分子生物学

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课程：分子生物学

主题：DNA复制的一般特征

DNA复制的一般特征

基因参与以下三种主要活动：

存储信。以DNA为蓝图产生RNA和蛋白质的过程叫做基因表达。复制。基因可被忠实地复制，使遗传信基本不变地代代相传。突变。基因可接受偶然的改变或突变，使生物体得以进化。

DNA复制的一般特征包括：半保留复制、半不连续复制、需要RNA引物和双方向复制。

1 半保留复制

李子夜沃森-克里克模型指出DNA的合成遵循碱基配对原则。可能的复制方式有：

半保留复制(Semiconservative replication)。分开英语六级吧的两条亲本链各自作为模板合成一条与之互补的新生子链。全保留复制。两条新合成的子链互补形成子代DNA。散布式复制。蓝色为亲代，红色为子代。图片来自参考资料[1]

1958年Matthew Meselson和Franklin Stahl的经典实验证实了DN机柜空调器A的半保留复制。

使 E.coli DNA被标记将在培养基中生成的E.coli 转移到培养基CsCl密度梯度离心(Cesium chloride density gradient centrifugation)判定DNA的密度

预测结果，来自参考资料[1]实验结果，来自参考资料[1]2 半不连妇女节的英文续复制

已知：DNA聚合酶只能催化DNA链从5'至3'方向的合成；同一个复制叉上解链方向只有一个。

如图所示，设复制叉上自左向右解链，半不连续复制(Semidiscontinuous replicatio奶瓶如何消毒n)模型指出：

一条新链沿着解链方向连续合成，称为前导链(Leading strand)；另一条新链背着解链方向，只能随着解链一段一段地合成，然后连接起来，这称为后随链(Laggi网站数据分析ng strand)。沿着后随链的模板链合成的DNA短片段称为冈崎片段(女人第一次Okazaki fragment)。

1968年Reiji Ok瓦格纳事件azaki等人的实验支持了复制的半不连续性。

用放射性前体（标记的胸腺嘧啶脱氧核苷）以短时间标记复制的T4噬菌体DNA；密度梯度离心分离DNA产物。用DNA连接酶基因缺陷的突变体重做上述实验。

横轴反映DNA片段大小，纵轴反映强度。(a)短时间内出现大量DNA短片段；随着短片段连接成长片段，长片段也获得标记。(b)DNA连接酶异常时，DNA短片段累积。图片来自参考资料[1]

不过看上去，这个实验更加支持前导链和后随链电脑优化的复制都是不连续的（放射性前体也应掺入前导链中，为什么短暂脉冲标记后长片新三板概念段没有被标记？），事实上Okazaki及其同事确实是这样解释的。

后来人们发现部分短片段来自DNA修复系统将掺入的dUMP残基切除而产生的小片段。（尿嘧啶N-糖基化酶Uracil N-glycosylase可将DNA中的尿嘧啶碱基切除形成无开花店碱基位点，该位点进而被切断形成短片段。）

特别推荐丨半个多世纪的困惑——DNA复制过程中前导链是连续的吗？ - BioArt生物艺术的文章 - 知乎 zhuanlan.zrellahihu/p/82544525

真核冈崎片段长度约100~200nt，原核冈崎片段长度约1000~2000nt。

新经济时代3 需要RNA引物

D我的名字叫可汗NA聚合酶销售商的合成需要RNA引物(primer)，在其3'端添加脱氧核糖核苷酸而合成DNA。

证据：脱氧核糖核酸酶DNase不能完全降解冈崎片段，总会留下一些10-12nt的小片段。

从野生型（对照）或核糖核酸酶活性缺失（避免降解RNA引物）的突变菌株中分离冈崎片段；用加帽酶、鸟苷酸转移酶和为什么睡觉流口水标记RNA引物的5'端；DNase处理冈崎片段；电泳，放射自显影成像。

4 双向复制

原核生物基因组是环形DNA。如图所示为E.coli DNA复制的模型，DNA复制起始于 复制泡(Replicating bubble) 的产生，复gwy制中的模板DNA形成2个延伸方向相反的开链区（图中X和Y），称为复制叉(Replicat三国杀烈ion fork)。

E.coli DNA复制模型关东军军歌。图片来自参考资料[1]

问题是：究竟是一个复制叉固定、另一个复制叉远离固定的复制叉（单向复制），还是两个复制叉互相远离（双向复制）？答案是后者。

在弱放射性DNA前体（标记的胸腺嘧啶）的培养基上对枯草芽孢杆梅州旅游菌细胞进行短时间培养；转移到强放射性DNA前体的培养基上短时间培养；放射自显影成像。

浅色标记来自弱放射性，深色标记来自强放射性。图片来自参考资料[1]

复制泡两端都有强放射性标记，说明DNA复制是双向进行的。产生于固定复制起点，两个复制叉沿环形DNA双向移动，直至在另一头相遇。

某些环形DNA，如噬菌体DNA，采取滚环复制(rolling circle replication)，似展开的卫生纸卷在地上滚动，这被称为模型。

图片来自参考资料[1]

也有一些DNA，如ColE1质粒DNA，采用单向复制。

真核生物DNA呈多起点双向复制特征，从一个DNA复制起点起始的DNA复制区域称为复制子(replicon)。

参考资料

[1] Weaver, R. (2011) Molecular biology. 5th ed. New York: McGraw-Hill.

[2] 周春燕、药立波主编，生物化学与分子生物学（第9版），人民卫生出版社.