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1、中心法则中心法则(The Central Dogma)(The Central Dogma)19581958年年CrickCrick提出以提出以DNADNA为中心的遗传信息的传递规律为中心的遗传信息的传递规律第1页/共54页北师大2000 什么是遗传学中心法则?为什么说阮病毒的发现是对此法则提出了挑战?(5分)第2页/共54页DNADNARNARNA蛋白质蛋白质复制复制复制复制转录转录翻译翻译反转录反转录19701970年年TeminTemin和和BaltimoreBaltimore发现发现RNARNA病毒的病毒的RNARNA可通过反转录（逆转录）将遗传可通过反转录（逆转录）将遗传信息传给信息
2、传给cDNAcDNA，也可通过，也可通过RNARNA复制或复制或RNARNA转录传给子代转录传给子代RNARNA19971997年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传信息向年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传信息向DNADNA传递？传递？中心法则补充：第3页/共54页南昌大学2002年生物化学试题一:名解152中心法则 第4页/共54页蛋白蛋白质质翻译翻译转录转录逆转录逆转录复制复制复制复制DNARNA定义：定义：即遗传信息通过即遗传信息通过DNADNA自我复自我复制，传递到子代制，传递到子代DNADNA分子上，分子上，在后代的个体发育过程中，在后代的个体发育过程中，遗传
3、信息又可以从遗传信息又可以从DNADNA传递传递给给RNARNA，然后通过，然后通过RNARNA指导指导合成特异的蛋白质，使后合成特异的蛋白质，使后代表现出与亲代相似的遗代表现出与亲代相似的遗传特征，传特征，DNADNA处于中心地位处于中心地位 。同时。同时RNARNA也可以作为一种也可以作为一种遗传物质进行自身复制，遗传物质进行自身复制，并通过逆转录把信息传递并通过逆转录把信息传递给给DNADNA，这就是中心法则。，这就是中心法则。第5页/共54页下图所示为自然界中遗传信息在三种生物大分子间的流动（例如箭头2表示转录）。下列哪种说法是正确的？A、1、2、4途径常见，其他从未被认识到B、2、4
4、、9途径常见，其他几乎从未被认识到C、2、4途径常见，1、3很少见D、5、8、6途径从未被认识到，3、7少见，其他常见E、1、2、4途径常见，3、7少见，其他未被认识到第6页/共54页第三章 DNA的生物合成第一节 DNA的复制第二节 DNA的损伤与修复第三节 逆转录第7页/共54页中国科学技术大学2001硕士生物化学入学考试试卷 22DNA合成包括DNA复制，什么和什么?第8页/共54页DNA生物合成：DNA复制和反转录DNA的体外复制：分子克隆（PCR）。第9页/共54页南京大学20022002年攻读硕士研究生入学考试试题 生物化学8.体内DNA复制主要使用()作为引物，而在体外进行PCR
5、扩增时使用()作为引物。第10页/共54页第一节 DNA的复制 一、复制的基本规律二、DNA复制的酶学三、复制的过程第11页/共54页中国科学技术大学2001硕士生物化学入学考试试卷23DNA复制两大特点：什么和什么?第12页/共54页下图代表一个学生关于发生在动物细胞中的DNA合成的观点。箭头表示新合成的DNA，对此图的正确评价是：A、正确B、不正确，因为动物细胞中DNA的合成是单方向的C、不正确，因为DNA合成是沿35方向进行D、不正确，因为在两条链上DNA的合成都是沿错误方向进行的。第13页/共54页一、复制的基本规律（一）半保留复制(semi-conservativereplicati
6、on)（二）半不连续复制（semi-discontinuousreplication）（三）双向复制（bidirectionalreplication）（四）复制的高保真性（highfidelity）第14页/共54页中山大学20012001年攻读硕士研究生生物化学入学考试试题专业：微生物学6、DNA复制的两大特点是_和_。第15页/共54页（一）半保留复制(semiconservative replication)第16页/共54页第17页/共54页子链继承母链遗传信息的几种可能方式子链继承母链遗传信息的几种可能方式全保留式全保留式 半保留式半保留式 混合式混合式 第18页/共54页 依据依
7、据1 1：1958MatthewMeselsonandFranklinStahl1958MatthewMeselsonandFranklinStahl美国科学家美国科学家马修马修.梅塞尔梅塞尔(Matthew(Matthew Meselson)Meselson)于于19301930年出生在科罗拉年出生在科罗拉多州的丹佛。他毕业于加州工学院多州的丹佛。他毕业于加州工学院物理化学专业。毕业后留校，物理化学专业。毕业后留校，19761976年到哈佛大学工作年到哈佛大学工作福兰克林福兰克林.斯塔尔斯塔尔(Franklin(Franklin Stahl)Stahl)于于19291929年出生于马萨诸塞州
8、年出生于马萨诸塞州的波士顿。曾求学于哈佛大学及罗的波士顿。曾求学于哈佛大学及罗切斯特大学。切斯特大学。19551955年至年至19581958年在加年在加州工学院工作，其后在密苏里大学州工学院工作，其后在密苏里大学工作一年。工作一年。19701970年受聘于俄罗冈大年受聘于俄罗冈大学教授学教授第19页/共54页半保留复制的实验依据1第20页/共54页Meselson and Stahl experiment1958第21页/共54页依据2：复制中的大肠杆菌染色体放射自显影图(1963年 Caims实验)ABC第22页/共54页第23页/共54页John Cairns的实验证实了DNA是半保留复
9、制复制是有一定顺序的，在一轮复制未完成前，DNA有的部分已复制，有的部分尚未复制大肠杆菌的DNA是环状的复制叉的存在，呈现典型的“”第24页/共54页中山大学06生化第25页/共54页（二）半不连续复制（semi-discontinuous replication）DNA在复制时，其中一条新生链是连续合成的，而另一条新生链的合成是不连续，称为DNA合成的半不连续复制。第26页/共54页中国科学院2004年研究生入学试题生化与分子生物学试题 8.DNA半不连续复制是指复制时一条链的合成方向是5-3.而另一条链的合成方向为3-5.第27页/共54页533553355335复制叉上DNA合成的三种可
10、行性第28页/共54页所以子链DNA延伸方向只能是53已知的DNA聚合酶只能使链按53方向生长5OHTCATCAC5OH3pppOHC+ppi第29页/共54页如果DNA的延伸方向是35ATCG+5pppOH3GpppOHGATCG5pppOH3第30页/共54页ATCG+5pppOH3GpppOHG5ppp游离dNTP具有ppppppOH3ATCGa、在0.2MNacl的生理环境中，磷酸基团间的强电负性，使dNTP难以聚合到DNA的5端第31页/共54页b、碱基发生错配后的校正费时、费能、增加脱磷酸、加磷酸的能量消耗ATCGpppOH+pppApOHTCGpppOHTCGTCGpppOH第3
11、2页/共54页3535OK!How?5353所以排除复制叉上DNA合成的第一种可行性事实上没有发现DNA能按35合成的证据第33页/共54页中山大学06生化第34页/共54页为什么实验发现前导链也是不连续合成的？新合成的都是1Kb左右的岗奇片段？说明两条链都是不连续合成的？第35页/共54页dUTP :dTTP=1：300cell-A-T-G-C-AUGUdutgenedUTPase少数dUTPDNA中不能有U?-A-T-突变频率=1/1200！？-A-A-U-UngaseungU尿嘧啶-N-糖基酶 半不连续复制的证据半不连续复制的证据 DNA内的dump 片段的存在第36页/共54页UUde
12、nature dump fragment 1200base Okazaki fragment ungdump 片段越长说明在DNA复制中,一条新生链的合成是连续的,另一条新生链的合成则是不连续的大约有一半的新生DNA为被脉冲标记的岗崎片段dutdump 片段越短AA第37页/共54页前导链(dUMP片段长度)后随链（岗崎片段的长度）dUMP片段Okazaki 片段在某种意义上为 dUMP 片段第38页/共54页第39页/共54页上海交通大学9696生化名词解释 18.Okazaki fragment 复旦大学05生化Okayama fragment 第40页/共54页中科大06生化第41页/共
13、54页（三）双向复制 复制方向大多数是双向的（等速进行或异速进行），形成两个复制叉少数是单向复制，形成一个复制叉。第42页/共54页第43页/共54页山师07生化DNA复制的高度忠实性依赖于什么机制？（15分）第44页/共54页(四)复制的保真性(fidelity)依赖以下几种机制：1.严格遵守碱基配对规律；DNA聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基配对原则，但错配率为7 10-6）第45页/共54页2.DNA-pol在复制过程中对碱基的选择性DNA pol III在催化磷酸二酯键形成之前完成对碱基的选择；对反式嘌呤核苷酸的亲和力较顺式的大。第46页/共54页3.复制出错时DNA聚合酶的即时校读功
14、能聚合酶聚合酶错配碱基错配碱基复制方向复制方向5533正确核正确核苷酸苷酸5533切除错配切除错配核苷酸核苷酸5533第47页/共54页A：DNA-pol的3 5外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺入正确配对的底物。B：碱基配对正确，DNA-pol不表现活性。第48页/共54页4.起始时以RNA作为引物已知DNA聚合酶具有35外切酶功能校对复制过程中的核苷酸，也就是说聚合酶在开始形成一个新的磷酸二酯键前，总是检查前一个碱基是否正确，这就决定了它不能从头开始合成,只能在已有核酸链上延伸DNA链.新复制的最初几个核苷酸，没有与模板形成稳定双链，DNA聚合酶的校对功能难发挥作用。第49页/共54页 从模板复制最初几个核酸时，碱基堆集力和氢键都较弱，易发生错配且不易即时校正。（4）RNA聚合酶没有校对功能，因此不需要引物。可以利用它从新合成一段RNA作为引物，以用来后续DNA延伸。（5）因为RNA引物的错配可能性大，因此采用RNA引物作为过渡形式，当DNA开始聚合以后再切除之，以高忠实性的脱氧核苷酸取而代之，确保复制的忠实性。第50页/共54页5.错配修复机制进一步降低错误率第51页/共54页山师大05生化第52页/共54页南京大学2002年攻读硕士研究生入学考试试题 生物化学10.维持DNA复制的高度忠实性的最重要的机制是()第53页/共54页感谢您的欣赏！第54页/共54页