DNA的復(fù)制基本規(guī)律

會(huì)計(jì)學(xué)1DNA的復(fù)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(xué)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(zhì)復(fù)制復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯反轉(zhuǎn)錄1970年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)RNA病毒的RNA可通過反轉(zhuǎn)錄（逆轉(zhuǎn)錄）將遺傳信息傳給cDNA，也可通過RNA復(fù)制或RNA轉(zhuǎn)錄傳給子代RNA1997年瘋牛病和朊病毒的出現(xiàn)，預(yù)示蛋白質(zhì)也可逆向?qū)⑦z傳信息向DNA傳遞？？中心法則補(bǔ)充：

第3頁/共54頁南昌大學(xué)2002年生物化學(xué)試題一:名解15'2中心法則

第4頁/共54頁蛋白質(zhì)翻譯轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制DNARNA定義：即遺傳信息通過DNA自我復(fù)制，傳遞到子代DNA分子上，在后代的個(gè)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(dǎo)合成特異的蛋白質(zhì)，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(shí)RNA也可以作為一種遺傳物質(zhì)進(jìn)行自身復(fù)制，并通過逆轉(zhuǎn)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(dòng)（例如箭頭2表示轉(zhuǎn)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(rèn)識到B、2、4、9途徑常見，其他幾乎從未被認(rèn)識到C、2、4途徑常見，1、3很少見D、5、8、6途徑從未被認(rèn)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(rèn)識到第6頁/共54頁第三章DNA的生物合成第一節(jié)DNA的復(fù)制第二節(jié)DNA的損傷與修復(fù)第三節(jié)逆轉(zhuǎn)錄第7頁/共54頁中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)2001碩士生物化學(xué)入學(xué)考試試卷

22．DNA合成包括DNA復(fù)制，什么和什么?第8頁/共54頁DNA生物合成：DNA復(fù)制和反轉(zhuǎn)錄DNA的體外復(fù)制：分子克?。≒CR）。第9頁/共54頁南京大學(xué)2002年攻讀碩士研究生入學(xué)考試試題

生物化學(xué)8.體內(nèi)DNA復(fù)制主要使用()作為引物，而在體外進(jìn)行PCR擴(kuò)增時(shí)使用()作為引物。第10頁/共54頁第一節(jié)DNA的復(fù)制

一、復(fù)制的基本規(guī)律 二、DNA復(fù)制的酶學(xué) 三、復(fù)制的過程第11頁/共54頁中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)2001碩士生物化學(xué)入學(xué)考試試卷23．DNA復(fù)制兩大特點(diǎn)：什么和什么?第12頁/共54頁下圖代表一個(gè)學(xué)生關(guān)于發(fā)生在動(dòng)物細(xì)胞中的DNA合成的觀點(diǎn)。箭頭表示新合成的DNA，對此圖的正確評價(jià)是：A、正確B、不正確，因?yàn)閯?dòng)物細(xì)胞中DNA的合成是單方向的C、不正確，因?yàn)镈NA合成是沿3’→5’方向進(jìn)行D、不正確，因?yàn)樵趦蓷l鏈上DNA的合成都是沿錯(cuò)誤方向進(jìn)行的。第13頁/共54頁一、復(fù)制的基本規(guī)律

（一）半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)

（二）半不連續(xù)復(fù)制

（semi-discontinuousreplication）

（三）雙向復(fù)制

（bidirectionalreplication）

（四）復(fù)制的高保真性

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

DNA復(fù)制的兩大特點(diǎn)是_________和_________。

第15頁/共54頁（一）半保留復(fù)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(xué)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(xué)院物理化學(xué)專業(yè)。畢業(yè)后留校，1976年到哈佛大學(xué)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(xué)于哈佛大學(xué)及羅切斯特大學(xué)。1955年至1958年在加州工學(xué)院工作，其后在密蘇里大學(xué)工作一年。1970年受聘于俄羅岡大學(xué)教授第19頁/共54頁半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)依據(jù)1

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

(1963年Caims實(shí)驗(yàn))ABC第22頁/共54頁第23頁/共54頁JohnCairns的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了

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

DNA在復(fù)制時(shí)，其中一條新生鏈?zhǔn)沁B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(fù)制。第26頁/共54頁中國科學(xué)院2004年研究生入學(xué)試題《生化與分子生物學(xué)》試題8.DNA半不連續(xù)復(fù)制是指復(fù)制時(shí)一條鏈的合成方向是5'--->3'.而另一條鏈的合成方向?yàn)?'--->5'.第27頁/共54頁5′3′3′5′5′3′3′5′5′3′3′5′復(fù)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(tuán)間的強(qiáng)電負(fù)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(cuò)配后的校正……費(fèi)時(shí)、費(fèi)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(fù)制叉上DNA合成的第一種可行性

事實(shí)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(xué)06生化第34頁/共54頁為什么實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)前導(dǎo)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(fù)制的證據(jù)

DNA內(nèi)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(fù)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(biāo)記的崗崎片段●dut

–

dump片段越短AA第37頁/共54頁前導(dǎo)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(xué)96生化名詞解釋

18.Okazakifragment

復(fù)旦大學(xué)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(fù)制復(fù)制方向大多數(shù)是雙向的（等速進(jìn)行或異速進(jìn)行），形成兩個(gè)復(fù)制叉少數(shù)是單向復(fù)制，形成一個(gè)復(fù)制叉。第42頁/共54頁第43頁/共54頁山師07生化DNA復(fù)制的高度忠實(shí)性依賴于什么機(jī)制？（15分）第44頁/共54頁(四)復(fù)制的保真性(fidelity)

依賴以下幾種機(jī)制：

1.嚴(yán)格遵守堿基配對規(guī)律；

DNA聚合酶的高度專一性（嚴(yán)格遵循堿基配對原則，但錯(cuò)配率為710-6

）第45頁/共54頁2.DNA-pol在復(fù)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(fù)制出錯(cuò)時(shí)DNA聚合酶的即時(shí)校讀功能聚合酶錯(cuò)配堿基復(fù)制方向5′3′正確核苷酸5′3′切除錯(cuò)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(cuò)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(shí)以RNA作為引物⑴已知DNA聚合酶具有35外切酶功能校對復(fù)制過程中的核苷酸，也就是說聚合酶在開始形成一個(gè)新的磷酸二酯鍵前，總是檢查前一個(gè)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(fù)制的最初幾個(gè)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(fù)制最初幾個(gè)核酸時(shí)，堿基堆集力和氫鍵都較弱，易發(fā)生錯(cuò)配且不易即時(shí)校正。（4）RNA聚