课程

名称

中文

生物化学

选用教材

《生物化学》第9版

（査锡良主编）

授课时数

5

英

文

Biochemistry

章节及

授课内容

第14章 DNA的生物合成

授课地点

教学目的

与要求

掌握：DNA复制的主要特征。半保留复制概念。参与原核生物DNA复制的模板，底物，酶类（DNA聚合酶，解螺旋酶，DNA拓扑异构酶，引物酶及DNA连接酶）及单链DNA结合蛋白。复制的半不连续性和冈崎片段，前导链和后随链。DNA复制的保真性机理。

熟悉：复制叉、原核生物DNA复制过程。逆转录现象和逆转录酶。

了解：D环复制，半保留复制的实验依据。参与真核生物DNA复制的物质。真核生物的端粒和端粒酶。

教学重点

及难点

重点：1．DNA半保留复制概念。

2．参与原核生物DNA复制的模板、底物、酶类。

3．参与真核生物DNA复制的物质。

4．DNA生物合成过程。

难点：1．DNA半保留复制概念。

2．DNA生物合成过程，真核生物端粒DNA的复制。

教学方法

课堂讲授为主，教学过程中采用举例、图示、动画演示、问题导入、启发、提问等多种教学方式，向同学们介绍本章节的基本内容，在适当的时间穿插个别习题，帮助同学们理解、掌握相关知识，力求尽可能多的掌握课堂教学内容。本章内容与本专业硕士研究生研究课题密切相关，可向同学介绍研究生实验结果，以提高学生的学习兴趣。

教具使用

多媒体课件，结合板书

教学过程

及

时间分配

主要教学内容

教学

方法

15min

10min

15min

5min

10min

10min

15min

5min

35min

20min

15min

5min

第1~2节课：

第一节 DNA复制的基本特征（半保留复制、双向复制、半不连续复制）

一、DNA以半保留方式进行复制

1、半保留复制的实验依据

2、半保留复制（semiconservative replication）的基本概念

3、半保留复制的意义

二、DNA复制从起点向两个方向延伸

    双向复制、复制叉、复制子的概念

三、DNA复制反应呈半不连续特征

半不连续复制（Semi-discontinuous  replication）、领头链（leading strand）﹑随从链（lagging strand）﹑冈崎片段（Okazaki fragment）的概念

第二节  DNA复制的酶学和拓扑学变化

    概述参与DNA复制的物质、参与DNA复制的酶和蛋白因子、核苷酸之间生成磷酸二酯键是复制的基本化学反应

一、DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合

依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase，DDDP)

（一）原核生物有三种DNA聚合酶

活性：（1）5®¢3¢的聚合酶活性   （2）核酸外切酶活性

    DNA-pol I、DNA-pol II、DNA-pol Ⅲ的结构特点及功能；

（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有5种

二、DNA聚合酶的碱基选择和校对功能实现复制的保真性

DNA复制的保真性至少依赖三种机理：

1）遵守严格的碱基配对规律。

2）聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能。

3）复制中出错时有即时校读的功能。

（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择

（二）DNA pol 的核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正

三、复制中的解链伴有DNA分子拓扑学变化

（一）多种酶参与DNA解链和稳定单链状态

DnaA、DnaB（解螺旋酶）、DnaC、DnaG（引物酶）、

SSB（单链DNA结合蛋白）、拓扑异构酶

（二）DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态

    DNA拓扑异构酶的分类、作用特点、作用机制

四、DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口

小结

第3~4节课：

知识回顾

第三节  原核生物DNA复制过程

一、复制的起始（DNA解链形成引发体）

（一）DNA的解链

1、复制有固定起始点

2、DNA解链需多种蛋白质参与

3、解链过程中需要DNA拓扑异构酶

（二）引物合成与引发体形成

二、DNA链的延长过程：半不连续复制

三、复制的终止：切除引物、填补空缺和连接切口

第四节  真核生物DNA生物合成过程

一、复制的起始与原核生物基本相似

二、真核生物复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换

三、真核生物DNA合成后立即组装成核小体

四、端粒酶参与解决染色体末端复制问题

   端粒DNA复制、端粒和端粒酶的作用机制、端粒酶活性与肿瘤关系

五、真核生物染色体DNA在每个细胞周期中只能复制一次

第五节  逆转录和其他复制方式

一、逆转录病毒基因组RNA以逆转录机制复制

二、逆转录的发现发展了中心法则

三、真核生物线粒体DNA按D环方式复制（自学）

小结

介绍科学实验，培养学生分析、逻辑推导能力

图示

图示讲解

回忆、互动

重点讲授

介绍科学之家

重点要求

图示、比较

比喻

总结，互动

互动

图示讲解

联系科研

引导学生联系临床相关知识

总结、互动

专业

术语

基因表达（gene expression）         半保留复制（semiconservative replication）

双向复制（bidirectional replication）   半不连续复制（semi-discontinuous replication）

复制叉（replication fork）            复制子（replicon）

领头链（leading strand）    随从链（lagging strand）    冈崎片段（Okazaki fragment）

依赖DNA的DNA聚合酶（DNA-dependent DNA polymerase，DDDP）

错配修复（mismatch repair）    校对/较读（proofreading）      解旋酶（helicase）

单链DNA结合蛋白（single  stranded DNA binding protein，SSB）

DNA拓扑异构酶（DNA topoisomerase）      DNA连接酶（DNA ligase）

引物（primer）     引物酶（primase）     引发体（primosome）

端粒（telomere）     端粒酶（Telomerase）   复制因子（replication factor，RF）

自主复制序列（autonomous replication sequence，ARS）

增殖细胞核抗原（proliferation cell nuclear antigen，PCNA）

逆转录作用（Reverse transcription）     逆转录酶（Reverse transcriptase）

思考题

1．半保留复制﹑半不连续复制﹑领头链、随从链、冈崎片段﹑引物﹑引发体﹑逆转录作用、逆转录酶的概念。

2．原核生物DNA的复制体系有哪些酶和蛋白质成分？各有何作用？

3．真核生物的DNA复制如何实现高速及保真性？

4．端粒有何作用？为何有些肿瘤的发生与端粒有关？

5．冈崎片段合成结束时是如何连接的？

6．DNA聚合酶、拓扑酶和连接酶都催化3¢,5¢磷酸二酯键的生成，各有何不同？

7．阐述逆转录的基本过程和逆转录现象发现的重大研究价值。

8．简述原核生物DNA聚合酶的种类及作用。

9．简述复制保真性依赖的机理。

10．DNA聚合酶催化什么反应? 需什么条件?

预习

要点

第一次课后预习：第三节  原核生物DNA复制过程

                第四节  真核生物DNA生物合成过程

第15章  DNA损伤与修复

第二次课后预习：第16章  RNA的生物合成

参考书籍及网址

《医学分子生物学》（查锡良主编，刘德培主审，人民卫生出版社，2011）

《生物化学》第3版（王镜岩主编，高等教育出版社）

《生物化学》王镜岩第三版同步辅导及习题集，宋波主编，中国矿业大学出版社，2008。

《生物化学》第6版（吴梧桐主编，人民卫生出版社）

《生物化学应试指南》（周爱儒主编，北京医科大学出版社）

《生物化学解题精粹》（戴余军主编，崇文书局，武汉）

《生物化学习题集》：蚌埠医学院生化与分子生物学教研室自编，校园网精品课程，2006。

http://www.bio-soft.net/photo.html

 http://www.bioon.com