第二章-染色体与DNA.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Chapter 2 Chromosome and DNA,2.1 Chromosome,染色体,(chromosome),原来是指真核细胞染色后存在于核内的着色物体。它只存在于分裂中的真核细胞内。在非分裂细胞内，它是无定形的，并弥散于核内，只是在有丝分裂前才形成确定的形状。现在，染色体己被普遍用于指存在于病毒、细菌、真核细胞及其细胞器内所含的核酸分子。,2.1.1 Constitutes of Chromosome in Eukaryotic Cell,Histone,：,H1,、,H2A,、,H2B,、,H3,、,H4,；,P24,None-,histone,：,HMG,、,DNA Binding Protein,DNA,：,不重复序列；中度重复序列；高度重复序列,少量的,RNA,；,二、染色体的一般形态结构,细胞分裂中期染色体的结构特征：,1,、着丝粒（中心粒）：纺锤丝的附着部位；,2,、端粒：能封闭正常染色体末端并维持染色体的稳定性；,3,、染色单体：,2.1.3,Ultrastructure,of Chromosome,2.1.3.1,Nucleosomes,are the building blocks of chromosomes,2.1.3.2,Nucleosomes,wrap into solenoid(30nm fiber),染色体包装的螺线管模型：,核小体的结构,每一个核小体核心包含有,146bp DNA,和,8,个组蛋白分子（,2H,2,A,，,2H,2,B,，,2H,3,，,2H,4,）；,DNA,在每个组蛋白核心外缠绕约,2,圈,染色体的串珠状形式与螺线管结构,146bpDNA,的核小体核心由,54bp,间隔,DNA,连成一条串珠状结构；,核小体螺旋形缠绕形成螺线管结构，每一周螺旋含,6,个核小体，因此，,DNA,长度缩短了,6,倍。,从,DNA,到染色体的包装压缩,DNA,链 核小体 螺线管,染色单体 超螺旋,压缩比例：,7*6*40*5=8400,（,1,：,7,）,（,1,：,6,）,（,1,：,40,）,（,1,：,5,）,2.1.4 Characteristic of the Prokaryotic Genome,P31,1,、,基因组小，,DNA,含量低,2,、一般不具核小体结构,3,、结构简炼，基因组内绝大部分用于编码蛋白质,4,、存在转录单元,5,、重复序列少,6,、有重叠基因,X174,的遗传,X174,的遗传,2.2 DNA Structure,How do the,structures,of DNA account for their,functions?,DNA Elementary Structure,；,DNA Secondary Structure,；,Denaturation,(Melting)and,Renaturation,DNA Topology,；,DNA STRUCTURE,Structure:two polynucleotide chains are twisting around each other in the form of,a double helix,.,2.2.1,DNA Elementary Structure,Concept,：,Constitutes,：,dAMP,、,dTMP,、,dCMP,、,dGMP,Properties of DNA structure:,P34,DNA Double Helix,DNA most commonly occurs as a double helix.Two separate and,antiparallel,chains of DNA are wound around each other in a right-handed(coiled)path,with the sugar-phosphate backbones on the outside and bases,paired by hydrogen bonding and stacked on each other,on the inside.Adenine pairs with thymine;guanine pairs with cytosine.The two chains are complementary;one specifies the sequence of the other.,Schematic model,Space-filling model,DNA is composed of polynucleotide chains,Nucleoside&,Nucleotide,the fundamental building block of DNA,glycosidic,bond,phosphoester,bond,Nucleoside,Nucleotide,Phosphate,；,Pentose,；,Bases,：,A,、,T,、,G,、,C,戊糖,左：核糖，存在于,RNA,中,右：脱氧核糖，存在于,DNA,中,3,5,Asymmetric,DNA polarity:,is defined by the asymmetry of the nucleotides and the way they are joined.,Phosphodiester,linkages,:repeating,sugar-phosphate,backbone,of the polynucleotide chain,Bases in DNA,purines,pyrimidines,Adenine(A),Guanine(G),Cytosine(C),Thymine(T),N9,N1,The two strands of the double helix are held together by base pairing in an,antiparallel,orientation,Which is a,stereochemical,(,立体化学的,),consequence of the way that adenine and thymine,and guanine and cytosine,pair with each other.,(Related to replication and transcription),The Two Chains of the Double Helix Have Complementary Sequences,Example:If sequence,5-ATGTC-3,on one chain,the opposite chain,MUST,have the complementary sequence,3-TACAG-5,Watson-Crick Base Pairing,(Related to replication and transcription),The strictness of the rules for,“,Waston,-Crick”pairing,derives from the,complementarity,both of,shape,and of,hydrogen bonding,properties between adenine and thymine and between guanine and cytosine.,A:C incompatibility,Hydrogen Bonding Is Important for the Specificity of Base Pairing,DNA STRUCTURE(5),The hydrogen bonds between complementary bases determines the specificity of base pairing,2.2.2 DNA Secondary Structure,2.2.2.1 Concept,：,2.2.2.2,：,Conformations:,left-handed helix,：,A-DNA,，,B-DNA;,right-handed helix:Z-DNA,The double helix exists in multiple conformations.,The B form(10,bp,/turn),which is observed at high humidity,most closely corresponds to the average structure of DNA under physiological conditions,A form(11,bp,/turn),which is observed under the condition of low humidity,presents in certain DNA/protein complexes.RNA double helix adopts a similar conformation.,B-DNA,的特征,1,、主链：,2,、碱基配对：,AT,，,GC,3,、,螺旋参数：,0.34nm,，,36,，,3.4nm,，,10bp,，,2nm,4,、,大沟和小沟：大沟中碱基的差异很易被识别，是蛋白质结合特异,DNA,序列的位点。,The double helix has Minor and Major grooves,(What&Why),DNA STRUCTURE(5),(See the,Structural Tutorial,of this chapter for details),It is a simple consequence of the geometry of the base pair.,B-DNA,的,模型,Z-DNA,的特点,1,、,Z-DNA,是左手螺旋，每个螺旋含,12,个碱基对，比,A-DNA,拧得更紧；,2,、双螺旋中不存在深沟，只有浅沟；,3,、双螺旋的轴心在碱基对之外；,4,、,Z-DNA,中磷酸二酯键的连接呈锯齿形，这是,Z-DNA,（,zigzag DNA,）,名称的由来。,5,、,Z-DNA,中鸟嘌呤碱基的第八个,C,原子位于双链之外。由于,Z-DNA,上几乎不存在易被蛋白质识别的沟，,Z-DNA,可能是靠鸟嘌呤碱基与化学物质发生识别反应。,2.2.3,Denaturation,and,Renaturation,(annealing,reassociate,),Denaturation,Renaturation,(annealing,reassociate,),（一）、双螺旋的变性,1,、变性（,denaturation,）：也叫,熔解（,melting,），是指,DNA,双螺旋的两条链完全分开成为单链的现象。,2,、变性后,DNA,理化性质的变化：,3,、,DNA,的,熔点或熔解温度（,Tm,）：,双螺旋结构失去一半时的温度。,4,、,影响,DNA Tm,值大小的因素,：见下页,影响,DNA Tm,值大小的因素,1,、,DNA,的均一性：均一性越高的样品，熔解过程越是发生在一个很小的温度范围内。,2,、,G-C,的含量：,G-C,含量越高，,Tm,值越高，成正比关系。测定,Tm,值可,计算,G-C,含量：,（,G-C,）,%=,（,Tm-69.3,）,2.44,3,、,介质中的离子强度：一般说，离子强度较低的介质中，,Tm,较低，范围也较窄。而在较高的离子强度的介质中，情况则相反。所以，,DNA,制品应保存在较高浓度的缓冲液或溶液中。,（,二）复性与杂交,1,、复性（,renaturation,）：,变性,DNA,在适当条件下，两条彼此分开的链又重新结合成为双螺旋结构的过程。,2,、复性的过程：,1,）,DNA,单链随机碰撞，互补序列碱基配对形成一个短的双螺旋区域；,2,）区域延伸至整个分子，形成一个长的双螺旋分子。,3,、杂交：见下,4,、影响复性速度的因素：见下,杂 交,(Hybridization),不同来源的两个互补核酸序列相互退火形成双螺旋结构的反应。核酸杂交分为,DNA-DNA,杂交，,DNA-RNA,杂交。根据介质不同，又可分为滤膜杂交和溶液杂交。杂交能力可反映它们之间的互补程度。,影响复性速度的因素,1,、,DNA,分子的复杂程度；,2,、溶液中,DNA,的浓度；,3,、,DNA,片段的大小；,4,、复性温度；,5,、溶液的离子强度。,2.2.4 DNA TOPOLOGY-,Supercoiling,(,超螺旋,),超螺旋：环状,DNA,或线状,DNA,的局部区域，双螺旋的轴在内部张力的胁迫下高度弯曲形成的结构。,超螺旋,DNA,比伸展,DNA,更为密实，所以其,Tm,值，浮力密度和电泳迁移率都增大。,超螺旋的形成：见下页,Local disruption of base pairs,Linking number,is the number of times one strand have to be passed through the other strand in order for the two strands to be entirely separated from each other.,Linking number is composed of Twist and Writhe(,超螺旋数,),The linking number is the sum of the,twist,and the,writhe,.,Twist,is the number of times one strand completely wraps around the other strand.,Writhe,is the number of times that the long axis of the double helical DNA crosses over itself in 3-D space.,超螺旋的形成,L=T+W,（,L-,连接数，,T-,双螺旋盘绕数，,W-,超螺旋数）。,当环,DNA,处于自然伸展状态时，以,B-DNA,的形式存在，内部张力为,0,，,W=0,，,L=T=,碱基对总数,/10,。,如果,L=,碱基对总数,/,大于,10,的数，则存在内部张力，双链必须进一步盘绕使,W,大于,0,为正值，此时环,DNA,以正超螺旋存在，,L=T+W,。,如果,L=,碱基对总数,/,小于,10,的数，则内部存在负张力，双链必须进一步盘绕使,W,小于,0,，此时，,DNA,以负超螺旋存在，,L=T-W,。,第三节,DNA,的复制,一、,DNA,的半保留复制机理,二、复制的起点、方向和速度,三、复制的几种主要方式,四、,DNA,复制所需要的酶与蛋白质,五、,DNA,复制的半不连续性,六、,DNA,复制的过程,七、,DNA,复制的调控,一、,DNA,的半保留复制机理,一、,DNA,复制的方式,(,一,)DNA,的半保留复制,两条链分别做模板各自合成一条新的,DNA,链，子代,DNA,分子中一条链来自亲代,DNA,，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。,半保留复制机理,首先，碱基间的氢键断裂使,DNA,分子双链解旋，分开；然后，每条单链作为模板合成其互补链，各自形成一个新的双链,DNA,分子。,半保留复制的实验依据,58,年,Meselson,和,Stahl,利用氮标记技术试验证实。,含有,15,N,标记的培养基中培养大肠杆菌得到,15,N DNA,。,将,15,N DNA,转移到含有,14N,标记的培养基中培养不同代数时，,CsCl,密度梯度离心,观察,DNA,所处的位置。,15,N DNA,的密度比,14,N DNA,的大，在密度梯度离心时，两种密度不同的,DNA,分布在不同的区带。,半保留复制的实验验证,1,、,E.coli,长期在,15,N,上培养，得到,15,N-DNA,；,2,、,转移到,14,N,培养基上，一代后得到,15,N-,14,N,杂合分子；离心时,DNA,带位于二者之间；,3,、继续培养，子二代离心为两条等量的带，分别为,15,N-DNA,带和,14,N-DNA,带；,4,、继续培养，,14,N-DNA,带,增多,。,半保留复制的实验结果,15,N DNA,显示为一条重密度带位于离心管的管底。,15,N DNA,和,14,N-DNA,的杂交分子中密度带,。,第二代有中密度带及低密度带两个区带，这表明它们分别为,15,N,14,N,DNA,和,14,N-DNA,。,在,14,N,培养基中培养代数的增加，低密度带增强，而中密度带逐渐减弱,半保留复制进一步的实验证椐,15,N DNA,、,14,N DNA,杂交分子经加热变性，对于变性前后的,DNA,分别进行,CsCl,密度梯度离心。,结果变性前的杂交分子为一条中密度带，变性后则分为两条区带，即重密度带,(,15,N DNA),及低密度带,(,14,N DNA),。,（二）,DNA,复制的一般过程,DNA,双螺旋走向是,53,35,方向，,DNA,聚合酶只能催化,DNA,从,53,的方向合成。在以,35,方向的母链为模板时，复制合成出一条,53,方向的前导链,(leading strand),，前进方向与复制叉打开方向是一致的，因此前导链的合成是连续进行的。,以,53,为模板时，先合成多条,53,方向的短链，叫做随从链,(lagging strand),，反方向复制。先以片段的形式合成岗崎片段,(Okazaki fragments),，多个岗崎片段再连接成完整的链。,前导链的合成是连续的，随从链的合成是不连续的，所以,DNA,的复制是半不连续复制。,二、,DNA,复制过程的三个阶段,DNA,复制的起始阶段，包括起始点，复制方向以及引发体的形成。,DNA,链的延长，包括前导链及随从链的形成和切除,RNA,引物后填补空缺及连接岗崎片段。,DNA,复制的终止阶段。,（一）,DNA,复制的起始阶段,复制是从,DNA,分子上的特定部位开始的，复制起始点,(origin of replication),常用,ori,或,o,表示，称为复制子或复制单元,(,replicon,),。,在原核细胞中只有一个复制起始点，一个复制子。,在真核生物中复制是从许多起始点同时开始的，即有多个复制子。,1,、,DNA,复制起始点的结构特性,大肠杆菌,Ori,由,422,个核苷酸组成，是一系列对称排列的反向重复序列，即回文结构,(palindrome),。,有些生物复制起始点,Ori,是富含,AT,的区段。这些特殊的结构对于在,DNA,复制起始过程中参与的酶和许多蛋白质分子的识别和结合都是必须的。,2,、,DNA,复制的方向性,定点开始双向复制：,定点开始单向复制：,两点开始单向复制：,3,、,DNA,复制的起始,DNA,双螺旋的解旋由多种酶来完成的,DNA,解链酶：水解,ATP,获能解开双链,DNA,单链结合蛋白（,SSB,蛋白）：保持单链结构,RNA,聚合酶：合成,RNA,引物,对于随从链是由引发体来完成的，引发体由,6,种蛋白组成：,n,、,n/,、,n/,、,DnaB,、,C,、,I,（二）,DNA,链的延长,DNA,的复制实际上就是以,DNA,为模板在,DNA,聚合酶作用下，将四种,dNTP,聚合成,DNA,的过程。,需要许多种酶和蛋白质参与。,1,、,DNA,聚合酶,1957,年，,Arthur,kornberg,首次在大肠杆菌中发现,DNA,聚合酶,简写,DNA,pol,，后来又相继发现了,DNA,聚合酶,和,DNA,聚合酶,。,大肠杆菌中,DNA,复制的主要过程靠,DNA,pol,起作用，而,DNA,pol,和,DNA,pol,在,DNA,错配的校正和修复中起作用。,真核生物,DNA,聚合酶,真核生物,DNA,聚合酶有,、,、,、,及,。复制中起主要作用的是,DNA,pol,。,与,DNA,修复有关。,在线粒体,DNA,的复制中起作用。,前导链合成靠,催化，还需要调节因子参与。,随从链的合成靠,和引发酶配合作用完成。,DNA,聚合酶的性质,需要,DNA,模板,需要,RNA,做为引物,催化,dNTP,加到引物的,3-OH,末端,DNA,聚合酶都属于多功能酶，它们在,DNA,复制和修复过程的不同阶段发挥作用。,2,、与超螺旋松驰有关的酶,拓扑异构酶,(,topoisomerase,),改变,DNA,拓扑性质的酶，松驰超螺旋，有利于复制叉的前进合成。,拓扑异构酶有,型和,型，原核、真核中均有。,（三）,DNA,复制的终止阶段,大肠杆菌,DNA,具有复制终止位点，此处可以结合一种特异的蛋白质分子叫做,Tus,，通过阻止解链酶,(,Helicase,),的解链活性而终止复制。,三、真核与原核生物,DNA,复制的特点,真核生物是多点复制，原核生物是单点复制。,真核生物在完成全部复制之前，各个起始点上,DNA,的复制不能再开始；原核生物起始点上可连续开始新的,DNA,复制。,真核生物线性,DNA,末端具有端粒结构。,二、复制的起点、方向和速度,1,复制起点（,ori,）,：,DNA,分子上开始复制的特定位置。,复制叉,：,DNA,分子中正在进行复制的分叉部位。它由两条亲代链及在其上新合成的子链构成。,复制子,：生物体,DNA,上,的一个复制单位叫复制子。,复制眼,：,DNA,正在复制的部分在电镜下看起来象一只眼睛，称为复制眼。,原核生物,DNA,上只有一个复制起点，一个复制叉，为一个复制子。细菌每复制一次需相当于细胞生长一代的时间，噬菌体和病毒在一个感染周期中可起始多次复制。,真核生物,DNA,上具有多个复制起点，可从多处同时开始复制，形成多个复制叉，即包含有多个复制子。,2,、复制方向和速度,大多数生物体内,DNA,的复制都是从复制起点开始以双向等速形式进行。,少数为双向不等速或单向方式进行复制。,R1,R2,R3,三、复制的几种方式,1,、线状,DNA,双链的复制；,2,、环状,DNA,双链的复制：,1,）,型复制；,2,）滚环型复制；,3,）,D-,环型；,线状,DNA,双链的复制,线状双链,DNA,上复制叉生长方式有单一起始点或多个起始点，在此形成复制眼，从复制眼开始复制叉可以单向,(,如腺病毒,),及双向,(,如,T7),。,真核生物都为多复制眼起始的双向复制。,腺病毒,DNA,的复制,DNA,的复制在分子的两端独立起始并按链置换的方式起始。,置换出的链由两端的反向重复序列配对形成双链区，起始复制。,型复制,为环状,DNA,分子的半保留复制方式；,复制从,ori,开始以顺时针和逆时针双向进行时，复制的中间产物在电镜下表现为,型。,滚环型复制,为单向复制，如噬菌体,X174,的,单链,DNA,分子的复制。,复制过程：见书,P43,D-,环（取代环复制）,单向复制：双链环在固定点进行复制，但两条链的合成高度不对称，一条链先复制，另一条链保持单链而被取代，在电镜下呈,D,环形状。待一条链复制到一定程度，露出另一条链的复制起点，另一条链才开始复制。这表明：两条链的复制起点并不总在同一点上，当两条链的起点分开一定距离时就产生,D-,环复制,。,四、,DNA,复制所需要的酶与蛋白质（功能）,1,、原核,DNA,聚合酶（,polymerase,）；,2,、,真核,DNA,聚合酶；,3,、,DNA,连接酶（,ligase,）；,4,、,解链酶（,helicase,）；,5,、,DNA,拓扑异构酶；,6,、单链结合蛋白（,single-strand binding,protein,，,SSB,蛋白）,7,、,DNA,引发酶（,Primerase,),原核,DNA,聚合酶（,E.coli,),聚合酶,聚合酶,聚合酶,5,3,聚合酶活性,3,5,外切酶活性,5,3,外切酶活性,作用,+,+,+,DNA,损伤的修复和冈崎片段之间间隙的填补，实践上其产生的“缺口平移”（,nick trans-,lation,）,技术也用于分子杂交时的核酸分子探针的标记,+,+,-,DNA,的修复,+,+,-,DNA,复制中子链的延长，为主导聚合酶,缺口平移（,nick translation,）,技术,真核,DNA,聚合酶,DNA,聚合酶,：,DNA,引物合成,DNA,聚合酶,：,DNA,损伤修复,DNA,聚合酶,：线粒体,DNA,复制,DNA,聚合酶,：主要,DNA,复制酶,DNA,聚合酶,：补平去掉,RNA,引物后的缺口,DNA,连接酶（,ligase,）,催化双链,DNA,切口处相邻碱基的,5-,磷酸基与,3-OH,生成磷酸二酯键。,DNA,连接酶在,DNA,的复制、修复和重组中发挥重要作用。,(,连接已修复的后滞链片段）,解链酶（解旋酶、,helicase,）,解链酶利用,ATP,水解的能量使,DNA,双股链分离，并在,DNA,上沿一定的方向移动。（使复制叉前面的,DNA,解链）,生物机体含有多种解螺旋酶，有些解螺旋酶参与,DNA,复制，有些解螺旋酶参与,DNA,修复、重组等非复制过程。,DNA,拓扑异构酶（旋转酶）,作用：解除环状,DNA,分子复制时在复制叉前面的正超螺旋，使超螺旋分子松弛，保证复制的快速进行。,单链结合蛋白（,SSB,）,作用：保证解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构。（稳定复制叉的单链区域。可能与其他成分相互作用促进其活性。,),DNA,引发酶（,Primerase,),引发冈崎片段的合成,RNaseH,从后滞链中去除,RNA,引物,五、,DNA,复制的半不连续性,DNA,复制过程中，由于,DNA,聚合酶只能催化,5,3,方向的合成，,前导链进行连续复制而滞后链进行先合成冈崎片段再连接起来的不连续复制，称为,DNA,的半不连续复制,。,Both strands of DNA are synthesized together at the replication fork.,The replication fork,Replication fork,六、复制过程（了解）,1,、,复制的引发,；前导链由,RNA,聚合酶以,DNA,为,模板合成一段,RNA,引物来引发,DNA,聚合酶的合成过程，滞后链依靠,引发体,的形成来引发。引发体由,6,种蛋白构成的引发前体与引发酶构成，在另一条模板链上前进，断断续续合成,RNA,引物。,2,、,链的延长,；,DNA,聚合酶,沿,5,3,方向,合成前导链和滞后链的冈崎片段，聚合酶,切下,RNA,引物，并在连接酶的作用下将冈崎片段连接起来。,3,、,复制的终止,；不需特定信号和特殊蛋白的参与,The initiation of a new strand of DNA require an RNA primer,The replication fork,Primase,is a specialized RNA polymerase dedicated to making short RNA primers on an,ssDNA,template.Do not require specific DNA sequence.,DNA,Pol,can extend both RNA and DNA primers annealed to DNA template,RNA primers must be removed to complete DNA replication,A joint efforts of,RNase,H,DNA polymerase&DNA,ligase,Topoisomerase,removes,supercoils,produced by DNA unwinding at the replication fork,DNA,helicases,unwind the double helix in advance of the replication fork,Single-stranded binding proteins(,SSBs,)stabilize single-stranded DNA,Cooperative binding,Sequence-independent manner,(electrostatic interactions),DNA,helicase,SSB,primase,DNA,topoisomerase,Replication fork enzymes extend the range of DNA polymerase substrate,DNA,Pol,can not accomplish replication without the help of other enzymes,DNA,复制的忠实性,取决于碱基配对的专一性：,1,、,DNA,聚合酶的碱基选择作用：,DNA,聚合酶能够依照模板的核苷酸，选择正确的,dNTP,参入到引物末端。,2,、,3,5,外切活性的校对控制：当发现错配时，,DNA,聚合酶可切除新加入的碱基。,七、,DNA,复制的调控（了解）,1,、,E.coli,染色体,DNA,的复制调控：起始于,OriC,的复制起始频率取决于,DnaA,蛋白的浓度；起始于,OriH,的复制不依赖于,DnaA,，,而被,RNaseH,抑制。,2,、,ColE1,质粒,DNA,的复制调控：受,RNA,1,（,反义,RNA,）和,Rop,蛋白的负调控。,3,、,真核细胞,DNA,复制的三个调控点：,Different changes of DNA,-behavior re-address(,行为矫正,),Mutation,(,突变,)is not good and is naturally repaired,thus it could not be responsible for biodiversity.,Recombination,(,重组,)is good and naturally promoted;it is responsible for diversity inside of species.,Transposition,(,转座,)is different from mutation and recombination because(1)producing mechanism is different;(2)no mechanism to correct it;(3)existing in nature in a well-controlled manner(10-5).Not repaired but controlled.(benefit?),The consequence of high rates of mutation,Mutation in germ line(,生殖细胞,)would destroy the species,Mutation in soma(,体细胞,)would destroy the individual.,Maintenance of the correctness of the DNA sequence is definitely crucial for living organisms.Keeping the error rate as low as 10,-10,is so expensive.,Two important sources for,mutation,(unavoidable),Inaccuracy in DNA replication(10,-7,is not accurate enough),Errors,(,错误,),Chemical damage to the genetic material(environment),Lesions,(,损害,伤害,arose from spontaneous damage),Damage,(,损害,伤害,caused by chemical agents and radiation),To repair an error or damage,First,Detect the errors,Second,Mend/repair the errors or lesions in a way to restore the original DNA sequence.,Some replication errors escape proofreading,The 3-5,exonuclease,activity of,replisome,only improves the fidelity of DNA replication by a factor of 100-fold.,The,misincorporated,nucleotide needs to be detected and replaced,otherwise it will cause mutation.,Generation of Mutation,DNA Repairing,Mismatch repair system:DNA replication errors,Direct reversal of DNA damages:,utraviolet,(UV)irradiation induced thymine/,pyrimidine,dimmers-,photoactivation,;,alkylation,agents caused O6-methylguanine-methyl,transferase,.,Base excision repair:the base damage by,alkylation,(,烷基化）,and oxidation,Nucleotide excision repair:the distortion of the DNA double helix by thymine dimmer or the bulky chemical adduct(,加合物,)on a base.,Mismatch repair removes errors that escape proofreading,Increase the accuracy of DNA synthesis for 2-3 orders of magnitudes.,Two challenges:(1)rapidly,find,the mismatches/,mispairs,(2)Accurately,correct,the mismatch,Mismatch Repair,Detail 1:How does the,E.coli,mismatch repair system know which of the two mismatched nucleotide to replace?,The newly synthesized strand is not,methylated,by,Dam,methylase,in a few minutes after the synthesis.,Base excision repair,碱基切除修复,Nucleotide excision repair,核苷酸切除修复,Direct reversal of DNA damage by,photoreactivation,(,光活化作用,),and,alkyltransferase,(,烷基转移酶,),Photoreactivation,Monomerization,of thymine,dimers,by DNA,photolyases,in the prese