分子生物学 第二章DNA的结构复制和修复

分子生物学中的DNA修复和重组在分子生物学中，DNA修复和重组是两个非常重要的概念。

DNA修复是指在细胞中修复DNA受损的过程，而DNA重组则是指在细胞中将DNA片段组合成新的DNA序列的过程。

这两个过程在生命的演化中起到了非常重要的作用，下面将详细介绍这两个过程的原理和应用。

DNA修复DNA受到外部物理和化学因素的影响时，如紫外线辐射、化学物质、放射线、热能等，会引起DNA分子的损伤。

DNA分子的损伤对于细胞来说是非常危险的，因为这些损伤可能导致基因突变、染色体畸变、细胞凋亡、肿瘤等病理现象的发生。

因此，DNA修复是保证基因稳定性和遗传稳定性的关键。

细胞内的DNA 修复机制主要分为三种基本类型：直接复制、切除复制和非切断复制。

直接复制是DNA受到伤害后，单纯地将DNA分子的二条链区分开来，然后再用同样的片段来修复它。

这种修复方式有时可能会造成不完全复制，从而导致基因突变或者染色体畸变。

切除复制是细胞发现存在某些损伤区域后，将其划定为一个区域，并且感知整个区域的基因信息。

细胞塔将周围的损伤部分切掉，通过粘贴的方式，使整个区域得到修复，从而保证基因稳定性。

切除复制主要包括核苷酸切失修复和错误配对修复两种机制。

非切割复制主要是一种高保真复制的方式，通过对DNA分子的一部分进行修复，使得DNA的各种结构和信息得到完整。

非切割复制包括模板交替和泛素修复两种方式，泛素修复主要可以修复一些氧化损伤和热能损伤产生的大量碳静电等不完全摩尔的DNA骨架。

DNA重组DNA重组是细胞在进行分裂过程中，将DNA的片段重新组合成新的DNA序列的过程。

在染色体重组的过程中，染色体发生了断裂和重组，通过断裂前后的DNA重组，使得基因序列得到重新组合，从而形成新的复合基因、新的生物种类等新的生物体。

这种DNA重组既是自然界演化的一种方式，也是人工改良可行性研究基因工程的基础。

DNA重组主要包括两个过程：DNA分子的断裂和DNA分子的重组。

第二章DNA复制复习题与答案一、名词解释1．中心法则2．半保留复制3．DNA聚合酶4．解旋酶5．拓扑异构酶6. 单链DNA结合蛋白7. DNA连接酶8. 引物酶及引发体9．复制叉10. 复制眼11. 前导链12. 冈崎片段13．半不连续复制14．切除修复15．重组修复16. 诱导修复和应急反应二、问答题1．试述Meselson和Stahl关于DNA半保留复制的证明实验。

2．描述大肠杆菌DNA聚合酶I在DNA生物合成过程中的作用。

3．试述DNA复制过程，总结DNA复制的基本规律。

4．DNA的损伤原因是什么?三、填空题1．Meselson-Stahl的DNA半保留复制证实试验中，区别不同DNA用_______方法。

分离不同DNA用_______方法，测定DNA含量用_______方法，2．DNA聚合酶I(E．coli)的生物功能有_______、_______和_______作用。

用蛋白水解酶作用DNA聚合酶I，可将其分为大、小两个片段，其中_______片段叫Klenow 片段，具有_______和_______作用，另外一个片段具有_______活性。

3．在E．coli中，使DNA链延长的主要聚合酶是_______，它由_______亚基组成。

DNA 聚合酶Ⅱ主要负责DNA的_______作用。

4．真核生物DNA聚合酶有_______，_______，_______，_______。

其中在DNA复制中起主要作用的是_______和_______。

5．解旋酶的作用是_______，反应需要提供能量，结合在后随链模板上的解旋酶，移动方向_______，结合在前导链的rep蛋白，移动方向_______。

6．在DNA复制过程中，改变DNA螺旋程度的酶叫_______。

7．SSB的中文名称_______，功能特点是_______。

8．DNA连接酶只能催化_______链DNA中的缺口形成3’,5’- 磷酸二酯键，不能催化两条链间形成3’,5’- 磷酸二酯键，真核生物DNA连接酶以_______作为能源，大肠杆菌则以作为能源，DNA连接酶在DNA______、________、_______中起作用。

分子生物学(国家级一流本科课程)（二）引言：分子生物学是生物学的一个重要分支，其研究对象是生物体内分子的结构、功能和相互作用。

本文将介绍国家级一流本科课程《分子生物学》的主要内容和教学要点。

正文：1. DNA的结构和复制- DNA分子的组成和结构- DNA的复制过程和机制- DNA复制的调控机制- DNA复制的错误修复机制- DNA复制与细胞周期的关系2. 基因表达的调控- 转录的基本过程和机制- 转录的调控因子和调控元件- 转录因子的结构和功能- 基因表达调控网络的构建和调节- 基因表达调控与细胞分化的关系3. 蛋白质合成和调控- 翻译的基本过程和机制- 翻译的调控因子和调控元件- 翻译后修饰和蛋白质的定位- 蛋白质合成调控与细胞增殖和凋亡的关系- 蛋白质合成调控与疾病的关系4. 基因突变与遗传疾病- 基因突变的类型和机制- 基因突变与遗传疾病的关系- 基因突变检测技术和方法- 基因突变的修复和治疗- 基因突变与个体发育和进化的关系5. 分子生物学在生物工程和医学中的应用- 基因工程和转基因技术的原理和应用- 基因编辑和基因治疗的原理和应用- 分子诊断技术和方法在医学中的应用- 分子生物学在药物研发中的应用- 分子生物学在生物能源和环境保护中的应用总结：本文介绍了国家级一流本科课程《分子生物学》的主要内容。

通过深入学习和理解DNA的结构和复制、基因表达的调控、蛋白质合成和调控、基因突变与遗传疾病以及分子生物学在生物工程和医学中的应用等方面的知识，学生能够全面了解分子生物学的基本原理和应用，并为进一步从事相关领域的研究和应用打下坚实的基础。

分子生物学教学大纲一、引言分子生物学是生物学中重要的分支之一，研究生物体内分子结构和功能的基本规律，对于理解生命现象和指导生物科研具有重要意义。

本教学大纲旨在系统性地介绍分子生物学的基本知识，帮助学生建立正确的分子生物学思维方式，培养分子生物学研究的基本技能。

二、课程设置1.第一章：绪论- 介绍分子生物学的研究对象和研究方法- 解释基本的分子生物学术语和概念2.第二章：DNA结构和功能- 讲解DNA的结构特点和功能- 探讨DNA复制和修复的机制3.第三章：RNA结构和功能- 介绍RNA的类型和功能- 讨论转录和翻译的原理及过程4.第四章：基因调控- 解释基因表达的调控机制- 探讨基因调控与细胞分化的关系5.第五章：蛋白质结构和功能- 介绍蛋白质的合成和功能- 分析蛋白质的结构与功能之间的关系6.第六章：基因工程技术- 介绍基因克隆、DNA测序等基因工程技术的原理- 探讨基因工程技术在生物科学和医学领域的应用7.第七章：分子生物学研究方法- 介绍PCR、Western blot等分子生物学实验技术的原理和操作方法- 开展分子生物学实验操作训练三、教学目标通过本课程的学习，学生将能够：1. 掌握分子生物学的基本概念和基本原理2. 理解DNA、RNA、蛋白质的结构与功能3. 熟练掌握分子生物学实验技术的操作方法4. 熟悉基因工程技术的原理和应用5. 培养科学研究和实验操作的能力四、教学方法本课程将采用多种教学方法，包括讲授、实验操作、案例分析、小组讨论等，以帮助学生全面理解和应用分子生物学知识。

五、教学要求1. 学生需认真听讲，积极参与课堂讨论和实验操作2. 学生需完成规定的课程作业和实验报告3. 学生需按时参加考试，考核其对分子生物学知识的掌握情况六、总结通过本课程的学习，学生将能够全面了解分子生物学的基本原理和实验技术，奠定坚实的分子生物学基础，为今后的学术研究和职业发展奠定基础。

愿学生在本课程中取得优异的成绩，不断提升自己对于生物科学的理解和实践能力。

分子生物学中的DNA复制及修复机制DNA是细胞内的生命基因，是一种复杂的分子结构。

在细胞分裂和增殖过程中，DNA会复制和修复，以保证DNA的稳定性和正确性。

分子生物学中的DNA复制及修复机制是生命体中最基本的生物学过程之一，对于生命体的生长、发育和繁殖都至关重要。

一、DNA的复制DNA复制是生物体细胞分裂和增殖过程中最为基本的生物学过程之一。

它保证了DNA的遗传信息得到准确地传递，并使细胞能够分裂并产生新细胞。

DNA的复制要求先将DNA双链进行分离，然后以每个单链作为模板合成新的互补单链，将两个单链结合为一份双链。

DNA双链的分离必须通过酶类来实现，其中最为重要的是DNA螺旋酶。

DNA螺旋酶可以协助DNA分子在一段长度内解开双链，使DNA单链暴露出来，并在解旋后防止双链重新交织。

在DNA双链被解开后，DNA聚合酶通过调控核苷酸模板合成新的互补单链。

DNA复制过程中，DNA聚合酶也会在不同的环节上发挥不同的作用，例如，在启动、合成和完成DNA链，以及识别和修复DNA中的缺陷时，都需要它的帮助。

二、DNA的修复DNA生命分子承载着大量的遗传信息，并且在细胞分裂和生物体的增殖过程中，必须保证其稳定。

然而，对于DNA这种生命分子而言，由于种种原因可能会发现错误或损坏。

在这种情况下，修复机制能够检测、识别和纠正DNA中出现的问题，以确保生物体的DNA信息不受破坏，这也是保障生物体基本遗传信息的重要手段之一。

1. 补丁修复机制补丁修复机制通常用来纠正某个DNA链上出现的错误，例如曾经发生过的突变。

一般情况下，这些突变或者损坏不会影响到DNA双链的结构，但是，在细胞分裂和生长过程中，这些错误也会进一步传递下去。

在补丁修复机制中，DNA酶会检测到这些错误，并在错误的核苷酸上放置一个“补丁”。

这个“补丁”可以通过多个酶复制和剪切建立出来和删除，而这个过程通常伴随着DNA链的重新合成。

2. 核苷酸切除修复机制核苷酸切除修复机制通常用来修复DNA链上单个核苷酸或者核苷酸链上的损坏，例如损坏核苷酸。

现代分子生物学第3版【第二章】课后习题答案第二章染色体与DNA一、染色体具备哪些作为遗传物质的特征？1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制，使亲子代之间保持连续性；3、能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程；4、能够产生可遗传的变异。

二、什么是核小体？简述其形成过程。

核小体是染色质（体）的基本结构单位，由DNA和组蛋白组成。

形成过程：四种组蛋白H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成八聚体，约200bp的DNA 盘绕在八聚体外面，形成一个核小体，而H1则在核小体的外面，每个核小体只有一个H1，该过程使分子收缩之原尺寸的1/7。

三、简述真核生物染色体的组成及组装过程。

组成：蛋白质+DNA组装过程：①核小体形成：DNA盘绕组蛋白形成的八聚体外，该阶段分子尺寸压缩7倍。

②染色质细丝及螺线管：前者由核小体串联形成，后者为细丝盘绕而成，该阶段分子尺寸压缩6倍。

③螺线管压缩为超螺旋：该阶段分子尺寸压缩40倍。

④超螺旋形成染色单体：该阶段分子尺寸压缩5倍。

四、简述DNA的一、二、三级结构特征。

1、一级结构：脱氧核苷酸排列顺序，相邻核苷酸通过磷酸二酯键相连。

2、二级结构：双螺旋结构。

a)两条平行的脱氧核苷酸链螺旋盘绕而成。

b)外侧骨架为脱氧核苷和磷酸，内侧为碱基序列。

c)两条链通过碱基之间形成氢键而结合，碱基结合遵循互补配对原则，A-T，G-C。

3、三级结构：空间结构，即超螺旋，包括正超螺旋和负超螺旋，二者可以在拓扑异构酶的作用下相互转变。

四、原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？整体特点概括为以下三点：1、一般只有一条染色体，且大多为单拷贝基因。

2、整个染色体DNA几乎全部由功能基因加调控序列所组成。

3、几乎每个基因序列都与编码的蛋白质序列呈线性对应关系。

从基因组的组织结构来看，原核细胞DNA有如下特点：1、结构简练：绝大部分都用来编码蛋白质，与真核DNA的冗余现象不同。

2、存在转录单元：功能相关的RNA和蛋白质基因往往丛集在基因组的特定部位，形成功能单位或转录单元，可以被一起转录为含多个mRNA的分子，称为多顺反子mRNA。

分子生物学中的DNA修复机制DNA修复是维持细胞遗传信息稳定性的重要过程，它能够修复DNA分子在复制或受损过程中产生的错误和损伤，以保证细胞的正常功能和生存。

DNA修复机制是一个复杂而精密的系统，包括多个互相协作的修复途径。

本文将重点介绍几种重要的DNA修复机制。

一、错配修复（Mismatch Repair）错配修复是一种纠正DNA复制过程中产生的碱基配对错误的机制。

在细胞中，错配修复主要通过识别新合成的DNA链与模板链之间的不匹配碱基进行修复。

这个过程依赖于一组特定的酶，包括错配修复酶（MutS、MutL和MutH）等。

这些酶能够识别不匹配的碱基对，并切割出错误的碱基，然后由DNA聚合酶和DNA连接酶进行修复，最终恢复正确的碱基配对。

二、核苷酸切除修复（Nucleotide Excision Repair）核苷酸切除修复是一种修复DNA链上存在的各种损伤和修复DNA中的致突变因子的机制。

在核苷酸切除修复过程中，损伤部位周围的DNA序列被切除，然后由DNA聚合酶和DNA连接酶进行修复。

核苷酸切除修复主要通过两个亚型来完成，分别是全局基因组核苷酸切除修复（Global Genomic NER）和转录耦合核苷酸切除修复（Transcription-Coupled NER）。

全局基因组核苷酸切除修复主要修复细胞中非转录区域的DNA损伤，而转录耦合核苷酸切除修复主要修复转录区域的DNA损伤。

三、双链断裂修复（Double-Strand Break Repair）双链断裂修复是一种修复DNA双链断裂的机制。

DNA双链断裂是一种严重的DNA损伤，如果不及时修复，会导致细胞死亡或致癌。

双链断裂修复主要包括非同源末端连接（Non-homologous End Joining，NHEJ）和同源重组（Homologous Recombination，HR）两种机制。

NHEJ是一种快速但不精确的修复方式，它直接连接两个断裂的DNA末端，不需要同源序列。