第3章 DNA复制(1)

Ed., 2005 吴乃虎. 基因工程原理（上、下）. 1999，2001
关于学习方法
理解和掌握分子生物学基本理论
指导分子生物学实践
准确理解和运用分子生物学的基本概念 分子生物学的基本理论或结论：
知其然，知其所以然
启发! 创造性思维!!!
Central Dogma of Live
DNA
3.1.1 复制的基本过程 3.1.2 模板 3.1.3 半保留复制 3.1.4 复制的起点与方向 3.1.5 半不连续复制 3.1.6 复制的引物
3.1.7 线性DNA末端的复制
DNA复制：亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作
用下，分别以每条单链 DNA分子为模板，聚合与自 身碱基可以互补配对的游离的dNTP，合成出两条与 亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子的过程
tumor antigen genes: SV40 large T Ag 端粒逆转录酶(TERT)基因 ?
Why/How to study MB?
Practical/theory questions?
4. Gene expression & its regulation
1) Developmentally/Tissue-specifically ?
Innovation
Creation
Carve-out
第3章 DNA复制
DNA Replication
遗传物质的分子机制
分子生物学的核心
Watson & Crick: 一种遗传物质必
须能行使2种功能：
自我复制 对细胞的高度特异性的影响 遗传物质的基本属性：

基因的自我复制

控制性状的表达
Why/How to study MB?
Practical/theory questions?
5. Bio-diversity & evolution
Mutation/Recombination/Re-arrangement
Molecular basis of
Microbes: serotype diversity/Cross protection Polymorphism and its application
Why/How to study MB?
Practical/theory questions?
2. How to understand and use a plasmid?
1) 2) 3) 4)
Cloning/expression vector ?
Prokaryotic/Eukaryotic ? High/low copy number ? Can be co-transformed ?
16
% of his genes were likely to have come from a black ancestor of African descent Most people of European descent would have no more than 1%
1962
化学家计算出部分"生命配方"
生物起源于地球/太空？ 太空：
在太空和陨石中探测到生物分子成分 A在星际云中形成，随降雨来到地球
Computational Biology 计算生物学
地球：如何从零开始合成生命的重要分子？
1960，证实HCN+NH3 →A，原理？？？ 2007，Schleyer 从理论上计算出HCN→A
James D. Watson
Watson-Crick Double Helix model, 1953
A Nobel
Prize-winning scientist who provoked a public outcry by claiming black Africans were less intelligent than whites has a DNA profile with up to 16 times more genes of black origin than the average white European.
主要参考书
郑用琏等，基础分子生物学，高教出版社，2007 Robert F. Weaver, Molecular Biology, 2nd Ed., 2001 余龙等译. Benjamin Lewin, Genes 8, 2005 / Genes 9, 2007 杨焕明等译. JamesD. Watson, Molecular Biology of Gene, 5th
Why/How to study MB?
Practical/theory questions?
3. How to establish a cell line?
细胞永生化 (cellular immortalization)：
1) Tumor cells 2) Transformation by
的所有反应步骤
3.1.1 DNA复制的基本过程
起始(initiation)：
起始蛋白复合物识别复制起始点(origin, ori)
解链(dsDNA→ssDNA)，在复制叉处起始子链合成
延伸(elongation)：
Replisome沿DNA移动（方向？）
母链解开，子链合成（酶、能量？）
第三章 DNA的复制（6学时）
第四章 RNA的转录（6学时）
第五章 蛋白质的翻译（6学时）
第六章 基因表达的调控（12学时）
第七章 基因突变和重组的分子基础（3-4学时）
Genetic Central Dogma
Genetic Central Dogma
Why/How to study MB?
(spatio-temporal regulation) 2) Stress response (microbes, animals, plants) 3) Transcriptionally/Translationally ? 4) Epigenetics: Imprinting Dam/Dcm (methylation) Transgenesis/Nuclear transfer
1. How to construct a expression vector?
1) 2) 3) 4) 5)
Transcription：promoter, terminator
Translation: RBS, stop codon, codon bias Fusion expression/Express separately ? Operon/Expression cassettes connected end to end ? Same/Opposite direction ?
研究试材的特殊性(温度敏感型ts，突变抑制体系Su)？
ds, ss, linear, circle DNA：缺乏统一的模式？ DNA复制起始控制机理?

3.1.2 DNA复制的模板
DNA复制：亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分
别以每条单链 DNA分子为模板，聚合与自身碱基可以互补 配对的游离的dNTP，合成出两条与亲代DNA分子完全相同 的子代DNA分子的过程
Why/How to study MB?
Practical/theory questions?
6. MB terminology
1) 2) 3) 4)
allele / imprinting
homology / similarity homologous / orthologous / paralogous “-omics”
FOCUS ON:
Basic MB principles / MB techniques ?
Basic conclusions / How the conclusions were drawn ?
Why/How to study MB?
Practical/theory questions?
终止(termination)：
Replicon终止反应（终止的机制？） 加倍后的染色体分离（与cell cycle的关系？）
DNA replication at phase S of cell cycle
E. coli 37ºC
0.5 h
Mammalian cell 22-25hrs 500-5000 bp/min
分子生物学
Molecular Biology
周 锐
Tel: 8728-1878 rzhou@
动物医学院 • 预防兽医学系 湖北省预防兽医学重点实验室 农业部动物疫病与人畜共患传染病重点开放实验室 农业微生物学国家重点实验室
讲授内容：
第一章 绪论（2-3学时）
第二章 基因概念的演变与发展（12学时）
Meselson M & Stahl FW. PNAS 1958, 44: 675
CsCl gradient centrifuge
3.1.4 复制的起点与方向
（Replication origin & direction）

复制的多模式：
单起点、单方向
多起点、单方向
—— 杨振宁 2007.11 新加坡
3 DNA复制
第 3 章 DNA
3.1 DNA复制过程的基本要点 3.2 DNA复制的几种模式 3.3 DNA复制的有关基因及酶系统 3.4 DNA复制的调控 3.5 DNA的甲基化 3.6 DNA一级结构分析
复 制
3.1 DNA复制过程的基本要点
复 制 过 程 的 基 本 要 点