DNA的生物合成

1、第十章 DNA的生物合成学习要求1掌握 遗传信息流动的中心法则；DNA的生物合成的方式；复制的基本规律、主要物质及其作用机理；原核生物DNA复制的基本过程及各阶段特点；端粒和端粒酶的概念。2熟悉 DNA复制的保真性依赖三种机制；真核生物DNA的合成过程；逆转录；突变的概念及类型。3了解 半保留复制的实验依据及意义；其他复制方式；DNA损伤及其修复的机制；突变的意义及引起突变的因素；DNA修复的类型；其他复制方式。基本知识点中心法则阐明了遗传信息传递的规律。复制是遗传物质的代代相传，通过转录和翻译，遗传物质表达为执行生命活动功能的各种生物大分子。生物细胞内的DNA复制有半保留性、高保真性、半不连

2、续性和双向性等特征，对理解复制过程及其意义都十分重要。半保留复制是DNA复制的基本特征，并通过实验证实。复制的保真性至少依赖三种机制：遵守严格的碱基配对规律；聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能；复制出错时有即时的校读功能。复制的半不连续性可理解复制过程中领头链和随从链的区别。复制的双向性阐明复制叉的形成及其延伸、汇合。复制以dNTP为原料，在DNA聚合酶催化下生成磷酸二酯键使dNMP逐一聚合生成DNA子链。原核生物有DNA-pol I、II和III三种DNA聚合酶；真核生物有、五种DNA-pol，各有独特的功能。复制还需多种其他酶和蛋白质辅助因子的参与。原核生物的复制过程已相当清楚，其起始是将

3、DNA双链解开成复制叉，形成引发体及合成引物。在解螺旋酶的作用下解开双链，另外还需有单链DNA结合蛋白。而后形成有解螺旋酶、DnaC、引物酶和DNA的起始复制区域的复合结构称为引发体。在引物酶的作用下形成引物。复制的延长由引物或延长中的子链提供3-OH，供dNTP掺入生成磷酸二酯键，因此子链总是从53方向延伸。DNA双链走向相反而解链只有一个方向，因此领头链连续复制和随从链不连续复制。在电镜下观察到的复制中的不连续片段称为冈崎片段。在复制完成前，RNA引物须除去，留下的空隙由DNA-pol I催化dNTP的聚合而填补，片段之间的缺口由DNA连接酶连接使之成为连续的子链。原核生物环状DNA是单复

4、制子复制，起始点向终止点汇合而终止复制。真核生物复制发生于细胞周期的S期，起始过程需要DNA-pol、及多种蛋白质因子、细胞周期蛋白及其相应的激酶（CDK）参与真核生物复制的调节。复制的延长中发生DNA聚合酶和转换，且延长和核小体组蛋白的分离和重新组装有关。染色体复制能维持应有的长度，复制的终止需要端粒酶延伸端粒DNA。逆转录是RNA病毒的复制形式。逆转录过程包括以RNA为模板合成单链DNA、杂合双链上RNA的水解以及再以单链DNA为模板合成第二条DNA互补链三个步骤。在感染病毒的细胞内，逆转录酶能催化上述三步反应。在基因工程操作上，还可用逆转录酶制备cDNA。滚环复制是原核生物染色体外的基因

5、组复制方式，D-环复制是真核生物线粒体DNA的复制方式。DNA复制过程出现错误是突变发生的原因。从生物的进化、分化来看，突变是有积极意义的。从原因上说，突变除了自发突变的外，还可因各种物理、化学因素而诱发。物理因素诱发突变如常见的嘧啶二聚体、化学诱变剂种类繁多，而且往往与致癌作用有关。细胞内存在各种修复措施，使损伤的DNA得以复原。主要的修复方式有错配修复、直接修复、切除修复、重组修复和SOS修复等。自测练习题一、选择题（一）A型题1按中心法则遗传信息传递的方向是ADNADNARNA蛋白质 BRNARNAmRNA蛋白质CDNARNAtRNA蛋白质 DRNADNArRNA蛋白质ERNARNArR

6、NA蛋白质2基因表达是指A复制与转录 B转录与翻译 C复制与翻译 D转录与加工 E翻译与加工3基因表达产物是ADNA BRNA C蛋白质 DRNA 和蛋白质 EDNA和RNA4实验证明DNA半保留复制的是AWatson BSanger CWringhtDMesselson和Stahl ENierenberg5DNA复制所需原料是（N表示A、G、C、T）ANTP BNDP CdNTP DdNDP EdNMP6DNA复制的产物是ADNA BRNA C蛋白质 D以上都是 E以上都不是7参与DNA复制的酶不包括ADNA-pol BRNA-pol C连接酶 D引物酶 E拓扑异构酶8原核生物DNA复制延长

7、中真正起催化的酶是ADNA-pol I BDNA-pol II CDNA-pol III D以上都是 E以上都不是9真核生物在DNA复制延长中起主要作用的酶是ADNA-pol BDNA-pol CDNA-polDDNA-pol EDNA-pol10关于原核生物DNA聚合酶（DNA-pol）正确的是ADNA-pol III 是细胞内含量最多的BDNA-pol II是由十种亚基组成的不对称二聚体CDNA-pol I 主要功能是即时校读错误DDNA-pol I只具有35外切活性EDNA-pol II和III都具有两个方向的外切酶活性11 关于真核生物DNA聚合酶（DNA-pol）正确的是A有DNA-

8、pol、三种B由DNA-pol催化领头链和随从链的合成CDNA-pol是真核生物线粒体内的酶DDNA-pol是复制延长中主要起催化作用的酶EDNA-pol是具有校读作用的酶12关于DNA拓扑异构酶正确的是A作用是解开双链便于复制 B只存在于原核生物C对DNA分子的作用是既能水解又有连接磷酸二酯键的作用D稳定分开的DNA单链 E以上都不正确13关于DNA连接酶正确的是A合成RNA引物 B将双螺旋解链 C连接DNA分子上的单链缺口 D使相邻的两个DNA单链连接E以上都不正确14关于引物酶正确的是A是一种DNA聚合酶 B是一种反转录酶 C是一种RNA聚合酶 DdnaA基因的产物 E可以单独起作用的酶

9、15真核生物DNA复制时DNA连接酶作用需要AGTP供能 BATP供能 CcAMP供能 DNADP+供能 ENAD+供能16DNA复制起始过程中Dna ASSB引物酶解螺旋酶起作用的顺序是A B C D E 17引发体不包括A引物酶 B解螺旋酶 CDnaC D引物RNA EDNA复制起始区域18复制时DNA聚合酶III对碱基有选择作用的实验是A顺反实验 BAmes试验 CRNA聚合酶保护试验 D错配试验 EMeselson-Stahl实验19真核生物合成DNA是在细胞分裂的AG1期 BS期 CG2期 DM期 E以上都不是20冈崎片段产生的原因是ADNA复制速度太快 B复制方向与解链方向不同 C

10、双向复制 D因有RNA引物 E因DNA链太长21关于滚环复制正确的是A是低等生物的一种复制形式 B是线性DNA的又一种复制形式C不属于半保留复制 D只以没开环的一条为模板链E合成原料为dNMP22真核生物细胞DNA复制的特点是A引物较长 B冈崎片段较短 CDNA-pol催化延长D仅有一个复制起始点 E在细胞周期的G1期最活跃23关于端粒与端粒酶正确的是A端粒是真核生物染色体线性DNA分子核小体结构 B端粒在维持DNA二级结构稳定中起作用C端粒酶是一种RNA-蛋白质复合物D端粒酶既有模板又有转录酶的作用E细胞水平的老化与端粒酶活性升高有关24关于原核生物DNA聚合酶III的叙述正确的是：A具有5

11、 3外切酶活性 B具有核酸内切酶活性C具有3 5聚合酶活性 D底物为dNTP E不需要引物25原核生物聚合酶I不具有下列哪一种作用：A聚合 DNA B修复作用 C校读作用 D连接作用 E切除引物26真核DNA聚合酶中，同时具有引物酶活性的是：ADNA聚合酶 BDNA聚合酶 CDNA聚合酶DDNA聚合酶 EDNA聚合酶27在DNA复制中，RNA引物的作用是：A引导DNA聚合酶与DNA模板结合 B提供5-P末端C为延伸子代DNA提供3-OH末端 D诱导RNA合成 E提供四种NTP附着的部位28在原核生物中，RNA引物的水解及空隙的填补依赖于：A核酸酶H BDNA聚合酶I CDNA聚合酶II DDN

12、A聚合酶 EDNA聚合酶29单链DNA结合蛋白（SSB）的生理作用不包括：A连接单链DNA B参与DNA的复制 C防止DNA单链重新形成双螺旋 D防止单链模板被核酸酶水解E能够反复发挥作用30DNA复制中，与DNA片段5-ATGCGG-3互补的子链是A5-ATGCGG-3 B5-CCGCAT-3 C5-TACGCC - 3D5-TUCGCC-3 E5- CCGCAU-331原核生物DNA复制需多种酶参与：DNA聚合酶IIIDNA解旋酶DNA聚合酶I引物酶DNA连接酶。其作用顺序为A B C D E 32关于DNA复制中生成的冈崎片段A是领头链上形成的短片段 B是随从链上形成的短片段C是领头链的

13、模板上形成的短片段 D是随从链的模板上形成的短片段E是领头链和随从链上都可形成的短片段33DNA复制的特点哪一个是错误的A半保留复制 B半不连续性 C一般是定点开始，双向复制 D复制的方向沿模板链的53方向 E复制的方向沿模板链的35方向 34紫外线辐射造成的DNA损伤，最易形成的二聚体是ACT BCC CTT DTU ECU35不参与DNA损伤修复的酶是A光修复酶 B引物酶 CDNA聚合酶I DDNA连接酶 E解螺旋酶36DNA突变、受损后的主要修复方式是A光修复 B错配修复 C切除修复 D重组修复 ESOS修复37镰刀红细胞贫血，其Hb链突变是A交换 B置换 C插入 D缺失 E点突变38逆

14、转录过程需要的酶是ADNA指导的DNA聚合酶 B核酸酶 CRNA指导的RNA聚合酶 DDNA指导的RNA聚合酶E逆转录酶（二）B型题A53 B35 CN端C端 DC端N端 E两侧向中心1DNA复制时模板链的方向是2DNA复制时子链合成的方向是ADNA聚合酶III BRNA聚合酶 C逆转录酶 D磷酸水解酶 E转肽酶3以一段由引物酶催化合成的RNA链为引物的是4不需要引物即可聚合核酸链的是5具有水解RNA作用的是： A限制性内切酶 BDNA聚合酶III C逆转录酶 DDNA聚合酶 EDNA聚合酶I 6参与原核生物切除修复的酶是7能识别特定顺序并从链内水解DNA的酶是8参与真核生物DNA复制的酶是A

15、端粒酶 B转录因子 C冈崎片段 DDNA模板 ERF 9催化线性DNA分子末端延长10复制时随从链形成A重组修复 B切除修复 C直接修复DSOS修复 E错配修复11光修复酶参与12重组蛋白参与ADNA-pol BDNA-pol CDNA-pol DDNA-pol EDNA-pol13在复制延长中主要起催化作用的酶是14在复制中具有引物酶活性的是15在复制中修复、校读的酶16是线粒体DNA复制的酶（三）X型题1复制的特点是A半保留复制 B要有引物RNA C需dNTP聚合D形成复制叉 E完全不连续2DNA复制的保真性所依赖的机制A连接酶的特异性 BSSB稳定性 C严格的碱基配对D聚合酶对碱基的选择

16、功能 E复制出错时有即时校读功能3需要连接酶参与的过程有ADNA复制 B切除修复 C引物RNA的延伸D基因工程中制备重组DNA EDNA天然重组4DNA复制的原料有AdATP BdAMP CATP DAMP EdGTP5突变的类型有A错配 B缺失 C插入 D重排 E点突变6DNA损伤修复的方式有ASOS修复 B光修复 C切除修复 D重组修复 E错配修复7与原核生物DNA复制起始有关的有A引物酶 B连接酶 CDnaB蛋白 DUvrB蛋白 EDNA-pol8DNA损伤的切除修复过程需要的酶A引物酶 BSSB CDNA-pol I D连接酶 EUvrC9逆转录酶的功能有A合成引物 B催化合成一条单链

17、DNA C以新合成的单链DNA为模板合成另一条DNA链D催化水解RNA链 E催化DNA水解10以下属于点突变的是A所有癌基因的突变 B地中海贫血Hb-Lepore的突变C地中海贫血Hb Anti-Lepore的突变 D镰刀形红细胞贫血的突变E癌基因C-ras H在膀胱癌细胞的突变二、是非题1基因表达的产物是蛋白质。2DNA复制时解链方向和子链合成方向相同。3DNA复制子链的延长方向始终是53。4DNA复制时领头链的合成方向和解链方向相反。5DNA复制时随从链的合成方向和解链方向相同。6引物酶对药物利福平不敏感。7DNA连接酶可以连接单独存在的两条DNA单链。8DNA连接酶的催化作用都不需要消耗

18、ATP。9拓扑异构酶对DNA分子的作用是既能水解，又能连接磷酸二酯键。10拓扑异构酶作用时都不需要消耗ATP。11引发体是由解螺旋酶、DnaC、引物酶和引物构成的。12复制时领头链是连续复制而随从链是不连续复制。13真核生物复制延长过程中聚合酶发生和转换。14RNA病毒的复制方式是逆转录。15某些低等生物（如噬菌体）的复制形式是D-环复制。16滚环复制是线粒体DNA的复制形式。17镰刀红细胞贫血病人的基因发生了点突变。18核苷酸切除修复是细胞内最重要和有效的修复方式。三、填空题1参与DNA复制的酶类包括 、 、 、 、 、 改不改？。 2以亲代DNA为模板，按照碱基配对规律合成子代DNA的过程

19、，称为 。DNA复制分为 、 和 三个阶段。3DNA复制时，领头链复制方向和解链方向 ，随从链复制方向和解链方向 。4复制指遗传信息从 传递到 。5DNA复制连续合成的链称为 ，不连续合成的链称为 。6DNA生物合成的方向是 。7复制中随从链上的不连续DNA片段称为 。8真核生物DNA聚合酶有 种。其中 是合成子链的主要酶，此外还具有解螺旋酶的活性； 是线粒体中DNA复制的酶。9DNA pol I具有 、 和 活性，用特异的蛋白酶可将DNA聚合酶I水解成大小两个片段，大片段称 ，具有 活性和 活性，常用于基因工程中体外合成DNA；小片段具有 活性。10DNA复制时引发体是由 、 、 和 结合而

20、形成的复合结构。11复制终止过程包括 、 和 。12基因突变分为 、 、 和 等几种类型。13DNA损伤修复的方式分为 、 、 、 和 。14逆转录是指遗传信息从 传递到 。15逆转录酶催化的反应是 、 、 合成第二条DNA互补链。16镰刀形红细胞贫血Hbs是由 引起的，地中海贫血是由 引起的。四、名词解释1gene2replication3semi conservative replication4bidirectional replication5leading strand6lagging strand 7Okazaki fragment8primase 9 replicon10引发体1

21、1telomere12 reverse transcription五、问答题1DNA半保留复制的意义是什么？如何保证复制的高保真性？ 2DNA复制的条件是什么？3原核生物复制起始相关酶及蛋白质因子的功能？4原核生物DNA复制的基本过程是什么？5参与原核生物DNA复制的酶和蛋白质因子有哪些？各是什么作用？6试比较原核生物与真核生物DNA复制的异同。7试述逆转录的基本过程。8比较DNA聚合酶、拓扑异构酶和DNA连接酶在催化3，5-磷酸二酯键生成时有哪些不同？9原核生物和真核生物DNA聚合酶各有几种？它们的生理功能是什么？参考答案一、选择题（一）A型题1A2B3D4D5C6A7B8C9D 10C11

22、D12C13C14C15B16B17D18D19B 20B21A22B23C24D25D26A27C28B29A 30B31B32B33D34C35B36C37E38E（二）B型题1B 2A3A4B5C6E7A8D9A 10C 11C 12A13D14A15E16C（三）X型题1ABCD 2CDE 3ABDE4AE5ABCDE6ABCDE7AC 8CDE 9BCD10DE二、是非题1B 2B3A4B 5B6A7B 8B 9A10B 11B 12A 13A 14A 15B 16B 17A 18A三、填空题1解螺旋酶 DNA拓扑异构酶 引物酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 SSB2复制 起始 延长

23、终止3相同 相反4亲代DNA 子代DNA5领头链 随从链6537冈崎片段85 DNA聚合酶 DNA聚合酶953聚合活性 53核酸外切酶活性 35核酸外切酶活性 Klenow片段 53聚合 35核酸外切酶 53核酸外切酶 10引物酶 DnaB蛋白 DnaC蛋白 DNA的起始复制区域11切除引物 填补空缺 连接缺口12错配 缺失 插入 重排13错配修复 直接修复 切除修复 重组修复 SOS修复14RNA DNA15以RNA为模板合成单链DNA 水解RNA 单链DNA为模板16点突变 基因重排四、名词解释1gene基因，指遗传物质的功能单位，是为生物活性产物编码的DNA的功能片段，这些产物主要是蛋白

24、质或是各种RNA。2replication复制，指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。 3semi conservative replication半保留复制，指DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成，两个子细胞的DNA 都和亲代DNA碱基序列一致，这种复制方式称为半保留复制。 4bidirectional replication双向复制，指复制时DNA从起始点向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。5leading stran

25、d领头链，指在DNA复制中，解链方向与复制方向一致，即顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链。6lagging strand随从链，指在DNA复制中，解链方向与复制方向相反，即待模板链解开足够长度，复制才得以进行，这股不连续复制的链称为随从链。7Okazaki fragment冈崎片段，指DNA复制时，随从链中形成的不连续片段，为纪念日本科学家冈崎而命名。8primase引物酶，指复制起始时催化生成RNA引物的酶。9replicon复制子，指独立完成复制的功能单位，即从一个DNA复制起始点起始的DNA复制区域称为复制子。10引发体指在DnaA、B、C蛋白打开DNA双链的基础

26、上形成的含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA的起始复制区域的复合结构称为引发体。11reverse transcription逆转录，也称反转录是依赖RNA的DNA合成过程，即以RNA为模板合成DNA、杂化双链上RNA的水解以及再以此单链DNA为模板催化合成第二条DNA互补链，这个过程称为逆转录。12telomere端粒，指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。形态学上，染色体DNA末端膨大成粒状，因为DNA和它的结合蛋白紧密结合，像两顶帽子一样盖在染色体两端而得名。五、问答题1DNA半保留复制的意义是什么？如何保证复制的高保真性？答：半保留复制的意义是将DNA中储存的遗传信息准确无误

27、的传递给子代，体现了遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础。确保DNA复制的高保真性，至少需要依赖3种机制：遵守严格的碱基配对规律；聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能；复制出错时有即时校读功能。2DNA复制的条件是什么？答：DNA复制需要底物即dNTP；DNA聚合酶；模板，即解开成单链的DNA母链；引物，即提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合；其它酶和蛋白质因子如解螺旋酶、拓扑异构酶、SSB和连接酶等。3原核生物复制起始相关酶及蛋白质因子的功能？答：原核生物复制起始相关酶和蛋白质因子的功能蛋白质（基因）通用名功能DnaA(dnaA)辨认起始点DnaB(dnaB)解螺旋酶解开DNA双链DnaC(

28、dnaC)运送和协同DnaBDnaG(dnaG)引物酶催化RNA引物合成SSB单链DNA结合蛋白稳定已解开的单链拓扑异构酶理顺DNA链4原核生物DNA复制的基本过程是什么？ 答：DNA复制过程分为三个步骤：复制起始、延长和终止。复制起始是在复制起始点，在DNA拓扑异构酶、解螺旋酶等的作用下，将DNA双链解开成复制叉，然后形成引发体，合成引物。复制延长是在复制叉处，DNA聚合酶III按照碱基配对规律催化底物dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中子链的3-OH上，其化学本质是3，5-磷酸二酯键的不断生成，延长方向是5 3。复制终止是复制在终止点处汇合，DNA聚合酶I切除引物并填补空隙，DNA

29、连接酶连接缺口生成子代DNA。 5参与原核生物DNA复制的主要酶有哪些？各是什么作用？答：参与原核生物DNA复制的主要酶有：DNA聚合酶、解螺旋酶、DNA拓扑异构酶、引物酶、DNA连接酶、SSB等。参与原核生物DNA复制的酶作用分别如下：DNA聚合酶是催化底物dNTP聚合为新生DNA的酶，聚合时需要DNA为模板，故称为依赖于DNA的DNA聚合酶。原核生物有至少三种DNA聚合酶：DNA聚合酶I、II和III。解螺旋酶在原核生物又称为DnaB，其功能是解开DNA双链。DNA拓扑异构酶简称拓扑酶，拓扑酶可切断DNA链，使DNA在解链旋转中不致打结缠绕。已经发现拓扑酶分为I型和II型两种。引物酶在原核

30、生物又称为DnaG，是复制起始时催化生成RNA引物的酶。DNA连接酶在原核生物是利用NAD+供能，连接DNA链的3-OH末端和另一DNA链的5-P末端，使两者生成磷酸二酯键，从而把相邻的DNA链连成完整的链。SSB：6试比较原核生物与真核生物DNA复制的异同。答：原核生物与真核生物DNA复制的相同点：模板（DNA）；底物（dNTP）；掺入新链成分（dNMP）；需DNA-pol；引物；化学键（3'，5'-磷酸二酯键）；过程（三个阶段）；聚合方向（5'3'）；产物（双链DNA）；遵从碱基配对规律（AT、GC）；复制规律（5个）。不同点：DNA聚合酶种类不同：原核生物分为三类（I、II、III）；真核生物分为5类（、）；复制起始过程中的不同：复制起始点，原核生物只有一个复制起始点，序列较