DNA的复制基本规律.ppt

第二篇 基因信息的传递 l第三章 DNA的生物合成 l第四章 RNA的生物合成 l第五章 蛋白质的生物合成 l第六章 基因表达调控 浙江大学2001年攻读硕士学位研究生 生物化学入学考试题 l3 请对中心法则加以阐述 中心法则(The Central Dogma) l l 19581958年年CrickCrick提出以提出以DNADNA为中心的遗为中心的遗 传信息的传递规律传信息的传递规律 北师大2000 l 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) DNADNARNARNA 蛋白质蛋白质 复制复制 复制复制 转录转录翻译翻译 反转录反转录 19701970年年TeminTemin和和BaltimoreBaltimore发现发现RNARNA病毒的病毒的RNARNA可通过反转录可通过反转录 （逆转录）将遗传信息传给（逆转录）将遗传信息传给cDNAcDNA，也可通过也可通过RNARNA复制或复制或 RNARNA转录传给子代转录传给子代RNARNA 19971997年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传 信息向信息向DNADNA传递？传递？ ？ 中心法则补充： 南昌大学2002年生物化学试题 一:名解15 2中心法则 蛋白 质 翻译 转录 逆转录 复制 复制 DNA RNA 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。 l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？ lA、1、2、4途径常见，其他从未被认识到 lB、2、4、9途径常见，其他几乎从未被认识到 lC、2、4途径常见，1、3很少见 lD、5、8、6途径从未被认识到，3、7少见，其他常见 lE、1、2、4途径常见，3、7少见，其他未被认识到 第三章 DNA的生物合成 l第一节 DNA的复制 l第二节 DNA的损伤与修复 l第三节 逆转录 中国科学技术大学2001硕士生物化 学入学考试试卷 l22DNA合成包括DNA复制，什 么和什么? DNA生物合成：DNA复制和反转录 DNA的体外复制：分子克隆（PCR）。 南京大学2002年攻读硕士研究生入学 考试试题 生物化学 l8.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 中国科学技术大学2001硕士生物化 学入学考试试卷 l23DNA复制两大特点：什么和 什么? l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： lA、正确 lB、不正确，因为动物细胞中DNA的合成是单方 向的 lC、不正确，因为DNA合成是沿35方向进行 lD、不正确，因为在两条链上DNA的合成都是沿 错误方向进行的。 一、 复制的基本规律 （一）半保留复制 (semi-conservative replication) （二）半不连续复制 （semi-discontinuous replication ） （三）双向复制 （bidirectional replication ） （四）复制的高保真性 （high fidelity） 中山大学2001年攻读硕士研究生生物 化学入学考试试题 l专业：微生物学 6、 DNA复制的两大特点是 _和_。 （一）半保留复制(semiconservative replication) 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 依据依据1 1：1958 Matthew 1958 Matthew MeselsonMeselson and Franklin Stahl and Franklin Stahl 美国科学家马修.梅塞尔(Matthew Meselson)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(Franklin Stahl)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 半 保 留 复 制 的 实 验 依 据 1 Meselson and Stahl experiment l1958 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) A B C John Cairns的实验证实了 lDNA是半保留复制 l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 l大肠杆菌的DNA是环状的 l复制叉的存在，呈现典型的“” 中山大学06生化 （二）半不连续复制（semi- discontinuous replication ） 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。 中国科学院2004年研究生入学试题 生化与分子生物学试题 l8. 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. 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 所以子链DNA延伸方向只能是53 已知的DNA聚合酶只能使链按53方向生长 5 OH T C A T C A C 5 OH 3 ppp OH C + + ppi 如果DNA的延伸方向是 3 5 A T C G + 5 ppp OH 3 G ppp OH G A T C G 5 ppp OH 3 A T C G + 5 ppp OH 3 G ppp OH G 5 ppp 游离dNTP具有ppp ppp OH 3 A T C G a、在0.2M Nacl 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 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 A T C G ppp OH + ppp A p OH T C G pp p OH T C G T C G pp p OH 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35合成的证证据 中山大学中山大学0606生化生化 l为什么实验发现前导链也是不连续 合成的？ l新合成的都是1Kb左右的岗奇片段？ l说明两条链都是不连续合成的？ dUTP : dTTP = 1 ：300 cell -A- -T- -G - -C- A U G U dut gene dUTPase 少数dUTP DNA 中不能有U ? -A- -T- 突变频率 = 1/1200 ！？ -A- -A- -U- - - Ungase ung U 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 UU denature dump fragment 1200base Okazaki fragment 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 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 上海交通大学96生化 l名词解释 l 18. Okazaki fragment l l复旦大学05生化 lOkayama fragment 中科大06生化 （三）双向复制 l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 l少数是单向复制，形成一个复制叉。 山师07生化 lDNA复制的高度忠实性依赖于什么 机制？（15分） (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7 10-6 ） 2. DNA-pol在复制过程中对碱基的选择性 DNA pol III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。 3. 3. 复制出错时复制出错时DNADNA聚合酶聚合酶的即时校读功能的即时校读功能 聚合酶 错配碱基 复制方向 53 正确核 苷酸 53 切除错配 核苷酸 53 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。 4.起始时以RNA作为引物 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. 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。 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聚合酶没有校