dna结构特点特征
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所有这些修饰作用都有一个共同的特点,即降低组蛋白 所携带的正电荷。这些组蛋白修饰的意义:一是改变染 色体的结构,直接影响转录活性;二是核小体表面发生 改变,使其他调控蛋白易于和染色质相互接触,从而间 接影响转录活性。
2、DNA
1) DNA的变性和复性 ■变性(Denaturation) DNA双链的氢键断裂,最后完全变成单链的过程 称为变性。 ■增色效应(Hyperchromatic effect) 在变性过程中,260nm紫外线吸收值先缓慢上升, 当达到某一温度时骤然上升,称为增色效应。
例:大肠杆菌中的DNA旋转酶
上海生化所1998年分子遗传学试题: 拓扑异构酶
8、DNA 解螺旋酶 /解链酶(DNA helicase) 通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。 E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶,还有解螺 旋酶I、II、III。
rep蛋白沿3 ’5’移动,而解螺旋酶I、II、 III沿5 ’ 3’移动。
9、单链结合蛋白(SSBP-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。
(三)DNA的复制过程(大肠杆菌为例) 双链的解开 RNA引物的合成 DNA链的延伸 切除RNA引物,填补缺口,连接相邻的DNA片段
DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程
中起重要作用
7、DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase):
拓扑异构酶І:使DNA一条链发生断裂和再连接, 作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区, 同转录有关。 例:大肠杆菌中的ε蛋白 拓扑异构酶Π:该酶能暂时性地切断和重新连接 双链DNA,作用是将负超螺旋引入DNA分子。同复 制有关。
1、双链的解开
基本概念:
DNA的复制有特定的起始位点,叫做复制原点。 ori(或o)、富含A、T的区段。
上海生化所1998年分子遗传学试题: 真核生物复制起始点的特征包括( ) A富含GC区 B富含AT区 C Z DNA D无明显特征
从复制原点到终点,组成一个复制单位,叫复制子
复制时,解链酶等先将DNA的一段双链解开,形成复 制点,这个复制点的形状象一个叉子,故称为复制叉
DNA双螺旋模型是哪年由谁提出的?简述其基本 内容.为什么说该模型的提出是分子生物学发 展史上的里程碑,具有划时代的贡献?
浙江大学医学院2003生物化学(硕士)
2)分类: 右手螺旋:A-DNA,B-DNA 左手螺旋:Z-DNA
B
Z
A
A
B
Z
3、DNA的高级结构
1)定义:指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特 定空间结构。是一种比双螺旋更高层次的空间构 象。
(四)核小体(nucleosome)
1、定义:用于包装染色质的结构单位,是由DNA 链缠绕一个组蛋白核构成的。
Nucleosome、chromosome、genome 中科院2002年硕士学位研究生入学分子遗传学试题
2、核小体的结构 核心颗粒、连接区DNA
中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究 生分子遗传学入学考试: 简述真核细胞内核小体与核小体核心颗粒的结构。
2、实验证据(1958 Meselson 和Stahl ):
Matthew Messelson
Franklin Stahl
“Heavy” DNA
“Hybrid” DNA
“light” DNA “Hybrid” DNA
3、DNA半保留复制的生物学意义:
DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性, 保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。
2、RNA引物的合成
DnaB蛋白活化引物合成酶,引发RNA引物的合成。 引物长度约为几个至10个核苷酸,
1、原核生物基因组结构特点
● 基因组很小,大多只有一条染色体 ● 结构简炼 ● 存在转录单元(trnascriptional operon)
多顺反子(polycistron)
X174 D-E-J-F-G-H
mRNA
蛋白J、F、G H DE
E.coli 色氨酸操纵子 9个顺反子 9个酶 ( 第六章 )
染色体(chromosome)是细胞在有丝分裂时遗传物质 存在的特定形式,是间期细胞染色质结构紧密包装的结 果。 真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是 以染色质(chromatin)的形式存在的。
染色质是一种纤维状结构,叫做染色质丝,它是由最基 本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
2)主要形式:超螺旋结构(正超螺旋和负超螺旋)
线状DNA形成的超螺旋
环状DNA形成的超螺旋
拓扑异构酶 or溴化乙锭
拓扑异构酶 or溴化乙锭
负超螺旋
DNA扭曲与双螺 旋相反(松开)
松弛DNA
Байду номын сангаас
DNA扭曲与双螺 旋相同(拧紧)
正超螺旋
第二章 染色体与DNA
染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
● 有重叠基因(Sanger 发现) 基因内基因 部分重叠基因 一个碱基重叠
2、真核生物基因组结构特点
●真核基因组结构庞大
3×109bp、染色质、核膜
●单顺反子
●基因不连续性 断裂基因(interrupted gene)、 内含子(intron)、 外显子(exon)
●非编码区较多
多于编码序列(9:1)
■无组织特异性 ■肽链氨基酸分布的不对称性 ■H5组蛋白的特殊性:富含赖氨酸(24%) ■组蛋白的可修饰性
简述真核生物染色体上组蛋白的种类,组蛋白修 饰的种类及其生物学意义
中国科学院2003年硕士研究生入学《生物化学与 分子生物学》试题
组蛋白的可修饰性
在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化 和ADP核糖基化等。H3、H4修饰作用较普遍,H2B有乙 酰化作用、H1有磷酸化作用。
3、染色体的包装—超螺旋结构
6.8:1
40:1
1000: 1 8000:1
DNA double helix Nucleosome (10 nm fiber)
30 nm Fiber Loops I Loops II chromosome
(五)原核生物和真核生物基因组结构特点比较
上海第二军医大硕士研究生入学考试试题: 基因组的特点(真核、原核比较 )
■融解温度(Melting temperature
Tm )
变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。
生理条件下为85-95℃
影响因素:G+C含量,pH值,离子强度,尿素,甲跣
胺等
■复性(Renaturation) 热变性的DNA缓慢冷却,单链恢复成双链。
■减色效应(Hypochromatic effect) 随着DNA的复性, 260nm紫外线吸收值降低的 现象。
5、 DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶 ●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物 ●反应需要有模板的指导 ●反应需要有3-OH存在 ●DNA链的合成方向为5 3
原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌)
性质 3' 5 '外切活性 5' 3 '外切活性 5' 3 '聚合活性
新生链合成
聚合酶Ⅰ + +
2) C值反常现象(C-value paradox) C值矛盾 C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复 序列,而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非 功能DNA所隔开,这就是著名的“C值反常现象”。
简述DNA的C值以及C值矛盾(C Value paradox). 中科院上海生化所 98 年 上海第二军医大: C值矛盾
δ
ε
细胞核 细胞核
3‘-5’ 外切 酶活性
功能 引物 合成
-
+
+
+
修复 线粒体DNA 核DNA ?
作用 的复制
的复制
6、DNA连接酶(1967年发现):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。
3‘
5‘
5‘
3‘
OH P
但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来
2)特征: ●双链反向平行配对而成
●脱氧核糖和磷酸交替连接,构成DNA骨架,碱 基排在内侧
●内侧碱基通过氢键互补形成碱基对(A:T,C: G)。
3)DNA结构的表示法
2、DNA 的二级结构
1)定义:指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的 双螺旋结构。
绕DNA双螺旋表面上出现的螺旋槽(沟),宽的沟称 为大沟,窄沟称为小沟。大沟,小沟都、是由于碱基 对堆积和糖-磷酸骨架扭转造成的。
1、定义:由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的 子代DNA中,一条链来自亲代DNA,而另一条链则 是新合成的,这种复制方式称半保留复制。
Semi-conservative Conservative Dispersive
中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士 研究生分子遗传学入学考试: 请设计一个实验来证明DNA复制是以半保留方 式进行的(8分)。
■ 高度重复序列:拷贝数达到几百个到几百万 个。
●卫星DNA:A · T含量很高的简单高度重 复序列。
第二章 染色体与DNA
染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
二、DNA的结构
1、 DNA的一级结构
1) 概念 指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序,
DNA序列是这一概念的简称。碱基序列
第二章 染色体与DNA
染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
一、染色体(Chromosome)
内容提要: 细胞周期 染色体与染色质 染色体的结构和组成( 原核生物 、 真核生物) 核小体 原核生物和真核生物基因组结构特点比较
(一)细胞周期
(二)染色体与染色质
● 含有大量重复序列
根据 DNA复性动力学研究,DNA序列可以分成哪几 种类型?并加以举例说明。(2001年上海生化所)
■ 不重复序列/单一序列:在基因组中有一个或几个 拷贝。真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷 贝的。如:蛋清蛋白、血红蛋白等 功能:主要是编码蛋白质。 ■ 中度重复序列:在基因组中的拷贝数为101~104。 如:rRNA、tRNA 一般是不编码蛋白质的序列,在调控基因表达中 起重要作用
(二)与DNA复制有关的物质
1、原料:四种脱氧核苷三磷酸(dATP、dGTP、 dCTP、dTTP)
2、模板:以DNA的两条链为模板链,合成子代DNA 3、引物:DNA的合成需要一段RNA链作为引物 4、引物合成酶(引发酶):此酶以DNA为模板合成
一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引物(Primer)。 实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。
复制叉
复制叉
复制方向和速度:
单起点、双向等速 多起点、双向等速
双链解开、复制起始
大约20个DnaA 蛋白在ATP的作 用下与oriC处的 4个9bp保守序 列相结合
在HU蛋白和ATP的共同 作用下,Dna复制起始复 合物使3个13bp直接重 复序列变性,形成开链
解链酶六体分 别与单链DNA 相结合(需 DnaC帮助),进 一步解开DNA 双链
+中 -
聚合酶Ⅱ 聚合酶Ⅲ
+
+
-
-
+ 很低 + 很高
-
+
主要是对DNA损伤的 修复;以及在DNA复 制时切除RNA引物并 填补其留下的空隙。
修复紫外 光引起的 DNA损伤
DNA 复制的主要 聚合酶,还具有 3’-5‘ 外切酶的 校对功能,提高 DNA复制的保真性
真核生物中的DNA聚合酶
α
β
γ
定位 细胞核 细胞核 线粒体
(三)染色体的结构和组成 原核生物(prokaryote)
真核生物染色体的组成
{ } 染色体
DNA
核小体
蛋白质 组蛋白: H1 H2A H2B H3 H4
{非组蛋白
1、组蛋白
组蛋白的一般特性: ■ 进化上的保守性 保守程度:H1
H2A、H2B
H3 、H4
上海生化所分子遗传学1998年试题: 在真核生物核内。五种组蛋白(H1 H2A H2B H3 和H4)在进化过程中,H4极为保守,H2A最 不保守( )
三、DNA的复制
复制 DNA 转录
逆转录
RNA 复制
RNA 翻译
蛋白质
内容提要: ● DNA的半保留复制 ●与DNA复制有关的物质 ● DNA的复制过程(大肠杆菌为例) ● DNA复制的其它方式 ●真核生物中DNA的复制特点
(一)DNA的半保留复制(semi-conservative replication)
2、DNA
1) DNA的变性和复性 ■变性(Denaturation) DNA双链的氢键断裂,最后完全变成单链的过程 称为变性。 ■增色效应(Hyperchromatic effect) 在变性过程中,260nm紫外线吸收值先缓慢上升, 当达到某一温度时骤然上升,称为增色效应。
例:大肠杆菌中的DNA旋转酶
上海生化所1998年分子遗传学试题: 拓扑异构酶
8、DNA 解螺旋酶 /解链酶(DNA helicase) 通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。 E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶,还有解螺 旋酶I、II、III。
rep蛋白沿3 ’5’移动,而解螺旋酶I、II、 III沿5 ’ 3’移动。
9、单链结合蛋白(SSBP-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。
(三)DNA的复制过程(大肠杆菌为例) 双链的解开 RNA引物的合成 DNA链的延伸 切除RNA引物,填补缺口,连接相邻的DNA片段
DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程
中起重要作用
7、DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase):
拓扑异构酶І:使DNA一条链发生断裂和再连接, 作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区, 同转录有关。 例:大肠杆菌中的ε蛋白 拓扑异构酶Π:该酶能暂时性地切断和重新连接 双链DNA,作用是将负超螺旋引入DNA分子。同复 制有关。
1、双链的解开
基本概念:
DNA的复制有特定的起始位点,叫做复制原点。 ori(或o)、富含A、T的区段。
上海生化所1998年分子遗传学试题: 真核生物复制起始点的特征包括( ) A富含GC区 B富含AT区 C Z DNA D无明显特征
从复制原点到终点,组成一个复制单位,叫复制子
复制时,解链酶等先将DNA的一段双链解开,形成复 制点,这个复制点的形状象一个叉子,故称为复制叉
DNA双螺旋模型是哪年由谁提出的?简述其基本 内容.为什么说该模型的提出是分子生物学发 展史上的里程碑,具有划时代的贡献?
浙江大学医学院2003生物化学(硕士)
2)分类: 右手螺旋:A-DNA,B-DNA 左手螺旋:Z-DNA
B
Z
A
A
B
Z
3、DNA的高级结构
1)定义:指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特 定空间结构。是一种比双螺旋更高层次的空间构 象。
(四)核小体(nucleosome)
1、定义:用于包装染色质的结构单位,是由DNA 链缠绕一个组蛋白核构成的。
Nucleosome、chromosome、genome 中科院2002年硕士学位研究生入学分子遗传学试题
2、核小体的结构 核心颗粒、连接区DNA
中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究 生分子遗传学入学考试: 简述真核细胞内核小体与核小体核心颗粒的结构。
2、实验证据(1958 Meselson 和Stahl ):
Matthew Messelson
Franklin Stahl
“Heavy” DNA
“Hybrid” DNA
“light” DNA “Hybrid” DNA
3、DNA半保留复制的生物学意义:
DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性, 保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。
2、RNA引物的合成
DnaB蛋白活化引物合成酶,引发RNA引物的合成。 引物长度约为几个至10个核苷酸,
1、原核生物基因组结构特点
● 基因组很小,大多只有一条染色体 ● 结构简炼 ● 存在转录单元(trnascriptional operon)
多顺反子(polycistron)
X174 D-E-J-F-G-H
mRNA
蛋白J、F、G H DE
E.coli 色氨酸操纵子 9个顺反子 9个酶 ( 第六章 )
染色体(chromosome)是细胞在有丝分裂时遗传物质 存在的特定形式,是间期细胞染色质结构紧密包装的结 果。 真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是 以染色质(chromatin)的形式存在的。
染色质是一种纤维状结构,叫做染色质丝,它是由最基 本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
2)主要形式:超螺旋结构(正超螺旋和负超螺旋)
线状DNA形成的超螺旋
环状DNA形成的超螺旋
拓扑异构酶 or溴化乙锭
拓扑异构酶 or溴化乙锭
负超螺旋
DNA扭曲与双螺 旋相反(松开)
松弛DNA
Байду номын сангаас
DNA扭曲与双螺 旋相同(拧紧)
正超螺旋
第二章 染色体与DNA
染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
● 有重叠基因(Sanger 发现) 基因内基因 部分重叠基因 一个碱基重叠
2、真核生物基因组结构特点
●真核基因组结构庞大
3×109bp、染色质、核膜
●单顺反子
●基因不连续性 断裂基因(interrupted gene)、 内含子(intron)、 外显子(exon)
●非编码区较多
多于编码序列(9:1)
■无组织特异性 ■肽链氨基酸分布的不对称性 ■H5组蛋白的特殊性:富含赖氨酸(24%) ■组蛋白的可修饰性
简述真核生物染色体上组蛋白的种类,组蛋白修 饰的种类及其生物学意义
中国科学院2003年硕士研究生入学《生物化学与 分子生物学》试题
组蛋白的可修饰性
在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化 和ADP核糖基化等。H3、H4修饰作用较普遍,H2B有乙 酰化作用、H1有磷酸化作用。
3、染色体的包装—超螺旋结构
6.8:1
40:1
1000: 1 8000:1
DNA double helix Nucleosome (10 nm fiber)
30 nm Fiber Loops I Loops II chromosome
(五)原核生物和真核生物基因组结构特点比较
上海第二军医大硕士研究生入学考试试题: 基因组的特点(真核、原核比较 )
■融解温度(Melting temperature
Tm )
变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。
生理条件下为85-95℃
影响因素:G+C含量,pH值,离子强度,尿素,甲跣
胺等
■复性(Renaturation) 热变性的DNA缓慢冷却,单链恢复成双链。
■减色效应(Hypochromatic effect) 随着DNA的复性, 260nm紫外线吸收值降低的 现象。
5、 DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶 ●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物 ●反应需要有模板的指导 ●反应需要有3-OH存在 ●DNA链的合成方向为5 3
原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌)
性质 3' 5 '外切活性 5' 3 '外切活性 5' 3 '聚合活性
新生链合成
聚合酶Ⅰ + +
2) C值反常现象(C-value paradox) C值矛盾 C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复 序列,而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非 功能DNA所隔开,这就是著名的“C值反常现象”。
简述DNA的C值以及C值矛盾(C Value paradox). 中科院上海生化所 98 年 上海第二军医大: C值矛盾
δ
ε
细胞核 细胞核
3‘-5’ 外切 酶活性
功能 引物 合成
-
+
+
+
修复 线粒体DNA 核DNA ?
作用 的复制
的复制
6、DNA连接酶(1967年发现):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。
3‘
5‘
5‘
3‘
OH P
但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来
2)特征: ●双链反向平行配对而成
●脱氧核糖和磷酸交替连接,构成DNA骨架,碱 基排在内侧
●内侧碱基通过氢键互补形成碱基对(A:T,C: G)。
3)DNA结构的表示法
2、DNA 的二级结构
1)定义:指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的 双螺旋结构。
绕DNA双螺旋表面上出现的螺旋槽(沟),宽的沟称 为大沟,窄沟称为小沟。大沟,小沟都、是由于碱基 对堆积和糖-磷酸骨架扭转造成的。
1、定义:由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的 子代DNA中,一条链来自亲代DNA,而另一条链则 是新合成的,这种复制方式称半保留复制。
Semi-conservative Conservative Dispersive
中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士 研究生分子遗传学入学考试: 请设计一个实验来证明DNA复制是以半保留方 式进行的(8分)。
■ 高度重复序列:拷贝数达到几百个到几百万 个。
●卫星DNA:A · T含量很高的简单高度重 复序列。
第二章 染色体与DNA
染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
二、DNA的结构
1、 DNA的一级结构
1) 概念 指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序,
DNA序列是这一概念的简称。碱基序列
第二章 染色体与DNA
染色体 DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
一、染色体(Chromosome)
内容提要: 细胞周期 染色体与染色质 染色体的结构和组成( 原核生物 、 真核生物) 核小体 原核生物和真核生物基因组结构特点比较
(一)细胞周期
(二)染色体与染色质
● 含有大量重复序列
根据 DNA复性动力学研究,DNA序列可以分成哪几 种类型?并加以举例说明。(2001年上海生化所)
■ 不重复序列/单一序列:在基因组中有一个或几个 拷贝。真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷 贝的。如:蛋清蛋白、血红蛋白等 功能:主要是编码蛋白质。 ■ 中度重复序列:在基因组中的拷贝数为101~104。 如:rRNA、tRNA 一般是不编码蛋白质的序列,在调控基因表达中 起重要作用
(二)与DNA复制有关的物质
1、原料:四种脱氧核苷三磷酸(dATP、dGTP、 dCTP、dTTP)
2、模板:以DNA的两条链为模板链,合成子代DNA 3、引物:DNA的合成需要一段RNA链作为引物 4、引物合成酶(引发酶):此酶以DNA为模板合成
一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引物(Primer)。 实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。
复制叉
复制叉
复制方向和速度:
单起点、双向等速 多起点、双向等速
双链解开、复制起始
大约20个DnaA 蛋白在ATP的作 用下与oriC处的 4个9bp保守序 列相结合
在HU蛋白和ATP的共同 作用下,Dna复制起始复 合物使3个13bp直接重 复序列变性,形成开链
解链酶六体分 别与单链DNA 相结合(需 DnaC帮助),进 一步解开DNA 双链
+中 -
聚合酶Ⅱ 聚合酶Ⅲ
+
+
-
-
+ 很低 + 很高
-
+
主要是对DNA损伤的 修复;以及在DNA复 制时切除RNA引物并 填补其留下的空隙。
修复紫外 光引起的 DNA损伤
DNA 复制的主要 聚合酶,还具有 3’-5‘ 外切酶的 校对功能,提高 DNA复制的保真性
真核生物中的DNA聚合酶
α
β
γ
定位 细胞核 细胞核 线粒体
(三)染色体的结构和组成 原核生物(prokaryote)
真核生物染色体的组成
{ } 染色体
DNA
核小体
蛋白质 组蛋白: H1 H2A H2B H3 H4
{非组蛋白
1、组蛋白
组蛋白的一般特性: ■ 进化上的保守性 保守程度:H1
H2A、H2B
H3 、H4
上海生化所分子遗传学1998年试题: 在真核生物核内。五种组蛋白(H1 H2A H2B H3 和H4)在进化过程中,H4极为保守,H2A最 不保守( )
三、DNA的复制
复制 DNA 转录
逆转录
RNA 复制
RNA 翻译
蛋白质
内容提要: ● DNA的半保留复制 ●与DNA复制有关的物质 ● DNA的复制过程(大肠杆菌为例) ● DNA复制的其它方式 ●真核生物中DNA的复制特点
(一)DNA的半保留复制(semi-conservative replication)