第九章DNA生物合成
dna生物合成法
dna生物合成法DNA生物合成法是一种基因工程技术,通过人工合成DNA序列,使其具备特定的功能。
它在生物医学、农业和工业领域有着广泛的应用。
本文将从DNA生物合成法的原理、应用以及未来发展等方面进行介绍。
DNA生物合成法基于DNA的化学合成原理,通过化学合成方法合成具有特定序列的DNA。
DNA合成可分为两种主要方法:固相合成和液相合成。
固相合成是将DNA序列逐个碱基单位地合成在固相载体上,然后逐个碱基单位地进行去保护和连接,最终得到完整的DNA序列。
液相合成是将DNA序列逐个碱基单位地合成在液相中,并通过反应条件的调控来实现碱基的合成和连接。
DNA生物合成法在生物医学领域有着重要的应用。
通过人工合成的DNA序列,可以构建特定的基因和基因组,用于研究基因功能、疾病机制以及药物研发。
例如,科学家可以通过合成DNA序列来研究某种基因在细胞生长和分化过程中的作用,从而揭示其调控机制。
此外,DNA生物合成法还可以用于合成人工基因组,用于构建合成生物和人工细胞等研究。
在农业领域,DNA生物合成法也有着广泛的应用。
通过合成DNA 序列,可以改良作物的性状和产量,提高作物的抗病性和适应性。
例如,科学家可以通过合成DNA序列来改良作物的免疫系统,使其对病原体具有更强的抵抗力。
此外,DNA生物合成法还可以用于合成转基因作物,使其具备特定的抗虫性或耐草甘膦等特性。
在工业领域,DNA生物合成法也有着重要的应用。
通过合成DNA 序列,可以构建具有特定功能的酶和代谢途径,用于生物催化合成和生物能源转化等领域。
例如,科学家可以通过合成DNA序列来构建高效的酶催化系统,用于生物催化合成有机化合物。
此外,DNA生物合成法还可以用于合成生物能源,如合成生物柴油和生物氢等。
DNA生物合成法在未来还有着广阔的发展前景。
随着合成生物学和基因工程技术的不断发展,合成DNA序列的合成效率和质量将得到进一步提高。
这将为生物医学、农业和工业领域的研究提供更多的选择和可能性。
第九章DNA复制
第九章 DNA的生物合成(复制)【习题】一、单项选择题1.关于DNA复制叙述正确的是:A.以4种dNMP为原料B.子代DNA中,两条链的核苷酸顺序完全相同C.复制不仅需要DNA聚合酶还需要引物酶D.复制中子链的合成是沿着3ˊ→ 5ˊ方向进行E.可从头合成新生链2.下列哪项不是DNA复制的规律:A.不对称复制B.半保留复制C.半不连续复制D.有固定的起始点E.双向复制3.DNA合成的原料是:A.dNTPB.dNDPC.dNMPD. NTPE. NDP4.关于原核生物DNA聚合酶III的叙述正确的是:A.具有5ˊ→ 3ˊ外切酶活性B.具有核酸内切酶活性C.具有3ˊ→ 5ˊ聚合酶活性D.底物为dNTPE.不需要引物5.原核生物聚合酶I不具有下列哪一种作用:A.聚合 DNAB.修复作用C.校读作用D.连接作用E.切除引物6.真核生物DNA聚合酶中,具有引物酶活性的是:A.DNA聚合酶αB.DNA聚合酶βC.DNA聚合酶γD.DNA聚合酶δE.DNA聚合酶ε7.真核生物中主要起延长子链作用的DNA聚合酶是:A.DNA聚合酶αB.DNA聚合酶βC.DNA聚合酶γD.DNA聚合酶δE.DNA聚合酶ε8.DNA聚合酶的共同特点不包括:A.以dNTP为底物B.有模板依赖性C.聚合方向5ˊ→ 3ˊD.需引物提供3ˊ-OH末端E.不耗能9.在DNA复制中,RNA引物的作用是:A.引导DNA聚合酶与DNA模板结合 B.提供5ˊ-Pi末端C.为延伸子代DNA提供3ˊ-OH末端 D.诱导RNA合成E.提供4种NTP附着的部位10.在原核生物中,RNA引物的水解及冈崎片段的延长是依赖于:A.核酸酶HB.DNA聚合酶IC.DNA聚合酶IID.DNA聚合酶IIIE.DNA聚合酶ε11.关于拓扑异构酶的叙述错误的是:A.能改变DNA的分子的拓扑构象B.使DNA解链旋转时不致缠结C.催化水解DNA分子中的磷酸二酯键D.催化DNA分子中磷酸二酯键的形成E.必须由ATP供能12.拓扑异构酶的功能是:A.解开DNA双螺旋使其易于复制B.使DNA解链旋转时不致缠结C.使DNA异构为RNA引物D.辨认复制起始点E.稳定分开的DNA单链13.单链DNA结合蛋白(SSB)的生理作用不包括:A.连接单链DNAB.参与DNA的复制C.防止DNA单链重新形成双螺旋D.防止单链模板被核酸酶水解E.能够反复发挥作用14.关于大肠杆菌DNA连接酶的叙述正确的是:A.促进DNA形成超螺旋结构B.去除引物,填补空隙C.需ATP供能D.使相邻的两个DNA单链连接E.连接DNA分子上的单链缺口15.DNA复制中,与DNA片段5ˊ-ATGCGG-3ˊ互补的子链是:A.5ˊ-ATGCGG-3ˊB.5ˊ-CCGCAT-3ˊC.5ˊ-TACGCC - 3ˊD.5ˊ-TUCGCC-3ˊE.5ˊ- CCGCAU-3ˊ16.原核生物DNA复制需5种酶参与:①DNA聚合酶III;②解螺旋酶;③DNA聚合酶I;④引物酶;⑤DNA连接酶。
DNA的生物合成(精)
一. DNA的复制
复制部位:
真核生物:细胞核
原核生物:细胞质的核质区
(一) 复制的反应
一. DNA的复制
n1d ATP n2d CTP n3d GTP n4d TTP
DNA聚合酶 DNA模板
DNA +(n1+n2+n3+n4)PPi
PPi随即被焦磷酸酶水解,从 而推动聚合反应的进行。
做半保留复制(semiconservative replication)。
(二) 复制的方式 半保留复制
一. DNA的复制
(二) 复制的方式
一. DNA的复制
如何证明半保留复制
1958年,Meselson 证明:用,15NH4Cl唯一氮源
培养大肠杆菌,之后,用14NH4Cl培养,然后进行
CsCl2进行密度梯度离心。由于15NH4Cl密度大于
双螺旋DNA
3′5′ 带切开的3′ 端单链穿越 与另一条连 接封口 Tyr
一.DNA的复制
TopⅠ被解离 (-) (-)
P OH
2个负超螺旋 DNA-酶中间物
O R HN CH C NH R′ CH 2 Tyrosine N O O O 5′ H Oˉ H P O O P Oˉ (b) O O H H DNA链 N H N NH 2 N
② 随后链的合成
引物的合成:随后链的每个冈崎片段都需要合成
RNA引物。也是由引物酶催化。
冈崎片段的合成: DNA聚合酶 Ⅲ (原核细胞 )在引物的 3'末端使DNA链延伸,直至抵达其 下游的另一个冈崎片段的 RNA引物
的5'端。
(五)复制的过程 3.复制叉的推进-复制叉推进的过程
DNA的生物合成
双向复制 (bidirectional replication) 定义 原核生物复制时,DNA从起始点(origin)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 原核生物
A. 环状双链DNA及复制起始点(一个复制点) B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点 真核生物
多个复制起点,多起点双复制特征 从一个DNA复制起点起始的DNA复制区域称为复制子 半不连续复制 (semi-discontinuous replication)
拓扑异构分类 拓扑异构酶Ⅰ 切断DNA双链中一股链,使DNA解链旋转不致打结;适当时候封闭切口, DNA变为松弛状态。 反应不需ATP。 拓扑异构酶Ⅱ
DNA的生物合成
母链DNA
复制过程中形成 的复制叉
子代DNA
目录
• 密度梯度实验
梯度离心结果
含重氮N15-DNA的细菌
培养于普 通培养液
第一代
继续培养于 普通培养液
第二代 ——实验结果支持半保留复制的设想。
目录
• 半保留复制的意义
按半保留复制方式,子代DNA与亲代DNA
的碱基序列一致,即子代保留了亲代的全部遗
传信息,体现了遗传的保守性。 遗传的保守性,是物种稳定性的分子基础, 但不是绝对的。
目录
(二)真核生物的DNA聚合酶
DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 起始引发,有引物酶活性。 参与低保真度的复制 。 在线粒体DNA复制中起催化作用。 延长子链的主要酶,有解螺旋酶活性。 在复制过程中起校读、修复和填补缺 口的作用。
目录
5' 3'
dCTP
dGTP
dTTP
dATP
dCTP
dATP
dGTP
dTTP
目录
领头链的合成
目录
随从链的合成
目录
目录
目录
目录
目录
目录
(三)复制的终止
• 原核生物基因是环状DNA,双向复制的复制 片段在复制的终止点(ter)处汇合。
ori
0
ori
50
82
32
ter
SV40
ter
E.coli
全称:依赖DNA的DNA聚合酶 (DNAdependent DNA polymerase) 简称:DNA-pol
活性:1. 5'→3' 的聚合酶活性
第九章 DNA的生物合成
主要内容
• 概述 • DNA的生物合成 • DNA的损伤与修复
概
述
遗传信息传递的中心法则
反映了从DNARNA蛋白质的遗传信息主 流,揭示了生物体内遗传信息的贮存、传递和 表达的规律。
复制
DNA
转录
RNA
翻译
蛋白质
反转录
复制
RNA (病毒)
翻译
蛋白质 (病毒)
第一节
★ 定义:
DNA的复制
复制是指以亲 代DNA为模板合成 子链DNA的过程。
四、DNA的复制过程
大致分为三阶段: 复制的起始 链的延长 复制的终止
(一)复制的起始
1. DNA解成单链
由特定蛋白质识别复制起始位点(ori)解螺 旋酶、TOPO酶及单链DNA结合蛋白的共同作用下, DNA解链,解旋,形成复制叉 2. 引发体的生成 解旋酶解开双链后引物酶进入形成引发体
3. RNA引物的合成 依赖于单链模板,由引物酶催化按碱基配对 规律合成一小段RNA引物(原核细胞引物长50-100 个碱基,真核约10个碱基)。
(4)在RNA引物上合成DNA
DNA复制的精确性(高保真复制)
DNA复制必须具有高度精确性,在大肠杆菌的细 胞DNA复制中其错误率约为1/109~1/1010,即每109~ 1010个核苷酸才出现一个错误,也就是大肠杆菌染色 体DNA复制1000~10000次才出现一个核苷酸的错误。 这么高的精确性的保证主要与下列因素有关: 1、碱基的配对规律:摸板链与新生链之间的碱 基配对保证碱基配错几率约为1/104~1/105。 2、DNA聚合酶的3’→5’外切酶活性的校对功能, 使碱基的错配几率又降低100~1000倍。 3、DNA的损伤修复系统。
(1)DNA聚合酶 即依赖于DNA的DNA聚合
DNA的生物合成
13/16.DNA的生物合成 13.2 原核生物DNA的复制 13.2.1 参与原核DNA复制的酶和蛋白质
1.原核生物的DNA聚合酶 (1)DNA聚合酶Ⅰ:
Klenow片段,含DNA聚合 酶和3´→5´核酸外切酶活性
13/16.DNA的生物合成
13.2 原核生物DNA的复制
13.2.1 参与原核DNA复制的酶和蛋白质
• 基因组能独立进行复制的单位称为复制子,每个复制子都含有控制复制起始
的起点,可能还有终止复制的终点
• 大多数原核生物染色体DNA的复制是双向,形成复制眼,单向复制的特殊形
式,称为滚动环式
• 真核生物染色体DNA是线形双链分子,含有许多复制起点,因此是多复制子。
13/16.DNA的生物合成 13.1 DNA复制的概况 13.1.2 DNA复制的起点和方向
13/16.DNA的生物合成 13.2 原核生物DNA的复制 13.2.1 参与原核DNA复制的酶和蛋白质
1.原核生物的DNA聚合酶
β-滑动夹子 将正在复制的DNA固定在夹子中心,并能随DNA复制沿着模板DNA链滑动 使DNA聚合酶不易从模板脱离,有利于DNA的连续复制
13/16.DNA的生物合成 13.2 原核生物DNA的复制 13.2.1 参与原核DNA复制的酶和蛋白质
2.参与原核生物DNA复制的其他酶和蛋白质 (5)其它蛋白因子
单链结合蛋白(SSB-single-strand binding protein) 稳定已被解开的DNA单链,阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。
引发前体 它由多种蛋白质dnaA、dnaB、dnaC、n、n´、n´´ 和i组成。引发前体再与引发
若双链DNA中一条链有切口,一端是3´-OH,另一端是5´-磷酸基,连接酶可 催化这两端形成磷酸二酯键,而使切口连接。
DNA的生物合成
DNA的生物合成 (复制)
DNA Biosynthesis,Replication
什么是DNA的复制?
是指遗传物质的传代,以母链DNA为模板 合成子链DNA的过程。
复制
亲代DNA
子代DNA
生物的遗传现象,与遗传物质的复制有关, 多数生物的遗传物质为DNA 。
第一节:复制的基本规律
❖ 半保留(semi-conservative ) ❖ 双向复制 (bidirectional replication) ❖ 半不连续复制 (semi-discontinuous replication) ❖ 高保真性 (high fidelity)
(一)原核生物的DNA聚合酶
DNA-pol Ⅰ DNA-pol Ⅱ DNA-pol Ⅲ
(一)原核生物的DNA聚合酶
分子量(kD) 组成
分子数/细胞 5→3核酸外切酶活性 基因突变后的致死性
DNA-pol I 109
单肽链
400 有 可能
DNA-pol II DNA-pol III
120 ?
? 无 不可能
(二). *DNA复制的保真性
•严格地遵守碱基配对规律:A与T、G与C • DNA-pol III 的ε亚基在复制延长中对碱 基的选择功能 • 复制出错时DNA-pol I 有及时的校读功能
三、复制中的分子解链及DNA 分子 拓扑学变化
DNA分子的碱基埋 在双螺旋内部,只有把 DNA解成单链,它才能 起模板作用。
(一)解螺旋酶、引物酶和单链DNA结合蛋白
原核生物复制起始的相关蛋白质
蛋白质(基因)
通用名
DnaA (dnaA) DnaB (dnaB) DnaC (dnaC)
解螺旋酶
医学分子生物学——DNA的生物合成
医学分子生物学
名词解释——DNA的生物合成
1、半保留复制:复制时,母链双链DNA解开成两股单链,各自作为模板指导子代合成新的互补链。
子代细
胞的DNA双链,其中一股链从亲代完整的接受过来,另一股单链则完全重新合成。
由于碱基互补,两个子细胞的DNA双链,都和亲代母链DNA碱基序列一致。
这种复制方式称为半保留复制。
2、半不连续复制:领头链连续复制,随从链不连续复制,这就是复制的半不连续性。
3、双向复制: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。
4、冈崎片段:DNA复制时,随从链形成的不连续片段。
5、复制子:是独立完成复制的功能单位,从一个DNA 复制起点起始的DNA复制区域称为复制子。
6、引发体:复制起始时,原核生物由解链酶、DnaC、DnaG、结合到DNA复制起始区域形成的复合结构,叫
引发体。
7、领头链:DNA复制时,顺着解链方向生成的子链,复制是连续进行的,叫做领头链。
8、随从链:DNA复制时,不能顺解链方向连续复制,复制方向与解链方向相反的子链叫做随从链。
9、端粒:指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构,由末端DNA序列和蛋白质构成。
10、框移突变:指由于核苷酸的插入或缺失突变引起的三联体密码的阅读方式改变,造成蛋白质氨基酸排
列顺序发生改变,其后果是翻译出的蛋白质可能完全不同。
11、引物:是由引物酶催化合成的短链RNA分子。
12、逆转录:以RNA为模板在逆转录酶的作用下合成双链DNA的过程。
第九章 DNA的生物合成(复制)
三、与DNA复制有关的酶
DNA指导下的DNA合成,是一个复杂、有序的酶促反应过程,涉及几十种酶和因子参与。
1.DNA聚合酶(polymerase)
1956年Kornberg等首先从大肠杆菌中发现DNA-polI,能催化脱氧核苷酸加到引物链的3′-OH末端,引物延伸方向5′→3′。该酶需要的条件:4种dNTP、Mg2+、DNA模板(template)、引物(primer),此酶有三种活性:5′→3′聚合酶,5′→3′外切酶(切除引物和突变片段),3′→5′外切酶(校正活性)。
(二)复制的延长
DNA-polⅢ在引物的3′-OH端,按模板碱基序,催化加入的dNTPs生成磷酸二酯键,子链的延长按5′→3′方向延伸,其速度相当快。E.coli基因组,即全套基因染色体上的DNA约3 000kb。按20分钟繁殖一代,每秒加入的核苷酸数达2500bp。随从链先是生成若干短的冈崎片段,片段之间的连接由RNA酶水解去掉引物,留下的空缺(gap)由DNA-polI催化填补,再由DNA连接酶将两个片段连在一起。
1963年Cairus用放射自显影的方法第一次观察到完整的正在复制的大肠杆菌染色体DNA。
第九章 DNA生物合成
第九章DNA生物合成一、选择题【单选题】复制的主要方式是A.半保留复制B.全保留复制C.滚环式复制D.混合式复制环复制2.关于原核生物DNA聚合酶Ⅲ的叙述正确的是A.具有5'—3'外切酶活性B.具有核酸内切酶活性C.具有3'—5'外切酶活性D.底物为NTPE.不需要引物3.原核生物DNA聚合酶Ⅰ不具有下列哪种作用A.聚合DNAB.修复作用C.校读作用D.连接作用E.切除引物4.真核生物DNA聚合酶中,同时具有引物酶活性的是聚合酶α B. DNA聚合酶β C. DNA聚合酶γD. DNA聚合酶δE. DNA聚合酶ε聚合酶的共同特点不包括A.以dNTP为底物B.有模板依赖性C.聚合方向5'→3'D.需引物提供3'羟基末端E.不耗能6.在原核生物中,RNA引物的水解及DNA片段的延长是依赖于A.核酸酶HB. DNA聚合酶ⅠC. DNA聚合酶ⅡD. DNA聚合酶αE. DNA聚合酶β7.拓扑异构酶的作用是A.解开DNA双螺旋使其易于复制B.使DNA解链时不致于缠结C.使DNA异构为RNA引物D.辨认复制其始点E.稳定分开的DNA双链8.单链结合蛋白(SSB)的生理功能不包括A.连接单链DNAB.参与DNA的复制与修复C.防止DNA单链重新形成双螺旋D.防止单链模板被核酸酶水解E.激活DNA聚合酶9.关于大肠杆菌DNA连接酶的叙述正确的是A.促进DNA形成超螺旋结构B.除去引物,填补空缺C.需ATP供能D.使相邻的两个DNA单链连接E.连接DNA分子上的单链缺口10.原核生物DNA复制需要多种酶参与:①DNA聚合酶Ⅲ②DNA解旋酶③DNA聚合酶Ⅰ④引物酶⑤DNA连接酶A.①②③④⑤B.②④①③⑤C.②④⑤①③D.①③②⑤④E.⑤③②①④11.关于DAN复制中生成的冈崎片段A.是前导链上形成的短片段B.是滞后链上形成的短片段C.是前导链模板上形成的短片段D.是滞后链模板上形成的短片段E.前导链和滞后链上都可形成短片段12.端粒酶的作用是A.防止线性DNA分子末端缩短B.促进线性DNA分子重组C.促进DNA超螺旋构象的松解D.促进细胞染色质的分解E.促进细胞染色体的融合13.紫外线辐射造成的DNA损伤,最易形成的二聚体是14.亚硝酸盐造成DNA损伤是A.形成TT二聚体B.使G的N-7烷化C.使C脱氨成UD.转换T为CE.取代A并异构成G点突变的形式不包括A.重排B.转换C.颠换D.缺失E.插入16.不参与DNA损伤修复的酶是A.光复活酶B.引物酶C. DNA聚合酶Ⅰ连接酶 E.核酸内切酶的切除修复不包括下列哪一步A.识别B.切除C.修补D.异构E.连接18.逆转录的遗传信息流向是→DNA →RNA →DNA→蛋白质→RNA19.逆转录酶不具有下列那种特性A.存在于致癌的RNA病毒中B.以RNA为模板合成DNA 聚合酶活性酶活性 E.可以在新合成的DNA链上合成另一条互补DNA链20.在一DNA复制体系中,以同位素32P标记的а-磷酸基dNTP为原料合成DNA,从原代起至少在第几代可以得到两条链均带有32P标记的子代DNA双链A.第二代B.第三代C.第四代D.第六代E.第八代21.进行DNA复制试验时,保留全部DNA复制体系成分但以DNA聚合酶Ⅱ代替DNA连接酶,试分析可能会出现什么后果A. DNA高度缠绕,无法作为模板B. DNA被分解成无数片段C. 无RNA引物,复制无法进行D. 随从链的复制无法完成E. 冈崎片段的生成过量22.原核生物DNA复制中① DNA聚合酶Ⅲ②解链酶③ DNA聚合酶④ DNA指导的RNA聚合酶⑤ DNA连接酶⑥ SSB 的作用顺序是A.④、③、①、②、⑤、⑥B.②、③、⑥、④、①、⑤C.④、②、①、⑤、⑥、③D.④、②、⑥、①、③、⑤E.②、⑥、④、①、③、⑤23.利用电子显微镜观察原核生物和真核生物DNA复制过程,都能看到伸展成叉状的复制现象,其可能的原因是A. DNA双链被解链没解开B.拓扑酶发挥作用形成中间体C. 有多个复制起点D.冈崎片段连接的中间体E. 单向复制所致复制时模板链的方向是'→5''→3'端→C端 D. C端→N端 E.两侧中心复制时子代链合成的方向是'→5''→3'端→C端 D. C端→N端 E.两侧中心26.催化线性DNA分子末端延长A.端粒酶B.转录因子C.冈崎片段模板27.复制时滞后链形成A.端粒酶B.转录因子C.冈崎片段模板28.光复活酶参与A.重组修复B.碱基错配修复C.核苷酸切除修复C.碱基切除修复 E.直接修复核酸内切酶参与A.重组修复B.碱基错配修复C.核苷酸切除修复C.碱基切除修复 E.直接修复重组酶参与A.重组修复B.碱基错配修复C.核苷酸切除修复C.碱基切除修复 E.直接修复核酸内切酶参与A.重组修复B.碱基错配修复C.核苷酸切除修复C.碱基切除修复 E.直接修复32.遗传信息从RNA→DNA称为A.复制B.转录C.翻译D.逆转录E.基因表达【多选题】33.机体对DNA损伤后的修复方式有A.切除修复B.热修复C.重组修复D.光修复修复复制的过程包括的解旋解链 B.合成引物RNA C.合成新的RNA子链引物水解片段连接成完整的子代DNA35.DNA复制需要下列哪些成分参加A.拓扑异构酶 B.4种核糖核苷酸 C.DNA指导的DNA聚合酶D.DNA模板 E.DNA结合蛋白36.DNA聚合酶的作用是A.修复DNA损伤 B.将DNA片段连接起来 C.填补合成片段间的空隙D.催化DNA复制过程中的链的延长 E.催化逆转录过程中链的延长37.RNA逆转录时碱基的配对原则是A.G-A B.U-T C.G-G D.A-T E.U-A38.参与复制中解旋,解链的酶和蛋白质有A.DNA结合蛋白 B.DNA拓扑异构酶 C.解链酶D.DNA聚合酶 E.核酸酶39.需要DNA连接酶参与的反应为A.RNA的逆转录 B.DNA损伤修复 C.DNA的体外重组D.DNA断裂 E.DNA复制40.下列关于DNA复制的叙述,哪些是正确的A.半连续合成 B.在细胞周期的G1期进行 C.半保留复制D.DNA聚合酶引导DNA链的从头合成 E.子代与亲代DNA结构相同41.下列哪些信息流动方向符合现代所知的中心法则A.RNA→DNA→蛋白质 B.RNA→DNA→RNA→蛋白质 C.蛋白质→RNA→DNA D.DNA→RNA→蛋白质 E.DNA→RNA→DNA→蛋白质42.DNA模板可直接用于A.转录 B.翻译 C.复制 D.核苷酸合成 E.以上都可以43.SOS修复A.端粒酶是起主要作用的酶 B.是一种带错误倾向的修复C.只能修复嘧啶二聚体 D.只要光修复酶即可完成E.DNA损伤危急状态的一种修复方式二、名词解释1.基因复制 3.半保留复制 4.冈崎片段5.基因突变6.切除修复损伤 8.遗传中心法则三、填空题1.生物细胞中合成DNA的方式有___________ 和两种,其中以___________ 为主。
DNA的生物合成《生物化学》复习提要
DNA的生物合成遗传信息从亲代DNA传递到子代DNA分子上,称为复制,这是生物体内高分子的聚合过程,即DNA的生物合成。
第一节复制的基本规律一、半保留复制(一)半保留复制的定义复制时,母链的双链DNA解开成两股单链,各自作为模板指导子代合成新的互补链。
子代细胞的DNA双链,其中一股单链从亲代完整地接受过来,另一股单链则完全重新合成。
由于碱基互补,两个子细胞的DNA双链,都和亲代母链DNA碱基序列一致。
这种复制方式称为半保留复制(semi-conservative replication)。
(二)半保留复制的实验依据Cl的培养液中培养若干代,分离出的DNA是含15N的把细菌放在含15NH4“重”DNA,密度比一般含14N的DNA高。
用密度梯度离心法,15N-DNA形成的致密带位于普通14N-DNA所形成的致密带的下方。
Cl培养液中培养。
细菌在营养条把含15N-DNA的细菌放回含普通的NH4件充足时,20分钟就可以生长成新一代。
提取子一代的DNA再作密度梯度离心分析,发现其致密带介于重带与普通带之间,看不到有单独的重带或普通DNA 带。
实验结果说明:子一代DNA双链中有一股是15N单链,而另一股是14N单链。
前者是从亲代接受和保留下来的,后者则是完全新合成的。
密度梯度离心实验,完全支持半保留复制的设想。
含15N-DNA的细菌在普通培养液中继续培育出子二代,其DNA则是中等密度的DNA与普通DNA各占一半这也进一步证明复制是采取半保留式的。
实验还可按子3代、子4代……进行下去,15N-DNA则按1/8、1/16…¨的几何级数逐渐被“稀释”掉。
(三)半保留复制的意义1、使亲代DNA所含的信息以极高的准确度传递给子代DNA分子。
2、DNA通过复制和基因表达这两种主要功能,决定了生物的特性和类型并体现了遗传过程的相对保守性。
遗传的保守性,是物种稳定性的分子基础,但不是绝对的。
二、双向复制(一)双向复制的定义复制时,DNA从起始点(origin)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(bidirectional replication)。
DNA生物合成的原理应用
DNA生物合成的原理应用1. DNA生物合成的原理DNA生物合成是指在细胞内通过特定的酶催化作用,将单个碱基(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)连在一起,形成DNA链的过程。
DNA合成需要DNA聚合酶、DNA模板、引物和四种脱氧核苷酸(dATP、dCTP、dGTP和dTTP)。
DNA生物合成的原理包括如下几个步骤: - 第一步:DNA双链分离。
DNA双链通过加热或加入碱性物质,使其解聚为两条单链DNA。
- 第二步:引物结合。
引物是一条短的DNA/RNA单链,它可以与模板DNA的单链互补配对,从而提供DNA合成的起始点。
- 第三步:DNA合成。
DNA聚合酶将引物与模板DNA的单链互补配对,并将脱氧核苷酸添加到新合成的DNA链上。
- 第四步:链延伸。
DNA聚合酶沿模板DNA进行持续合成,直到达到整个DNA链的长度。
- 第五步:DNA链连接。
DNA链连接酶将合成的DNA链连接成一个完整的双链DNA。
2. DNA生物合成的应用DNA生物合成具有广泛的应用领域,包括以下几个方面:2.1 基因克隆基因克隆是指将感兴趣的DNA片段插入到载体DNA中,并通过细胞转化或病毒转染等方法将其导入到宿主细胞中,从而获得大量的重复DNA分子。
基因克隆广泛应用于基因工程、分子生物学和生物医学研究领域,用于研究基因功能、制备重组蛋白等。
2.2 DNA测序DNA测序是指确定DNA序列的方法。
通过DNA生物合成的原理,可以将测序引物与待测DNA片段互补配对,并用DNA聚合酶合成新的DNA链。
通过不断重复这一过程,最终可以获得待测DNA片段的完整序列。
DNA测序在基因组学、医学诊断和犯罪侦查等领域具有重要的应用价值。
2.3 DNA合成DNA合成指通过DNA生物合成的方法,合成新的DNA分子。
利用合成的DNA分子,可以进行基因克隆、基因修饰和基因合成等研究。
DNA合成还可以用于人工合成基因、构建人工合成生物系统等领域。
2.4 DNA修饰DNA修饰是指通过改变DNA的碱基序列或甲基化状态,对基因表达进行调控的方法。
dna的生物合成
dna的生物合成DNA(脱氧核糖核酸)是构成生物基因的物质,是控制生命过程的基础。
它的生物合成过程是一个复杂而严谨的过程,在细胞内完成。
下面就来详细介绍DNA的生物合成过程。
第一步:DNA的解旋DNA的生物合成是从DNA的解旋开始的。
在DNA合成前,DNA双链需要被解开成两个单链。
这是由酶类分子引起的(解旋酶),它会在DNA的部位打开双链。
第二步:DNA的复制DNA的复制是整个生物合成的中心过程。
在细胞中,复制是由另一种酶类分子完成的——DNA聚合酶。
它能够识别并组装正确的碱基对,从而复制原始DNA链。
这个过程需要破坏氢键,将两个原始链分开,然后将两个新的链按照碱基配对规则,复制出一个新的DNA分子。
第三步:DNA的修复DNA的生物合成还包括修复过程。
生物体中,DNA会受到外界的胁迫,比如辐射、化学毒物等,它们都会导致DNA上的碱基失去完整性。
这时,生物体内的一些酶类分子就会介入,识别失去完整性的碱基并更换掉它们,从而维持DNA的完整性。
第四步:DNA的连接DNA的连接是DNA生物合成的关键步骤之一。
在DNA的生物合成过程中,聚合酶将新的DNA链加到原始链的3'端。
由于DNA链是反向复制的,所以新链的3'端和原始链的5'端相连,但还缺失一个连接。
这个连接需要由另一种酶类分子完成——连接酶,将它们连接在一起,形成完整的DNA链。
第五步:DNA的末端在DNA复制的最后,由于DNA链的反向复制,终止位置上新链是5'端,所以需要一些特殊的酶类分子,将DNA的末端完成成一个标准的双链螺旋。
这个过程由酶类分子DNA聚合酶完成。
综上所述,DNA的生物合成是一个复杂多样的过程,其中包括解旋、复制、修复、连接、末端等许多步骤。
这个过程需要一系列的酶类分子和协调配合,才能完成DNA的生物合成。
DNA生物合成过程
3'
5' 3'
解链方向53''
3'5'
5' 3'
5'
冈崎片段: • 1968年日本生化学者冈崎用电镜及放射
自显影技术,观察到DNA复制中出现一 些不连续的片段,因而将这些不连续的 片段称为冈崎片段。
• 原核生物的冈崎片段为一至二千个核苷
染色体DNA呈线性,复制在末端停止。
3'
5'
5'
3'
3'
5
不连续片段的连接
3'
5'
5'
3'
3'
5'
5'
3'
端粒(telomere)
真核生物染色体线性DNA分子末 端的结构。 • 结构特点:
1. 由末端单链DNA序列和蛋白质构成 2. 末端DNA序列是多次重复的富含G、C
碱基的短序列
• 功能:1. 维持染色体的稳定性
2. 维持DNA复制的完整性
端粒酶(telomerase)
• 特点:
1. 由RNA和蛋白质构成的复合物 2. 为特殊的逆转录酶,能以自身的RNA为 模板逆转录合成端粒DNA
• 功能:
合成端粒DNA,维持端粒的长度
爬行模型:
端粒及端粒酶的意义:
端粒的长短及端粒酶活性变 化与细胞水平的老化(aging)及 肿瘤的发生有一定关系。
3'
5'
5'
3'
RNA酶
3'
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第九章DNA生物合成一、选择题【单选题】1.DNA复制的主要方式是A.半保留复制B.全保留复制C.滚环式复制D.混合式复制E.D环复制2.关于原核生物DNA聚合酶Ⅲ的叙述正确的是A.具有5'—3'外切酶活性B.具有核酸内切酶活性C.具有3'—5'外切酶活性D.底物为NTPE.不需要引物3.原核生物DNA聚合酶Ⅰ不具有下列哪种作用A.聚合DNAB.修复作用C.校读作用D.连接作用E.切除引物4.真核生物DNA聚合酶中,同时具有引物酶活性的是A.DNA聚合酶αB. DNA聚合酶βC. DNA聚合酶γD. DNA聚合酶δE. DNA聚合酶ε5.DNA聚合酶的共同特点不包括A.以dNTP为底物B.有模板依赖性C.聚合方向5'→3'D.需引物提供3'羟基末端E.不耗能6.在原核生物中,RNA引物的水解及DNA片段的延长是依赖于A.核酸酶HB. DNA聚合酶ⅠC. DNA聚合酶ⅡD. DNA聚合酶αE. DNA聚合酶β7.拓扑异构酶的作用是A.解开DNA双螺旋使其易于复制B.使DNA解链时不致于缠结C.使DNA异构为RNA引物D.辨认复制其始点E.稳定分开的DNA双链8.单链结合蛋白(SSB)的生理功能不包括A.连接单链DNAB.参与DNA的复制与修复C.防止DNA单链重新形成双螺旋D.防止单链模板被核酸酶水解E.激活DNA聚合酶9.关于大肠杆菌DNA连接酶的叙述正确的是A.促进DNA形成超螺旋结构B.除去引物,填补空缺C.需ATP供能D.使相邻的两个DNA单链连接E.连接DNA分子上的单链缺口10.原核生物DNA复制需要多种酶参与:①DNA聚合酶Ⅲ②DNA解旋酶③DNA聚合酶Ⅰ④引物酶⑤DNA连接酶A.①②③④⑤B.②④①③⑤C.②④⑤①③D.①③②⑤④E.⑤③②①④11.关于DAN复制中生成的冈崎片段A.是前导链上形成的短片段B.是滞后链上形成的短片段C.是前导链模板上形成的短片段D.是滞后链模板上形成的短片段E.前导链和滞后链上都可形成短片段12.端粒酶的作用是A.防止线性DNA分子末端缩短B.促进线性DNA分子重组C.促进DNA超螺旋构象的松解D.促进细胞染色质的分解E.促进细胞染色体的融合13.紫外线辐射造成的DNA损伤,最易形成的二聚体是A.CTC.TTD.TUE.CU14.亚硝酸盐造成DNA损伤是A.形成TT二聚体B.使G的N-7烷化C.使C脱氨成UD.转换T为CE.取代A并异构成G15.DNA点突变的形式不包括A.重排B.转换C.颠换D.缺失E.插入16.不参与DNA损伤修复的酶是A.光复活酶B.引物酶C. DNA聚合酶ⅠD.DNA连接酶E.核酸内切酶17.DNA的切除修复不包括下列哪一步A.识别B.切除C.修补D.异构E.连接18.逆转录的遗传信息流向是A.DNA→DNAB.DNA→RNAC.RNA→DNAD.DNA→蛋白质E.RNA→RNA19.逆转录酶不具有下列那种特性A.存在于致癌的RNA病毒中B.以RNA为模板合成DNAC.RNA聚合酶活性D.RNA酶活性E.可以在新合成的DNA链上合成另一条互补DNA链20.在一DNA复制体系中,以同位素32P标记的а-磷酸基dNTP为原料合成DNA,从原代起至少在第几代可以得到两条链均带有32P标记的子代DNA双链A.第二代B.第三代C.第四代D.第六代E.第八代21.进行DNA复制试验时,保留全部DNA复制体系成分但以DNA聚合酶Ⅱ代替DNA连接酶,试分析可能会出现什么后果A. DNA高度缠绕,无法作为模板B. DNA被分解成无数片段C. 无RNA引物,复制无法进行D. 随从链的复制无法完成E. 冈崎片段的生成过量22.原核生物DNA复制中① DNA聚合酶Ⅲ②解链酶③ DNA聚合酶④ DNA指导的RNA聚合酶⑤ DNA连接酶⑥ SSB 的作用顺序是A.④、③、①、②、⑤、⑥B.②、③、⑥、④、①、⑤C.④、②、①、⑤、⑥、③D.④、②、⑥、①、③、⑤E.②、⑥、④、①、③、⑤23.利用电子显微镜观察原核生物和真核生物DNA复制过程,都能看到伸展成叉状的复制现象,其可能的原因是A. DNA双链被解链没解开B.拓扑酶发挥作用形成中间体C. 有多个复制起点D.冈崎片段连接的中间体E. 单向复制所致24.DNA复制时模板链的方向是A.3'→5'B.5'→3'C.N-端→C端D. C端→N端E.两侧中心25.DNA复制时子代链合成的方向是A.3'→5'B.5'→3'C.N-端→C端D. C端→N端E.两侧中心26.催化线性DNA分子末端延长A.端粒酶B.转录因子C.冈崎片段D.DNA模板E.RF27.复制时滞后链形成A.端粒酶B.转录因子C.冈崎片段D.DNA模板E.RF28.光复活酶参与A.重组修复B.碱基错配修复C.核苷酸切除修复C.碱基切除修复 E.直接修复29.GATC核酸内切酶参与A.重组修复B.碱基错配修复C.核苷酸切除修复C.碱基切除修复 E.直接修复30.DNA重组酶参与A.重组修复B.碱基错配修复C.核苷酸切除修复C.碱基切除修复 E.直接修复31.AT核酸内切酶参与A.重组修复B.碱基错配修复C.核苷酸切除修复C.碱基切除修复 E.直接修复32.遗传信息从RNA→DNA称为A.复制B.转录C.翻译D.逆转录E.基因表达【多选题】33.机体对DNA损伤后的修复方式有A.切除修复B.热修复C.重组修复D.光修复E.SOS修复34.DNA复制的过程包括A.DNA的解旋解链B.合成引物RNAC.合成新的RNA子链D.RNA引物水解E.DNA片段连接成完整的子代DNA35.DNA复制需要下列哪些成分参加A.拓扑异构酶 B.4种核糖核苷酸 C.DNA指导的DNA聚合酶D.DNA模板 E.DNA结合蛋白36.DNA聚合酶的作用是A.修复DNA损伤 B.将DNA片段连接起来 C.填补合成片段间的空隙D.催化DNA复制过程中的链的延长 E.催化逆转录过程中链的延长37.RNA逆转录时碱基的配对原则是A.G-A B.U-T C.G-G D.A-T E.U-A38.参与复制中解旋,解链的酶和蛋白质有A.DNA结合蛋白 B.DNA拓扑异构酶 C.解链酶D.DNA聚合酶 E.核酸酶39.需要DNA连接酶参与的反应为A.RNA的逆转录 B.DNA损伤修复 C.DNA的体外重组D.DNA断裂 E.DNA复制40.下列关于DNA复制的叙述,哪些是正确的A.半连续合成 B.在细胞周期的G1期进行 C.半保留复制D.DNA聚合酶引导DNA链的从头合成 E.子代与亲代DNA结构相同41.下列哪些信息流动方向符合现代所知的中心法则A.RNA→DNA→蛋白质 B.RNA→DNA→RNA→蛋白质 C.蛋白质→RNA→DNA D.DNA→RNA→蛋白质 E.DNA→RNA→DNA→蛋白质42.DNA模板可直接用于A.转录 B.翻译 C.复制 D.核苷酸合成 E.以上都可以43.SOS修复A.端粒酶是起主要作用的酶 B.是一种带错误倾向的修复C.只能修复嘧啶二聚体 D.只要光修复酶即可完成E.DNA损伤危急状态的一种修复方式二、名词解释1.基因2.DNA复制3.半保留复制4.冈崎片段5.基因突变6.切除修复7.DNA损伤8.遗传中心法则三、填空题1.生物细胞中合成DNA的方式有___________ 和两种,其中以___________ 为主。
2.DNA在半保留复制时,模板链的方向是___________ ,新合成的DNA链的方向是___________ 。
模板链不连续合成的DNA片段称___________ 。
3.参加DNA复制的物质及其作用是:模板___________ ,合成原料___________ ,解旋和解开双螺旋的酶或物质有___________ 、___________ 和___________ ,4.原核生物DNA聚合酶有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。
DNA复制时,起主要作用的是DNA聚合酶___ __ ,起填补空缺和修复作用的是DNA聚合酶_______ 。
5.逆转录酶也称___________ 。
在逆转录酶的作用下,利用___________ 作模板,以___________ 为原料,合成含有___________ 的DNA。
其中先合成的一条与模板互补的DNA 链称___________ 。
6.逆(反向)转录作用的重要意义是___________ 、。
7.DNA复制的特征有_______、_______、_______和_______。
8.真核生物线性染色体DNA的两个末端具有特殊的_____结构,对于染色体DNA的稳定性十分重要。
9.引发DNA损伤的因素有_______、_______、_______和_______。
10.根据DNA分子结构的改变,可把突变分为_______和_______。
11.DNA复制时,连续合成的链称为__________链;不连续合成的链称为__________链;复制中所需要的引物是____________。
12.DNA复制时,亲代模板链与子代合成链的碱基配对原则是:A与_______配对;G与_________配对。
13.DNA的半保留复制是指复制生成两个子代DNA分子中,其中一条链是_______,另有一条链是_______。
四、判断题()1. 逆转录是对生物学中心法则的完善和补充。
()2. DNA的复制是半保留复制。
()3. 损伤的DNA未能完全修复,遗留碱基序列的改变,可能引起生物遗传性状的变异。
()4. 逆转录病毒属于DNA病毒。
()5.所有核酸合成时,新链的延长方向都是从5’ 3’()6.DNA复制时,岗崎片段的合成需要RNA引物。
()7.如果DNA一条链的碱基顺序是CTGGAC,则互补链的碱基序列为GACCTG。
()8.生物遗传信息的流向,只能由DNA—→RNA而不能由RNA—→DNA。
()9.依赖DNA的RNA聚合酶叫转录酶,依赖于RNA的DNA聚合酶即反转录酶。
()10.DNA半不连续复制是指复制时一条链的合成方向是5′→3′,而另一条链方向是3′→5′。
()11.原核细胞的DNA聚合酶一般都不具有核酸外切酶的活性。
()12.核酸是遗传信息的携带者和传递者。
()13.逆转录病毒RNA并不需要插入寄主细胞的染色体也可完成其生命循环。
五、简答题1. 简述DNA复制的特征。
2. 简述参与DNA复制的酶类和蛋白质因子有哪几种。
3. DNA切除修复的机制有哪些?六、问答题1.试述DNA半保留复制的意义是什么?2.DNA复制的高度准确性是通过什么来实现的?3.逆转录酶的发现和利用是现代分子生物学的革命,其重要意义体现在哪里?参考答案一、选择题【单选题】1.A2.A3.D4.A5.E6.B7.B8.A9.E 10.B 11.B 12.A 13.C 14.C 15.A 16.B 17.D 18.C 19.C 20.B 21.D 22.E 23.A 24.A 25.B 26.A 27.C 28.E 29.B 30.A 31.B 32.D【多选题】33. ACDE 34. ABCDE 35. ACDE 36. ACDE 37. DE 38. ABC 39. BCE 40. BCE 41. BD 42. AC 43. BE二、名词解释1.基因就是DNA分子中具有生物学功能的片段。