DNA的复制基本规律

会计学1DNA的复制基本规律中心法则(TheCentralDogma)1958年Crick提出以DNA为中心的遗传信息的传递规律第1页/共54页北师大2000

什么是遗传学中心法则?为什么说阮病毒的发现是对此法则提出了挑战?(5分)

第2页/共54页DNARNA蛋白质复制复制转录翻译反转录1970年Temin和Baltimore发现RNA病毒的RNA可通过反转录（逆转录）将遗传信息传给cDNA，也可通过RNA复制或RNA转录传给子代RNA1997年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传信息向DNA传递？？中心法则补充：

第3页/共54页南昌大学2002年生物化学试题一:名解15'2中心法则

第4页/共54页蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA定义：即遗传信息通过DNA自我复制，传递到子代DNA分子上，在后代的个体发育过程中，遗传信息又可以从DNA传递给RNA，然后通过RNA指导合成特异的蛋白质，使后代表现出与亲代相似的遗传特征，DNA处于中心地位。同时RNA也可以作为一种遗传物质进行自身复制，并通过逆转录把信息传递给DNA，这就是中心法则。第5页/共54页下图所示为自然界中遗传信息在三种生物大分子间的流动（例如箭头2表示转录）。下列哪种说法是正确的？A、1、2、4途径常见，其他从未被认识到B、2、4、9途径常见，其他几乎从未被认识到C、2、4途径常见，1、3很少见D、5、8、6途径从未被认识到，3、7少见，其他常见E、1、2、4途径常见，3、7少见，其他未被认识到第6页/共54页第三章DNA的生物合成第一节DNA的复制第二节DNA的损伤与修复第三节逆转录第7页/共54页中国科学技术大学2001硕士生物化学入学考试试卷

22．DNA合成包括DNA复制，什么和什么?第8页/共54页DNA生物合成：DNA复制和反转录DNA的体外复制：分子克隆（PCR）。第9页/共54页南京大学2002年攻读硕士研究生入学考试试题

生物化学8.体内DNA复制主要使用()作为引物，而在体外进行PCR扩增时使用()作为引物。第10页/共54页第一节DNA的复制

一、复制的基本规律 二、DNA复制的酶学 三、复制的过程第11页/共54页中国科学技术大学2001硕士生物化学入学考试试卷23．DNA复制两大特点：什么和什么?第12页/共54页下图代表一个学生关于发生在动物细胞中的DNA合成的观点。箭头表示新合成的DNA，对此图的正确评价是：A、正确B、不正确，因为动物细胞中DNA的合成是单方向的C、不正确，因为DNA合成是沿3’→5’方向进行D、不正确，因为在两条链上DNA的合成都是沿错误方向进行的。第13页/共54页一、复制的基本规律

（一）半保留复制(semi-conservativereplication)

（二）半不连续复制

（semi-discontinuousreplication）

（三）双向复制

（bidirectionalreplication）

（四）复制的高保真性

（highfidelity）第14页/共54页中山大学2001年攻读硕士研究生生物化学入学考试试题专业：微生物学6、

DNA复制的两大特点是_________和_________。

第15页/共54页（一）半保留复制(semiconservativereplication)

第16页/共54页第17页/共54页子链继承母链遗传信息的几种可能方式

全保留式半保留式混合式第18页/共54页

依据1：1958–MatthewMeselsonandFranklinStahl美国科学家马修.梅塞尔(MatthewMeselson)于1930年出生在科罗拉多州的丹佛。他毕业于加州工学院物理化学专业。毕业后留校，1976年到哈佛大学工作福兰克林.斯塔尔(FranklinStahl)于1929年出生于马萨诸塞州的波士顿。曾求学于哈佛大学及罗切斯特大学。1955年至1958年在加州工学院工作，其后在密苏里大学工作一年。1970年受聘于俄罗冈大学教授第19页/共54页半保留复制的实验依据1

第20页/共54页MeselsonandStahlexperiment1958第21页/共54页依据2：复制中的大肠杆菌染色体放射自显影图

(1963年Caims实验)ABC第22页/共54页第23页/共54页JohnCairns的实验证实了

DNA是半保留复制复制是有一定顺序的，在一轮复制未完成前，DNA有的部分已复制，有的部分尚未复制大肠杆菌的DNA是环状的复制叉的存在，呈现典型的“”第24页/共54页中山大学06生化第25页/共54页（二）半不连续复制（semi-discontinuousreplication）

DNA在复制时，其中一条新生链是连续合成的，而另一条新生链的合成是不连续，称为DNA合成的半不连续复制。第26页/共54页中国科学院2004年研究生入学试题《生化与分子生物学》试题8.DNA半不连续复制是指复制时一条链的合成方向是5'--->3'.而另一条链的合成方向为3'--->5'.第27页/共54页5′3′3′5′5′3′3′5′5′3′3′5′复制叉上DNA合成的三种可行性第28页/共54页所以子链DNA延伸方向只能是5’－3’已知的DNA聚合酶只能使链按5’－3’方向生长5’OHTCATCA

C5’OH3’pppOHC++ppi

第29页/共54页如果DNA的延伸方向是3’→5’

ATCG

+

5’pppOH3’

G

pppOH

G

ATCG

5’pppOH3’第30页/共54页ATCG

+

5’pppOH3’

G

pppOH

G

5’ppp游离dNTP具有ppppppOH3’ATCGa、在0.2MNacl的生理环境中，磷酸基团间的强电负性，使dNTP难以聚合到DNA的5‘端第31页/共54页b、碱基发生错配后的校正……费时、费能、增加脱磷酸、加磷酸的能量消耗

ATCGpppOH+pppApOHTCGpppOHTCGTCGpp

pOH第32页/共54页3‘5‘3‘5‘OK!How?5‘3‘5‘3‘

所以排除复制叉上DNA合成的第一种可行性

事实上没有发现DNA能按3‘→5’合成的证据第33页/共54页中山大学06生化第34页/共54页为什么实验发现前导链也是不连续合成的？新合成的都是1Kb左右的岗奇片段？说明两条链都是不连续合成的？第35页/共54页dUTP:dTTP=1：300／cell

---A-------T--------G--------C----AUGUdutgenedUTPase少数dUTP

DNA中不能有U?---A-------T----突变频率=

1/1200

！？---A---

---A---

---U------

---UngaseungU尿嘧啶-N-糖基酶

半不连续复制的证据

DNA内的dump片段的存在第36页/共54页UUdenaturedumpfragment~1200base~Okazakifragment●

ung–

dump片段越长说明在DNA复制中,一条新生链的合成是连续的,另一条新生链的合成则是不连续的大约有一半的新生DNA为被脉冲标记的岗崎片段●dut

–

dump片段越短AA第37页/共54页前导链

(dUMP片段长度)

后随链（岗崎片段的长度）

dUMP片段Okazaki片段在某种意义上为

dUMP

片段第38页/共54页第39页/共54页上海交通大学96生化名词解释

18.Okazakifragment

复旦大学05生化Okayamafragment

第40页/共54页中科大06生化第41页/共54页（三）双向复制复制方向大多数是双向的（等速进行或异速进行），形成两个复制叉少数是单向复制，形成一个复制叉。第42页/共54页第43页/共54页山师07生化DNA复制的高度忠实性依赖于什么机制？（15分）第44页/共54页(四)复制的保真性(fidelity)

依赖以下几种机制：

1.严格遵守碱基配对规律；

DNA聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基配对原则，但错配率为710-6

）第45页/共54页2.DNA-pol在复制过程中对碱基的选择性DNApolIII在催化磷酸二酯键形成之前完成对碱基的选择；对反式嘌呤核苷酸的亲和力较顺式的大。第46页/共54页

3.复制出错时DNA聚合酶的即时校读功能聚合酶错配碱基复制方向5´3´正确核苷酸5´3´切除错配核苷酸5´3´第47页/共54页A：DNA-pol的3′→5′外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺入正确配对的底物。B：碱基配对正确，DNA-pol不表现活性。第48页/共54页4.起始时以RNA作为引物⑴已知DNA聚合酶具有35外切酶功能校对复制过程中的核苷酸，也就是说聚合酶在开始形成一个新的磷酸二酯键前，总是检查前一个碱基是否正确，这就决定了它不能从头开始合成,只能在已有核酸链上延伸DNA链.⑵新复制的最初几个核苷酸，没有与模板形成稳定双链，DNA聚合酶的校对功能难发挥作用。第49页/共54页⑶从模板复制最初几个核酸时，碱基堆集力和氢键都较弱，易发生错配且不易即时校正。（4）RNA聚