生物化学·DNA的复制和修复

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1、第十四章DNA的复制和修复本章重点介绍遗传中心法则和DNA的半保留复制以及逆转录的过程和机理，对DNA的损伤和修复、突变和重组作一般介绍。思考DNA是绝大多数生物体遗传信息的载体，继1953年Watson&Crick提出DNA双螺旋结构模型后，1958年，Crick提出了“中心法则”(Centraldogma)揭示了遗传信息的传递规律。遗传信息传递的中心法则蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA生物的遗传信息以密码的形式储存在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序。在细胞分裂的过程中，通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传信息

2、忠实地传递给两个子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中，这些遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质执行各种各样的生物学功能，使后代表现出与亲代相似的遗传特征。后来人们又发现，在宿主细胞中一些RNA病毒能以自己的RNA为模板复制出新的病毒RNA；还有一些RNA病毒能以其RNA为模板合成DNA，称为逆转录,这是中心法则的补充中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技

3、术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。概念复制(replication)：以亲代DNA分子为模板合成出子代DNA分子的过程。转录(transcription)：以DNA分子为模板合成出与其相对应的RNA的过程。翻译(translation)：在RNA的控制下，根据核酸链上的三联体密码合成出具有特定氨基酸序列的蛋白质多肽链的过程。反转录(reversetranscription)：以RNA为模板将遗传信息传给DNA的过程。目录第一节DNA的复制（DNA指导下的DNA合成）第二节DNA的损伤与修复第三节DNA突

4、变第一节DNA的半保留复制一、概念和实验依据二、DNA复制的起始点和方式三、DNA聚合反应有关的酶类四、DNA的半不连续复制五、原核细胞DNA复制过程六、DNA复制的忠实性七、真核细胞DNA的复制八、真核和原核DNA细胞复制比较DNA半保留复制（semi-conservativereplication）半保留复制假说的提出：1953年，Watson&Crick在DNA双螺旋基础上提出。DNA半保留复制概念DNA在复制时，两条链解开分别作为模板，在DNA聚合酶的催化下按碱基互补的原则合成两条与模板链互补的新链，以组成新的DNA分子

5、。这样新形成的两个DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。由于子代DNA分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。DNA的半保留复制实验依据1958年Meselson&stahl用同位素示踪标记和密度梯度离心技术实验,证明了DNA是采取半保留的方式进行复制:将E.Coli培养在以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中生长；提取其DNA；进行氯化铯密度梯度离心。再移至14N培养基中生长、提取DNA、离心分析。复制中的大肠杆菌染色体放射自显影图(Caims实验)P407先看课本用3H-胸苷标记大肠杆菌D

6、NA，经过近两代的时间，3H-胸苷掺入大肠杆菌DNA。用溶菌酶把细胞壁消化掉，使完整的大肠杆菌染色体DNA释放出来，放射自显影，得到上图。非复制部分（C）银粒子密度较低，由一股放射性链和一股非放射性链构成。已复制部分站整个染色体的三分之二，其中一条双链（B）仅有一股链是标记的，另外一股双链（A）的两股链都是标记的，银粒子密度为前二者的两倍。ABC环状DNA的复制ABC二、DNA复制的起点和方式基因组能独立进行复制的单位称为复制子(replicion)，每个复制子都含有控制复制起始的起点(

7、origin)和终止复制的终点(terminus)，复制一旦开始，即继续下去，直到复制结束。1、复制起点：原核生物：1个起点;单复制子；可连续发动复制真核生物：多起点；多复制子2、方向：多为双向(实验)3、复制叉：细菌为环状DNA,复制起始于单个位点，双向，半保留，每个复制泡（眼）包括2个复制叉。4、DNA复制方式5、完成一次复制的时间DNA的双向和单向复制环状DNA复制时所形成的θ结构起始点复制叉的推进复制叉起始点起始点起始点复制叉复制叉未复制DNA单向复制双向复制实验先用低放射性的3H标记的dT培养E.coli，经数分钟后转

8、移到含高放射性3H标记的dT培养基中，继续培养，得到含3H的DNA；放射自显影。推测：若放射性中间低，两端高→双向；若放射性一端高，一端低→单向；实验证明：生物染色体DNA是双向复制，并且是对称的。例外：枯草杆菌、质粒R6K、质粒ColE。（线粒体DNA的复制