DNA复制与修复
第34章DNA复制和修复
蛋白质 DnaA
DnaB
结合到DNA双链复制起始部位 (需ATP)
解链酶的作用
引物合成酶 合成RNA引物
59
（六）DNA连接酶
催化二段DNA链之间3’,5’ 磷酸二酯键的形成
5’ ATP
3’
O 5’
OH O- P O
O-
3’
有缺口的DNA链
AMP+PPi
DNA连接酶
如缺少染色体间会互相粘连、出现结构 变化或其它错误行为，以致影响染色体 的生存和正确复制并进一步威胁到细胞 的存亡。
“端粒” （telomere）
92
端粒帽 染色体
端粒帽
希腊语末端“telos”和部分“meros”
端粒—— telomere
1978年首次发现四膜虫端粒的分子组成：
端粒 染色体DNA
含拓扑异构酶Ⅱ（及H1） ——与DNA复制及转录有关
51
52
1、大肠杆菌的拓扑异构酶
拓扑异构酶Ⅰ/Ⅲ 切断DNA双螺旋中一股， （topoisomeraseⅠ） 张力下降后封闭 消除负超螺旋 不需能量
拓扑异构酶Ⅱ/Ⅳ 切断DNA双链 旋转酶 （gyrase） 引入负超螺旋 需ATP供能
72
原核生物双向复制（θ型复制）
73
真核生物复制泡（复制起始点+复制叉） 74
DNA双链复制起始点
解旋酶
dnaA
拓扑异构酶
dnaB/dnaC
5’ 3’
解旋酶 SSB SSB
引发体
DNA双链解开成单链DNA
SSB
3’
5’
引物酶
RNA引物/3’-OH
DNA聚合酶Ⅲ dNTP
DNA复制与修复
DNA复制与修复DNA是生命中最重要的分子之一，它承载着生物体遗传信息的基因。
在细胞分裂和生物繁殖过程中，DNA需要进行复制和修复，以确保遗传信息的稳定传递和维护细胞的正常功能。
本文将介绍DNA复制和修复的过程、机制和重要性。
一、DNA复制DNA复制是指在细胞分裂过程中，通过将DNA的遗传信息复制并传递给子细胞的过程。
DNA复制发生在细胞周期的S期，是细胞分裂的前提和基础。
1. DNA复制的需求细胞分裂时，每个子细胞都需要获得完整的遗传信息，以确保正常的生物学功能和特征的传递。
只有通过DNA复制，才能保证分裂后的子细胞拥有与母细胞相同的基因组。
2. DNA复制的过程DNA复制是一个复杂而精确的过程，分为三个阶段：解旋、复制和连接。
解旋：DNA的双螺旋结构被酶类分子解开，形成两条互补的模板链。
复制：通过配对原则，即腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）之间形成两条互补链，而鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）之间形成另外两条互补链。
酶类分子在此过程中辅助催化。
连接：新合成的DNA链与原DNA模板链连接在一起，形成两个完全相同的DNA分子。
二、DNA修复DNA修复是指在DNA发生损伤或突变时，细胞通过修复机制将其还原为正常状态的过程。
DNA修复是维护DNA完整性和稳定性的重要过程。
1. DNA损伤的来源DNA损伤源于内源性和外源性因素。
内源性因素包括正常的细胞代谢过程中产生的氧自由基和代谢产物；外源性因素包括辐射、化学物质、烟草、环境污染等。
DNA损伤会导致遗传信息的丢失、突变和细胞功能紊乱。
2. DNA修复机制细胞拥有多种DNA修复机制，以应对不同类型的DNA损伤。
常见的DNA修复机制包括：a. 直接修复：直接修复是一种针对DNA损伤较小的修复机制，不涉及DNA链的切割和重合。
例如，光修复是细菌和植物具有的一种修复机制，通过光酶将紫外线引起的损伤修复。
b. 切割修复：切割修复是一种通过切割和重合DNA链的修复机制。
包括碱基切割修复、核苷酸切割修复和错配切割修复等。
第十二章 DNA的复制和修复
第十二章 DNA的复制和修复第十二章dna的复制和修复解释名词:1.激活体:在dna制备的生长点，即为激活叉上，原产着各种各样与激活有关的酶和蛋白质因子，它们构成的复合物称为复制体:。
2.oric:大肠杆菌的复制起点称为oric，由245个bp构成，其序列和控制元件在细菌复制起Behren十分激进。
3.引发体:由dnab解螺旋酶和dnag引物合成酶构成了复制体的一个基本功能单位，称为引起体4.端粒：它就是由许多成串长的重复序列所共同组成。
该重复序列通常一条链上含有g（g-rich)，而其互补链上富含c（c-rich)。
5.端粒酶:就是一种所含rna链的逆转录酶，它以所不含rna为模板去制备dna端粒结构。
6.一：填空题1.参予dna激活的主要酶和蛋白质包含________________、________________、________________、________________、________________、________________和________________。
2.dna激活的方向从________________端的至________________端的进行。
3.大肠杆菌在dna复制过程中切除rna引物的酶是________________，而真核细胞dna复制过程中切除rna引物的酶是________________或________________。
4.大肠杆菌染色体dna激活的初始区被称作________________，酵母细胞染色体dna 激活的初始区被称作________________，两者都含有________________碱基对，这将有助于________________过程。
5.大肠杆菌dna连接酶采用________________能源物质，t4噬菌体dna连接酶采用________________做为能源物质。
6.________________和________________酶的缺乏可导致大肠杆菌体内冈崎片段的堆积。
DNA的复制和修复机制
DNA的复制和修复机制DNA是构成生命的基础分子，它存储了生物体遗传信息的全部内容。
在生物体繁殖和生长的过程中，DNA需要不断地进行复制和修复。
本文将从DNA复制和DNA修复两个方面来探讨DNA的复制和修复机制。
一、DNA的复制机制在细胞分裂过程中，DNA需要进行复制，以确保每个新生细胞都有完整的遗传物质。
DNA的复制过程是一个高度复杂和密集的事件，在保持准确性和可靠性方面具有重要意义。
1. DNA复制的基本原理DNA复制是由许多复杂步骤组成的，但总的原理是双链DNA 分解成两个单链模板，然后每个模板根据碱基互补规则进行互补匹配，形成新的DNA分子。
具体过程如下：1）双链DNA分离：DNA双链在复制开始前需要分解成两个单链。
DNA双链被酶或蛋白质复合物断开，形成两个单链。
2）DNA合成：DNA配对原则是A对T，C对G。
DNA聚合酶按照这种互补规则将游离碱基从溶液中拾取到新单链上，形成新的DNA双链。
这样，每条单链上的每个碱基都可以通过互补配对获得一个互补匹配的碱基，以恢复新的双链DNA结构。
3）复制完成：参与复制的酶和蛋白分离，复制完成。
2. DNA复制的重要生物分子DNA复制需要多种重要的生物分子参与，包括：1）DNA聚合酶：DNA聚合酶是一种大分子酶，可以将游离核苷酸与模板DNA上的碱基互补配对。
人类DNA中有15种不同类型的DNA聚合酶，它们各自在不同情况下执行DNA复制任务。
2）DNA螺旋酶：DNA螺旋酶能够打开和关闭双链DNA的螺旋结构。
它能解除DNA上的过度的正转和反转扭曲，并且为新合成链的合成提供合适的空间。
3）单链结合蛋白：单链结合蛋白能够保护自由的单链DNA不受降解和修复酶的攻击，从而确保DNA聚合酶能够准确地在正确的位置进行DNA复制。
二、DNA的修复机制DNA的修复是细胞确保DNA稳定性的关键保障，DNA修复机制能够检测和修复DNA链的损伤，从而维持细胞遗传稳定性。
本文将从DNA损伤的类型和DNA修复的方式两个方面探讨DNA的修复机制。
【生物化学】DNA的复制和修复
三、需要引物
参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端 自由羟基（3’-OH）的RNA作为引物(primer) ，才 能开始聚合子代DNA链。
RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核 苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。RNA引物 的碱基顺序，与其模板DNA的碱基顺序相配对。
以3‘→5’方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基 本上是连续进行的，其子代链的聚合方向为5‘→3’， 这一条链被称为领头链(leading strand)。
而以5‘→3’方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时 则是不连续的，其链的聚合方向也是5‘→3’，这条链 被称为滞后链(lagging strand)。
第一节 DNA复制的特点
一、半保留复制
DNA在复制时，以亲代DNA的每一股 作模板，合成完全相同的两个双链 子代DNA，每个子代DNA中都含有一 股亲代DNA链，这种现象称为DNA的 半 保 留 复 制 (semi-conservative replication)。
1958年Meselson和Stahl的实验首次有力地支持了 半保留复制方式。
第34章 DNA的复制和修复
生物多样性 生物稳定性
DNA：生命的控制器.rm
中心法则
复制（DDDP）
转录（DDRP）
DNA
RNA
反转录（RDDP）
RNA
反中心法则
复制（RDRP）
翻译
蛋白质
DNA dependent DNA polymerase——DDDP DNA dependent RNA polymerase——DDRP RNA dependent RNA polymerase——RDRP RNA dependent DNA polymerase——RDDP
DNA的复制和修复
第十三章DNA 的复制和修复生物体的遗传信息储存在DNA中，并通过DNA的复制由亲代传给子代。
在子代的生长发育中遗传信息自DNA转录给RNA,然后翻译成蛋白质以执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状。
1958年，F.Crick提出中丿心法则：（1）以原DNA分子为模板，合成出相同DNA分子的过程。
（2）以某一段DNA分子为模板，合成出与其序列对应的RNA分子的过程。
（3）以mRNA为模板，根据三联密码规则，合成对应蛋白质的过程。
中心法则揭示了生物体内遗传信息的传递方向。
图DNA生物合成有两种方式：DNA复制和反转录DNA体内复制涉及：原核、真核生物的染色体、细菌质粒（环状，双链）、真核细胞器DNA （线粒体、叶绿体）、病毒（双链，环状）DNA 的体外复制：分子克隆。
第一节DNA 的复制一、DNA 半保留复制1953年，Watsor和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时就推测DNA可能按照半保留机制进行自我复制。
P321图191 Witson和Crick提出的DNA双螺旋复制模型在复制过程中，首先亲代双链解开，然后每条链作为模板，在其上合成互补的子代链，结果新形成的两个子代DNA与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样,而且每个子代DNA分子中有一条链完全来自亲代DNA，另一条是新合成的。
1958年，Meselso和Stah用15N标记E.coli. DNA证明了DNA的复制是半保留复制。
P322图19-2 DNA的半保留复制。
1963年，Cairrs用放射自显影法，在显微镜下首次观察到完整的正在复制的E. coli.染色体DNA。
P323 图19-33H-脱氧胸苷标记E.coli. DNA，经过将近两代时间，用溶菌酶消化细胞壁，将E.coli. DNA转至膜上，干燥，压感光胶片，3H放出B粒子，还原银，在光学显微镜下观察。
用这种方法证明了大肠杆菌染色体DNA 是一个环状分子，并以半保留的形式进行复制。
DNA复制和修复
DNA复制和修复DNA复制是指细胞在分裂过程中，将自身的遗传信息复制出一个完整的复制品。
而DNA修复则是指细胞在DNA受损或出现错误时，通过各种修复机制来修复DNA的完整性和正确性。
DNA复制和修复是生命维持与传递的基本过程，在细胞分裂和生物进化中起着重要作用。
一、DNA复制DNA复制是生物体在细胞分裂过程中进行的重要活动，它确保了新细胞中的DNA完全相同。
1. DNA复制的起点DNA复制始于特定的起始点，称为复制起点。
在这个起始点，DNA双链会被解开形成两个单链，每个单链作为新的DNA模板。
2. DNA复制的酶和蛋白质DNA复制过程中需要多种酶和蛋白质的参与。
首先是DNA聚合酶，它负责将新的核苷酸与模板上的核苷酸配对，形成新的DNA链。
还有其他酶和蛋白质，如DNA解旋酶、DNA连接酶等，它们协助DNA复制的进行。
3. DNA复制的三步骤DNA复制可以分为三个步骤：解旋、配对和连接。
解旋：DNA解旋酶会解开DNA双链，形成两个单链模板。
这是DNA复制的第一步。
配对：DNA聚合酶会按照模板链上的碱基顺序，将新的核苷酸与之配对。
这是DNA复制的第二步。
连接：DNA连接酶将配对好的新核苷酸连接起来，形成新的DNA 链。
这是DNA复制的最后一步。
二、DNA修复DNA修复是细胞对DNA损伤或错误的修复过程，它确保了DNA 的稳定性和可靠性。
1. DNA损伤的原因DNA存在多种损伤原因，包括放射线、化学物质、环境因素和内源性因素等。
这些损伤会导致DNA链断裂、碱基损伤等问题。
2. DNA修复机制细胞有多个DNA修复机制，如直接修复、错配修复、核切修复和碱基切除修复等。
直接修复：某些DNA损伤可以直接被修复酶修复，这种修复方式是最简单的一种。
错配修复：当DNA复制过程中出现错配错误时，细胞会引入错配修复机制，将错误的核苷酸去掉，并重新合成正确的核苷酸。
核切修复：当DNA链发生断裂时，细胞会引入核切修复机制，通过切割并重新连接DNA链来修复断裂。
第十四章DNA的复制与修复
目前已知E.Coli含有4种解螺旋酶，即解
螺旋酶I、II、III和Rep蛋白，其中Rep蛋白是 E.Coli中最主要的解螺旋酶，每解开一个碱基
对需水解2分子ATP。通过水解ATP打断互补
双链间的氢键。
（2）Single-strand binding proteins（SS-B，单 链结合蛋白）：
功能：与解开双螺旋后的单链DNA结合，
1. DNA聚合酶（DNA Polymerase）： 又称 DNA nucleotidyl transferase,
or DNA-directed DNA polymerase,
or DNA-dependent DNA polymerase i.e. DDDPase
DNA聚合酶催化的反应
ndATP ndGTP ndCTP ndTTP
B.小片段：第1～323个氨基酸残基组成，Mr 35000， 具有5′→3′核酸外切酶的活性。
大片段：
3′→5′核酸外切酶主要功能校对。
小片段：
5′→3′核酸外切酶的主要功能在DNA修复和切除 引物中起作用。
DNA Polymerase II（DNA pol II）： 1970年和1971年先后分离出pol II和pol III， Pol II是由一条Mr为88Kd的多肽链组成，它的 活性大约只有polI活性的5%，也要模板和带3′—
复制起点解开后形成2个复制叉，进行双向复制，前
导链和后随链的合成都需要RNA引物，前导链先由引发 酶在起点处合成一段RNA引物，随后DNA pol III即在引
功能
（1）5′→3′聚合作用
（2）3′→5′核酸外切酶的活性 （3）5′→3′核酸外切酶的活性
（4）焦磷酸解作用
第十六章DNA的复制与修复
第十六章DNA 的复制与修复第一节 DNA 的复制 一、半保留复制（semi-conservation replication ）（一）证据：15标记大肠杆菌DNA ，然后在氮-14中培养，新形成的DNA 是杂合双链，即双链中一条是重链（约重1％），一条是轻链。
第二代则有一半全是轻链，一半是杂合双链。
DNA 在用氚标记的胸苷复制近两代，放射自显影，未复制部分银密度低，由一条放射链和一条非放射链组成；已复制部分有一条双链是放射的，一条双链有一半是放射的。
这证明大肠杆菌DNA 是环状分子，以半保留方式复制。
（二）特点：子代保留一条亲代链，而不是将它分解。
这说明DNA 是相对稳定的。
双螺旋DNA （或RNA ）是所有已知基因的复制形式。
二、复制的起点和单位（一）基因组能独立进行复制的单位称为复制子。
原核生物是单复制子，真核生物是多复制子。
每个复制子有起点。
通过测定基因出现的频率可以确定起点位臵，距离起点越近的基因出现的频率越高。
起点有发动复制的序列，也有决定拷贝数的序列。
起点的结构是很保守的。
（二）复制终止点：已发现Ecoli 的与复制终止有关位点，其中含有23bp 的保守序列，由tus 蛋白与此位点结合参与复制的终止。
真核生物中似乎没有复制终止点。
（三）复制多数是双向、对称的，但也有例外。
通过放射自显影可以判断复制是双向还是单向：先在低放射性培养基中起始复制，再转移到高放射性培养基中，如是双向复制，其放射自显影图是中间银密度低；单向复制则为一端低。
（四）单向复制有一些特殊方式：X174DNA 是环状单链分子，复制时先形成双链，再将正链切开，将5’连接在细胞膜上，从3’延长，滚动合成出新的正链。
DNA 复制时是高度不对称的，一条链先复制，另一条链保持单链而被取代，呈D 环形状。
这是因为两条链的复制起点不同，另一条链的起点露出才能复制。
三、有关的酶（一）反应特点：dNTP 为底物3’-羟基存在 链的生长方向是5’-3’ DNA 的性质与模板相同 （二）大肠杆菌DNA 聚合酶聚合酶I：单链球状蛋白，含锌。
分子生物学中的DNA复制及修复机制
分子生物学中的DNA复制及修复机制DNA是细胞内的生命基因，是一种复杂的分子结构。
在细胞分裂和增殖过程中，DNA会复制和修复，以保证DNA的稳定性和正确性。
分子生物学中的DNA复制及修复机制是生命体中最基本的生物学过程之一，对于生命体的生长、发育和繁殖都至关重要。
一、DNA的复制DNA复制是生物体细胞分裂和增殖过程中最为基本的生物学过程之一。
它保证了DNA的遗传信息得到准确地传递，并使细胞能够分裂并产生新细胞。
DNA的复制要求先将DNA双链进行分离，然后以每个单链作为模板合成新的互补单链，将两个单链结合为一份双链。
DNA双链的分离必须通过酶类来实现，其中最为重要的是DNA螺旋酶。
DNA螺旋酶可以协助DNA分子在一段长度内解开双链，使DNA单链暴露出来，并在解旋后防止双链重新交织。
在DNA双链被解开后，DNA聚合酶通过调控核苷酸模板合成新的互补单链。
DNA复制过程中，DNA聚合酶也会在不同的环节上发挥不同的作用，例如，在启动、合成和完成DNA链，以及识别和修复DNA中的缺陷时，都需要它的帮助。
二、DNA的修复DNA生命分子承载着大量的遗传信息，并且在细胞分裂和生物体的增殖过程中，必须保证其稳定。
然而，对于DNA这种生命分子而言，由于种种原因可能会发现错误或损坏。
在这种情况下，修复机制能够检测、识别和纠正DNA中出现的问题，以确保生物体的DNA信息不受破坏，这也是保障生物体基本遗传信息的重要手段之一。
1. 补丁修复机制补丁修复机制通常用来纠正某个DNA链上出现的错误，例如曾经发生过的突变。
一般情况下，这些突变或者损坏不会影响到DNA双链的结构，但是，在细胞分裂和生长过程中，这些错误也会进一步传递下去。
在补丁修复机制中，DNA酶会检测到这些错误，并在错误的核苷酸上放置一个“补丁”。
这个“补丁”可以通过多个酶复制和剪切建立出来和删除，而这个过程通常伴随着DNA链的重新合成。
2. 核苷酸切除修复机制核苷酸切除修复机制通常用来修复DNA链上单个核苷酸或者核苷酸链上的损坏，例如损坏核苷酸。
DNA复制与修复
DNA复制与修复DNA复制与修复是细胞中重要的生物学过程，对于细胞的正常功能和生存起着至关重要的作用。
本文将详细探讨DNA复制和修复的过程以及其在细胞中的重要性。
一、DNA复制DNA复制是指细胞在细胞分裂前复制其DNA分子，确保每个新生细胞都具有完整的遗传信息。
DNA复制是一个高度精确和复杂的过程，包括三个主要步骤：解旋、复制和连接。
1. 解旋DNA复制开始时，DNA双螺旋结构被酶类分子解开，形成两个单链DNA。
这一过程需要解旋酶的参与，它能够在DNA链上切断氢键，并将双链DNA分开。
2. 复制在解旋后，DNA链上的复制酶能够识别并与之配对的核苷酸形成氢键。
复制酶从3'端向5'端的方向移动，逐个添加新的核苷酸，使得原始DNA链的每个碱基都有一个互补的碱基。
两个新生成的DNA链分别称为 leading strand（连续复制链）和 lagging strand（不连续复制链）。
3. 连接在DNA复制的末端，还需要将新复制的DNA链与模板DNA链连接起来。
这一过程由连接酶完成，它将之前添加的核苷酸紧密连接在一起，最终形成两条完整的DNA分子。
二、DNA修复DNA修复是指细胞在DNA受到损害或出现错误时修复DNA分子的过程。
由于DNA分子长期处于细胞内的环境中，会受到多种外界因素和内源性因素的影响，导致DNA发生损伤、突变等问题。
DNA修复的过程十分重要，可以帮助细胞维持基因组的稳定性。
1. 直接修复直接修复是最简单的一种DNA修复方式，常见的直接修复机制包括光修复和酶修复。
光修复是通过生物体内的酶类分子将光能转化为化学能，修复DNA中的损伤。
酶修复则是通过酶的催化作用，直接修复DNA分子上的错误。
2. 间接修复间接修复包括核酸切割修复和错配修复等机制。
核酸切割修复是通过核酸切割酶识别和切除DNA链上的损伤部分，然后再合成修复的新链。
错配修复则是通过一系列酶的协作作用，将DNA链上的错误结构修复为正确的结构。
第3讲DNA的复制和修复
图 3 – 3 在复制不同阶段的 DNA分子
图 3 – 4 在非 复制DNA的旁 边复制的DNA 被看成是复制 眼
图3 – 5 放 射活性标 记的不同 密度可被 用于区别 不定向和 双向复制
图3-6 复制可能是不定向或 双向的，这决定于在起始点 形成1或2个复制叉。
表 2-9
物种
大肠杆菌 酵母
1、DNA replicase system
Helicase，任何DNA在被复制前都必须解开双链，这个过 程是由helicase来完成的，它可在ATP的作用下将DNA母链 不断解开形成单链。 Topoisomerase，主要功能是消除DNA解链过程中所产生 的扭曲力。 DNA结合蛋白，使新解链的DNA保持稳定结构。 Primases，为DNA复制提供RNA引物。 DNA polymerases，合成新生DNA链，切除RNA引物。 DNA Ligases，使新生DNA链上的缺口（3'-OH, 5'-p）生 成磷酸二酯键。
效应：拓扑异构酶可使DNA发生：
连环化（catenate) 脱连环化(decatenate) 打结（knot) 解结（unknot)
图3 – 13 I型拓扑异构酶作用机理示意图
（5） 连接酶（ligase) DNA 随后链上的复制是不连续的，各合成的片段需要连 接酶连接，连接酶的反应条件： 被连接的两链必须与另一链（模板链）互补； 两链相邻； 每次只能连接一个切口； 使一条链的5′- P 与另一链的3′- OH形成磷酸二酯键。 A T T A A T G C
（4） 拓扑异构酶（topoisomerase) 拓扑异构体：具有不同螺旋数的同一DNA分子两种异构体。 拓扑异构酶：可使DNA的两种拓扑异构体互变的酶。
DNA复制和DNA修复
DNA复制和DNA修复作为所有生命体细胞中的基本遗传信息载体，DNA承载了所有个体的基因信息，决定了其特定的生物结构和功能。
为了保证遗传信息的可传递性和稳定性，DNA需要在每个细胞分裂前进行正确无误地复制。
然而，在日常生活和细胞内部环境中，DNA也存在着不同程度的损伤和损害，这时细胞需要进行DNA修复以保证基因信息的准确传递。
DNA的复制和修复是两个重要的过程，本文将从科学角度解析其机理和重要性。
一、DNA复制DNA复制是指细胞在有丝分裂或有丝分裂之前，将现有的DNA分子复制成两份完全相同的新DNA分子的过程。
这个过程是由DNA聚合酶等一系列酶的协同作用完成的，分为以下步骤：第一步：双链DNA分子被拆分成单链模板。
这个步骤需要DNA解旋酶，该酶能够解开双链DNA使其成为两个单链模板，以准备DNA聚合酶的到来。
第二步：合成一条新的DNA链。
DNA聚合酶不断扩展单链模板，合成第一条DNA链，并同步合成第二条互补的链。
第三步：重新连接成两条DNA分子。
由于DNA只能够朝一个方向合成，而DNA双链的两条链之间是互相嵌套的，所以另一条链的合成需要利用单链的“末端”作为起点，向反方向合成。
最后，DNA连接酶合并两个新的分子。
DNA复制是细胞生命周期的关键过程，因为它确保了遗传信息以恒定的方式分配给新的细胞。
如果复制过程出现错误，就会导致遗传物质不准确分配给后代细胞，可能以严重的健康问题为代价。
二、DNA修复DNA修复是指细胞在DNA受到损伤后，运用内部自我修复机制或调用外部的修复机制来修复DNA的过程。
DNA可能因为各种原因受到修复的需求，包括单翻以及双链断裂，交换，无论哪种原因产生的损伤都可能导致DNA序列上的不一致。
如果这些损伤不能被及时修复，它们可能会导致一系列的问题，如肿瘤的发生，有效DNA的损失，或某些变异的遗传物质。
DNA修复分为几个不同的过程，取决于DNA的种类以及损伤产生的方式。
最常见的DNA修复机制包括以下几种：1. 直接修复涉及由特定酶直接修复损坏的DNA碱基错误或在碱基上产生的损害，例如光催化酶能够依靠紫外线辐射，将[Cyclo]的损伤变回正常的，单个碱基的螺旋式DNA结构。
DNA复制,修复和重组
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一些生物学过程也引起突变，如病毒的 感染（在染色体上的整合等）。
2. 突变的分类
点突变：用一个碱基对替换另一个碱基 对的突变。
插入（insertion）和缺失（deletion）：插 入和缺失都可以造成基因的框移突变 （frame shift mutation）。
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b.多聚酶链式反应（PCR，polymerase chain reaction），在试管内扩增一个特定 基因组片断的一个方法。
4. E.coli 三种DNA聚合酶的比较
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以上两个过程复制和校对，都依赖碱基
配对中的非共价相互作用，这是提高信 息分子复制高保真度的根本方法。
六. 大肠杆菌有多种DNA聚合酶
1. DNA polymerase I 的特性
5’－3’聚合酶活性；3’－5’外切酶活性；
5’－3’外切酶活性。
l DNA合成速度不及复制叉移动速度的 1/20，16-20 nt/s；
c. DNA复制是半不连续的；
I. 冈崎片断（Okazaki fragments）；
II. 复制叉上的前导链（leading strand）和 滞后链（lagging strand）；
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第十二章 DNA的复制和修复
第十二章DNA的复制和修复解释名词:1.复制体: 在DNA合成的生长点，即复制叉上，分布着各种各样与复制有关的酶和蛋白质因子，它们构成的复合物称为复制体:。
2.oriC:大肠杆菌的复制起点称为oriC，由245个bp构成，其序列和控制元件在细菌复制起点中十分保守。
3.引发体: 由DnaB解螺旋酶和Dna G引物合成酶构成了复制体的一个基本功能单位，称为引发体4.端粒：它是由许多成串短的重复序列所组成。
该重复序列通常一条链上富含G（G-rich)，而其互补链上富含C （C-rich)。
5.端粒酶: 是一种含有RNA链的逆转录酶，它以所含RNA为模板来合成DNA端粒结构。
6.一：填空题1.参与DNA复制的主要酶和蛋白质包括________________、________________、________________、________________、________________、________________和________________。
2.DNA复制的方向是从________________端到________________端展开。
3.大肠杆菌在DNA复制过程中切除RNA引物的酶是________________，而真核细胞DNA复制过程中切除RNA引物的酶是________________或________________。
4.大肠杆菌染色体DNA复制的起始区被称为________________，酵母细胞染色体DNA复制的起始区被称为________________，两者都富含________________碱基对，这将有利于________________过程。
5.大肠杆菌DNA连接酶使用________________能源物质，T4噬菌体DNA连接酶使用________________作为能源物质。
6.________________和________________酶的缺乏可导致大肠杆菌体内冈崎片段的堆积。
第34章 DNA的复制和修复
possible copying mechanism OF DNA
DNA复制方式有三种可能性，即全保留、半保留和分散式。
弥散式
2. DNA半保留复制的证明(两个)
(1) 密度梯度离心 (重同位素标记）
1958年Meselson和 Stahl采用重同位素 15N作DNA标记， 同时可以否定另外
两种复制方式
第34章 DNA的复制和修复
DNA Replication
DNA Replication and Repair
第一节 DNA的生物合成
DNA生物合成的方式：
DNA复制 DNA生物合成 DNA修复合成
反转录 DNA的体外复制：分子克隆（PCR）。
一、DNA复制
P408
DNA复制具有两个特点：（半保留复制）和（半不连续复制）
解释
• (1) 在 dut -突变体（ dUTPase缺失）中冈崎片
段比在 dut +中为短。这是因为U掺入机会增加；
• (2) 在 ung- （尿嘧啶N-糖苷酶缺失）突变体
中，新合成的DNA约有一半由片段组成。
• (3) 因为尿嘧啶N-糖苷酶缺失，不会切除U的 糖苷链，也就不会出现AP位点，所以碱沉淀时 不易断裂，从而保持了半不连续的原貌。
特殊的复制方式-D环复制
• D-环扩充越过被取 代链的复制起点； • 被取代链启动复制，方 向与第一条链相反； • 两条链的合成没有冈崎 片断
单向复制，全连续复制
特殊的复制方式-D环复制
D环复制： 线粒体、叶绿体DNA（不对称复制，两条 链的复制起点不在同一点上，一条链先复制，另一条 链保持单链而被取代：当一条链复制到一定程度时才 暴露出另一条链的复制起点，另一条链才开始复制， （单向复制，全连续复制，没有冈崎片段）
第12章DNA的复制重组与修复
DNA的复制、修复和重组
分子生物学的中心法则(central-dogma): 1958年，由Francis.Crick提出。
第一节
DNA的代谢
一、DNA代谢包括DNA复制、修复和重组
二、大肠杆菌遗传图
第二节
DNA复制的一般规律
一、关于模板的概念
模板（template）： 1.早期推测模板分子的表面可以让许多小分
复制一条新链。二个子代DNA分子碱基顺 序与亲代分子完全一致，其中一条链来自 亲代DNA链，另一条是新合成的。
The Meselson-Stahl experiment:
1957年， 由 Mathew Meselson 和Franklin Stahl设 计。
三、DNA复制的起点与方向
复制从原点（origin）开始双向进行的 John Cairns experiment
子按一定排列顺序排列，然后连接这些小 分子形成有特定结构和功能的大分子。 2.Watson-Crick DNA双螺旋结构表明，DNA 双链严格按碱基配对互补，故，如以一条 链为模板，可合成另一条有既定顺序的互 补链。
二、DNA复制是半保留的
半保留复制(semi conservative replication): 亲代的DNA双链，每条链都可作为模板，
具有高度专一的DNA修复功能（appears to have a highly specialized DNA repair function ）。
DNA聚合酶Ⅲ（ pol Ⅲ）： 为E.coli的主要复制酶（replicase）。
1.全酶含10种亚基,为不对称二聚体。 2.α,ε和θ 组成核心酶 （α具有5′→3′聚合 酶 活性， ε具有3′→5′外切酶活性和碱基选择功能） 。
DNA复制与修复
从复制起始点到终止点的区域，一个复制子仅一个复制起点i.复制子：能独立进行复制的单位a.复制叉：复制时，双链DNA解开成双股链分别进行，复制起始点呈现叉子的形式b.27）光活化修复：DNA光解酶可切开嘧啶二聚体的环丁烷恢复其DNA的原初结构。
光解酶含有可吸收蓝光为反应提供所需能量的色素分子。
28）SOS修复：指细胞在受到潜在致死性压力(如UV辐射、胸腺嘧啶饥饿、丝裂霉素C作用、DNA复制必需基因失活等因素)之后，出现有利于细胞生存、以突变为代价的代谢预警反应。
诱导DNA 聚合酶活性，涉及近20个sos 基因的表达，整个反应受到阻遏蛋白-LexA和激活蛋白-RecA的调节。
29）DNA损伤由辐射或药物等引起的DNA结构的改变。
包括DNA结构的扭曲和点突变。
DNA结构的扭曲会造成对复制、转录的干扰；而点突变则会扰乱正常的碱基配对，通过DNA序列的改变而对后代产生损伤效应。
小的DNA损伤通常可通过DNA修复纠正，而程度广泛的损伤可引起细胞程序性死亡。
30）氧化损伤在所有需氧细胞中由于超氧化物、氢过氧化物及最重要的羟基自由基等活性氧（ROS）的存在，会在正常条件下发生氧化损伤，这些自由基可在许多位点上攻击DNA，产生一系列特性变化了的氧化产物。
31）烷基化烷化剂是可将烷基（如甲基）加入到核酸上各种位点的亲电化学试剂，但其加入的位点有别于正常甲基化酶的甲基化位点，常见的烷基化试剂有MMS和ENU。
32）加合物紫外线照射可使DNA链上相邻嘧啶形成嘧啶二聚体，结果不能与其相对应的链进行碱基配对，导致DNA 局部变性，产生破坏复制和转录的大块损伤。
33）DNA的自发损伤由DNA内在的化学活性以及细胞中存在的正常活性化分子所致的损伤称为自发性损伤。
34）转氨作用：胞嘧啶会自发地水解脱氨变成尿嘧啶而造成点突变形成损伤。
35）脱嘌呤作用：在弱酸性条件下，核酸，尤其是DNA分子上的嘌呤碱基被脱除的过程。
36）脱嘧啶作用：基本概念1.DNA 复制修复2019年6月18日17:42核酸分子上的嘧啶碱基也可能发生脱除，但频率很低。
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第十四章DNA的复制和修复
一：填空题
1.参与DNA复制的主要酶和蛋白质包括______、_____、______、_____、_____、____和______。
2.DNA复制的方向是从________________端到________________端展开。
3.大肠杆菌在DNA复制过程中切除RNA引物的酶是________________，而真核细胞DNA复制过程中切除RNA引物的酶是________________或________________。
4. 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。
5. ___________和____________酶的缺乏可导致大肠杆菌体内冈崎片段的堆积。
6. 使用__________酶或____________酶可将大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ水解成大小两个片段，其中大片段被称为____________酶，它保留__________和___________酶的活性，小片段则保留了________酶的活性。
7. DNA拓扑异构酶Ⅰ能够切开DNA的___条链，而DNA拓扑异构酶Ⅱ能同时切开DNA的_____链。
8. DNA损伤可分为_________和_________两种类型，造成DNA损伤的因素有______和______。
9. 完成碱基切除修复至少需要__________、____________、___________和______________等几种酶。
10. 维持DNA复制的高度忠实性的机制主要有___________、_____________和______________。
二：是非题
1.[ ] DNA复制的总实性主要是由DNA聚合酶的3′→5′外切酶的校对来维持。
2.[ ] 端聚酶是一种Ribozyme。
3.[ ] 滚环复制不需要RNA作为引物。
4.[ ] 真核细胞DNA聚合酶α没有3′→5′外切酶的活性，因此真核细胞染色体DNA复制的忠实性低于原核细胞。
5.[ ] SSB能够降低DNA的Tm。
6.[ ] 大肠杆菌DNA复制的延伸速度取决于培养基的营养状况。
7.[ ] 原核细胞和真核细胞都是以甲基化作为DNA错配修复过程中识别新链和老链的标志。
8.[ ] DNA的后随链的复制是先合成许多冈崎片段，最后再将它们一起连接起来形成一条连续的链。
9.[ ] 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ只参与修复，并不参与染色体DNA的复制。
10.[ ] 在大肠杆菌SOS修复之中，RecA蛋白被激活，作为蛋白酶水解LexA 蛋白，从而引发SOS
反应。
11.[ ] 由于真核细胞的DNA比原核细胞DNA大得多，因此真核细胞DNA在复制过程中复制叉前进的速度大于原核细胞的复制叉前进的速度，这样才能保证真核细胞DNA迅速复制好
三：单选题
1.[ ]参与真核细胞线粒体DNA复制的DNA聚合酶是
A.DNA聚合酶α
B.DNA聚合酶β
C.DNA聚合酶γ
D.DNA聚合酶δ
E.DNA聚合酶ε
2.[ ] 真核细胞中与引发酶通常紧密结合在一起的DNA聚合酶是
A.DNA聚合酶α
B.DNA聚合酶β
C.DNA聚合酶γ
D.DNA聚合酶δ
E.DNA聚合酶ε
3.[ ] 识别大肠杆菌DNA复制起始区的蛋白质是
A.dnaA蛋白
B.dnaB蛋白
C.dnaC蛋白
D.dnaE蛋白
E.dnaG蛋白
4.[ ] DNA突变和DNA修复之间的平衡在生物进化中发挥着重要的作用，这是因为
A.DNA损伤过分严重总是导致物种的灭绝
B.DNA修复需要消耗ATP去纠正DNA的损伤
C.DNA损伤和DNA修复是细胞中互不相关的事件
D.胞嘧啶的脱氨基反应是一件罕见的事件，但却是引起突变的
E.生殖细胞中的DNA突变如果没有被修复，只可以允许自然选择
5.[ ] 在大多数DNA修复中，牵涉到四步序列反应，这四步序列反应的次序是
A.识别、切除、再合成、再连接
B.再连接、再合成、切除、识别
C.切除、再合成、再连接、识别
D.识别、再合成、再连接、切除
E.切除、识别、再合成、再连接
6.[ ] DNA复制需要一系列的蛋白质促进复制叉的移动，大肠杆菌DNA在体外的复制至少需要那些蛋白质？
A.DNA聚合酶Ⅰ、引发酶、SSB和连接酶
B.SSB、解链酶、和拓扑异构酶
C.连接酶、DNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ
D.DNA聚合酶Ⅲ、解链酶、SSB和引发酶
E.拓扑异构酶、解链酶和DNA聚合酶Ⅱ
7.[ ] 参与DNA复制的几种酶的作用次序是
A.DNA解链酶→引发酶→DNA聚合酶→DNA连接酶→切除引物的酶
B.DNA解链酶→引发酶→DNA聚合酶→切除引物的酶→DNA连接酶
C.引发酶→DNA解链酶→DNA聚合酶→DNA连接酶→切除引物的酶
D.DNA解链酶→引发酶→切除引物的酶→DNA连接酶→DNA聚合酶
E.DNA聚合酶→引发酶→DNA解链酶→DNA连接酶→切除引物的酶
四：问答题
1.在冈崎提出DNA复制的不连续性观点以后，对于DNA复制过程中是两条链都是不连续复制，还是仅仅是后随链才是不连续复制，存在着很大争议。
显然前导链的合成不需要不连续复制，但是许多研究者发现经脉冲标记的冈崎片段可以和亲代DNA的两条链杂交，这似乎意味着亲代DNA的两条链都可以作为冈崎片段的模板。
试提出一种机制解释前导链的复制也可能产生冈崎片段，并设计一个实验证明你提出的机制。
2.已发现大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的3′→5′的外切酶活性并不能区分3′端错误配对的核苷酸和正确配对的核苷酸。
3′-端正确配对的核苷酸和错误配对的核苷酸可被相同的速度切下。
你如何解释这种观察到的结果与3′→5′的外切酶活性提高复制的忠实性这一事实不相冲突。
3.请设计一个实验证明野生型的大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ在催化DNA复制的过程中具有自我校对的能力。
4.简述维持DNA复制的高度忠实性的机制。
你预计前导链复制的忠实性与后随链复制的忠实性会是一样吗？
5.Matthew Meselson和Franklin Stahl为了验证DNA复制是半保留复制，设计了一个非常巧妙的实验：将大肠杆菌先放到含有的培养基中连续培养15代，以使细胞内的DNA上的N原子几乎都是，然后将大肠杆菌改放在的培养基上继续培养数代。
分别分离各代细胞的DNA，再使用CsCl密度梯度离心方法分析各代DNA，并比较各代细胞DNA在离心管中的相对位置。
最终确定了DNA复制的确遵循半保留规则。
<br>试问：(1)如果DNA采取的是全保留复制的原则，则从在的培养基上培养的第三代细胞中抽取的DNA在密度梯度离心中，DNA条带所处的位置与半保留复制有何不同？<br>(2)假如是弥散型复制呢？<br>(3)如果将本来在的培养基上培养的细胞，直接改放在的培养基中培养数代，同样抽取各代细胞中的DNA，通过密度梯度法离心分析各代DNA在离心管中的相对位置，那么能否得到类似的结论呢？
6.试比较切除修复和光复活机制是如何清除由紫外线诱导形成的嘧啶二聚体的？你可使用什么方法区分这两种机制？
<br><br>通过以上信息，你能确定野生型和突变型DNA复制的终止是怎样发生的吗？。