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第十三章 DNA的复制和修复
生物体的遗传信息储存在DNA中,并通过DNA的复制由亲代传给子代。
在子代的生长发育中遗传信息自DNA转录给RNA,然后翻译成蛋白质以执行各种生命功能,使后代表现出与亲代相似的遗传性状。
基因性状:one gene-one enzyme hypothesis.
1958年,:
(1)以原DNA分子为模板,合成出相同DNA分子的过程。
(2)以某一段DNA分子为模板,合成出与其序列对应的RNA分子的过程。
(3)以mRNA为模板,根据三联密码规则,合成对应蛋白质的过程。
中心法则揭示了生物体内遗传信息的传递方向。
DNA生物合成有两种方式:DNA复制和反转录
DNA体内复制涉及:原核、真核生物的染色体、细菌质粒(环状,双链)、真核细胞器DNA(线粒体、叶绿体)、病毒(双链,环状)
DNA的体外复制:分子克隆。
第一节  DNA的复制
一、  DNA半保留复制
1953年,Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时就推测DNA可能按照半保留机制进行自我复制。
P321 图191 Watson和Crick提出的DNA双螺旋复制模型
在复制过程中,首先亲代双链解开,然后每条链作为模板,在其上合成互补的子代链,结果新形成的两个子代DNA与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样,而且每个子代DNA分子中有一条链完全来自亲代DNA,另一条是新合成的。
 
1958年,. DNA,用密度梯度离心试验证明了DNA的复制是半保留复制。
P322 图19-2 DNA的半保留复制。
1963年,Cairns用放射自显影法,在显微镜下首次观察到完整的正在复制的E. coli. 染色体DNA。
P323 图 19-3
 
3H-. DNA ,经过将近两代时间,用溶菌酶消化细胞壁,. DNA转至膜上,干燥,压感光胶片,3H放出β粒子,还原银,在光学显微镜下观察。用这种方法证明了大肠杆菌染色体DNA是一个环状分子,并以半保留的形式进行复制。
DNA的半保留复制可以说明DNA在代谢上的稳定性。经过多代复制,DNA的多核苷酸链仍可以保持完整,并存在于后代而不被分解掉。
二、  复制起点、单位和方向
DNA复制的调控是在起始阶段进行的,一旦复制起始,它就会继续下去直到整个复制子完成复制。
1、   复制起点
复制起点是以一条链为模板起始DNA合成的一段序列。有时,两条链的复制起点并不在同一点上(不对称复制,如D环复制)。
在一个完整的细胞周期中,每一个复制起点只使用一次,完成一次复制过程。
多数生物的复制起点,都是DNA呼吸作用强烈(甲醛变性实验)的区段,即经常开放的区段,。
★环状DNA复制起点的gene mapping P325 图19-6
★复制起点的克隆和功能分析——重组质粒转化法
大肠杆菌的复制起点oriC区1Kb的重组质粒在转化子中的复制行为与其染色体一样,受到严密控制,每个细胞只有1-2个拷贝,用核酸外切酶缩短oriC克隆片段的大小,最后得到245bp的基本功能区,携带它的质粒依然能够自我复制,拷贝数可以增加到20以上,这说明发动复制的序列在245bp的基本功能区,而决定拷贝数的序列在基本功能区之外和1Kb之间。
鼠伤寒沙门氏菌的起点位于一段296bp的DN***段上,与大肠杆菌的复制起始区有86%同源性,而且有些亲缘关系较远的细菌,其复制起点在大肠杆菌中亦能起作用。因此,复制起始区的结构可能是很保守的。
起始序列含有一系列对称的反向重复和某些短的成簇的保守序列。