第12章DNA生物合成

教案首页授课时间：2010.11.15～11.19课程名称生物化学年级2008专业、层次检验本科授课教师李莉萍职称课型(大、小)大学时6授课题目（章、节）第12章DNA的生物合成基本教材或主要参考书生物化学（科学出版社），刘新光、罗德生主编，第1版2009.12教学目的与要求：掌握：中心法则、基因表达、半保留复制、半不连续性复制、领头链、随从链、冈崎片段的概念；参与DNA复制的主要物质，以及酶学和拓扑学变化；DNA聚合酶作用特点，原核生物和真核生物DNA聚合酶的异同；拓补异构酶、引物酶、单链DNA结合蛋白、DNA连接酶的作用；原核和真核生物DNA复制各阶段的特点；端粒和端粒酶概念、结构特点及作用；逆转录概念、作用特点、作用过程及生物学意义；突变概念、突变的类型、切除修复的基本原理。熟悉：半保留复制的实验依据；DNA复制的方向性、保真性；复制起始和冈崎片段、引发体、负超螺旋概念；突变的意义、引发因素。熟悉光修复、SOS修复及重组修复的概念。了解：端粒酶延长端粒机制；滚环复制。大体内容与时间安排，教学方法：(以电脑幻灯片边演示边讲述为主，有时板书讲述)一、DNA复制的基本规律40min二、DNA复制的酶学和拓扑变化反应体系60min三、DNA生物合成过程55min四、逆转录和其他复制方式20min五、DNA损伤（突变）与修复60min小结5min教学重点、难点：重点：中心法则；DNA分子在生物体内的合成的三种方式：DNA指导的DNA合成，也称复制；修复合成，即DNA受到损伤（突变）后进行修复；RNA指导的DNA合成，即反转录合成，是RNA病毒的复制形式，以RNA为模板，由逆转录酶催化合成DNA。难点：DNA生物合成过程；端粒和端粒酶的作用教研室审阅意见：教研室主任签名：年月日基本内容辅助手段结合中心法则，概述生命大分子活动的框架第一节DNA复制的基本规律1．半保留复制复制（replication）半保留复制（semiconservativereplication）半保留复制的意义2．双向复制（1）原核生物的单点双向复制复制起始点，复制叉（replicationfork）（2）真核生物的多点双向复制特性分子生物学技术简介13.半不连续复制（semi-discontinuousreplication）小结【本节基本概念】中心法则、复制（replication）、半保留复制（semiconservativereplication）、复制叉（replicationfork）、半不连续复制、岡崎片段（Okazakifragments）、领头链和随从链、引发体第二节DNA复制的酶学和拓扑变化反应体系参与DNA复制的物质1.复制的化学反应2.DNA聚合酶（1.）53的聚合活性（2.）核酸外切酶活性（一）原核生物的DNA聚合酶（二）真核生物的DNA聚合酶3.复制保真性的酶学依据10min通过课件演示、板书、画草图等手段，勾画从基因遗传到生命活动的大致过程遗传信息流向概述及其意义：从细胞到基因组到基因，从细胞周期分裂到DNA复制到转录到翻译，从遗传信息转化到生物功能的发生，从stemcell到分化的功能细胞，从忠实复制到突变，从遗传到进化，概括叙述生命得以延续的根本。30min多媒体课件演示讲授，小量板书由示图形象地说明DNA复制的四个基本特征以分别解释和强调名词概念为主，包括：中心法则、复制、半保留复制、复制叉、半不连续复制、岡崎片段、领头链和随从链、引发体。插入介绍探针和印迹等分子生物学技术【第1学时结束】40min图解介绍53的聚合活性和核酸外切酶活性的概念从DNApolI，到介绍工具酶：Klenowfragment，限制性内切酶图示DNApolIII的组成结构亚基形成核心酶，合成DNA，3’到5’外切酶，组装；固定核心酶在模板上；使两核心酶二聚化，分别负责领头链和随从链；控制钳开合列表比较原核、真核生物DNA聚合酶的种类和功能表12-1，表12-2讲述原核、真核生物各类聚合酶的性能没有规矩不成方圆引申到实际工作时规范化和规矩的重要性【第2学时结束】4.复制中的解链和DNA分子拓扑学变化解螺旋酶(helicase)和单链DNA结合蛋白(singlestrandDNA-bindingprotein,SSB)、引物酶(Primase)、DNA拓扑异构酶（topoisomeraseI、II）5.DNA连接酶(DNAligase)【本节基本要求】掌握拓扑异构酶、解螺旋酶、单链结合蛋白、引物酶、DNA聚合酶、DNA连接酶的特点及生物学作用第三节DNA生物合成过程一、原核生物DNA复制的基本过程（一）复制的起始复制起始点（E.coli-oriC）1、解链2.形成引发体3.合成引物（二）复制的延长领头连延伸随从链延伸（三）复制的终止二、真核生物的DNA生物合成（一）复制的起始（二）复制的延长（三）复制的终止三端粒DNA及端粒酶滚环复制【本节基本概念】复制子、端粒与端粒酶、逆转录、。【本节基本要求】熟悉原核和真核DNA的合成过程及异同点。了解端粒酶延长端粒机制。20min以复制叉形成示图展示介绍解螺旋酶、异构酶、单链结合蛋白、引发体和连接酶等概念；以图示复制叉的形式，介绍各种蛋白因子在复制过程中的定位和作用。列表小结：参与DNA复制的主要成员插入介复制衍生的技术：PCR反应，简介PCR的组分20min分解讲述有关原核生物的DNA生物合成的过程列表展示原核生物起始的相关蛋白图解方式讲解复制起始点的组成和概念，以及串联重复序列、反向重复序列的识别用复制叉图示讲解起始过程【第3学时结束】40min图示领头链连续延伸、随从链断续合成的异同以及延伸方向图示不连续性片段的连接英文小影片演示整个复制过程，再中/英文复述一遍WhenDNAreplicated,itsstrandareseparatedbytheenzymehelicase.SinglestrandDNAbindingproteinkeepsthestrandfromre-annealing.OneDNAstrandencodetheleadingstrand,whichformfrom5primeto3primeend,usingDNApolymeraseIII,noproblemhere.Butthelaggingstrandpresentsproblem.Ithasformedfrom5primeto3primetoo.Itformspiecescalledokazalifragments.FirstaRNAprimaselaysdowntheRNAprimer,thenDNApolymeraseIIIlaysdownnewDNA.theprocessrepeatsagainandagain.DNApolymeraseIreplacestheRNAprimerwithDNA,finallyDNAligaselinkstheokazakifragments.简单描述真核生物DNA复制的特点图示简述真核生物DNA复制过程简单介绍端粒和端粒酶、端粒帽的概念，及其在真核生物DNA复制中的作用提一下滚环复制小结【第4学时结束】第四节逆转录和其他复制方式一、反转录病毒和反转录酶逆转录概念反转录酶反转录过程二、反转录研究的生物医学意义第五节DNA损伤、突变和修复一、基因突变的意义二、引发ＤＮＡ损伤的因素物理因素化学因素生物因素三、突变类型：点突变缺失插入重排DNA损伤的修复分类1直接修复切除修复碱基切除修复（baseexcisionrepair,BER)核苷酸切除修复（nucleotideexcisionrepair,NER)重组修复SOS修复分类2SSBs:BER,NER，etalDSBs：HDR,SSA,NHEJ,MMEJ,etal非同源序列末端连接【本节基本概念】突变、框移突变、切除修复、重组修复和SOS修复【本节基本要求】掌握DNA突变的概念及突变类型。掌握损伤DNA的修复机制。了解突变的意义及引起突变的因素。了解引起地中海贫血和镰形红细胞贫血的分子机制。本章要求掌握内容20min图示介绍逆转录过程介绍整合的概念合成cDNA的应用HIV病毒60min从生物进化、DNA多态性、DNA损伤与疾病的发生等方面，讨论DNA损伤修复的意义强调生活环境与DNA损伤的关系生物因素举例SARS举例镰形红细胞贫血与点突变。地中海贫血与重排，说明基因突变与疾病的密切关系。强调框移突变最严重重点是光修复和切除修复。SOS是国际海难信号。可引起学生兴趣。5min小结最后与学生一块讨论：当细胞面对基因损伤时，它将作出怎样的抉择？【第5、6学时结束】小结1．重要名词和概念：中心法则、复制叉、半保留复制、半不连续复制、岡崎片段、领头链、随从链、突变、框移突变、光修复、切除修复、重组修复、等2.参与DNA复制的重要酶和蛋白质：拓扑异构酶、解螺旋酶、单链结合蛋白、引物酶、DNA聚合酶、DNA连接酶的特点及生物学作用。3.原核生物与真核生物DNA复制基本过程及异同点4.DNA突变的概念及突变类型，损伤DNA的修复几种机制。复习思考题、作业题1．基本概念：中心法则、复制叉、半保留复制、半不连续复制、岡崎片段、领头链、随从链、突变、框移突变、光修复、切除修复、重组修复等。2．试述原核生物与真核生物复制的相同点与不同点。3．查阅端粒与端粒酶相关文献,写出小综述（研究进展、作用机制、与衰老的关系、与肿瘤的关系等主题）。下次课预习要点第一次课（3节课）后，请预习本章原核生物和真核生物DNA生物合成、逆转录和DNA的修复合成（突变类型、修复方式）等内容。下一章内容为第十一章RNA的生物合成，请预习前10页的内容，特别是相关的概念。实施情况及分析