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1、第十三章 复制和修复生物体的遗传信息储存在 ，并通过 复制由亲代传给子代。在子代的生长发育中遗传信息自 录给 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。1958 年，出中心法则：（1）以原 子为模板，合成出相同 子的过程。（2）以某一段 子为模板，合成出与其序列对应的 子的过程。（3）以 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。图物合成有两种方式：制和反转录内复制涉及：原核、真核生物的染色体、细菌质粒（环状，双链） 、真核细胞器粒体、叶绿体） 、病毒（双链，环状）体外复制：分子克隆。第一节 复制一、 保留复制1953 年
2、， 提出 螺旋结构模型时就推测 能按照半保留机制进行自我复制。 191 出的 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 亲代 子的碱基顺序完全一样，而且每个子代 子中有一条链完全来自亲代 一条是新合成的。1958 年， 15N 标记 明了 复制是半保留复制。 19 半保留复制。1963 年，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. 染色体323 图 19经过将近两代时间，用溶菌酶消化细胞壁，将 燥，压感光胶片， 3H 放出 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 一个环状分子，并以半保
3、留的形式进行复制。半保留复制可以说明 代谢上的稳定性。经过多代复制，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、单位和方向复制是在起始阶段进行控制的，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 成的一段序列。有时，两条链的复制起点并不总是在同一点上（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 吸作用强烈（甲醛变性实验）的区段，即经常开放的区段，富含 环状 制起点的确定方法 19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 1重组质粒在转化子
4、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拷贝，用核酸外切酶缩短 隆片段的大小，最后得到 245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 245基本功能区，而决定拷贝数的序列在基本功能区之外和 1间。鼠伤寒沙门氏菌的起点位于一段 296 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。2、 复制单位复制子(独立进行复制的单位，每个复制子都含有一个复制起点。原核生物的染色体
5、和质粒、真核生物的细胞器 是环状双链分子，它们都是单复制子，都在一个固定的起点开始复制，复制方向大多数是双向的，少数是单向复制。多数是对称复制，少数是不对称复制（一条链复制后才进行另一条链的复制） 。环状 复制眼象 ，称 形复制。真核生物的染色体 线形双链分子，含有许多复制起点，因此是多复制子，每个复制子约有 100体细胞平均每个染色体含有 1000 个复制子。病毒 种多样，环状或线形，双链或单链，但都是单复制子。3、 复制方向定点起始，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。用放射自显影实验判断 复制方向及速度低放射性 3放射性 3单向
6、b. 双向等速 三种结果图形c. 42时，能使 完成复制后，不再开始新的复制过程，而在25时 复制功又能能恢复。4、 几种复制方式（1） 、 直线双向复制单点，双向，向，真核染色体 ） 、 型复制：环状双链 向或双向（E （3） 、 滚环复制：环状单链 ） 、 D 环复制：线粒体、叶绿体 ） 、 多复制叉复制：第一轮复制尚未完成，复制起点就开始第二轮的复制。在 时，可采取多复制叉复制方式。复制最快可达 50Kb/全复制需 40营养时，20裂。而真核染色体要 6时。三、 与 制有关的酶及蛋白质因子目前已发现 30 多种酶及蛋白质因子参与 制（一） 聚合反应和聚合酶物合成 5， 3 ， ，化学合成
7、 3， 5 ，1、 合反应必备的条件 合酶 板(反转录时用 板)引物 (蛋白质) 4 种 +2、 聚合反应过程及特点总反应式： + n1+n2+n3+ 19 19的游离 3， 进入的脱氧核糖核苷三磷酸 磷原子发生亲核攻击，生成 3， 脱下焦磷酸。合酶的反应特点： 以 4 种 底物 反应需要接受模板的指导，不能催化游离的 聚合。 反应需有引物 3， 链生长方向 5， 3 ， 产物 性质与模板相同3、 由 合酶催化的几种 合类型 19 （1） 发荚环结构：加入单链 为模板和引物，3 羟基端回折成引物链。（2） 末端延伸聚合：加入双链 为模板和引物，3末端突出作为模板。（3） 分枝型和切口平移型聚合
8、：加入双链 合发生在切口或末端单链区。（4） 环形聚合：加入带引物的环形 为模板。4、 合酶（1） 、 ，400 体酶，分子量 109一个 每个细胞中含 400 个 催化活性：5， 3 ， 聚合活性3， 5 ， 外切活性5， 3 ， 外切活性用蛋白水解酶将 部分水解可得：大片段（ ，75活性：5 ， 3 ， 聚合活性、 3， 5 ， 外切活性。小片段，36性：5 ， 3 ， 外切活性（只作用于双链 碱基配对部分，切除修复） 。段的用途：a 补齐 ， 隐缩未端b. 标记 段未端c成第二链 dd 序（2） 、 （100 体酶，分子量 120 ， 3 ， 聚合(活性很低)3， 5 ， 外切可能在 修
9、复中起某中作用。（3） 、 （复制酶，10聚酶，全酶由 10 种共 22 个亚基组成，、 和 三种亚基组成核心酶。 10是合成新链 要的酶，又称复制酶 (的 5， 3， 外切酶活性只作用于单链 334 表 19种 合酶的性质比较合酶有 6 个结合位点 模板 合位点 引物结合位点 引物 3， 点、反应位点 底物 合位点 5 ， 3 ， 外切位点(没有) 3 ， 5 ， 外切位点(校正)5、 真核生物 合酶 19真核生物 合酶真核 合酶一般不具备外切活力，可能由另外的酶在 制中起校正功能。 合酶 ，多亚基，功能与 类似，是真核 制酶。 合酶 ，主要在 伤的修复中起作用。 合酶 ，从线粒体得到，可能
10、与线粒体 复制有关。 合酶 ，特点：有 3， 5 ， 外切活力。（二） 引物酶或 合酶（引发酶）细胞内，复制需要引物（ ，引物酶或 合酶可合成 6碱基的 物。制为什么要用 物？（为什么 合酶要用引物，合酶不需要引物？）模板复制最初几个核酸时，碱基堆集力和氢键都较弱，易发生错配新复制的最初几个核苷酸，没有与模板形成稳定双链，合酶的 5，3 ，校对功能难发挥作用。（三） 解螺旋酶大肠杆菌的解螺旋酶、与 白共同作用，将 条链解开。解螺旋酶 I、着模板链的 53方向随着复制叉的前进而移动，而 白则在另一条模板链上沿 35方向移动。（四） 转酶属 扑异构酶，可引入负超螺旋，消除复制叉前进时带来的扭曲张力
11、。拓扑异构酶分两类：I 和 泛存在于原核生物和真核生物。拓扑异构酶 I 使 一条链发生断裂和再连接，反应无须供给能量，主要集中在活性转录区，与转录有关。拓扑异构酶使 两条链同时断裂和再连接，当它引入超螺旋时需要由 给能量。分布在染色质骨架蛋白和核基质部，与复制有关。（五） 单链 合蛋白（复制叉上的解螺旋酶，沿双链 进，产生单链区，大量的单链 合蛋白与单链区结合，阻止复性和保护单链 被核酸酶降解。（六） 接酶（连接双链 的切口。大肠杆菌连接酶只能在模板上连接 口。T 4可连接粘性末端的 可连接平齐末端的双链 其它细菌的 能源，动物细胞和噬菌体 能源。（七） 制的拓扑结构半不连续复制图 19 半不连续复制DN
