《DNA复制修复》课件

复制修复DNA引言DNA复制修复遗传信息传递12生命体最重要的基本生命活确保遗传信息的准确无误地动之一传递给后代生命延续3维持物种的遗传稳定性和进化结构与复制DNADNA是一种双螺旋结构，由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，通过氢键连接在一起每条链都由脱氧核糖和磷酸基团组成，并以特定顺序连接着四种碱基腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）A与T配对，C与G配对，形成碱基对DNA复制是指以原有DNA为模板，合成新的DNA的过程，确保遗传信息的准确传递复制的基本过程DNA解旋DNA双螺旋结构被解旋酶解开，形成两个单链模板引物合成引物酶在模板链上合成短的RNA引物，为DNA聚合酶提供起始点延伸DNA聚合酶以引物为起点，沿着模板链添加新的核苷酸，形成新的互补链连接DNA连接酶将新合成的片段连接起来，形成完整的DNA双螺旋结构聚合酶的作用DNA催化DNA合成校正复制错误DNA聚合酶是催化DNA复制的关键酶，它利用模板链引导新的DNA聚合酶具有校对功能，可以识别和纠正复制过程中出现的DNA链的合成，确保遗传信息的准确传递错误，提高DNA复制的准确性复制差错及其校正复制差错校正机制DNA复制过程中，聚合酶可能错误地插入错误的核苷酸，导为了保证DNA复制的准确性，细胞进化出了多种校正机制，致复制差错例如错配修复和核苷酸切除修复，来识别和修复复制错误复制差错校正机制核苷酸外切酶1识别并移除错误的核苷酸DNA聚合酶2添加正确的核苷酸错配修复3识别并修复复制过程中产生的错配复制的连续性DNA复制是一个连续的过程，从起复制叉是DNA复制过程中形成的Y始点开始，沿着模板链不断延伸，形结构，它代表着DNA复制的进行最终完成整个基因组的复制方向复制叉的移动速度非常快，每分钟可以复制约1000个碱基对，确保复制过程的效率复制的精确性高保真性校对机制修复机制DNA复制过程拥有精确的机制，确DNA聚合酶具有校对功能，可以识即使复制过程中出现错误，细胞也拥保复制过程中几乎不发生错误，从而别并修复复制过程中出现的错误，进有强大的DNA修复机制，可以修复保证遗传信息的完整传递一步提高复制的精确性大部分复制错误，确保遗传信息的稳定性复制的恒定性基因组稳定性错误积累DNA复制过程中，准确地复制遗传信息，保证子代细胞遗传如果复制过程中出现错误，会导致基因突变，进而影响生物体物质的完整性和稳定性，确保生物体正常生长发育和繁衍的正常功能，甚至导致疾病的发生损伤与修复DNADNA损伤是细胞生命周期中不可避免的事件，会影响细胞功能和遗传稳定性损伤来源修复机制DNA损伤来源广泛，包括内源性细胞进化出多种修复机制，以识别因素如氧化应激，外源性因素如紫并修复受损的DNA，维持基因组外线照射和化学物质等完整性常见的损伤类型DNA紫外线损伤化学物质损伤电离辐射损伤紫外线照射会引起嘧啶二聚体形成，影一些化学物质可以与DNA碱基发生反应X射线或γ射线等电离辐射可以导致DNA响DNA复制和转录，导致碱基的改变或断裂单链或双链断裂直接修复机制光解修复1紫外线造成的胸腺嘧啶二聚体烷基化修复2去除烷基化损伤脱氨基修复3修复脱氨基损伤核苷酸修复excision识别损伤1修复蛋白识别受损DNA并与之结合切除损伤2核酸内切酶切除受损的核苷酸片段，形成单链缺口合成修复3DNA聚合酶利用完好的DNA链作为模板，合成新的DNA片段，填补缺口连接修复4DNA连接酶将新合成的DNA片段连接到原有DNA链上，完成修复错配修复识别切除合成修复系统识别DNA复制过程中产生的错误配对的碱基被专门的酶切除DNA聚合酶以正确的碱基填充空缺区碱基配对错误域重组修复损伤识别1修复系统识别受损的DNA片段切除修复2受损的DNA片段被切除同源重组3利用完整的DNA链作为模板，合成新的DNA片段连接修复4新合成的DNA片段与剩余的DNA片段连接，修复完成损伤时的细胞反应细胞周期停滞DNA修复机制激活凋亡受损的细胞会暂时停止细胞周期，以修细胞会激活不同的修复机制，例如核苷如果损伤过于严重无法修复，细胞会启复损伤酸切除修复NER和错配修复MMR，动凋亡程序，以防止受损DNA传递给子以修复受损的DNA代细胞损伤识别与信号传导损伤识别1DNA损伤会导致DNA结构发生改变，这些变化会被特定蛋白质识别信号传导2识别损伤后，细胞会启动一系列信号传导通路，激活修复机制修复启动3信号通路最终会激活修复酶，开始修复受损的DNA在修复中的作用p53DNA损伤监测细胞周期控制凋亡诱导p53可以感知DNA损伤并启动修复机p53可以阻止细胞周期进程，为修复如果损伤无法修复，p53可以诱导细制提供时间胞凋亡，避免错误复制修复机制异常与疾病DNA修复缺陷遗传性疾病环境因素DNA修复机制的缺陷会导致基因突一些遗传性疾病是由DNA修复基因环境因素，如紫外线辐射、化学物变积累，增加患病风险，特别是癌的突变引起的，例如xeroderma质，也会损伤DNA，增加修复机制症pigmentosum XP，容易患皮肤的负担，提高患病风险癌肿瘤中的修复异常DNA修复缺陷抑癌基因化疗耐药肿瘤细胞中修复机制的缺陷导致DNA损p53等抑癌基因参与DNA修复，突变导修复异常导致肿瘤细胞对化疗药物敏感伤积累，促进肿瘤生长和转移致修复能力下降，增加患癌风险性降低，影响治疗效果遗传性肿瘤疾病BRCA1/2基因突变:与乳腺癌、卵巢癌等Lynch综合征:易患结直肠癌、子宫内膜Li-Fraumeni综合征:易患多种癌症，如相关癌等肉瘤、白血病、乳腺癌等肿瘤的靶向治疗靶向药物优势挑战针对肿瘤细胞的特定分子靶点，如受体提高治疗效果，降低副作用，延长患者药物开发成本高，并非所有肿瘤都适合、酶或基因，进行精准打击，以抑制肿生存期，改善患者生活质量靶向治疗，可能出现耐药性瘤细胞的生长和扩散肿瘤化疗的耐药性DNA修复机制药物转运一些肿瘤细胞能够通过修复肿瘤细胞可能改变药物的转受损的DNA来抵御化疗药物运蛋白，使其难以进入细胞的杀伤作用内部，从而降低药物的有效性靶点突变化疗药物的靶点可能会发生突变，导致药物无法与靶点结合，从而失去治疗效果修复在临床诊治中的应用DNA肿瘤治疗药物敏感性DNA修复基因的异常可导致肿DNA修复能力的差异影响患者瘤发生发展，靶向DNA修复通对化疗药物的敏感性，可用于路可以抑制肿瘤生长预测疗效遗传病诊断遗传性DNA修复缺陷会导致一些遗传病，基因检测可用于诊断和预防总结DNA复制和修复是细胞生命活动中复制保证遗传信息的准确传递，修至关重要的过程复则维护基因组的完整性复制差错和DNA损伤会造成基因突深入研究DNA复制和修复的机制，变，引发疾病，甚至导致死亡对于理解疾病发生、开发药物治疗具有重要意义参考文献教科书期刊文章《基因》，第六版，北京大学出版社Nature ReviewsMolecular CellBiology,2023,241,1-10《分子生物学》，第五版，科学出版社Cell,2022,18512,2022-2035。