生物化学讲义16-DNA的复制、修复和重组 考研生物化学精编辅导讲义
生物化学·DNA的复制和修复-PPT文档资料
（某些噬菌体DNA复制方式）
（线粒体DNA的复制 方式）
Байду номын сангаас成一次复制的时间：
细菌DNA复制叉移动速度：50 000bp/min 真核生物1000～3000bp/min 例：某细菌的染色体是环状的双链DNA分子，有 5.2×106个碱基对
三、原核生物DNA聚合反应有关的酶类
（一）DNA聚合酶(DNA polymetases) （二）引物酶(peimase)：启动RNA引 物链的合成。 (三） DNA连接酶（DNA ligase） p419（四）DNA的两条链解开后才能 作为模板，解开其双螺旋的结构是一 些酶和蛋白共同作用的结果，目前已 知的解旋、解链酶共3种，包括拓扑异 构酶(topoisomerase)、DNA解链酶 (DNA helicase)、DNA单链结合蛋白 (single-strand binding protein, SSB)。
反转录(reverse transcription)：
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
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。
第十四章 DNA的复制和修复
【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
(整理)第十六章DNA的复制与修复--王镜岩《生物化学》第三版笔记完美打印版
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置，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：噬菌体φX174DNA 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。
DNA重组培训讲义.pptx
5、连接分子的拆分
链交换形成的连接分子必须拆分 （resolution），彼此分离为双链DNA 分子。由于交联在一起的两条双链DNA 分子实际上处在不断地异构化中，切口 可能在两对同源链中任意一对上发生。
根据链裂断切开的方式不同，得到的重组产物也不 同。如果切开的链并非原来断裂的链，重组体异源 双链区的两侧来自不同亲本DNA，则称为拼接重组 体（splice recombinant），此种重组又叫做交 互重组（reciprocal recombination）。
3、分支迁移
两个双螺旋形成的交 叉连接很容易以拉链 式效应扩散，也就是 链交换可沿着双链滑 动，这个过程称为分 支迁移（branch migration）
4、Holliday结构
重组中连接两个 DNA双链的交换 中间物含有4股 DNA链，在其连 接处为了转换配 对所形成交叉链 的连接点称为 Holliday结构。
转化（transformation）、 转导（transduction）、 细胞融合（cell fusion）。
1、细菌的接合作用
细菌的细胞相互接触时遗传信息可由一个细胞转移到另一细胞，称为接合作 用。供体细胞为雄性，受体为雌性。通过接合而转移DNA的能力由接合质粒 提供，与接合功能有关的蛋白质均由接合质粒所编码。能够促使染色体基因 转移的接合质粒称为致育因子（fertility factor），简称性因子或F因子。
3、细菌的转导
转导（transduction）是通 过噬菌体将细菌基因从供体 转移到受体细胞的过程。
4、细菌的细胞融合
在有些细菌的种属中可发生由 细胞质膜融合导致的基因转 移和重组。
三、大肠杆菌重组的分子基础
在细菌重组反应中活性最为明显的是由 大肠杆菌染色体上rec 基因和ruv 基因 编码的一些酶。
生物化学-生化知识点_第九章 DNA的复制与修复
第九章 DNA的复制与修复下册 P406DNA是生物遗传的主要物质，DNA复制即以原来DNA分子为模板合成出相同分子的过程。
9-1 DNA复制生物系统的遗传信息主要表现为DNA分子中特异的核苷酸排列顺序。
DNA整个分子复制，可以将遗传信息由亲代传给子代，碱基配对原理是遗传信息传递的基本机制。
①①①DNA的半保留复制：一个亲代DNA分子变成两个子代分子，每个子代分子双链中一条来自亲代分子，一条是新合成的互补链，这种复制方式称为半保留复制。
见P407 图34-2。
证实：同位素标记法1.在15NH4Cl培养基中连续培养E. coli 12代，制备15N标记的E. coli的DNA。
2.半保留复制证实：将15N DNA的E.coli转移到14N氮源中培养，一代后，所有DNA密度介于15N-DNA和14N-DNA之间，形成一半含15N，一半含14N的杂合分子。
两代后，14N分子和14N-15N杂合分子等量出现。
当把14N-15N杂合分子加热变性，可分开成14N-链和15N-链两条链，且这些亚单位经许多代复制仍保持完整性。
DNA半保留复制机制可以说明DNA在代谢上的稳定性，是所有已知基因的复制形式。
即使一些病毒在生命周期一部分中出现单链DNA，但复制时必为双链DNA。
①①①DNA复制的起点和方式：复制叉：DNA复制生长点处形为叉形，故称为复制叉。
新DNA合成与亲代DNA解链在同一部位同时进行。
DNA复制时大多是双向进行，形成两个复制叉或生长点。
也有单向的，只形成一个复制叉或生长点。
见P408 图34-4。
对称复制：两条链同时进行复制。
不对称复制：一条链复制后再进行另一链的复制。
环形DNA复制时在显微镜下可以看到形如眼形的θ型结构。
P409 图34-5。
P411 图34-8显示了DNA不同复制方式。
A：直线双向， B：多起点双向， C：θ型双向， D：θ型单向，E：滚动环， F：D环， G：2D环。
细菌DNA复制叉移动速度大约为5万bp/分，E.coli完成复制40分钟，在丰富培养基中20分钟即可分裂一次。
生物化学讲义16-DNA的复制、修复和重组 考研生物化学精编辅导讲义
第三部分、分子生物学－信息途径第十六节：DNA的复制、修复和重组中大历年考题：一、填空题1. DNA 复制时，引发前体和引发酶构成____________。
（0828）2. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。
（0724）3. 基因组中能独立复制的单位称__________。
（0725）4. 现已发现大肠杆菌有五种不同的DNA 聚合酶，其中真正负责DNA 复制的是_________。
（0619）5. DNA 复制的两大特点是_________复制和_________复制。
（0501）6. 基因组中能够独立复制的单位称_________。
（0502）7. DNA 连接酶催化的连接反应需要能量供给，大肠杆菌以_________为能量来源，而动物细胞以_________为能量来源。
（0503）8. 大肠杆菌的三种DNA 聚合酶中有5’-3’外切酶活性的是_________。
（0504）9. 真核生物DNA 聚合酶中负责冈崎片段合成的是_________。
（0505）10. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。
（0506）11. DNA 复制后最常见的修饰是某些碱基的___________，目的是自我识别，以免受到自身核酸内切酶的破坏。
（0524）12. 反向重复序列_________（05三7）13. 基因突变________（05三9）14. 复制体________（05三10）15. 基因家族_________（04三5）16. 复制子__________（04三8）二、判断题1. 生物物种随基因组增大，独特基因减少，家族基因增多。
（0820）2. 细胞器基因组都是环状DNA 分子。
（0828）3．小鼠基因组的中性位点的年替换率大于人类的基因组。
（0830）4. 原核生物和真核生物的聚合酶都是以dNTP 为底物。
（0719）5. 噬菌体的整合由整合酶引发，其功能相当于Ⅱ型拓扑异构酶。
生物化学中的DNA复制和修复机制
生物化学中的DNA复制和修复机制DNA复制和修复机制在生物化学领域中扮演着至关重要的角色。
DNA是细胞内的遗传物质，携带着生物体遗传信息的重要载体。
为了维持细胞的正常功能和遗传信息的准确传递，DNA需要不断地进行复制和修复。
本文将深入探讨生物化学中的DNA复制和修复机制，揭示其重要性和运作原理。
DNA复制是细胞分裂过程中至关重要的环节。
在细胞分裂前，DNA必须准确地复制一份，以确保新生细胞能够继承完整的遗传信息。
DNA复制的过程涉及到多种酶和蛋白质的协同作用。
其中，DNA聚合酶起着至关重要的作用。
DNA聚合酶能够沿着DNA链进行“读取”和“复制”操作，通过亲和配对原则将适当的碱基对应到新合成的链上，实现DNA双链的复制。
此外，DNA复制还涉及到DNA解旋酶、DNA 连接酶等辅助酶的协同作用，确保复制过程的顺利进行。
在DNA复制的过程中，难免会出现错误。
这时，DNA修复机制就发挥出重要作用。
DNA修复机制能够及时发现并纠正DNA链上的错误。
其中，最为常见的DNA修复机制包括错配修复、同源重组修复、核苷酸切除修复等。
错配修复主要针对DNA链上的碱基配对错误进行修复，保证DNA链上的碱基配对正确无误。
同源重组修复则主要针对DNA链上的严重错误或致命损伤进行修复，通过结合同源染色单体，使DNA链进行重组修复。
核苷酸切除修复则主要针对DNA链上的局部损伤进行修复，通过切除损伤的部分，重新合成新的DNA链。
总结来说，DNA复制和修复机制在生物化学中具有重要意义。
通过精细的调控和协同作用，DNA复制和修复能够确保DNA遗传信息的准确传递和细胞功能的正常发挥。
对于生物体的存活和繁衍起着至关重要的作用。
深入了解和研究DNA复制和修复机制，不仅有助于揭示生物体内部遗传信息的传递规律，还有助于探索DNA损伤与疾病之间的关系，对于医药领域的发展也具有积极的意义。
我们期待着在未来的研究中，能够进一步揭示DNA复制和修复机制的奥秘，为人类健康和生命科学的发展做出更大的贡献。
生物化学 第19章DNA复制修复和重组
第一节
DNA 的 复 制
DNA的遗传信息最终是以蛋白质的形式表现的。DNA 通过复制把遗传信息传给子代，子代在个体发育中将 DNA上的信息通过转录传递到RNA上，然后的以RNA为模 板合成蛋白质。 一 DNA复制的半保留
（semiconservative replication）
5 引发体（primosome）引发RNA引物的合成 , 两条新链的合成都需要RNA引物。引发体是由多种 蛋白构成的约600kD的蛋白复合物，包 括Dnd B蛋 白和Dnd G蛋白（引物酶－primase）。每个 Okazaki（冈琦）片段的起动合成都需要引物体。 引物酶或者 RNA聚合酶催化引物的合成。 6 拓扑异构酶：DNA旋转酶（gyrases）是类型 Ⅱ拓扑异构酶；复制叉前面产生的正的超螺旋在 ATP供能的情况下， DNA旋转酶能引入负的超螺旋。
二
复制子的起点和复制方向
（一） 复制子的含义与方向 复制子(replicon) ：基因组上能独立进行复制 的单位。 一般认为细菌DNA分子作为一个复制单位完 成复制，真核生物染色体DNA能在许多个起始点起 始复制, 同时双向进行。以短时间，大量复制的 优势克服了基因组大，需要时间长的问题。
（二） E.coli DNA的复制是定点起始双向 进行的(Cairns 复制模型) 1963年，cairns等人用氚（3H）标 记的脱氧胸嘧啶核苷酸（d-3H-TTP）进行 E.coli DNA的复制实验证实了细菌, 某些 噬菌体, 高等真核生物染色体DNA的复制都 是定点起始双向进行的。
3
拓扑异构酶（topoisomerase）： 是用来将解链酶作用后产生的扭转张力释放掉而快速解除 复制叉移动产生的超螺旋。 拓扑异构酶Ⅰ（先在E.Coli中发现，过去称ω蛋白，也称 转轴酶、松旋酶或松弛酶）：解开DNA的负超螺旋断开单链， 使 DNA链下游沿轴松解方向旋转成松驰状态，然后封闭切口， 不耗能。不能解开正超螺旋 拓扑异构酶Ⅱ（旋转酶或促旋酶）：引入负超螺旋。断开 双链，链呈松驰状态后封闭切口，耗能时能使DNA分子转变为 负超螺旋，更好地起模板作用。没有ATP水解提供能量，可使 负超螺旋松弛。 拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱ广泛地存在于原核和真核生物细胞中。
第二章 DNA的结构、复制和修复(共47张PPT)
第一节 染色体
〔2〕核小体结构要点 每个核小体单位包括200bp左右的DNA、 一个组蛋白八聚体以及一个分子的组蛋白H1；组蛋白八聚体构 成核小体的核心结构，分子量100kD，由H2A、H2B、H3和H4各两 个分子所组成；DNA分子以左手方向盘绕八聚体两圈，每圈83bp， 共166bp。用微球菌核酸酶水解，可得到不含组蛋白H1的146bp 的DNA片段(1.75圈)。一个分子的组蛋白H1与DNA结合，锁住核 小体DNA的进出口，从而稳定了核小体的结构；两个相邻核小体 之间以连接DNA(1inkerDNA)相连，长度为0～80bp不等〔图22〕。
第一节 染色体
二、原核生物的染色体
1．细菌染色体形态结构
大肠杆菌染色体长为1 333μm，而要装入长约2μm宽1μm的细胞 中，为此DNA必定以折叠或螺旋状态存在。有实验证明：在DNA分子进 行折叠或螺旋过程中还依赖于RNA分子的作用。如300μm的环状DNA 〔图2-1A〕，通过RNA分子的连接作用将DNA片段结合起来形成环 〔loop〕，从而导致DNA长度缩小成为25μm〔图2-1B〕，在活体大肠 杆菌染色体上约有50多个这样的环。接着每个环内DNA进一步螺旋， 使DNA长度进一步缩短为1.5μm，而形成更高级结构的染色体〔图21C〕。因此，细菌的染色体不是一条裸露的DNA链，而是以高度的组 装形式存在，同时这种组装不仅为了适应细菌细胞的狭小空间，而且 还要有利于染色体功能的实现，便于染色体复制和基因表达。
非组蛋白的功能：①能帮助DNA分子折叠，以形成不同的结构 域，从而有利于DNA的复制和基因的转录；②协助启动DNA复制； ③特异性地控制基因转录，调节基因表达。非组蛋白和组蛋白一 样可以被磷酸化，这被认为是基因表达和调控的重要环节。
DNA的复制、修复和重组
非细菌重组所必需 噬菌体编码
• 整合宿主因子（integration host factor，IHF）
宿主编码
• Xis蛋白：改变DNA结构，使其对整合呈惰性
参与切除反应
DNA的复制、修复和重组
DNA的复制、修复和重组
交错7bp切开DNA
DNA的复制、修复和重组
DNA的复制、修复和重组
DNA的复制、修复和重组
DNA的复制、修复和重组
（一）细菌的转座因子
1、插入序列（Insertion Sequence，IS） ——是简单转座模序 只编码起始自己转座的蛋白 转座频率各异
结构特点： 两侧末端为倒转重复序列（inverted repeats） 旁侧为宿主DNA短正向重复序列
DNA的复制、修复和重组
2、转座子 ——带有编码转座功能酶的基因 及抗性（或其他标记）基因
烈性噬菌体
DNA的复制、修复和重组
温和噬菌体
DNA的复制、修复和重组
普遍性转导（generalized transduction）
DNA的复制、修复和重组
• 完全的复制、修复和重组
局限性转导（restricted transduction）
• 特异性转导
• 溶原期时噬菌体DNA整合在细菌染色体特定部位， 噬菌体DNA发生偏差分离，将自身一段DNA留在细菌 染色体上，而带走了细菌DNA上的基因。
DNA的复制、修复和重组
F因子
• 化学本质是DNA • 以自主状态存在
或整合到细菌的染色体上 • 可在细菌细胞间转移并传递遗传物质
DNA的复制、修复和重组
5’
DNA的复制、修复和重组
性导(sexduction)与F΄因子
分子生物学 DNA的复制、损伤与修复
二、 解链相关酶类
1. 解旋酶(helicase) 2. 拓扑异构酶（topoisomerase I、II）
3. 单链DNA结合蛋白(SSB)
DNA解旋酶(helicase)（解链酶）
5′
3′
功能：DNA的双螺旋解链（解
DNA双链），解开一对碱基， 需2分子ATP， 作用点：DNA上局部单链处， 向双链方向解链。
时的方式是不同的。 定义：在DNA复制过程中，亲代DNA分子中以3’→5’方向的母链作为模板指 导新的链以5’→ 3’方向连续合成;另一股以5’→ 3’ 为方向的母链则指
导新合成的链以 5’→ 3’方向合成1000—2000个核苷酸长度的许多不连续
的片段（岗崎片段）。这种复制方式称之为半不连续复制。
Ⅱ型拓扑异构酶
由两个A亚基和两个B亚基组成，即A2B2。 它能使DNA的两条链同时发生断裂和再连接， 当它引入负超螺旋以消除复制叉前进带来的扭 曲张力时，需要由ATP提供能量。 两种拓扑异构酶在DNA复制、转录和重组 中均发挥重要作用。
拓扑异构酶 I 抑制剂：喜树碱类
拓扑异构酶 II 抑制剂：依托泊苷，多柔比星，阿霉
大肠杆菌DNA复制起点在起始阶段的结构模型
DnaB (解螺旋酶)
SSB
DnaA
复制方向
DNA合成的方向单向、双向？
1个起始点
ori 双向复制 以起始点为中 心，向两个方 向进行复制
复制子 真核生物两个相 邻复制起始点之间 的DNA片段 ori
ori
ori
多个起始点
二、
DNA复制的酶学
1. 模板：解开成单链的DNA母链
3
5 3
领头链 (leading strand)
【细胞分子生物学】第二章 DNA的复制、修复和重组
第二章DNA的复制、修复和重组第一节DNA的复制(DNA Replication)一、DNA复制的基本特性1.半保留性(Semi-Conservative)Meselson-Stahl实验2.双向复制(一般)复制起始点(origin)+两侧复制叉=复制单位(复制子, Replicon)3.半不连续性(Semi-discontinuous)前导链(leading strand)-连续合成随从链(Lagging Strand)-不连续,由岗崎片段(okazaki fragment)连接而成.二、DNA复制必需的成份(真核生物)1.染色体DNA复制必需三种核苷酸序列①复制起点②着丝粒③端粒.2．RNA引物(RNA Primer)一般8-14nt.带游离3'-OH末端.3.参加DNA复制的主要酶和蛋白质①DNA聚合酶(DNA Polymerase)真核DNA复制的主要酶DNA Pol a/δ.功能:从5'-3'方向延伸与模板互补的子代链.1②引发酶(Primase)与其他多种蛋白组成多蛋白复合体-引发体(Primosome).催化RNA引物合成和复制起始.③DNA连接酶(DNA Ligase)催化一个双链DNA的5'磷酸与另一双链DNA的3'-OH形成磷酸二酯键.④DNA解链酶(DNA Helicase),打开DNA双链.⑤增殖细胞核抗原(Proliferating cell nuclear antigen.PCNA)辅助催化前导链合成.⑥端粒酶(Telomerase)末端复制问题。
端粒酶负责染色体末端(端粒)复制,是由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白.其中的RNA成分是端粒复制的模板.(因此端粒是逆转录酶)作用:维持端粒长度.端粒酶活性可用基于PCR的“TRAP”（Telomerase repeat amplification protocol）法测定（Kim,N et al.,science,266,2011-2014(1994)端粒与细胞寿命。
高中生物第十一章DNA的复制、修复与重组DNA
第十二章DNA的复制、修复与重组DNA技术DNA是储存遗传信息的物质，亲代的遗传信息如何真实地传给子代，这个问题的实质就是DNA分子如何复制(replication)成完全相同的两个拷贝，即DNA的合成，可见通过复制，遗传信息得以在传代中保留。
DNA分子中的遗传信息又如何表达呢？现知基因表达的第一步是通过转录(transcription)，即DNA的碱基按互补配对（G-C，A-T，A-U）的原则转变为RNA分子上相应的碱基序列，接着RNA通过翻译（translation），以三个碱基的序列作为一个氨基酸的遗传密码，从而决定蛋白质的一级结构。
不同基因编码不同结构的蛋白质，表现出不同的功能，因而体现出多种多样的生命现象。
遗传信息从DNA经RNA流向蛋白质的过程，是Crick于1958年提出的，称为分子生物学的中心法则(central dogma)(图12-1)。
1970年Temin提出“逆向转录”(reverse transcription)扩充了中心法则的范围。
基因或DNA是遗传信息的携带者，在细胞分裂过程中，亲代细胞所含的遗传信息，完整地传递到两个子代细胞。
这个过程的实质问题是DNA分子如何复制成完全相同的两个拷贝，有许多酶和蛋白质参与复制过程，通过正确和完整的复制，亲代DNA的遗传信息真实地传给子代，这是遗传信息一代一代传递下去的分子基础，这也是本章的重点内容。
但生物体内外环境存在着使DNA分子损伤的因素，因此机体还必须有一套DNA修复的机制。
最后还将介绍一些有关重组DNA技术的概念和方法。
第一节DNA复制的几个基本原则一、半保留复制Watson和Crick于1953年提出的DNA双螺旋模型，碱基互补配对的原则，为DNA分子的复制提供了理论基础，即亲代的DNA双链，每股链都可以作为模板，按碱基互补配对原则指导DNA新链的合成，这样合成的两个子代DNA分子，碱基序列与亲代分子完全一样。
但一条链是来自亲代的DNA链，另一条链是新合成的链，此即为半保留复制(semiconservative replication)。
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第三部分、分子生物学－信息途径第十六节：DNA的复制、修复和重组中大历年考题：一、填空题1. DNA 复制时，引发前体和引发酶构成____________。
（0828）2. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。
（0724）3. 基因组中能独立复制的单位称__________。
（0725）4. 现已发现大肠杆菌有五种不同的DNA 聚合酶，其中真正负责DNA 复制的是_________。
（0619）5. DNA 复制的两大特点是_________复制和_________复制。
（0501）6. 基因组中能够独立复制的单位称_________。
（0502）7. DNA 连接酶催化的连接反应需要能量供给，大肠杆菌以_________为能量来源，而动物细胞以_________为能量来源。
（0503）8. 大肠杆菌的三种DNA 聚合酶中有5’-3’外切酶活性的是_________。
（0504）9. 真核生物DNA 聚合酶中负责冈崎片段合成的是_________。
（0505）10. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。
（0506）11. DNA 复制后最常见的修饰是某些碱基的___________，目的是自我识别，以免受到自身核酸内切酶的破坏。
（0524）12. 反向重复序列_________（05三7）13. 基因突变________（05三9）14. 复制体________（05三10）15. 基因家族_________（04三5）16. 复制子__________（04三8）二、判断题1. 生物物种随基因组增大，独特基因减少，家族基因增多。
（0820）2. 细胞器基因组都是环状DNA 分子。
（0828）3．小鼠基因组的中性位点的年替换率大于人类的基因组。
（0830）4. 原核生物和真核生物的聚合酶都是以dNTP 为底物。
（0719）5. 噬菌体的整合由整合酶引发，其功能相当于Ⅱ型拓扑异构酶。
（0722）6. 人类的球蛋白基因基因簇包括了在不同发育阶段表达的各种基因。
（0727）7. 原核生物基因组包括少量的非转录DNA，如复制和转录的调控区域。
（0728）8. 在复制子中，复制起点与自主复制相关，而与复制的拷贝数不相关。
（0601）9. 5－氟尿嘧啶是直接抑制DNA 复制的抗癌药。
（0602）10. 真核细胞都是二倍体，而原核细胞都是单倍体。
（0622）三、问答题1. 简述生物物种保持稳定的分子基础。
（08三7）2. 随着逆转录酶的发现，有人认为RNA 是最初的遗传信息载体，但为什么目前发现的物种多数以DNA 作为贮存遗传信息的物质？（07三4）3. 限制性内切酶在酶切过程中有哪些影响因素？（07三6）4. 简述形成抗体多样性的分子机制。
（07三8）5. 有很多因素可以导致DNA 的损伤，但又是如何保证“种瓜得瓜，种豆得豆”的呢？（06三5）6. 简述真核生物与原核生物DNA 复制的异同。
（05四7）7. 简述真核生物与原核生物基因组结构的主要差别。
（05四8）知识点复习：§16.1 DNA的复制DNA的生物合成:两种方式①DNA复制②RNA反转录DNA复制的特征：半保留复制：DNA复制过程中，新产生的子代分子的一条链来自亲代，另一条链是新生成的，复制方式称为DNA的半保留复制。
半不连续复制：DNA复制时，一条链的合成方面与复制叉移动方向一致，称为前导链，其合成是连续的，另一条链的合成方向与复制叉移动方向相反，称为滞后链，其合成是不连续的，这种复制方式称为半不连续复制，不连续片段称为冈崎片段。
双向复制：原核生物复制时，DNA从起始点向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。
DNA复制的起点和方式（1）：复制起点复制起点是以一条链为模板起始DNA合成的一段序列。
有时，两条链的复制起点并不在同一点上（不对称复制，如D环复制）。
复制单位复制子，基因组能独立进行复制的单位，每个复制子都含有一个复制起点。
原核生物的DNA和真核生物细胞器的DNA是单个复制子，真核生物染色体DNA是多复制子，都在一个固定的起点开始复制，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，少数是单向复制，形成一个复制叉。
真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。
习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子。
复制子是独立完成复制的功能单位。
复制方式滚环式，如：噬菌体ΦX174；D-环式，如：线粒体、叶绿体DNA复制。
直线双向复制，真核染色体DNA采用这种方式。
真核生物染色体DNA的复制速度比原核生物的慢。
参与DNA复制的物质：底物: dATP, dGTP, dCTP, dTTP聚合酶: 依赖DNA的DNA聚合酶模板: 解开成单链的DNA母链引物: 提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合其他的酶和蛋白质因子原核生物DNA聚合反应有关的酶类：DNA聚合酶拓扑异构酶：兼具内切酶和连接酶活力，能迅速将DNA超螺旋或双螺旋紧张状态变成松驰状态，便于解链。
DNA解链酶单链结合蛋白(SSB)：结合在解开的DNA单链上，防止重新形成双螺旋。
引物酶和引发体：启动RNA引物链的合成。
DNA连接酶拓扑异构酶：拓扑异构酶Ⅰ可使DNA双链中的一条链切断，松开双螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。
拓扑异构酶Ⅱ可切断DNA双链，使DNA的超螺旋松解后，再将其连接起来。
DNA解链酶：解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。
目前发现存在至少存在两种解链酶。
单链DNA结合蛋白：单链DNA结合蛋白（SSB）又称螺旋反稳蛋白（HDP）。
这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。
其作用为：①使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNA，便于以其为模板复制子代DNA；②保护单链DNA，避免核酸酶的降解。
E.coli. DNA聚合酶I（Kornberg酶）单体酶，含一个Zn2+。
用蛋白水解酶将DNA聚合酶I部分水解可得：大片段（Klenow），活性：5’→3’聚合活性、3’→5’外切活性。
小片段，活性：5’→3’外切活性（只作用于双链DNA的碱基配对部分，切除修复）。
Klenow片段的用途：a.补齐DNA 3，隐缩未端;b.标记DNA片段未端;c.cDNA 合成第二链d.DNA测序功能：对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。
E.coli. DNA聚合酶Ⅱ单体酶，可能在DNA的修复中起某中作用。
基因发生突变，细菌依然能存活E.coli.DNA聚合酶Ⅲ（复制酶）寡聚酶，全酶由10种共22个亚基组成，α、ε和θ三种亚基组成核心酶。
DNA聚合酶Ⅲ是合成新链DNA主要的酶，又称复制酶。
5’→3’外切酶活性只作用于单链DNA。
DNA连接酶:大肠杆菌和其他细菌的DNA连接酶以NAD作为能量来源，动物细胞和噬菌体的连接酶以ATP作为能量来源。
原核生物的DNA复制的过程:预引发：1．解旋解链，形成复制叉：由蛋白因子（如dnaB等）识别复制起始点，拓扑异构酶和解链酶使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。
单链DNA结合蛋白（SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。
2．引发体组装：其他蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。
引发：在引物酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RNA片段，从而获得3'端自由羟基（3'-OH）。
复制的延伸:由DNA聚合酶催化，以3'→5'方向的亲代DNA链为模板，从5'→3'方向聚合子代DNA链。
在原核生物中，参与DNA复制延长的是DNA聚合酶Ⅲ；而在真核生物中，是DNA聚合酶α(延长随从链)和δ（延长领头链）。
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’，这一条链被称为前导链。
而以5‘→3’方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时其链的聚合方向与复制叉移动的方向相反，这条链是不连续合成的，称为随后链。
冈崎片段：由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的，因此，随后链的合成也是一段一段的。
DNA在复制时，由随后链先形成的一些短DNA片段称为冈崎片段。
冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。
复制的终止：去除引物，填补缺口：在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ来水解去除RNA引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。
连接冈崎片段：在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。
真核生物DNA的复制：真核生物染色体DNA是多复制子，有多个复制起点，每个复制子在100-200bp之间，比细菌染色体DNA小得多。
真核生物DNA复制叉移动的速度也比原核的慢。
真核生物染色体DNA复制时，核小体解开，但组蛋白八聚体并不散开。
真核生物DNA的末端有端粒结构，富含G/C。
人的端粒为TTAGGG。
端粒的功能是：A，稳定染色体末端结构。
B、防止染色体间末端连接。
C、可补偿滞后链5-末端在消除RNA引物后造成的空缺。
端粒酶是一种含有RNA链的逆转录酶，它以所含的RNA为模板合成DNA端粒结构。
保证复制忠实性的原因主要有以下三点:DNA聚合酶的高度专一性严格遵循碱基配对原则。
DNA聚合酶的校对功能错配碱基被3’-5’外切酶切除。
起始时以RNA作为引物起始时以RNA作为引物的作用：DNA复制为什么要合成一个RNA引物，而后又把这个引物消除呢？这是保证DNA聚合过程高度精确的又一措施。
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。
因此先合成一条低忠实性的多核苷酸来开始DNA的合成，并以核糖核苷酸来表示是“暂时”的，当DNA开始聚合以后再以53外切酶的功能切除，以高忠实性的脱氧核苷酸取而代之，确保复制的忠实性。
逆转录－RNA指导的DNA合成：逆转录酶有3种酶的活性：①依赖RNA的DNA聚合酶活力：合成DNA②RNaseH活性：水解除去RNA-DNA杂合分子中的RNA③依赖DNA的DNA聚合酶活性：以DNA为模板合成双链DNA逆转录酶存在于所有致癌RNA病毒中，它的存在与RNA病毒引起细胞恶性转化有关。
逆转录酶无校对功能，因此错误率较高，端粒酶就是一种逆转录酶。
逆转录酶的引物可以是寡DNA，也可以是RNA，但要有游离3’-OH末端。
§16.2 DNA的修复DNA的损伤修复：一些物理化学因子如紫外线、电离辐射和化学诱变剂均可引起DNA损伤，破坏其结构与功能。