心 半不连续复制 复制子 半保留复制的生物学意义，细胞内染色体外遗传因子包括哪些？原核、真核生物复制有什么不同？大肠杆菌染色体DNA复制起点是什么？ 什么是双向复制？ DNA复制采取哪些方式？
ji83SEHQjI 在 DNA分子上的每一条链都含有合成它的互补链所必需的全部遗传信息。在复制过程中首先是双链解旋并分开，之后以每条链作为模板在其上合成新的互补链，其结果是由一条链可以形成互补的两条链。这样新形成的两条双链DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种方式称为半保留复制。ji83SEHQjI 在DNA复制过程中每个复制叉中的前导链连续复制，而后随链是以反方向合成不连续的短片段。最后再由连接酶连接成连续的DNA序列，这种复制方式称为半不连续复制。ji83SEHQjI 半保留复制的生物学意义是，在半保留复制中碱基配对是核酸分子间传递遗传信息的结构基础。无论是复制、转录或逆转录，在形成双链螺旋分子时都是通过碱基配对来完成的。这种复制机制还说明了DNA分子在代谢上的稳定性，经过许多代的复制，DNA多核苷酸链仍可保持完整，并存在于后代而不被分解。与细胞的其他成分相比这种稳定性与它的可遗传功能是相符合的。ji83SEHQjI 原核真核生物复制的不同点
大肠杆菌的复制起点有OriC和OriH两种，OriC是主要复制起点。 在DNA的复制起点形成两个复制叉分别向两个方向同时进行复制的现象。DNA复制采取的方式主要有 原核生物的染色体和质粒，真核生物的
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细胞器DNA都是环状双链分子。实验表明，它们都在一个固定的起点开始复制，复制方向大多是双向的，即形成两个复制叉或生长点，分别向两侧进行复制；也有一些是单向的，只形成一个复制叉或生长点。通常两条链同时进行对称复制；也有一些不对称的复制，一条链复制后再进行另一条链的复制。DNA在复制叉处两条链解开，各自合成其互补链。还有些生物采取单向复制的特殊方式滚环复制。ji83SEHQjI 9. 简述以下DNA复制酶与蛋白质因子的体系，DNA聚合酶Ⅰ、Klenow片段、DNA聚合酶Ⅱ、DNA聚合酶Ⅲ、γ复合物、 夹子装置器、DNA连接酶、SSB、HU、DnaA 、DnaB 、DnaC 、 两类拓扑异构酶ji83SEHQjI DNA聚合酶Ⅰ是多功能酶。可催化以下几种反应： ①通过核苷酸聚合反应，使DNA链沿3ˊ→ 5ˊ方向延长(聚合酶活性>；②由3ˊ端水解DNA链(3ˊ→ 5ˊ核酸外切酶活性>；③由5ˊ端水解DNA链(3ˊ→ 5ˊ核酸外切酶活性>；④由3ˊ端使DNA链发生焦磷酸解；⑤无机焦磷酸与脱氧核糖核苷三磷酸之间的焦磷酸基交换。焦磷酸解是聚合反应的逆反应，焦磷酸交换反应由前两个反应连续重复多次引起。因此，DNA聚合酶I兼有聚合酶、3ˊ→ 5ˊ核酸外切酶和5ˊ→ 3ˊ核酸外切酶的活性。在聚合酶活性中心，与这些功能相关的结合位置分布十分精巧而灵活。ji83SEHQjI DNA聚合酶Ⅱ为多亚基酶，其聚合酶亚基由一条相对分子质量为88 000的多肽链组成。这个酶的活力比DNA聚合酶I高。NA聚合酶Ⅱ具有3ˊ→ 5ˊ核酸外切酶活性，但无5ˊ→ 3ˊ活性。DNA聚合酶Ⅱ也不是复制酶，而是一种修复酶。ji83SEHQjI DNA聚合酶Ⅲ是由多个亚基组成的蛋白质，亚基很容易解离，全酶(holoenzyme>由α、β、γ、δ、δ′、ε、θ、τ、χ 和ψ10种亚基所组成，除合
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成速度比聚合酶I快外其他性质与聚合酶I基本相同。DNA聚合酶Ⅲ的其他许多性质都表明它是DNA复制酶。ji83SEHQjI DNA聚合酶Ⅰ被蛋白酶切开得到的大片段称为Klenow片段，具有催化DNA聚合作用和3ˊ→ 5ˊ校对功能。ji83SEHQjI 聚合酶III中的γ亚基是一种依赖DNA的ATP酶，全酶中的γ复合物由6个亚基(γ2δδ′χψ>构成，主要功能是协同β亚基嵌住模板DNA，又称夹子装置器。ji83SEHQjI DNA连接酶是指能催化链的两个末端间共价连接的酶。连接反应需要能量。
解开的两条单链随即被单链结合蛋白 13 / 21 DNA的其他拓扑结构转变。ji83SEHQjI 拓扑异构酶II能使DNA的两条链同时发生断裂和再连接，当它引入超螺旋时，需要由ATP水解供给能量。细菌的Ⅱ型拓扑异构酶是一种DNA旋转酶，它利用ATP水解提供的能量，可连续向同一个双链闭环DNA分子中引入负超螺旋，从而抵消了DNA复制中产生的正超螺旋。 ji83SEHQjI 10. DNA聚合酶Ⅲ 具有哪三个复制特点从而使其成为DNA复制主要的 酶 ？怎样实现DNA合成的高保真性？简述单链环状ФX174噬菌体复制过程。写出真核生物的5种主要DNA聚合酶，真核生物DNA的主要抑制剂是什么？ji83SEHQjI 高的保真性(fidelity>、协同性(cooperativity>和持续性(processivity>。这三个特点使得DNA聚合酶III成为DNA复制的主要的酶。ji83SEHQjI 实现DNA合成的高保真性，从热力学角度看，碱基对的错配使双螺旋结构不稳定，由此计算的碱基错配率大约在10-2。DNA聚合酶对底物的选择作用和3ˊ→ 5ˊ核酸外切酶的校对作用分别使错配频率下降10-2，因而达10-6。这是体外合成DNA时所能达到的水平。在体内，DNA聚合酶和复制叉的复杂结构进一步提高了复制的准确性；另外复制的修复系统可识别错配碱基以及各种损伤并修正，从而使变异率下降到更低的水平(在进化上相当的水平>。ji83SEHQjI ФX174噬菌体的基因组由单链DNA组成，称病毒型或正链。感染宿 主细胞后的复制分为三个阶段：①以噬菌体正链为模板复制复制双链环状DNA分子。在ФX174感染后1min内主要是这种复制方式；②由RF型双链DNA复制RF型双链DNA，噬菌体基因大量表达。感染后1～ 14 / 21 20min内是此种方式，约产生60个RF型双链DNA，RF型复制需要噬菌体基因编码的A蛋白；③由RF型DNA分子以滚动环式复制产生噬菌体正链。ФX174噬菌体DNA的基因A在复制调控中起着关键的作用。 ji83SEHQjI 真核生物有多种DNA聚合酶。从哺乳动物细胞中分离出了5种，分别为α、β、γ、δ、ε，5-氟脱氧尿苷能抑制胸腺嘧啶核苷酸的合成，是DNA合成的强烈抑制剂。ji83SEHQjI 11.什么是DNA的损伤? DNA结构的改变有哪两种类型? DNA分子碱基自发 性化学改变可造成哪五种因素的损伤?写出其要点.化学因素引起的DNA损伤主要有哪几种? 写出要点.ji83SEHQjI DNA损伤指在生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任何改变。DNA结构发生的改变主要分为两种：一是单个碱基的改变，二是双螺旋结构的异常扭曲。ji83SEHQjI 碱基自发性化学改变的这类损伤包括五种因素：碱基之间的互变异构、碱基脱氨基、自发的脱嘌呤和脱嘧啶、活性氧引起的诱变及细胞代谢产物对DNA的损伤等。互变异构指DNA分子中的4种碱基自发地使氢原子改变位置，产生互变异构体，进一步使碱基配对的式发生改变，这样在复制后的子链上就可能出现错误。ji83SEHQjI 碱基的脱氨基作用是指胞嘧啶(C>、(A>和(G>分子结构中都含有环外氨基，氨基有时会自发脱落，结果C变为(U>.A变为(I>，G变为黄嘌呤(X>，当DNA复制时，会在子链中产生错误而导致损伤。自发的脱嘌呤和脱嘧啶作用是指DNA分子在生理条件下可通过自发性水解，使嘌呤碱和嘧啶碱从磷酸脱氧核糖骨架上脱落下来。活性氧为氧分子电子数大于 15 / 21
分子生物学复习题及答案1
