DNA的復制基本規(guī)律

會計學1DNA的復制基本規(guī)律中心法則(TheCentralDogma)1958年Crick提出以DNA為中心的遺傳信息的傳遞規(guī)律第1頁/共54頁北師大2000

什么是遺傳學中心法則?為什么說阮病毒的發(fā)現(xiàn)是對此法則提出了挑戰(zhàn)?(5分)

第2頁/共54頁DNARNA蛋白質復制復制轉錄翻譯反轉錄1970年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)RNA病毒的RNA可通過反轉錄（逆轉錄）將遺傳信息傳給cDNA，也可通過RNA復制或RNA轉錄傳給子代RNA1997年瘋牛病和朊病毒的出現(xiàn)，預示蛋白質也可逆向將遺傳信息向DNA傳遞？？中心法則補充：

第3頁/共54頁南昌大學2002年生物化學試題一:名解15'2中心法則

第4頁/共54頁蛋白質翻譯轉錄逆轉錄復制復制DNARNA定義：即遺傳信息通過DNA自我復制，傳遞到子代DNA分子上，在后代的個體發(fā)育過程中，遺傳信息又可以從DNA傳遞給RNA，然后通過RNA指導合成特異的蛋白質，使后代表現(xiàn)出與親代相似的遺傳特征，DNA處于中心地位。同時RNA也可以作為一種遺傳物質進行自身復制，并通過逆轉錄把信息傳遞給DNA，這就是中心法則。第5頁/共54頁下圖所示為自然界中遺傳信息在三種生物大分子間的流動（例如箭頭2表示轉錄）。下列哪種說法是正確的？A、1、2、4途徑常見，其他從未被認識到B、2、4、9途徑常見，其他幾乎從未被認識到C、2、4途徑常見，1、3很少見D、5、8、6途徑從未被認識到，3、7少見，其他常見E、1、2、4途徑常見，3、7少見，其他未被認識到第6頁/共54頁第三章DNA的生物合成第一節(jié)DNA的復制第二節(jié)DNA的損傷與修復第三節(jié)逆轉錄第7頁/共54頁中國科學技術大學2001碩士生物化學入學考試試卷

22．DNA合成包括DNA復制，什么和什么?第8頁/共54頁DNA生物合成：DNA復制和反轉錄DNA的體外復制：分子克隆（PCR）。第9頁/共54頁南京大學2002年攻讀碩士研究生入學考試試題

生物化學8.體內DNA復制主要使用()作為引物，而在體外進行PCR擴增時使用()作為引物。第10頁/共54頁第一節(jié)DNA的復制

一、復制的基本規(guī)律 二、DNA復制的酶學 三、復制的過程第11頁/共54頁中國科學技術大學2001碩士生物化學入學考試試卷23．DNA復制兩大特點：什么和什么?第12頁/共54頁下圖代表一個學生關于發(fā)生在動物細胞中的DNA合成的觀點。箭頭表示新合成的DNA，對此圖的正確評價是：A、正確B、不正確，因為動物細胞中DNA的合成是單方向的C、不正確，因為DNA合成是沿3’→5’方向進行D、不正確，因為在兩條鏈上DNA的合成都是沿錯誤方向進行的。第13頁/共54頁一、復制的基本規(guī)律

（一）半保留復制(semi-conservativereplication)

（二）半不連續(xù)復制

（semi-discontinuousreplication）

（三）雙向復制

（bidirectionalreplication）

（四）復制的高保真性

（highfidelity）第14頁/共54頁中山大學2001年攻讀碩士研究生生物化學入學考試試題專業(yè)：微生物學6、

DNA復制的兩大特點是_________和_________。

第15頁/共54頁（一）半保留復制(semiconservativereplication)

第16頁/共54頁第17頁/共54頁子鏈繼承母鏈遺傳信息的幾種可能方式

全保留式半保留式混合式第18頁/共54頁

依據(jù)1：1958–MatthewMeselsonandFranklinStahl美國科學家馬修.梅塞爾(MatthewMeselson)于1930年出生在科羅拉多州的丹佛。他畢業(yè)于加州工學院物理化學專業(yè)。畢業(yè)后留校，1976年到哈佛大學工作福蘭克林.斯塔爾(FranklinStahl)于1929年出生于馬薩諸塞州的波士頓。曾求學于哈佛大學及羅切斯特大學。1955年至1958年在加州工學院工作，其后在密蘇里大學工作一年。1970年受聘于俄羅岡大學教授第19頁/共54頁半保留復制的實驗依據(jù)1

第20頁/共54頁MeselsonandStahlexperiment1958第21頁/共54頁依據(jù)2：復制中的大腸桿菌染色體放射自顯影圖

(1963年Caims實驗)ABC第22頁/共54頁第23頁/共54頁JohnCairns的實驗證實了

DNA是半保留復制復制是有一定順序的，在一輪復制未完成前，DNA有的部分已復制，有的部分尚未復制大腸桿菌的DNA是環(huán)狀的復制叉的存在，呈現(xiàn)典型的“”第24頁/共54頁中山大學06生化第25頁/共54頁（二）半不連續(xù)復制（semi-discontinuousreplication）

DNA在復制時，其中一條新生鏈是連續(xù)合成的，而另一條新生鏈的合成是不連續(xù)，稱為DNA合成的半不連續(xù)復制。第26頁/共54頁中國科學院2004年研究生入學試題《生化與分子生物學》試題8.DNA半不連續(xù)復制是指復制時一條鏈的合成方向是5'--->3'.而另一條鏈的合成方向為3'--->5'.第27頁/共54頁5′3′3′5′5′3′3′5′5′3′3′5′復制叉上DNA合成的三種可行性第28頁/共54頁所以子鏈DNA延伸方向只能是5’－3’已知的DNA聚合酶只能使鏈按5’－3’方向生長5’OHTCATCA

C5’OH3’pppOHC++ppi

第29頁/共54頁如果DNA的延伸方向是3’→5’

ATCG

+

5’pppOH3’

G

pppOH

G

ATCG

5’pppOH3’第30頁/共54頁ATCG

+

5’pppOH3’

G

pppOH

G

5’ppp游離dNTP具有ppppppOH3’ATCGa、在0.2MNacl的生理環(huán)境中，磷酸基團間的強電負性，使dNTP難以聚合到DNA的5‘端第31頁/共54頁b、堿基發(fā)生錯配后的校正……費時、費能、增加脫磷酸、加磷酸的能量消耗

ATCGpppOH+pppApOHTCGpppOHTCGTCGpp

pOH第32頁/共54頁3‘5‘3‘5‘OK!How?5‘3‘5‘3‘

所以排除復制叉上DNA合成的第一種可行性

事實上沒有發(fā)現(xiàn)DNA能按3‘→5’合成的證據(jù)第33頁/共54頁中山大學06生化第34頁/共54頁為什么實驗發(fā)現(xiàn)前導鏈也是不連續(xù)合成的？新合成的都是1Kb左右的崗奇片段？說明兩條鏈都是不連續(xù)合成的？第35頁/共54頁dUTP:dTTP=1：300／cell

---A-------T--------G--------C----AUGUdutgenedUTPase少數(shù)dUTP

DNA中不能有U?---A-------T----突變頻率=

1/1200

！？---A---

---A---

---U------

---UngaseungU尿嘧啶-N-糖基酶

半不連續(xù)復制的證據(jù)

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

ung–

dump片段越長說明在DNA復制中,一條新生鏈的合成是連續(xù)的,另一條新生鏈的合成則是不連續(xù)的大約有一半的新生DNA為被脈沖標記的崗崎片段●dut

–

dump片段越短AA第37頁/共54頁前導鏈

(dUMP片段長度)

后隨鏈（崗崎片段的長度）

dUMP片段Okazaki片段在某種意義上為

dUMP

片段第38頁/共54頁第39頁/共54頁上海交通大學96生化名詞解釋

18.Okazakifragment

復旦大學05生化Okayamafragment

第40頁/共54頁中科大06生化第41頁/共54頁（三）雙向復制復制方向大多數(shù)是雙向的（等速進行或異速進行），形成兩個復制叉少數(shù)是單向復制，形成一個復制叉。第42頁/共54頁第43頁/共54頁山師07生化DNA復制的高度忠實性依賴于什么機制？（15分）第44頁/共54頁(四)復制的保真性(fidelity)

依賴以下幾種機制：

1.嚴格遵守堿基配對規(guī)律；

DNA聚合酶的高度專一性（嚴格遵循堿基配對原則，但錯配率為710-6

）第45頁/共54頁2.DNA-pol在復制過程中對堿基的選擇性DNApolIII在催化磷酸二酯鍵形成之前完成對堿基的選擇；對反式嘌呤核苷酸的親和力較順式的大。第46頁/共54頁

3.復制出錯時DNA聚合酶的即時校讀功能聚合酶錯配堿基復制方向5′3′正確核苷酸5′3′切除錯配核苷酸5′3′第47頁/共54頁A：DNA-pol的3′→5′外切酶活性切除錯配堿基；并用其聚合活性摻入正確配對的底物。B：堿基配對正確，DNA-pol不表現(xiàn)活性。第48頁/共54頁4.起始時以RNA作為引物⑴已知DNA聚合酶具有35外切酶功能校對復制過程中的核苷酸，也就是說聚合酶在開始形成一個新的磷酸二酯鍵前，總是檢查前一個堿基是否正確，這就決定了它不能從頭開始合成,只能在已有核酸鏈上延伸DNA鏈.⑵新復制的最初幾個核苷酸，沒有與模板形成穩(wěn)定雙鏈，DNA聚合酶的校對功能難發(fā)揮作用。第49頁/共54頁⑶從模板復制最初幾個核酸時，堿基堆集力和氫鍵都較弱，易發(fā)生錯配且不易即時校正。（4）RNA聚