打开双链后，单链DNA结合蛋白就与单链结合，避免其又形成双链。
二、引物酶
即使DNA模板存在，DNA聚合酶也不能催化两个游离的dNTP结合，而只能将游离的dNTP连接到核苷酸片段游离的3'-OH上，因此，新链DNA的复制需要短核苷酸序列提供游离的3'-OH，发挥这种作用的短核苷酸片段（RNA）被称为引物。作为引物的小RNA是由引物酶催化合成的。
引物酶是一种RNA聚合酶，以DNA为模板合成短的RNA片段。一般认为，引物酶能与解旋酶结合，合成与两条DNA单链互补的RNA引物，引物合成后，引物酶从解旋酶脱离。
三、DNA聚合酶
1. 功能：
以DNA为模板，在DNA聚合酶作用下，将四种游离的脱氧单核苷酸（dNTP。别惊奇，看反应式）聚合成DNA链的过程。
(dNMP)n+ dNTP～ (dNMP)n+1 +PPi
2. 特点：
（1）需要DNA模板
（2）需要引物
（3）新链合成方向是5'—3'
3. 真原核差异
（1）原核生物：DNA聚合酶 I、II、III、V
（2）真核生物：DNA聚合酶 α、β、γ、δ、ε
4. DNA聚合酶有四种活性
（1）5'—3' 聚合酶活性（新链只能从5'—3' 合成）
（2）5'—3' 核酸外切酶活性（切除复制过程中配对出错的核苷酸）
（3）3'—5' 核酸外切酶活性（切除复制过程中配对出错的核苷酸）
（4）RNaseH 活性
5. 原核细胞的DNA聚合酶
（1）DNA聚合酶III：是一个对多亚基的蛋白复合体，核心酶由α、ε、θ亚基组成。
α亚基有5'—3' DNA聚合酶活性；
ε亚基有3'—5' 核酸外切酶活性；
θ亚基联系两个核心复合物。
原核细胞中，DNApl III是DNA复制过程中真正催化新链合成的酶。
（2）DNA聚合酶I：
a. 5'—3' DNA聚合酶活性：效率远低于DNApl III，主要在复制终止时填补冈崎片段的间隙。
b. 3'—5' 核酸外切酶活性：此活性在三种聚合酶中活性最强，可以即时校读（DNApl I 在复制过程中能辨认错配的碱基并加以切除的功能 ）
c. 5'—3' 核酸外切酶活性：为了DNApl I 切除引物
综上：DNA聚合酶I 主要是对复制过程中对复制中的错误进行校读，切除引物，对复制和修复中的空隙进行填补。
用蛋白酶把DNApl I 水解为大、小两个片段，其中大片段有DNA聚合酶活性，称为Klenw片段，是实验室合成DNA，进行分子生物学研究的常用工具酶。
（3）DNA聚合酶II
DNApl II 有5'—3'DNA聚合酶活性，3'—5'核酸外切酶活性。但它只是在无DNA聚合酶III、I 的情况下才发挥作用。
总的就是：DNA聚合酶I、II、III都有5'—3'DNA聚合酶活性，3'—5'核酸外切酶活性，但只有DNA聚合酶I有5'—3' 核酸外切酶活性（为了切除引物）
（4）DNA聚合酶V
大肠杆菌的DNA聚合酶V的基因是受DNA损伤所诱导的，作为SOS应答的一部分参与DNA损伤检查点的控制和修复。
6. 真核生物的DNA连接酶
真核生物的DNA聚合酶至少有五种，DNApl α、β、ε、γ、δ
（1）DNApl α和δ都是负责DNA复制延长
（2）DNApl ε 与DNApl I 作用类似，在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用
（3）DNApl β 只是在没有其他DNApl时发挥作用
（4）DNApl γ 在线粒体内，对线粒体DNA的复制起催化作用。
DNA复制的保真性至少依赖三种机理：
（1）遵守严格的碱基配对规律
（2）聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能
（3）复制中出错时有即时的校读功能
四、DNA连接酶
DNA连接酶可在DNA链的3'-OH末端和相邻的DNA链的5'-P末端之间形成磷酸二酯键，从而把两端相邻的DNA链连接起来。连接时需要消耗ATP。
实验证明：连接酶可以连接互补双链中的单链缺口，但不能连接单独存在的DNA单链或RNA单链。DNA合成过程中产生的片段最后经DNA连接酶作用合成完整的链。
原核生物DNA的复制
因为原核生物结构较简单，以大肠杆菌E.cli 为例，观赏DNA的复制过程。
1. 起始复合物的形成。DnaA蛋白识别并结合复制起始点OriC中的回文序列，形成DNA-蛋白复合物，在ATP参与下促使邻近的AT序列局部双螺旋解链。
2. 局部解链后，DnaB（解旋酶）结合到DNA单链上，将双链进一步打开；解链是一种高速的反向旋转，势必会发生打结，此时DNA拓扑异构酶将要打结的部位做切口发挥作用，使DNA连续接链不受打结影响。双链解开后，单链DNA结合蛋白结合到单链上保持模板稳定。
3. 高度解链的模板与蛋白复合体促进引物酶进入，这时的复合物称作引发体（由解旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA起始复制区共同组成），引物酶以单链DNA为模板按5'—3' 方向合成RNA引物，其游离的3'-OH末端成为合成DNA的起点。
4. DNA聚合酶III 辨认引物，将第一个dNTP加到引物的3'-OH上，形成磷酸二酯键，自此，DNA新链合成开始。
5. 复制叉的两条链都可作为模板，DNA聚合酶以一条链为模板沿5'—3'方向连续复制形成的DNA新链，这条链称为领头链。另一条链的合成是不连续的，称为随从链。随从链的合成中，只有当模板链解开足够长度时，随从链才在开始合成，它是逆着解链方向不连续复制完成的，形成不连续的DNA-RNA片段（冈崎片段：复制过程中以不连续复制方式生成的片段），新形成的冈崎片段3'-端与前一个冈崎片段的5'-端靠近，在DNA聚合酶I 的作用下将引物切除（引物是以DNA为模板造出来的，复制过程中占据了模板上10几个碱基的位置，切除引物后，需要DNA聚合酶I 把这个空隙填补上）最后通过DNA连接酶将冈崎片段通过磷酸二酯键连接起来。
真核生物的DNA复制
真核生物的DNA分子远比原核生物的DNA分子大，而且与组蛋白合成染色体，原核只是双链环状DNA分子。所以真核的复制要更复杂。
1. 真核生物DNA复制的特点
（1）真核生物DNA复制的延伸速度慢于原核生物
（2）真核生物复制过程中产生的冈崎片段长度小于原核
（3）真核生物复制起主要作用的是DNA聚合酶α、δ
（4）真核生物DNA复制时同步合成组蛋白
（5）各个起始点上只有一轮DNA的复制（染色体全部复制完以前，各个起始点不能开始下一轮复制）
2. 真核生物的端粒与端粒酶
与细菌环状染色体不同，真核生物的染色体是线性的。随从链合成的各片段去除引物后，由DNA聚合酶来填补空隙，但线性DNA末端的RNA去除后，由于DNA聚合酶不能催化3'—5' 的聚合反应，所以末端的空隙无法填补，这就造成染色体DNA随着复制会变短。但事实并非如此。
端粒是真核生物染色体末端膨大成颗粒的结构，其本质是DNA和蛋白质（染色体末端膨大嘛……）
端粒酶是一种RNA和蛋白质复合物，在端粒合成过程中，端粒酶首先以其自身携带的RNA模板合成互补链，因此，端粒酶也是一种特殊的逆转录酶。
端粒DNA合成分为三个步骤：
（1）端粒酶借助其自身RNA与DNA单链有互补碱基序列而辨认结合到DNA末端
（2）端粒酶以 自身的模板RNA 为模板，与其互补的模板末端单链DNA为引物，dGTP和dTTP为原料，在染色体DNA末端延长DNA模版链。
（3）伸长的DNA末端与互补的RNA模板 解链，端粒酶重新定位于模板的3'-端，开始下一轮的聚合作用，经过多次位移、聚合的反复循环，使端粒的TG链达到一定长度，然后停止聚合。这种合成方式称为“爬行模型”
当然，端粒的长度也会随着复制的次数增多而逐渐变短，导致染色体稳定性下降，最终细胞凋亡。
DNA的损伤与修复
DNA损伤：某些外界环境和生物体内的因素可能导致DNA分子上碱基的改变，也称突变或DNA损伤。
DNA损伤常见的因素包括DNA分子的自发性损伤、物理、化学因素等。
DNA突变的类型：
（1）点突变：DNA分子上一个碱基的变异，包括碱基的转换（嘌呤转换成嘌呤/ 嘧啶转换成嘧啶）与颠换（嘌呤转换成嘧啶/ 嘧啶转换成嘌呤）。如镰刀性贫血
（2）缺失突变：一个碱基或一段核苷酸链从DNA上消失
（3）插入突变：指一个原来没有的碱基或一段没有的核苷酸链插入到DNA分子中。 缺失和插入都可能导致框移突变，造成蛋白质氨基酸排列顺序变化，对蛋白质结构功能影响大。
（4）重排：DNA分子内发生较大的片段的交换。
DNA突变的结果：
（1）致死性
（2）使生物体某些功能缺失，引发疾病。遗传病、肿瘤等
（3）只改变了基因型而对表现型无影响
（4）出现优良品种
致死～引发疾病～无影响～出现优良品种
DNA损伤修复的机制
1. DNA聚合酶的校对功能
是指在DNA复制过程中，发现碱基配错把它切下来换成正确的。
2. 单碱基错配修复
主要针对点突变，原理是通过修复蛋白把突变的碱基切下来，换成正确的。
3. 切除修复
是细胞内最重要的修复。是指DNA损伤的部位先进行切除，再正确的合成，补充被切除的片段。主要涉及特异的核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶。
4. 重组修复
（1）是对缺乏模板且损伤较大的DNA的修复
（2）当大块受损的DNA作为模板时，子链出现缺口，这时重组蛋白RecA的核酸酶活性就会把另一条健康的母链相应的部分切下来安装到缺口部分进行填补，健康母链由此生成的缺口可以通过其完整子链作为模板，使其恢复完整
（3）但这种修复方式不会对受损的母链进行修复，而是继续保留下去，只不过它所占的比例随着不断复制越来越低，最终起到“稀释”损伤链的作用
5. SOS修复
（1）应急修复方式，由于DNA分子严重损伤，细胞处于危险状态而启动
（2）正常状态下，该修复系统处于抑制状态，DNA严重损伤时，SOS修复系统被激活，修复酶大量表达。
（3）SOS修复酶对碱基的选择性差，错配率高，需要校验。SOS修复后如果DNA复制能继续进行，细胞可能存活；否则，无解
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