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第十二章       DNA 的复制、修复和重组 (DNA Replication, Repair and Recombination)

第十二章       DNA 的复制、修复和重组 (DNA Replication, Repair and Recombination). 主讲老师：华南师范大学生命科学学院 　　　　　陈文利. 本章主要讲授内容： 1 、 DNA 复制的背景 2 、中心法则 3 、 DNA 的复制是 半保留 的， DNA 复制的方向， DNA 的复制是半不连续的（实验证明） 4 、 参与 DNA 复制的酶和蛋白质 5 、 DNA 的复制过程（原核生物） 6 、 真核生物 DNA 复制特点（与原核生物相比较） 7 、 DNA 修复主要类型.

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第十二章       DNA 的复制、修复和重组 (DNA Replication, Repair and Recombination)

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Presentation Transcript

  1. 第十二章       DNA的复制、修复和重组(DNA Replication, Repair and Recombination) 主讲老师：华南师范大学生命科学学院 　　　　　陈文利

  2. 本章主要讲授内容： 1、DNA复制的背景 2、中心法则 3、DNA的复制是半保留的，DNA复制的方向，DNA的复制是半不连续的（实验证明） 4、 参与DNA复制的酶和蛋白质 5、 DNA的复制过程（原核生物） 6、真核生物DNA复制特点（与原核生物相比较） 7、DNA修复主要类型

  3. Happy Birthday,Double Helix

  4. DNA复制的背景

  5. DNA复制的背景 "Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid"(Nature, April 25, 1953. volume 171:737-738.) • "...It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material. The structure itself suggested that each strand could separate and act as a template for a new strand, therefore doubling the amount of DNA, yet keeping the genetic information, in the form of the original sequence, intact. "

  6. DNA复制的背景 B-DNA双螺旋的结构特征?

  7. B-DNA双螺旋的结构特征： 包括5个特征，6个参数

  8. B-DNA基本特征 一、双螺旋是反平行的双链右手螺旋

  9. B-DNA基本特征 一、双螺旋是反平行的双链右手螺旋

  10. B-DNA基本特征 1、直径2nm

  11. B-DNA基本特征 二、 螺旋外侧是脱氧核糖-磷酸构成的骨架， 内侧是碱基

  12. B-DNA基本特征 2、碱基转角36度 Side Elevation (侧面图) Planform (俯视图)

  13. B-DNA基本特征 3、碱基升高0.34纳米

  14. B-DNA基本特征 4 、每圈10对碱基

  15. B-DNA基本特征 5、螺距为3.4纳米

  16. B-DNA基本特征 6、碱基倾角0度

  17. B-DNA基本特征 三、 表面两种凹槽 大沟 (major groove) 小沟 (minor groove)

  18. B-DNA基本特征 四、 螺旋内部的碱基配对

  19. B-DNA基本特征 5、两条链是互补关系

  20. 中心法则 Central Dogma 中心法则

  21. 中心法则

  22. 中心法则 Gene expression(基因表达) Central Dogma Transcription转录 Translation翻译 Retro-transcription 逆转录 Replication复制 Replication

  23. 中心法则 Coding strand, Sense strand, Crick strand Template strand, antisense strand, Watson strand Transcription Translation

  24. 中心法则 序 论 转录（transcription）: DNA把基因信息传递给RNA的过程。 翻译（translation): 是以mRNA为模板,按照三个核苷酸决定一个氨基酸的原则,把mRNA上的遗传信息转换成蛋白质分子中特定的氨基酸序列的过程。 基因表达（gene expression): 通过转录和翻译，用基因的遗传信息在细胞合成了有功能意义的各种蛋白质。

  25. DNA代谢总论 第一节DNA的代谢

  26. DNA代谢总论 一、DNA代谢包括DNA复制、修复和重组

  27. DNA代谢总论 二、大肠杆菌遗传图

  28. DNA的半保留复制 第二节 DNA复制的一般规律 一、关于模板的概念

  29. DNA的半保留复制

  30. DNA的半保留复制 二、DNA复制是半保留的 （semiconservative replication）

  31. DNA的半保留复制 Testing Models for DNA replication Matthew Meselson and Franklin Stahl (1958)

  32. DNA的半保留复制 Bacterial culture Grow for several generations Bacterial culture with dense DNA 15NH4Cl (Sole N source) 使所有DNA分子标记上15N 1958年Meselson和Stahl用同位素示踪和密度梯度离心的方法证明了DNA的半保留复制 利用氮的同位素15N标记大肠杆菌 DNA

  33. DNA的半保留复制 CsCl密度梯度离心方法可以区分轻重链

  34. DNA的半保留复制 Harvest cells and resuspend in media with 14NH4Clas the sole N source 14NH4Cl Grow for 1 generation Grow for another generation Grow for another generation etc Bacterial culture with dense DNA Bacterial culture “0 generation” 将15N标记大肠杆菌转移到普通培养基14N中培养 Harvest some cells “2nd generation” Harvest some cells “1st generation” 收集

  35. DNA的半保留复制 Meselson and Stahl Original Data

  36. DNA的半保留复制

  37. DNA的半保留复制 DNA半保留复制的定义: ①两条链解开 ②以两条链作为模板 ③根据碱基配对方式 ④一个分子DNA变成两分子DNA ⑤F1代，F2代均是半保留复制

  38. DNA复制的方向 三、 DNA的复制的起始点和方向 P293

  39. DNA复制的方向

  40. DNA复制的方向

  41. DNA复制的方向 Bacterial culture *T *T *T *T Grow cells for several generations Small amounts of 3H thymidine are incorporated into new DNA 用低放射性的 3H- thymidine 标记大肠杆菌 *T *T *T 再转移到含有 高放射性的 3H- thymidine 培养基中继续 进行标记 Grow for brief period of time *T *T *T *T *T Dense label at the replication fork where new DNA is being made All DNA is lightly labeled with radioactivity *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T *T John Cairns John Cairns等实验证明DNA复制的方向

  42. DNA复制的方向 Label at both replication forks Evidence points to bidirectional replication

  43. DNA复制的方向

  44. DNA复制的方向 无论原核或真核细胞，复制开始由于DNA双链的解开，在两股单链上进行复制，在电子显微镜下均看到长成叉状的现象，称为复制叉（replication fork）。

  45. DNA复制的方向 复制子: 受同一个复制起始区控制的DNA被称为复制子（replicon），它是复制的功能单位。 原核细胞DNA复制只有一个复制起始区，因此它只有一个复制子。通常细菌、病毒和线粒体的DNA分子都是作为单个复制子完成复制的。 真核生物：有很多复制起点，复制方向也是双向。真核细胞的细胞核DNA复制有多个复制起始区，因此它包含多个复制子。

  46. DNA复制的方向 复制眼 + 起点 起点

  47. DNA复制的半不连续 四、 DNA的复制是半不连续的

  48. DNA复制的半不连续

  49. DNA复制的半不连续 3’ 5’ Primer 3’ 5’ Direction of unwinding 3’ Primer Primer 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ DNA的复制是半不连续的 Consider one replication fork: Continuous replication Discontinuous replication

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