生物化学13DNA的生物合成
DNA的生物合成PPT课件
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第十一章 DNA的复制
(三)、 DNA复制的保真性
DNA复制的保真性至少依赖 三种机理。
1、遵守严格的碱基配对规律。 2、DNA-pol Ⅲ 对碱基的选择功能。 3、复制中出现错误时，DNA-pol Ⅰ 有即时的校读功能。
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
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第十一章 DNA的复制
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
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第十一章 DNA的复制
（ dNMP）n + dNTP DNA聚合酶（dNMP）n+1 + ppi 或
n1dATP n2dCTP n1dTTP + DNA n2dGTP (模板)
DNA聚合酶 Mg 2+,引物
DNA
dAMP dCMP dDMP dGMP
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第十一章 DNA的复制
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
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第十一章 DNA的复制
（三）单链DNA结合蛋白（SSB）
SSB的作用是在复制中维 持模板处于单链状态，并保护 单链的完整 。
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第十一章 DNA的复制
三、引物酶和引发体
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第十一章 DNA的复制
E.coli 复制起始点 oriC
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第十一章 DNA的复制
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第十一章 DNA的复制
DNA的生物合成,生物化学习题与答案
第十三章DNA的生物合成一、A型题1.下列分子结构中，可携带遗传信息的是（）P.257A.氨基酸的R基B.核酸的核苷酸序列C.脂蛋白的脂质组成D.胆固醇的侧链碳原子E.多不饱和脂肪酸双键的位置2.基因组代表一个细胞或生物体的（）P.257A.非转录序列B.可转录序列C.部分遗传信息D.全部遗传信息E.一套遗传物质3.将脱氧核苷酸序列信息转化为互补脱氧核苷酸序列信息的过程是（）P.257A.翻译B.复制C.转录D.逆转录E.复制和转录4.下列选项符合复制特点的是（）P.257A.DNA→RNAB.RNA→DNAC.DNA→DNAD.RNA→cDNAE.RNA→蛋白质5.DNA复制时，以TAGA为模板，合成产物的互补结构为（）P.257A.ATCTB.TCTAC.AUCUD.GCGAE.UCUA6.合成DNA的原料是（）P.257A.ADP、GDP、CDP、TDPB.AMP、GMP、CMP、TMPC.dATP、dGTP、dCTP、TTPD.dADP、dGDP、dCDP、TDPE.dAMP、dGMP、dCMP、TMP7.关于DNA聚合酶的下列叙述，错误的是（）P.257A.需模板DNAB.需引物RNAC.以NTP为原料D.延伸方向为5′→3′E.具有3′→5′外切酶活性8.在DNA合成时不消耗的高能化合物是（）P.257A.GTPB.GDPC.GMPD.dGTPE.cGMP9.DNA复制是按半保留方式进行的。
如将一个完全被放射性标记的DNA分子置于无放射标记物的溶液中，进行两轮复制，产生的四个DNA分子（）P.258A.半数分子没有放射性B.所有分子都有放射性C.四个分子都没有放射性D.半数分子的两条链都有放射性E.一个分子的两条链都有放射性10.若将一个完全被放射性标记的DNA分子置于无放射性标记的环境中复制三代，所产生的全部DNA中，无放射性标记的DNA分子的个数是（）P.258A.1个B.2个C.4个D.6个E.8个11.关于真核生物DNA复制特征的下列叙述，错误的是（）P.259A.冈崎片段较短B.RNA引物较短C.仅有一个复制起点D.片段连接时由ATP供能E.在复制单位中，DNA链的延伸速度较慢12.利用电子显微镜观察原核生物和真核生物DNA的复制过程，都能看到伸展成叉状的复制现象，其可能的原因是（）P.259A.单向复制所致B.DNA有多个复制起点C.DNA双链被DNA解旋酶解开D.属于连接冈崎片段时的中间体E.DNA拓扑异构酶起作用形成的中间体13.冈崎片段是指（）P.259A.两个复制起始点之间的DNA片段B.DNA连续复制时合成的DNA片段C.复制起始时，RNA聚合酶合成的片段D.DNA半不连续复制时合成的DNA片段E.E.coli复制起始点oriC的跨度为245bp的片段14.冈崎片段的合成是由于（）P.259A.DNA连接酶缺失B.RNA引物合成不足C.DNA拓扑异构酶的作用D.真核生物DNA有多个复制起点E.后随链合成方向与其模板的解链方向相反15.下列酶中，DNA复制不需要的是（）P.260A.引物酶B.逆转录酶C.DNA聚合酶D.DNA连接酶E.DNA拓扑异构酶16.关于DNA复制的下列叙述，错误的是（）P.260A.属于半保留复制B.需两股DNA分别作为模板C.需RNA依赖的RNA聚合酶D.需DNA依赖的DNA聚合酶E.不需RNA依赖的DNA聚合酶17.DNA的合成方向是（）P.260A.3′→5′B.5′→3′C.C→ND.N→CE.从左到右18.有外切酶活性、能去除RNA引物、在DNA复制发生错误时起修复作用的主要酶是（）P.261A.逆转录酶B.DNA解旋酶C.RNA聚合酶D.DNA聚合酶ⅠE.DNA聚合酶Ⅲ19.下列酶中，有3′→5′外切酶和5′→3′外切酶活性的是（）P.261A.DNA聚合酶ⅠB.DNA聚合酶ⅡC.DNA聚合酶ⅢD.DNA聚合酶ⅣE.DNA聚合酶Ⅴ20.下列酶中，常用于合成cDNA第二股链的是（）P.261A.碱性磷酸酶B.末端转移酶C.DNA连接酶D.Klenow片段E.限制性内切酶21.常用于标记双链DNA3′端的酶是（）P.261A.碱性磷酸酶B.末端转移酶C.DNA连接酶D.Klenow片段E.限制性内切酶22.关于大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ的下列叙述，错误的是（）P.261A.有3′→5′外切酶活性B.有5′→3′聚合酶活性C.有5′→3′外切酶活性D.是复制延伸阶段起主要作用的酶E.是由多亚基组成的不对称二聚体23.关于大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（）P.261A.DNA聚合酶Ⅰ含7种亚基B.DNA聚合酶Ⅰ含量最高，活性最高C.DNA聚合酶Ⅱ对复制中的错误进行校对D.DNA聚合酶Ⅲ是在复制延伸阶段起主要作用的酶E.DNA聚合酶Ⅲ有5′→3′外切酶活性，因而能进行切口平移24.关于DNA复制的下列叙述，错误的是（）P.261A.DNA解旋酶负责DNA解链B.单链DNA结合蛋白保护DNA模板C.引物酶以DNA为模板合成RNA引物D.DNA聚合酶需NAD+或ATP才有活性E.单链DNA结合蛋白维持DNA模板单链状态25.下列因素参与维持DNA复制保真性的是（）P.262A.密码子的简并性B.DNA的SOS修复C.tRNA译码的摆动性D.DNA聚合酶的核酸外切酶活性E.氨酰tRNA合成酶对氨基酸的高度专一性26.DNA复制过程中DNA双链的解开主要靠（）P.262A.引物酶B.DNaseⅠC.DNA解旋酶D.限制性内切酶E.DNA拓扑异构酶27.下列因子与DNA解链无关的是（）P.262A.DNaseB.DNA解旋酶C.Ⅰ型DNA拓扑异构酶D.Ⅱ型DNA拓扑异构酶E.单链DNA结合蛋白28.下列因子具有DNA解旋酶活性的是（）P.262A.DnaAB.DnaBC.DnaCD.DnaGE.DnaH29.在DNA复制过程中，DNA拓扑异构酶的作用是（）P.262A.切口平移B.辨认复制起点C.解开DNA双链D.松解DNA超螺旋E.催化合成RNA引物30.关于DNA拓扑异构酶的下列叙述，正确的是（）P.262A.参与识别复制起点B.复制时参与DNA解链C.只在复制起始时起作用D.稳定已解开的DNA单链E.松解DNA解链时形成的超螺旋31.下列酶中能切断和连接DNA主链的是（）P.262A.光解酶B.DNA解旋酶C.DNA聚合酶D.DNA连接酶E.DNA拓扑异构酶32.DNA合成需要一段RNA为引物，合成该引物的酶是（）P.263A.复制酶B.引物酶C.逆转录酶D.DNA聚合酶E.RNA聚合酶Ⅰ33.下列复制起始相关蛋白中，负责合成RNA引物的是（）P.263A.DnaA蛋白B.DnaB蛋白C.DnaC蛋白D.DnaG蛋白E.RNA聚合酶Ⅱ34.RNA引物在DNA复制过程中的作用是（）P.263A.激活引物酶B.提供起始模板C.激活DNA聚合酶ⅢD.提供复制所需的3′-羟基E.提供复制所需的5′-磷酸基35.DNA聚合酶催化的反应不包括（）P.263A.催化合成引物B.切除错配核苷酸C.切除引物或损伤DNA片段D.催化引物的3′-羟基与dNTP反应E.催化DNA的3′-羟基与dNTP反应36.关于RNA引物的下列叙述，错误的是（）P.263A.以NTP为原料合成B.以DNA为模板合成C.在复制结束前被切除D.为DNA复制提供3′-羟基E.由RNA依赖的DNA聚合酶催化合成37.关于DNA连接酶（）P.263A.不参与DNA复制B.催化合成冈崎片段C.切除引物，填补缺口D.连接游离的单链DNAE.连接双链DNA的单链切口38.大肠杆菌DNA连接酶催化反应需要的供能物质是（）P.263A.ATPB.GTPC.NAD+D.cAMPE.NADPH39.DNA复制需要：①DNA聚合酶Ⅲ；②DNA解旋酶；③DNA聚合酶Ⅰ；④引物酶；⑤DNA 连接酶参加。
生物化学重点_第十一章dna的生物合成
生物化学重点_第十一章D N A的生物合成work Information Technology Company.2020YEAR第十一章 DNA的生物合成一、中心法则：① DNA的自我复制将遗传信息由亲代传递给子代；② 转录：以DNA为模板合成RNA；③ 翻译：mRNA指导蛋白质的生物合成，从而决定生物的表现型。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。
但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。
因此，在这些生物体中遗传信息的流向是④ RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；⑤ 通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，二、DNA复制的特点：1．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(semiconservative replication)。
DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。
2．需要引物(primer)：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，才能开始聚合子代DNA链。
3．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。
以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为前导链(leading strand)。
而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随后链(lagging strand)。
DNA在复制时，由随后链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。
三、DNA复制的条件：1．底物：以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotide triphosphate)为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。
第13章 DNA生物合成(简明生物化学)
Dna A辨认复制启始点，然后引物酶进入（DnaG 蛋白） ，加上解螺旋酶、 DnaB蛋白和DnaC蛋 白等，与DNA的起始复制区域形成引发体。
DNA聚合酶Ⅲ 由其β亚单位辨认引物，新链的 第一个脱氧核苷酸与引物的3-OH形成磷酸二酯键， 开始复制
滚动环式：单向复制，低等生物如质粒 共价闭环双链分子的正链由核酸内切酶在一特
定位点切开，游离出的5’-磷酸基末端固定在细胞膜 上，然后以环状负链为模板，从正链的3’-OH末端 延长形成正链。不需要另外合成引物。
3′ 5′
5′
3′
领头链
5′Leabharlann 5′ 随从链3′ 3′
5′
（二）引发体的生成
复制过程需要引物--短链RNA
拓扑异构酶 单链结合蛋白 解链酶 引物酶及引发体 DNA聚合酶 DNA连接酶 引物
冈崎片段
领头链 3′ 5′
随从链 3′
5′
五、 DNA连接酶（ligase）
• 催化两段DNA之间的连接
′
5P
3′ OH
+ 5′ P
γ
P O-
β
O PO Oα-
3′
OH
DNA
ligase +AMP
5′ P
PPi
O 3′ OH
一种是全部轻的14N-14N。为1∶1； 3代：仍有两种分子，但14N-14N增多，为
1∶3； 4代：两者比为1∶7。
DNA半保留复制的证据
细菌 （含15N-DNA)
普通培养基
第一代
普通培养基
普通DNA
普通DNA 重DNA
第二代
重DNA
生物化学习题与解析--DNA的生物合成
DNA的生物合成一、选择题（一） A 型题1 ．按中心法则遗传信息传递的方向是A ．DNA → DNA → RNA →蛋白质B ．RNA → RNA → mRNA →蛋白质C ．DNA → RNA → tRNA →蛋白质D ．RNA → DNA → rRNA →蛋白质E ．RNA → RNA → rRNA →蛋白质2 ．基因表达是指A ．复制与转录B ．转录与翻译C ．复制与翻译D ．转录与加工E ．翻译与加工3 ．基因表达产物是A ．DNAB ．RNAC ．蛋白质D ．RNA 和蛋白质E ．DNA 和RNA4 ．实验证明DNA 半保留复制的是A ．WatsonB ．SangerC ．WringhtD ．Messelson 和StahlE ．Nierenberg5 ．DNA 复制所需原料是（N 表示A 、G 、C 、T ）A ．NTPB ．NDPC ．dNTPD ．dNDPE ．dNMP6 ．DNA 复制的产物是A ．DNAB ．RNAC ．蛋白质D ．以上都是E ．以上都不是7 ．参与DNA 复制的酶不包括A ．DNA-polB ．RNA-polC ．连接酶D ．引物酶E ．拓扑异构酶8 ．原核生物催化DNA 复制的主要酶是A ．DNA-pol IB ．DNA-pol IIC ．DNA-pol IIID ．以上都是E ．以上都不是9 ．真核生物在DNA 复制延长中起主要作用的酶是A ．DNA-pol αB ．DNA-pol βC ．DNA-pol γD ．DNA-pol δE ．DNA-pol α10 ．关于原核生物DNA 聚合酶（DNA-pol ）正确的是A ．DNA-pol III 是细胞含量最多的B ．DNA-pol II 是由十种亚基组成的不对称二聚体C ．DNA-pol I 主要功能是即时校读错误D ．DNA-pol I 只具有3 ＇→ 5 ＇外切活性E ．DNA-pol II 和III 都具有两个方向的外切酶活性11 关于真核生物DNA 聚合酶（DNA-pol ）正确的是A ．有DNA-pol α、β、γ三种B ．由DNA-pol α催化领头链和随从链的合成C ．DNA-pol δ是真核生物线粒体的酶D ．DNA-pol δ是复制延长中主要起催化作用的酶E ．DNA-pol β是具有校读作用的酶12 ．关于DNA 拓扑异构酶正确的是A ．作用是解开双链便于复制B ．只存在于原核生物C ．对DNA 分子的作用是既能水解又有连接磷酸二酯键的作用D ．稳定分开的DNA 单链E ．以上都不正确13 ．关于DNA 连接酶正确的是A ．合成RNA 引物B ．将双螺旋解链C ．连接DNA 分子上的单链缺口D ．使相邻的两个DNA 单链连接E ．以上都不正确14 ．关于引物酶正确的是A ．是一种DNA 聚合酶B ．是一种反转录酶C ．是一种RNA 聚合酶D ．dnaA 基因的产物E ．可以单独起作用的酶15 ．真核生物DNA 复制时DNA 连接酶作用需要A ．GTP 供能B ．ATP 供能C ．cAMP 供能D ．NADP + 供能E ．NAD + 供能16 ．DNA 复制起始过程中① DNA-pol III ② SSB ③引物酶④解螺旋酶起作用的顺序是A ．①②③④B ．④②③①C ．③①②④D ．①④③②E ．④①③②17 ．引发体不包括A ．引物酶B ．解螺旋酶C ．DnaCD ．引物RNAE ．DNA 被打开的一段双链18 ．复制时DNA 聚合酶III 对碱基有选择作用的实验是A ．顺反实验B ．Ames 试验C ．RNA 聚合酶保护试验D ．错配试验E ．Meselson-Stahl 实验19 ．真核生物合成DNA 是在细胞分裂的A ．G 1 期B ．S 期C ．G 2 期D ．M 期E ．以上都不是20 ．冈崎片段产生的原因是A ．DNA 复制速度太快B ．复制方向与解链方向不同C ．双向复制D ．因有RNA 引物E ．因DNA 链太长21 ．关于滚环复制正确的是A ．是低等生物的一种复制形式B ．是线性DNA 的又一种复制形式C ．不属于半保留复制D ．只以没开环的一条为模板链E ．合成原料为dNMP22 ．真核生物细胞DNA 复制的特点是A ．引物较长B ．冈崎片段较短C ．DNA-pol γ催化延长D ．仅有一个复制起始点E ．在细胞周期的G 1 期最活跃23 ．关于端粒与端粒酶正确的是A ．端粒是真核生物染色体线性DNA 分子核小体结构B ．端粒在维持DNA 二级结构稳定中起作用C ．端粒酶是一种RNA- 蛋白质复合物D ．端粒酶既有模板又有转录酶的作用E ．细胞水平的老化与端粒酶活性升高有关24 ．关于原核生物DNA 聚合酶III 的叙述正确的是：A ．具有5 ˊ→ 3 ˊ外切酶活性B ．具有核酸切酶活性C ．具有3 ˊ→ 5 ˊ聚合酶活性D ．底物为dNTPE ．不需要引物25 ．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26 ．真核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ε27 ．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5 ˊ— P 末端C ．为延伸子代DNA 提供3 ˊ -OH 末端D ．诱导RNA 合成E ．提供四种NTP 附着的部位28 ．在原核生物中，RNA 引物的水解及空隙的填补依赖于：A ．核酸酶HB ．DNA 聚合酶IC ．DNA 聚合酶IID ．DNA 聚合酶αE ．DNA 聚合酶β29 ．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30 ．DNA 复制中，与DNA 片段5 ˊ -ATGCGG- 3 ˊ互补的子链是A ．5 ˊ -ATGCGG- 3 ˊB ．5 ˊ -CCGCAT- 3 ˊC ．5 ˊ - TACGCC - 3 ˊD ．5 ˊ -TUCGCC- 3 ˊE ．5 ˊ - CCGCAU - 3 ˊ31 ．原核生物DNA 复制需多种酶参与：① DNA 聚合酶III ② DNA 解旋酶③DNA 聚合酶I ④引物酶⑤ DNA 连接酶。
生物化学核酸的生物合成
13.1 DNA的生物合成
13.1.2 逆转录—由RNA指导合成DNA的过程 ➢ 逆转录酶：以RNA为模板，dNTP为底物，催化5端到3端
方向合成DNA的酶（RDDP）或反转录酶，是 1970年在劳氏肉瘤、鼠白血病病毒中发现的引 起生物致癌的酶。 ➢ 逆转录特点：（1）模板为单链RNA；
（2）逆转录酶（RnaseH）具有专一切除 RNA—DNA杂交分子中的RNA的功能。
u 解开DNA双螺旋结构
（4）拓扑异构酶 拓扑是物理学上的一个名称，空间异构的意思。
用于解开DNA超螺旋结构，TOPＩ——打开一条链；TOPⅡ从中间 剪开。
（5）单链结合蛋白（SSB） u 防止两条链再结合（复性）
（6）引发酶和引发体： u 催化引物的合成，多数是RNA聚合酶催化合成RNA引 物、也有
DNA复制——依赖于DNA的DNA合成，
合
是主要的合成方式。
成
逆转录 —— 依赖于RNA的DNA合成，
方
式
主要在病毒中，
是转录的逆过程。
DNA的损伤与修复—— DNA损伤后，
DNA片段的填补。
3
13.1 DNA的生物合成
13.1.1 DNA复制—由亲代DNA合成两个相同的 子代DNA的过程
u DNA复制的方式——半保留复制
u DNA复制的方式——半保留复制
Ø 6.DNA复制的过程——起始、延长和中止
复制的延伸：
是一个重复的过程。在RNA引物上，由DNA聚合酶Ⅲ（真核为α）催化， 以dNTP为底物，沿着5 / 3/滑动，按碱基配对原则在引物3/—OH 上接上相应的核苷酸，以添加dNMP顺序。不断滑动，不断添加，链就不 断延长。
②模板DNA高级结构的解除：拓扑异构酶Ⅱ（旋转酶）打开拓扑结构， 解旋酶打开双螺旋，DNA单链结合蛋白结合于已解开的链上，提供模板
《生物化学与分子生物学》第十四章 DNA的生物合成教案
一、教学目的与要求：1、掌握半保留复制的概念，半不连续复制的概念及相关定义（领头链、随从链、冈崎片段），参与复制的酶和蛋白质因子及其作用，复制的化学反应，端粒及端粒酶的概念、逆转录的概念。
2、熟悉双向复制的概念，复制保真性的酶学依据，原核生物复制的起始、延长、终止过程，端粒酶作用的爬行机制，逆转录的步骤。
3、了解半保留复制的实验依据和意义，真核生物复制的起始、延长、终止过程，逆转录研究的意义，滚环复制和D 环复制。
二、教学重点、难点：教学重点：半保留复制的概念，半不连续复制的概念及相关定义（领头链、随从链、冈崎片段），参与复制的酶和蛋白质因子及其作用，复制的化学反应，端粒及端粒酶的概念、逆转录的概念。
教学难点：DNA 复制的起始，.端粒酶的作用机制。
三、教学方法设计：课程名称生物化学与分子生物学授课地点黄金校区教学楼选用教材“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《生物化学与分子生物学》（第八版）（人民卫生出版社，查锡良、药立波主编）授课章节课题第十四章DNA 的生物合成（复制）第一节复制的基本规律第二节DNA 复制的酶学和拓扑学变化第三节原核生物DNA 复制过程第四节真核生物DNA 复制过程第五节逆转录和其他复制方式（共4学时）以基因信息传递的中心法则开始本篇，并引入本章，适当复习DNA的结构和组成，以利本章讲述的展开，以DNA复制所需的条件为主线，讲授过程中联系前面已讲授的DNA双螺旋结构知识，做到知识的连贯，充分利用多媒体课件，用动画等形象、生动地讲授DNA 生物合成过程。
四、教具或教学手段：1、充分利用现代教学手段与方法，制作多媒体课件，做到图文并茂；2、在一些重点或关键处可适当板书，起到突出重点、引导学生思路从而更易掌握的作用；3、课堂上多提问，与学生交流，调动他们的积极性，也可先设疑，在后续教学中引导学生寻找答案，做到深入浅出，逐层剥离。
五、教学过程与板书设计：（一）以基因信息传递的中心法则开始本篇，并引入本章。
考研科目,动物生物化学 第13章 DNA的生物合成-复制
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(replicon) ，复制子是独 立完成复制的功能单位。
（4）复制起始点、复制子与复制叉
3 复制的半不连续性
DNA双螺旋的两条链是反平行 的，催化DNA合成的聚合酶只能沿 着5′→3′方向进行 。
在DNA复制时，一条链的合成方向 和复制叉的前进方向相同，可以连续复 制，叫作前导链（leading strand）。
而另一条链的合成方向和复制叉的前进 方向正好相反，不能连续复制，只能分成几 个片段（冈崎片段）合成，称之为滞后链（ lagging strand）。 前导链连续复制而随从链不连续复制， 就是复制的半不连续复制。
2 双向复制（bidirectional replication）
（1）双向复制的概念 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。
起始点 起始点
单向复制
起始点 双向复制 复制叉 复制叉 复制叉
DNA的双向和单向复制
(2)原核生物DNA双向复制
ori
几个重要概念
复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用 下，生成与亲代相同的子代DNA或 RNA的过程。 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则 将其所含的遗传信息传给RNA，形 成一条与DNA链互补的RNA的过程。
生物化学第13章DNA的生物合成
DNA聚合酶催化子链的延伸，合成新的DNA链。
终止
DNA复制到达终止信号后，复制过程结束。
DNA复制的调控
调节因子
DNA复制受到多种调节因 子的影响，如细胞周期蛋 白、抑癌基因等。
适应性调节
DNA复制适应环境变化， 如营养状况、细胞应激等。
细胞周期调控
DNA复制与细胞周期密切 相关，受到细胞周期蛋白 激酶的调节。
02
DNA的复制
DNA复制的概述
01
02
03
定义
DNA复制是指DNA双链 在细胞分裂前被复制的过 程，是生命延续的基础。
特点
DNA复制具有高保真性、 半保留性和半连续性等特 点。
意义
DNA复制保证了遗传信息 的准确传递，维复制的过程
起始
DNA复制起始于特定的起始点，需要多种蛋白质 因子的参与。
基因克隆与基因组学
基因克隆
通过DNA合成技术，科学家可以人工合成特定的基因片段， 并将其插入到生物体的基因组中，实现基因的克隆和表达。 这一技术广泛应用于基因功能研究和生物制药等领域。
基因组学
基因组学是研究生物体基因组的学科。控机制，为疾病诊断和治疗提供依据。
DNA的生物合成
• DNA生物合成的概述 • DNA的复制 • DNA的修复 • DNA的重组 • DNA合成的应用
01
DNA生物合成的概述
DNA生物合成的定义
DNA生物合成是指将脱氧核糖核苷 酸按照特定的顺序组装成DNA分子 的过程。
DNA生物合成是生命体系中遗传信息 的复制和传递的基础，对于维持生物 体的遗传稳定性和生长发育至关重要 。
THANKS
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合成生物学与基因合成
生物化学 第十五章 DNA的生物合成
(二)与DNA复制有关的酶和蛋白质（原核生物）
5´ 3´
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
SSB
RNA引物
DNA聚合 酶III DNA聚合 酶I
3´
5´
RNA引 物
3´
5´
1.DNA聚合酶 DNA聚合酶Ⅰ polⅠ
(1) 具5′
3′聚合酶活性
将脱氧核糖核苷三磷酸 dNTP 逐个添加到具有 3 ′ — OH 末端的 多核苷酸链上形成3， 5—磷酸二酯键。
4. 引发酶（引物合成酶）
引物的合成由引发酶催化完成，这些酶 在模板单链DNA上识别特殊序列，合成RNA引 物。它本身没有活性，需要与“引发前体” 结合在一起，形成“引发体”后才有活性。
复制早期易发生碱基参入错误，用 RNA较好，然后通过polⅠ的5′ 3′端 核酸外切酶的活性切去，代之以dNMP，可 消除最初阶段的错误。
• 2、方向 • DNA复制可以朝一个方向（单向复 制，unidirectional），也可以朝两个相反 方向进行（双向复制，bidirectional，主 要）。
•
DNA复制一般是对称的，两条链同时 进行，也有不对称的，一条链复制完后 再进行另一条链的复制。 • 在迅速生长的原核生物中，第一个染 色体DNA分子的复制还未完成，第二个 DNA分子就在同一个起始点上开始复制。
+
50 复制
转化率
功能
0 .05
修复
1999年发现聚合酶 和，它们涉及DNA的错误倾向修 复（errooune repair）
polⅠ不是DNA复制酶，理由：
A、该酶合成 DNA 速度太慢，只是细胞 内DNA复制速度的1%； B、持续合成能力较低，而细胞内 DNA 复制不会频繁中止； C、许多基因突变都会影响DNA复制， 但都与polⅠ无关。
DNA合成和分解的生物化学反应
DNA合成和分解的生物化学反应生物化学反应是指生物体内发生的化学反应。
这些反应是生命活动的基础，包括分解和合成反应。
分解反应是指把复杂分子分解成简单分子的反应，而合成反应是指把简单分子合成成复杂分子的反应。
DNA合成和分解的生物化学反应是生命活动中非常重要的过程，下面将详细介绍它们的过程和机制。
一、DNA分解DNA分解是指将DNA分子分解成单个核苷酸。
DNA分解的过程中，DNA酶是必不可少的。
DNA酶是一类酶，它能够识别DNA双链中的特定序列，并将DNA分子剪开。
DNA酶在生物体内起到了重要的作用，在DNA复制、DNA修复、DNA重组以及基因转录等过程中都有重要的作用。
DNA分解的过程中还需要其他辅助因素，例如水分子和游离基等。
DNA分子在生物体内处于双螺旋状态，因此需要通过水分子的帮助才能够进行裂解。
水分子是一种极性分子，它的两端带有相反的电荷，在DNA的双螺旋结构中很容易进入到DNA骨架中并将其分解。
游离基也可以促进DNA的分解。
游离基是指分子中失去了电子而带有正电荷或负电荷的分子，它们可以与DNA分子中的碱基反应，生成DNA单项链。
二、DNA合成DNA合成是指将单个核苷酸合成成DNA分子的过程。
DNA合成是一种复杂的生物化学反应，涉及到多种化学物质和酶的参与。
首先，DNA合成需要DNA聚合酶。
DNA聚合酶是一种酶，它能够将单个核苷酸与已有的DNA链连接起来，并扩大DNA的长度。
DNA合成还需要新的核苷酸，这些核苷酸需要与DNA聚合酶相互作用才能完成DNA合成的过程。
DNA合成还需要ATP（腺苷酸三磷酸）的参与。
ATP是生物体内最重要的能量来源之一，它能够为DNA合成提供必要的能量。
DNA合成受到ATP浓度的影响，当ATP浓度不足时，DNA合成的速度会受到影响。
总的来说，生物体内的DNA分解和合成是非常重要的生物化学反应。
DNA分解和合成能够影响到生物的基因表达，对生命活动的调控起着非常重要的作用。
生物化学-DNA复制、转录、翻译
DNA聚合酶Ⅱ与Ⅲ
5’ 3’聚合酶 3’ 5’外切酶
DNA聚合酶Ⅲ DNA 复制的主要酶。 DNA聚合酶Ⅰ用于切除RNA引物， 损伤后修复。 DNA聚合酶Ⅱ只是在无pol I及pol Ⅲ的情况下才起作用 。
DNA聚合酶Ⅰ
N
5’ 3’3’ 5’ 5’ 3’
C
外切酶外切酶 聚合酶
小片段
大片段（ klenow片段）
不对称转录
5′···GCAGTACATGTC ···3′ 编码链 3′··· c g t g a t g t a c a g ···5′ 模板链
转录 5′···GCAGUACAUGUC ···3′
翻译
mRNA
N······Ala ·Val ·His ·Val ······C 蛋白质
结构基因
转录方向
分类： 依赖ρ因子（终止子）的转录终止 非依赖ρ因子的转录终止
释放RNA分子
RNA聚合 酶
脱离
A、不需ρ因子（终止子）的终止
a 、发夹结构的形成：
DNA上的回文序列使RNA产物3’ 端自身碱基互 补，形成发夹结构，杂合链趋于解体。
b 、产物的寡聚U片段促进RNA 从DNA上脱落：
杂交链中A- U间氢键相对较弱，新生RNA易从模板上 脱落，不需ρ因子即可终止。
✓ 在不同时期提取DNA，进 行密度梯度离心。
Meselson和Stahl 实验
Meselson和Stahl 实验
2、DNA复制的起点和方向
✓复制的起始点： DNA复制要从DNA分子的特定部位开始。
✓原核生物中DNA(环形)的复制只有一个起始点。 ✓真核生物染色体DNA(线形)的复制有多个起始点。
合成的以5’→3’为方向连续合成的链。 （复制方向与解链方向一致）
DNA合成及其在生物化学中的作用
DNA合成及其在生物化学中的作用DNA（脱氧核糖核酸）是生命中最重要的分子之一，它承载了生物体遗传信息的传递和储存。
DNA合成是指在细胞内通过特定的生物化学过程合成新的DNA分子。
本文将介绍DNA合成的过程及其在生物化学领域中的重要作用。
一、DNA合成的过程DNA合成是在细胞中进行的复杂生物化学过程。
该过程主要包括DNA复制和DNA修复两个主要阶段。
1. DNA复制DNA复制是细胞分裂和有性生殖中的关键过程，保证遗传信息的传递和维持种群的稳定。
DNA复制是由DNA聚合酶酶类催化的，它能够将DNA中的碱基序列复制一份，形成完全相同的新的DNA分子。
DNA复制一般遵循半保留复制的原则，即每个DNA双链的一个链子作为模板合成新的DNA链。
2. DNA修复DNA修复是维持基因组稳定性的重要过程。
由于外界环境和内源性损伤的影响，DNA分子会出现断裂、碱基缺失及错误配对等损伤。
DNA修复机制通过修复损伤的DNA分子，保证DNA的完整性和可靠性。
常见的DNA修复方式包括：光修复、碱基切除修复、错配修复和重组修复等。
二、DNA合成在生物化学中的作用1. 遗传信息传递DNA合成是生物体遗传信息传递的重要环节。
在有性生殖过程中，DNA复制保证了子代细胞与父代细胞的遗传信息完全一致。
在无性生殖过程中，DNA合成则是维持个体遗传信息不变的关键。
2. 蛋白质合成DNA合成是蛋白质合成的基础。
通过DNA的转录和翻译，基因中的遗传信息转化为蛋白质的氨基酸序列。
蛋白质是生物体的重要组成部分，参与各种生物化学反应和生理功能的执行。
3. 基因调控DNA合成在基因调控中发挥重要作用。
生物体通过控制特定DNA区域的合成与停止来实现基因的开关控制。
DNA合成的不同过程和水平可以调控基因的表达与沉默，进而调节生物体的正常发育和生理功能。
4. 遗传疾病研究DNA合成的异常与遗传疾病的发生密切相关。
一些与DNA复制和修复相关的基因突变可导致遗传性疾病，如白血病、遗传性肿瘤等。
生物化学课件第十二章 DNA的生物合成
解链方向
随从链 (lagging strand)
5
• 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，
这股链称为领头链。
• 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能 顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称 为随从链。复制中的不连续片段称为岡崎片段 (okazaki fragment)。
• 领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制
（二）复制的延长
复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以 dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上， 其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。
3' 5'
DNA-pol
OH 3'
5' 3'
dCTP
dGTP
dTTP
dATP
dCTP
dATP
dGTP
dTTP
3
5 3
领头链 (leading strand)
3 5
·· ·TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA
58
66
166
174
201
209
237
245
E.coli复制起始点 oriC
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。
复制中的放射自显影图象
的半不连续性。
领头链的合成
随从链的合成
阶段一
阶段二
阶段三
阶段四
复 制 过 程 简 图
（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
生物化学试题 DNA 的生物合成
第十二章DNA 的生物合成.三、典型试题分析1．DNA复制时，以序列5“T pApGpAp-3‘为模板合成的互补结构是（2001年生化试题）A．5’—pTpCpTpA-3’ B 5’—pApTpCpT-3’C．5’—pUpCpUpA-3’ D 5‘——pGpApCpA-3E. 3’—pTpCpTpA-5’[答案] A2．与岗崎片段的概念有关的是A半保留复制B．半不连续复制C不对称转录D．RNA的剪接E．蛋白质的修饰[答案] B3．在DNA复制中RNA引物A．使DNA聚合酶Ⅲ活化B，使DNA双连解开C．提供5，末端作合成新DNA链起点D．提供3’OH作合成新DNA链起点E．提供3’OH作合成新RNA链起点[答案] C4 DNA 复制时，下列哪种酶是不需要的A DNA 指导的DNA 聚合酶B DNA 连接酶C 拓扑异构酶D 解链酶E 限制性内切酶答案E（二）K型题反转录酶催化的反应有（1998年生化试题）1. RNA指导的DNA合成2. RNA水解反应3. DNA指导的DNA合成4. 3’一5’外切酶作用[答案] {A)1，2，3正确四、测试题（一）A型题1．Meselson和Stahl利用15N及14N标记大肠杆菌的实验证明的反应机理是A．DNA能被复制B．DNA可转录为mRNAC．DNA可表达为蛋白质D．DNA的半保留复制E．DNA的全保留复制2．合成DNA的原料是A．dAMP,dGMP，dCMP,dTMP B．dATP,dGTP，dCTP，dTTPC．dADP，dGDP，dCDP,dTDP D．A TP，GTP，CTP，UTPE．AMP，GMP，CMP，UMP3．DNA复制之初，参与从超螺旋结构解开双股链的酶或因子是A解链酶B．拓扑异构酶I C。
DNA结合蛋白，D．引发前体E拓扑异构酶Ⅱ4．DNA复制时，以序列5’—TpApGpAp-3’为模板将合成的互补结构是A。
5’—pTpCpTpA-3’B．5’—pApTpCpT-3’C．5’—pUpCpUpA-3’D．5’—pGpCpGpA-3’E．3’—pTpCpTpA-5’5．关于真核生物DNA复制与原核生物相比，下列说法错误的是A．引物长度较短B．冈崎片段长度较短c．复制速度较慢D．复制起始点只有一个E．由DNA聚合酶a及δ催化核内DNA的合成6．哺乳类动物DNA复制叙述错误的是A．RNA引物较小B．冈崎片段较小C．DNA聚合酶δ和α参与D．仅有一个复制起始点E．片段连接时由ATP供给能量7．端粒酶是一种A．DNA聚合酶B．RNA聚合酶C．DNA水解酶D．反转录酶E．连接酶8．在DNA复制中RNA引物的作用是A使DNA聚合酶Ш活化B．使DNA双链解开C．提供5’—P末端作合成新DNA链起点D．提供3’—OH末端作合成新RNA链起点E．提供3’—OH末端作合成新DNA链起点9．关于DNA复制中DNA聚合酶的错误说法是A，底物是dNTP B．必须有DNA模板C。
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（二）解链、解旋酶类
1. DNA解旋酶（DNA helicase） 2. DNA拓扑异构酶（DNA topoisomerase） 3. 单链DNA结合蛋白（SSB）
tangbinghua@
（三）引物酶
属于RNA聚合酶，但对利福平不敏感 大肠杆菌的引物酶DnaG与解旋酶DnaB组装成引发体
一．DNA损伤 二．DNA修复
1. 错配修复（mismatch repair） 2. 直接修复（direct repair） 3. 切除修复（excision repair） 4. 重 组 修 复 （ recombinational
repair） 5. SOS修复
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（1）5'→3'聚合酶活性中心与聚合反应 （2）3'→5'外切酶活性中心与校对功能 （3）5'→3'外切酶活性中心与切口平移
tangbinghua@
（1）5'→3'聚合酶活性中心与聚合反应
5'→3'聚合酶活性中心催化用dNTP按5'→3'方向合成 DNA，反应还需要模板、引物、Mg2+
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（2）3'→5'外切酶活性中心与校对功能
在DNA合成过程中，一旦连接了错配核苷酸，聚合反 应就会中止，错配核苷酸进入3'→5'外切酶活性中心并 被切除，然后聚合反应继续进行
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（3）5'→3'外切酶活性中心与切口平移
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（3）以5'→3'方向催化合成DNA
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2．大肠杆菌DNA聚合酶种类
（1）DNA聚合酶Ⅰ （2）DNA聚合酶Ⅱ （3）DNA聚合酶Ⅲ （4）DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ
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3．大肠杆菌DNA聚合酶功能
修复等，还是重组DNA技术重要的工具酶
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二、复制过程
（一）复制起始 （二）复制延伸 （三）复制终止
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（一）复制起始
1. 复制起点 2. 有关的酶和其他蛋白质 3. 起始过程
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（1）需要模板 （2）需要引物 （3）以5'→3'方向催化合成DNA
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（1）需要模板
DNA聚合酶催化的反应是DNA复制，即合成单链DNA 的互补链，该单链DNA称为模板
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（2）需要引物
可以是DNA，也可以是RNA 引导大肠杆菌DNA复制的引物都是RNA
（SSB）
（RFC）、增殖细胞核抗原（PCNA）
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三、端粒合成
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三、端粒合成
1. 端粒结构 2. 端粒功能 3. 端粒酶 4. 端粒合成
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第四节 DNA损伤与修复
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1．半保留复制（semiconservative replication）
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Meselson-Stahl实验
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2．从复制起点双向复制（bidirectional replication）
（二）复制延伸
1. 前导链的合成 2. 后随链的合成 3. DNA复制过程中的保真机制
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1．前导链的合成
前导链的合成通常是一个连续过程
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2．后随链的合成
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3．DNA复制过程中的保真机制
① 5'→3'聚合酶活性中心对核苷酸的选择使其错配率仅 为10-4~10-5
② 3'→5'外切酶活性中心的校对进一步将错配率降至 10-6~10-8
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（三）复制终止
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第三节 真核生物染色体DNA的复制
一．染色体DNA复制特点 二．DNA聚合酶及其他因子 三．端粒合成
1．错配修复（mismatch repair）
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1．错配修复（mismatch repair）
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2．直接修复（direct repair）
不切除损伤碱基或核苷酸，直接将其修复
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，在后随链模板的一定部位合成RNA引物，合成方向 与DNA一样，也是5'→3' RNA引物合成后可提供3'-羟基引发DNA合成
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（四）DNA连接酶
大肠杆菌DNA连接酶不能连接游离的单链DNA，只能 连接双链DNA中的切口
连接反应由NAD+供能 除DNA复制外，DNA连接酶也参与DNA重组、DNA
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第一节 DNA复制的基本特征
1. 半保留复制（semiconservative replication） 2. 从复制起点双向复制（bidirectional replication） 3. 半不连续复制（semidiscontinuous replication）
一．DNA损伤 二．DNA修复
1. 损伤意义 2. 损伤类型 3. 损伤因素
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1．损伤意义
（1）突变是生物进化的分子基础 （2）致死突变消灭有害个体 （3）突变是许多疾病的分子基础 （4）突变是多态性（polymorphism）的分子基础
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2．损伤类型
（1）错配（mismatch） （2）插入缺失（indel） （3）重排（rearrangement） （4）共价交联
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（1）错配（mismatch）
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（2）插入缺失（indel）
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（3）重排（rearrangement）
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（4）共价交联
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3．损伤因素
（1）复制错误 （2）自发性损伤 （3）物理因素 （4）化学因素 （5）生物因素
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第四节 DNA损伤与修复
3．切除修复（excision repair）
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4．重组修复（recombinational repair）
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5．SOS修复
属于应急修复系统
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第五节 DNA的逆转录合成
1. 逆转录酶 2. 逆转录病毒 3. 逆转录意义
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1．逆转录酶
（1）逆转录活性 （2）水解活性 （3）复制活性
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2．逆转录病毒
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3．逆转录意义
① 逆转录机制的阐明完善了中心法则 ② 研究逆转录病毒有助于阐明肿瘤的发病机制，探索
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一、染色体DNA复制特点
1. 发生染色质解离与重塑 2. 复制速度慢 3. 多起点复制 4. 冈崎片段短 5. DNA连接酶耗能差异 6. 终止阶段涉及端粒合成 7. 受DNA复制检验点控制
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二、DNA聚合酶及其他因子
1．复制起点
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2．有关的酶和其他蛋白质
复制起始阶段至少需要9种酶和其他蛋白质 它们从复制起点解开DNA双链，组装引发体前体
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3．起始过程
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（二）复制延伸
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大肠杆菌
真核生物
DNA聚合酶Ⅲ
DNA聚合酶δ
DNA聚合酶Ⅰ
DNA聚合酶ε
DnaA
起始识别复合物（ORC）
DnaC
细胞分裂周期蛋白6（Cdc6）和DNA复制因
子1（Cdt1）
解旋酶DnaB
MCM解旋酶
引物酶DnaG
DNA聚合酶α
Ⅰ型、Ⅱ型拓扑异构酶 Ⅰ型、Ⅱ型拓扑异构酶
单 链 DNA 结 合 蛋 白 复 制 蛋 白 A （ RPA ） 、 复 制 因 子 C
了解：真核生物DNA聚合酶、染色体DNA复制特点， DNA损伤和修复
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2017年全国硕士研究生招生考试
临床医学综合能力（西医）考试大纲
(三)基因信息的传递 1. DNA复制的特征及复制的酶 2. DNA半保留复制的基本过程 3. 逆转录的概念、逆转录酶、逆转录的过程、逆转录
的意义 4. DNA损伤(突变)及修复及意义
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教学内容
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教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
DNA复制的基本特征 大肠杆菌DNA的复制 真核生物染色体DNA的复制 DNA损伤与修复 DNA的逆转录合成
（一）DNA聚合酶 （二）解链、解旋酶类 （三）引物酶 （四）DNA连接酶
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（一）DNA聚合酶
1. DNA聚合酶催化特点 2. 大肠杆菌DNA聚合酶种类 3. 大肠杆菌DNA聚合酶功能
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1．DNA聚合酶催化特点
《生物化学》
第十三章 DNA的生物合成
唐炳华（北京中医药大学） 中国中医药出版社
教学大纲
掌握：中心法则，DNA复制的概念、基本特征，大肠 杆菌DNA聚合酶，逆转录的概念、意义
熟悉：大肠杆菌解链解旋酶类、引物酶、DNA连接酶 、DNA复制过程，真核生物端粒酶、端粒合成，逆转 录酶、DNA的逆转录合成