DNA复制突变、修复汇总课件.ppt

第一节 DNA的复制一、DNA复制的一般特征（一）半保留复制（semireservative replication）Watson和Crick于1953年提出的DNA双螺旋模型，碱基互补配对的原则，为DNA分子的复制提供了理论基础，即亲代的DNA双链，每股链都可以作为模板，按碱基互补配对原则指导DNA新链的合成，这样合成的两个子代DNA分子，碱基序列与亲代分子完全一样但一条链是来自亲代的DNA链，另一条链是新合成的链，此即为半保留复制 (semiconservative replication) 第四章 DNA的复制、突变、损伤和修复大肠杆菌细胞在15N培养基（重培养基）中培养数代，产生含重氮（15N）的大分子（包括15N-DNA分子），而后移到正常培养基（14N）上培养，在不同时间提取DNA样品并在CsCl溶液中超速离心Cscl溶液在超速离心下形成密度梯度DNA分子在该密度梯度中迁移，并在与其密度与溶液密度相同点达平衡E. coli grown many generations in 15N medium (Heavy)15N14NGrow in 14N medium (light) and sampledafter various generationsExtract DNA from cell and carry out “density gradient centrifugation”（二）复制起点、复制子、复制叉、复制方向和复制终点1.复制起点（origin of replication）ØDNA的复制是在DNA分子的特定位点开始的，这一位点称为复制起点，常用ori来表示。

原核生物的染色体只有一个复制起点，复制从起点开始，进行到终点结束，完成整个染色体DNA分子的复制Ø许多生物的复制起点都是富含AT配对的区域，因为AT之间是二价氢键，GC之间是三价氢键，AT比GC更易解开富含AT的区域经常处于开放与闭合的动态平衡状态，称为DNA的呼吸作用这一区域能产生瞬时单链，单链与单链结合蛋白（single-stranded DNA binding protein，ssb)结合，对复制的起始十分重要2.复制子（replicon）：复制子是基因组中能够独立进行复制子是基因组中能够独立进行复制的单位每个复制子都有控制复制开始的复制起复制的单位每个复制子都有控制复制开始的复制起点（点（originorigin）以及终止复制的终点（）以及终止复制的终点（terminusterminus）任何起点和终点之间的序列都作为复制子的一部分参与复起点和终点之间的序列都作为复制子的一部分参与复制一个DNA分子可以是一个复制子，如细菌的染色体；也可以是几个复制子，如许多真核细胞的染色体一个失去复制点的DNA分子不能独立进行复制，但是当它的另一个复制子连接起来时，就能在后者的带动下进行复制。

3.复制叉（replication fork）：DNA分子复制时复制起点两条链解开成单链状态，两条单链分别作为模板，各自合成其互补链，这种Y型的结构成为复制叉复制叉从复制起点沿DNA链移动，不断扩大直到整个复制子完成复制4.复制方向：从复制起点开始，大多数进行双向复制，形成两个复制叉，分别等速或不等速复制，少数以单向进行，形成一个复制叉①双向复制（bidirectional replication）：从固定起始点开始，以双向等速复制方式进行复制，即从原点开始在两个方向各有一个复制叉在延伸，直至与邻近的复制叉汇合，这种方式为双向复制有的生物两个复制叉移动不对称，如枯草杆菌DNA从原点开始双向复制，一个复制叉移动1/5就停下来，另一个复制叉走完4/5的距离②单向复制（ unidirectional replication）：有一些DNA复制单向进行，如质粒colE1，从复制起点开始，单方向进行A. 环状双链环状双链DNA及复制起始点及复制起始点B. 复制中的两个复制叉复制中的两个复制叉C. 复制接近终止点复制接近终止点(termination, ter)oriterA B C5.复制终点：①环状DNA复制终点：以大肠杆菌（E.coli）为例： Ecoli DNA的两个复制叉一直行进到特殊的终止位点复制终止。

现已发现E.coli有两个终止区域（terD,A和terC,B），每一终止序列对某一方向移动的复制叉来说是特异的终止需要tus基因的产物，其编码蛋白能识别ter信号序列，并阻止复制叉继续前进有的环状DNA没有特定的终止位点，如λ噬菌体②线状DNA分子的复制终点： Ø问题：根据半保留复制理论，新链复制开始时，首先在5’端合成一段RNA引物，当复制完成后将引物切除，5’端出现一段空缺，由于5’没有游离3’-OH存在，所以无法通过DNA聚合酶将这一段新链中空缺补上这样随着DNA分子的不断合成，DNA新链会越来越短但实际上细胞中线状DNA的长度是恒定的Ø很多线状复制子在复制循环中采取环形构象解决ØT7噬菌体的串联体模型： T7DNA两端的DNA序列区有160bp长的序列完全相同在T7DNA复制时，产生的子代DNA分子不是一个单位T7DNA长度，而是许多单位长度的T7DNA首尾连接在一起ØT7DNA两个子代DNA分子都会有一个3'端单链尾巴，两个子代DNA的3'端尾巴以互补结合形成两个单位T7DNA的线性连接然后由DNA聚合酶Ⅰ填充和DNA连接酶连接后，继续复制便形成四个单位长度的T7DNA分子。

这样复制下去，便可形成多个单位长度的T7DNA分子这样的T7DNA分子可以被特异的内切酶切开，用DNA聚合酶填充与亲代DNA完全一样的双链T7DNA分子3′3′5′5′3′3′5′5′3′3′5′5′3′3′5′5′互补的3′端配对3′5′3′5′Pol I和连接酶封闭缺口3′5′3′5′3′5′5′3′限制性酶交错切割3′5′3′5′3′5′3′5′Pol I 3‘端延伸完成复制（三）DNA复制的酶学DNA复制过程需要多种酶和蛋白参与大肠杆菌DNA复制过程需要的酶研究的最清楚1.使DNA链解离的酶2.⑴ 解旋酶（helicase）：DNA复制时，首先由解旋酶通过水解ATP获得能量，沿5'→3'方向解开DNA双链E.coli中鉴定出了四种DNA解旋酶其中dnaB编码的产物DnaB在DNA复制中起作用，真核生物中，也分离纯化了多种DNA解旋酶3.⑵ 单链DNA结合蛋白（single-strand DNA-binding protein，SSB）：这类蛋白选择性结合并覆盖在单链DNA上，防止DNA复制过程中，解开的DNA单链被酶水解及重新结合成双链每个蛋白分子可覆盖32nt（nucleotide）。

SSB还可作用于DNA中富含AT区域由于呼吸作用形成的单链⑶ DNA旋转酶（topoisomerase， 又称拓扑异构酶Ⅱ）： 大多数天然DNA都具有负超螺旋负超螺旋有利于复制叉的形成并可以缓解由于复制叉的移动而造成的超缠现象由于DNA是双螺旋结构，所以两条链分离时必须旋转当5%的环形DNA双链已经复制时，原有的负超螺旋已耗尽在复制叉处解旋，会使复制叉前方双链进一步扭紧，产生正超螺旋，影响复制叉向前推进这时由拓扑异构酶切断DNA双链松开正超螺旋并重新使DNA双链连接，形成负超螺旋，DNA旋转酶作用一次产生两个负超螺旋2. DNA聚合酶（DNA polymerase）⑴原核细胞中的DNA聚合酶：Ø DNA聚合酶Ⅰ（Pol Ⅰ），这是1956年由ArthurKornberg首先发现的DNA聚合酶，又称Kornber酶此酶研究得清楚而且代表了其他DNA聚合酶的基本特点ØPol Ⅰ只有一条多肽链，分子量102kda， 它是一个多功能酶主要有3种作用：①5'→3'的聚合作用但不是复制染色体而是修补DNA，填补DNA上的空隙或是切除RNA引物后留下的空隙②3'→5'的外切酶活性消除在聚合作用中掺入的错误核苷酸。

③5'→3'外切酶活性切除受损伤的DNA它在切口平移（nick translation）中应用Nick translation replaces part of a pre-existing strand of duplex DNA with newly synthesized material. Ø DNA聚合酶 Ⅰ的另一个重要特点是：通过温和的蛋白水解反应，Pol I 的多肽链断裂为两部分：①一个是比较大的片段称为 Klenow fragment，具有3’到5’的外切酶活性和5’到3’的聚合酶活性②另一断裂片断较小，具有的5’到3’外切酶活性ØKlenow fragment 常用于分子生物学技术上的DNA的合成可用于填补DNA单链末端成为双链如果供给32P标记的三磷酸核苷酸，则可使DNA带上同位素标记当用交错切割的限制酶切成带有单链粘性末端的DNA片段，要用被切成平头末端的DNA片段连接时，可以先用Klenow片段使粘性末端的单链补齐成为平头，然后在DNA连接酶作用下把两个DNA片段连接起来Ø1971年Thomas Kornberg 和Malcolm Cefter 发现了两个新的DNA聚合酶，Pol Ⅱ， Pol Ⅲ。

DNA复制需要pol Ⅲ不需要pol Ⅱ.ØPol Ⅲ全酶由、、、、、、、’ 、 、10种不同的亚基组成其中三个亚基、、 组成pol Ⅲ的核心： 亚基有DNA聚合酶活性， 亚基有3'到5'核酸外切酶活性 亚基功能不清楚大肠杆菌DNA聚合酶的种类及其功能大肠杆菌三种大肠杆菌三种DNA聚合酶比较聚合酶比较DNA聚合酶聚合酶Ⅱ分子量分子量每个细胞的分子统计数每个细胞的分子统计数5´-3 ´聚合酶作用聚合酶作用3´-5 ´核酸核酸外切酶作用外切酶作用5´-3 ´核酸核酸外切酶作用外切酶作用转化率转化率DNA聚合酶聚合酶Ⅰ109，，000400+++1120，，000100++-0 .05400，，00010-20++-50比较项目比较项目DNA聚合酶聚合酶Ⅲ切除引物切除引物修复修复修复修复复制复制功能功能⑵真核细胞中的DNA聚合酶：α：在DNA复制中起主要作用，与随后链合成有关；δ：在DNA复制中起主要作用，与领头（前导）链合成有关，具有3′-5′端核酸外切酶的活性；β：修复功能； γ：位于线粒体中，与线粒体DNA复制有关；ε：具3′-5′端核酸外切酶的活性； 附属蛋白：具3′-5′端核酸外切酶的活性。

真核细胞内有五种真核细胞内有五种DNADNA聚合酶聚合酶细胞核细胞核＞＞15’→ 3’ 外切外切酶酶－－高高蚜肠霉素蚜肠霉素修复修复细胞核细胞核2 3’ →5’外外切酶切酶－－有有PCNA时时高高蚜肠霉素蚜肠霉素核核DNA合合成成线粒体线粒体23’ →5’外切外切酶酶－－高高双脱氧双脱氧TTP线粒体线粒体DNA合成合成细胞核细胞核1－－－－低低双脱氧双脱氧TTP修复修复细胞核细胞核4－－＋＋中等中等蚜肠霉素蚜肠霉素引物合成引物合成定位定位亚基数目亚基数目外切酶活性外切酶活性引物合成酶活性引物合成酶活性持续合成能力持续合成能力抑制剂抑制剂功能功能DNADNA聚合酶聚合酶εεDNADNA聚合酶聚合酶δδDNADNA聚合酶聚合酶γγ DNADNA聚合聚合酶酶ββ DNADNA聚合酶聚合酶αα（四）DNA的复制过程1．DNA双螺旋的解旋 DNA在复制时，其双链首先解开，形成复制叉，而复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程.2．冈崎片段与半不连续复制（semidiscontinuous replication）因DNA的两条链是反向平行的，故在复制叉附近解开的DNA链，一条是5’—3’方向，另一条是3’—5’方向，两个模板极性不同。

所有已知DNA聚合酶合成方向均是5’—3’方向，不是3’—5’方向，因而无法解释DNA的两条链同时进行复制的问题Ø1968年冈崎（Okazaki）及其同事进行了一系列实验，回答了这一问题1968年冈崎用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆菌，提取DNA，变性后用超离心方法得到了许多3H 标记的，被后人称作冈崎片段的DNAØ延长标记时间后，冈崎片段可转变为成熟DNA链，因此这些片段必然是复制过程中的中间产物Ø另一个实验也证明DNA 复制过程中首先合成较小的片段:即用DNA连接酶温度敏感突变株进行试验，在连接酶不起作用的温度下，便有大量小DNA片段积累，表明DNA复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段，然后再由连接酶链成大分子DNA原核生物的冈崎片段比真核生物的长深入研究还证明，前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界具有普遍性，故称为DNA双螺旋的半不连续复制两条新链具有不同的特征两条新链具有不同的特征The two new DNA strands have different featuresOkazaki fragment前导链(Leading strand))和后随链(lagging strand)的协调合成二、原核生物的DNA复制（一）大肠杆菌（E.coli）基因组复制的起始1.复制原点：Ø大肠杆菌最小复制原点的DNA序列为245bp。

Ø左边有3个13聚体（13bp）的相似回文结构和4个9聚体（9bp）的重复序列（R1，R2，R3，R4）R1，R3正向，R2，R4反向Ø这个9聚体是复合起始蛋白DnaA的结合位点，有时也称其为dnaA boxØ大肠杆菌复制起始区的结构特点是：大肠杆菌复制起始区的结构特点是：①富含AT，这可能是和双链易于解开，起始复制有关；②含有多个回文结构，有11个GATC其中8个GATC较保守，GATC中的“A”已甲基化；③具有R1，R2，R3，R4四个重复序列，作为蛋白结合位点；④此重复序列右侧紧邻两个启动子，其作用可能是： a，转录引物；b，产生复制必须的蛋白；c，产生具有调节功能的RNA；d，起转录激活作用大肠杆菌中的复制起始点是Ori C，全长248Bp，该序列在所有细菌复制起始位点中都是保守的134429661742092482. 大肠杆菌复制的起始（initiation）⑴复制的引发（priming）：E.coli首先合成一个起始复合体（primosome）也称引发体结合结合Ori区，具区，具ATP酶活性酶活性促进促进DnaB形成起始复合物形成起始复合物 DNA螺旋酶螺旋酶运输运输DnaBDNA引发酶引发酶促进起始促进起始复合物形成复合物形成oriCoriC的复制起始：从形成预引发体开始，要求的复制起始：从形成预引发体开始，要求6 6种蛋白参与种蛋白参与 蛋白蛋白 功功 能能对蛋白的要求对蛋白的要求 DnaA协同结合于协同结合于9bp和和13个个bp重复顺序重复顺序 20－－40 单体单体 DnaB结合于结合于DnaA,提供解旋酶活性提供解旋酶活性 1 1－－2 2 六聚体六聚体 DnaC与与DnaB形成复合体形成复合体单体单体/DnaB六聚体六聚体6HU组蛋白样蛋白，促进复合体形成组蛋白样蛋白，促进复合体形成约约5个双体个双体Gyrase旋转酶，解除正超螺旋，旋转酶，解除正超螺旋，引入负超螺旋引入负超螺旋起催化作用起催化作用SSB稳定单链稳定单链DnaA协助DnaB结合到oriC↓RNA聚合酶合成一个RNA短片段，并形成R环（R-loop）并与ori C连接。

↓HU诱导双链DNA弯曲R环和DNA的弯曲造成DNA双螺旋不稳定，使DNA易于解链解链反应还需要旋转酶解旋及SSB结合于解开的DNA链上，使其稳定↓DnaB刺激引物酶（dnaC 蛋白）的结合，从而形成引发体引发体一直存在复制过程中，有两个作用：在后随链冈崎片段的合成中起引发作用，dnaB蛋白作为螺旋酶，使DNA解链DNA复制的引发过程大致如下：⑴复制的延伸（elongation）：Ø引发体一旦形成，DNA双链解开形成复制叉，双向合成DNAØ先导链的合成：以3′→5 ′亲本链为模板，由引发体中dnaC蛋白合成引物（primer），DNA聚合酶Ⅲ全酶从引物3′-OH开始，以5 ′→ 3′方向前进合成一条DNA新链，称为先导链Ø后随链的合成：随着先导链的延伸置换出后后随链的模板，当后随链模板上RNA引物信号序列出现即合成RNA引物，然后由DNA聚合酶Ⅲ延伸合成冈崎片段ØDNA聚合酶I切除引物，并填补引物切除后留下的空缺，由DNA连接酶将片段连接起来后随链需要周期性地引发，因此其合成进度总是与先导链相差一个冈崎片段的距离复制的延伸（二）大肠杆菌DNA复制的终止Ø当子链延伸达到terminus region（ter，带有多个22bp序列），DNA复制终止。

在E.coli中终止位点为TerE-TerF排列ØTer位点结合Tus蛋白（terminus utilization substance）复制叉进入终止区域后暂停Ø停止后留下两个缠绕的子代DNA分子，称为子代二价体（细胞分裂前他们必须分离，否则影响它们分配到子代细胞中）Ø由于E.coli DNA的环状特征，两个子代二价体像一个连环套缠绕在一起Ø两条子代DNA上带有缺口，如果两个子代二价体在DNA修复前解套，则由拓扑异构酶I在亲本链上打开缺口，两个子代DNA解套分离如果首先进行修复反应，即子代DNA上的缺口在修复前封闭，则由拓扑异构酶Ⅱ在双链上打开缺口，使子代DNA解套oric复制叉复制叉2复制叉复制叉1终止复制叉终止复制叉2终止复制叉终止复制叉1复制叉复制叉1复制叉复制叉2完成复制完成复制DNA拓扑异构酶拓扑异构酶连锁染色体连锁染色体三、真核生物DNA复制 （一）真核细胞DNA复制的起始点（origin） 与原核生物不同，真核生物DNA复制有许多起始点，例如酵母S.cerevisiae的17号染色体约有400个起始点，一般一个哺乳动物细胞中约50000-100000个复制叉同时复制。

因此，虽然真核生物DNA复制的速度(60核苷酸/每秒钟)比原核生物DNA复制的速度(E.coli 1700核苷酸/每秒钟)慢得多，但复制全部基因组DNA也只要几分钟的时间 1.SV40的复制起点: SV40复制依赖宿主细胞的复制系统，通过对其DNA复制的研究可了解其复杂的宿主细胞的复制情况ØSV40基因组为5kb，双链环状只有一个复制原点，并发现复制叉向两个方向移动ØSV40DNA起始原点的核心序列（ori core）为一段64bp的序列，这段序列包括几个必要的元件：①四个5′-GAGGC-3′序列，是T抗原（larger T antigen）的结合位点②一个15bp的回文结构，是DNA复制过程中最早解链的区域③一个只有AT组成的17bp区域，促进解链Ø参与起始过程的还包括与核心序列相邻的两个T抗原结合位点和其左边的GC boxesT抗原结合到SV40 ori，它的DNA螺旋酶活性使DNA解旋，准备合成引物Figure 1：：Structural and functional elements of SV40 DNA replication system. (A) Sequences present in the 64-bp core origin of SV40 replication. Locations of the AT-rich region, the pentanucleotide box (PEN) and EP sites, numbered as in the genome of reference strain 776. Arrows depict the four GAGGC pentanucleotides—the binding sites for T-ag OBDs (blue ellipses). Eight nucleotides within the EP that melt upon the T-ag double hexamer assembly are highlighted in yellow. The 23 bp PEN element structure reported in this work is boxed. 2. 酵母的复制起始点：Ø酵母是最简单的真核生物，1979年，Hsiao 和 Carbon发现酵母的一段DNA序列能独立复制，说明这段序列含有复制的起始原点，这段序列成为自主复制序列1（autonomomously replicating sequence 1， ARS1）。

Ø酵母DNA中复制起始原点的最小长度仅为11bp，并具有[A/T]TTTAT[A/G]TTT[A/T]序列这段序列与起始点识别复合物（origin recognition complex，ORC）连接在一起依赖周期素的蛋白激酶（cyclin dependent protein kinase， CDKs）激活ORC后，ORC打开DNA准备复制（二）真核细胞DNA复制过程1.解链 真核细胞的DNA以核小体形式存在复制前，DNA 必须从核小体内解开并形成复制子，这使复制子的移动速度减慢到约50bp/秒，所以真核生物是以多个复制子同时进行复制真核细胞DNA解链需要DNA螺旋酶、单链结合蛋白和复制蛋白（replication protein A，RPA）2.合成引物并延长 真核细胞内DNA引物酶和pol α紧密偶联由引物酶合成先导链和后随链冈崎片段的RNA引物，接着在DNA聚合酶α催化下引物3′端末端合成一段DNA，然后先导链上的DNA聚合酶α很快被DNA聚合酶δ取代，而后随链上的被DNA聚合酶ε取代，这两个酶都有校正功能（三）真核细胞DNA复制的终止1.端粒的复制：端粒是真核细胞染色体的特殊结构。

由简单的不含遗传信息的重复序列组成，重复次数从数十次到上万次可以形成反折式二级结构，其中3′端突出2. 5′-TTGGGGTTGGGG（TTGGGG）n TTGGGG-3′3. 3′-AACCCCAACCCC-5′这个富含G的端粒由端粒酶催化产生端粒酶是一种含有端的RNA分子的蛋白质复合物，具有逆转录活性，以RNA作为模板进行逆转录与上述重复序列的3′突出末端结合，以突出的3′末端重复序列为引物合成一段长度不等的重复序列5′-GGGTTG-3′并重复此过程母链延长至一定长度后，端粒酶母链延长至一定长度后，端粒酶脱离母链，母链以其脱离母链，母链以其3`-OH反折，反折，同时起引物和模板的作用同时起引物和模板的作用DNA聚合酶完成聚合酶完成末端双链的复制末端双链的复制2. 端粒酶与药物（1）针对端粒酶中的RNA（hTR）或端粒酶活性催化亚基（human telomerase catalytic subunit hTERT）的mRNA设计反义核苷酸2）核酶（ribozyme，RZ)：Kanazawa等设计了一种直接作用于端粒酶的锤头状核酶（teloRZ），发现其对人工合成的端粒酶RNA有专一性降解作用，当把teloRZ加入到人肝癌细胞系HepG2和Huh-7的端粒酶提取物中时，能有效抑制端粒酶的活性。

3）逆转录酶抑制剂：利用逆转录酶拟制剂抑制端粒酶活性如3′-叠氮胸苷（3′-azidothymidine，AZT）可作为逆转录酶抑制剂治疗获得性免疫缺陷病（四）真核细胞DNA复制过程中的核小体结构Ø在真核生物的复制子上，亲代染色体的核小体被逐个打开，组蛋白以完整的八聚体形式直接转移到子代DNA的前导链上，新合成的组蛋白与后滞链组装成核小体Ø因此，DNA的复制是半保留的，而组蛋白则是全保留的这些主要是通过环己酮亚胺抑制组蛋白合成，电子显微镜下观察进行实验证据的真核生物复制过程中的核小体结构真核生物复制过程中的核小体结构ØDNA合成后很快与组蛋白结合，装配成核小体，用3H-Tdr标记DNA，14C,15N标记组蛋白，发现新合成的DNA链几分钟内即与新合成的组蛋白八聚体组装成核小体ØDNA属于半保留复制，那么组蛋白八聚体是以何种方式传递给子代分子呢？这主要涉及以下3个问题： 1、老的组蛋白、老的组蛋白8聚体是否解聚聚体是否解聚 实验证明组蛋白8聚体以全保留的方式传给子代分子（不解聚，只传给一条DNA链）现将得到这一结论的实验过程叙述如下：Ø 将细胞置于轻培养基（12C,14N,1H）中生长很长时间。

Ø然后将细胞转移到重培养基（14C,15N,3H）中生长约1小时，Ø分离组蛋白八聚体，在甲酸饱和的密度梯度中进行平衡离心Ø如果是全保留装配的话，则得到一个高密度的放射性带；Ø如果是随机的话，则得到一个高密度到低密度的弥散的放射性带；Ø如果是半保留的话，则在中等密度处得一个单一的放射性带；结果表明，组蛋白八聚体的装配是全保留的2、老的组蛋白、老的组蛋白8聚体在子链聚体在子链DNA上的排列上的排列 这些老的八聚体和新的八聚体在两条子代DNA分子上是如何排列的呢？同样有三类可能性：①老八聚体进入一条链，②间插分布，③随机分布 用蛋白质合成的抑制剂放线菌酮（cycloheximide）加到正在生长的细胞中，在此之前开始的一轮DNA复制将继续下去组蛋白是现用现造，在加入蛋白质合成的抑制剂后，就没有新生的组蛋白八聚体了这样在两个复制叉的两边，有一个分枝的DNA是裸露的另一个分枝继承了亲代的组蛋白八聚体用电子显徽镜可以看到这种现象这一结果表明，组蛋白八聚体在DNA复制时并不离开亲本DNA链3、老的组蛋白八聚体与哪条链结合:老的即亲代的组蛋白八聚体到底与哪条链相结合？迄今，从一种动物病毒SV40的研究结果看，它的老八聚体是与先导链相结合的〔SV40也有核小体结构〕。

如果一个复制单元从原点开始双向等速复制，则在子代分子的这一段序列上的组蛋白八聚体半截是老的，半截是新的四、线粒体DNA复制（一）线粒体DNA结构1.绝大多数是环状DNA分子，少数低等真核生物的线粒体基因组是线状DNA分子外(如纤毛原生动物Tetrahymena pyniform和Paramecium aurelia以及绿藻Clam ydoomonas rein—hardtia 等)2.一个细胞里有许多个线粒体，而且一个线粒体里也有几份基因组拷贝，所以一个细胞里也就有许多个线粒体基因组3.不同物种的线粒体基因组的大小相差悬殊已知的是哺乳动物的线粒体基因组最小，果蝇和蛙的稍大，酵母的更大，而植物的线粒体基因组最大Ø人mtDNA是一个长为16,569 bp的双链闭合环状分子，外环含G较多，称重链(H链)，内环含C较多，称轻链(L链)ØmtDNA结构紧凑，没有内含子，唯一的非编码区是D环区，长约1,000 bp左右ØD环区包括mtDNA重链复制起始点，重轻链转录的启动子Ø线粒体的H链是12种多肽链、12S rRNA、16S rRNA和14种tRNA的转录模板，L链是1种多肽链和8种tRNA转录的模板。

mtDNA的结构特征的结构特征（二）线粒体DNA复制过程：以取代环（displaced loop）也称D环（D-loop）的方式复制1.H链首先合成：从重链的复制起点（OH）处以H链为模板，以顺时针方向延伸合成新的L链，新L链与H链以氢键结合，原来的L链保持单链状态，产生一种D环复制中间物2.H链片段的继续合成：当复制继续到1/3序列时，暴露出轻链起始点（OL） ，启动轻链以逆时针方向复制3.复制完成，以环状双螺旋形式释放，形成两条线粒体环形DNA分子（三）线粒体基因与疾病ØmtDNA的遗传特征: ①mtDNA比核DNA重复性小，信息密度高，无内含子序列②mtDNA的部分区域呈基因重叠，这个区域内的任何一种突变都将影响线粒体的功能③mtDNA突变频率高于核DNA，并缺乏修复功能Ø对mtDNA分子病理学的研究证实mtDNA突变在许多疾病中存在，包括具有母系遗传特征的疾病，中老年时发病的一些退化性疾病，甚至衰老本身ØmtDNA突变引起的疾病：1.Leber遗传性视神经病是被证实的第一种母系遗传的疾病，至今尚未发现一个男性患者将此病传给后代由于视神经炎引起视神经的萎缩，已知涉及突变位点共9个；2.神经源性肌软弱，共济失调伴视网膜色素变性, 该疾病是由于mtDNA第8993核苷酸T变成了G，使ATP酶第6亚基的第156位亮氨酸变为精氨酸；3.阿尔兹海默病：第5460核苷酸发生G→A突变；4.线粒体耳聋：mt-12S rRNA 基因是与耳聋相关的一个突变热点, 其上的一些点突变(如A1555G、T961C 和C1494T 等)已经被证实能够引发耳聋; 5.帕金森氏病：该病部分患者脑、血小板及肌肉线粒体中酶复合物I缺乏。