生物大分子如何复制

A. DNA双向复制

DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前的分裂间期进行的复制过程，复制的结果是一条双链变成两条一样的双链（如果复制过程正常的话），每条双链都与原来的双链一样。

1、半保留复制

半保留复制（semiconservative replication）是指子代DNA分子中，一条链来自亲代，另一条链为新合成的链。

2、双向复制

原核生物单起点双向复制

真核生物多起点双向复制

3、半不连续复制

半不连续复制是指DNA复制时，前导链上DNA的合成是连续的，后随链上是不连续的，故称为半不连续复制，由1968年冈崎提出DNA不连续复制模型。

(1)生物大分子如何复制扩展阅读:

DNA复制从起始序列开始单向或双向进行。合成DNA双螺旋的两条链是反向平行排列的，其中一条链的起始端与另一条链的末尾端平行排列在一起，每一个复制叉只有一条链是按照从尾到头的正确方向指导新链从头到尾方向合成。

根据这条指导链，DNA复制持续向前合成复制叉。

DNA复制不能沿滞后链进行，也就是说，从头到尾的DNA链，直到已经复制了足够长度的DNA分子，否则DNA复制不会继续沿着模本链进行复制，DNA复制于是从新合成复制叉处分开。

在复制过程中必须暂停并等待更多的亲本DNA链片段，而此时整个长度只是沿着开始到结束方向前进了一小段距离。

DNA复制为边解旋边复制，原核生物一般是单个复制起点，真核生物多个复制起点。

B. dna复制的主要方式是

DNA分子在生物体内的合成有三种方式：（1）DNA指导的DNA合成，也称复制，是细胞内DNA最主要的合成方式。遗传信息储存在DNA分子中，细胞增殖时，DNA通过复制使遗传信息从亲代传递到子代。（2）修复合成，即DNA受到损伤（突变）后进行修复，需要进行局部的DNA的合成，用以保证遗传信息的稳定遗传。（3）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。
DNA的双螺旋结构是复制的结构基础。DNA复制的实质为酶催化的脱氧核糖核苷酸的聚合反应。复制开始时，亲代双链DNA分子解开，分别作为模板，在DNA依赖的DNA聚合酶催化下，按照碱基配对的原则，将四种脱氧核苷酸连接成DNA大分子，合成产物的碱基序列与模板DNA的碱基序列是互补的，子代DNA双链分子中，一条来自亲代的模板链，另一条为新合成的链，故称半保留复制，是生物体最主要的DNA合成方式；合成过程中，自5’3’连续合成一条领头链，不连续地合成一些片断，而后连成一条随从链，所以DNA合成是半不连续合成。反应过程复杂，首先螺旋松弛，双链打开，形成复制叉，然后复制的引发，包括合成引物，形成引发体，最后是DNA链的延长与终止。每一阶段需要有许多酶和蛋白因子参与，包括拓扑异构酶，用于理顺解链过程中造成的链的盘绕、打结等现象；解螺旋酶在蛋白因子的辅助下结合于复制起始点，并打开双链，由单链结合蛋白稳定解开的两股单链；引物酶及其它辅助蛋白因子在打开的双链上催化合成引物，由引物提供3’-OH，与原料dNTP的5’-P形成磷酸二酯键，然后DNA聚合酶催化这一聚合反应的进行，而DNA连接酶将复制中的不连续片段连接成完整的链。真核生物的复制与原核生物相比，为多个起始点、5种DNA聚合酶以及有端粒复制等特点。

C. 论述生物大分子的自我复制过程

也叫"自体复制"（self-plication）．生物体内通过代谢作用，按照原有结构复制成为完全相同的结构的生物合成过程．例如脱氧核糖核酸（DNA)在生物体内以原有的DNA分子为模板,合成两个完全相同的DNA分子的过程.

D. 细胞分裂时候dna是如何复制的

细胞分裂间期，dna在解旋酶的作用下解旋，然后以一条母链为模版在dna聚合酶的作用下生成新的DNA，这称为半保留复制

E. DNA复制的高保真性是如何实现的

在真核细胞中，DNA 的复制被严格的调控，以确保遗传物质传递的保真性，DNA复制起始的控制机制确保了DNA在一个细胞周期中只能被复制一次，使 DNA的合成被严格地控制在S期。

真核生物以复制子为单位进行复制，因此引物和随后的冈崎片段都比原核生物短，而冈崎片段的长度大约与核小体中DNA的碱基对相同。

(5)生物大分子如何复制扩展阅读：

真核生物以复制子为单位进行复制，因此引物和随后的冈崎片段都比原核生物短，而冈崎片段的长度大约与核小体中DNA的碱基对相同。

染色体两端DNA子链上的最后一个复制RNA引物被移除，留下一个缺口。如果剩余的单链没有及时填充成双链，就会被酶水解。这样，越白，污渍越短。真核生物中线性DNA分子末端的结构。在形态上，染色体的DNA端膨大成颗粒。

F. 简述dna复制的过程

DNA双螺旋的解旋
DNA在复制的时候，在DNA解旋酶的作用下，双链首先解开，形成了复制叉，而复制叉的形成则是由多种蛋白质和酶参与的较复杂的复制过程
（1）单链DNA结合蛋白（single—stranded DNA binding protein,ssbDNA蛋白）
ssbDNA蛋白是较牢固结合在单链DNA上的蛋白质。原核生物ssbDNA蛋白和DNA结合时表现出协同效应：如果第一个ssbDNA蛋白结合到DNA上去能力为1，第二个的结合能力可高达103；真核生物细胞里的ssbDNA蛋白与单链DNA结合时则不表现上述效应。ssbDNA蛋白作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，以四聚体的形式存在于复制叉处，等待单链复制后才脱下来，重新循环。因此，ssbDNA蛋白仅保持单链的存在，是不起解旋作用。
（2）DNA解链酶（DNA helicase）
DNA解链酶可以通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。这一种解链酶分解ATP的活性依赖于单链DNA的存在。若双链DNA中有单链末端或切口，则DNA解链酶能首先结合在这一部分，然后逐步向双链的方向移动。复制时，大部分DNA解旋酶沿滞后模板的5’—〉3’方向并随着复制叉的前进而移动，只有个别解旋酶（Rep蛋白）是沿着3’—〉5’方向移动。因而推测Rep蛋白和特定DNA解链酶是分别在DNA的两条母链上协同作用以解开双链DNA。
（3）DNA解链过程
DNA在复制前不仅为双螺旋而且处于超螺旋状态，而超螺旋状态的存在为解链前的必须结构状态，参与解链的除解链酶外有一些特定蛋白质，比如大肠杆菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部双链被解开，就必须有ssbDNA蛋白以稳定解开单链，保证此局部不会恢复为双链。两条单链DNA复制的引发过程是有所差异，可是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA合成。因此前导链和后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’—3’持续的合成下去、不形成冈崎片段、后者则随着复制叉的出现、不断合成长约2—3kb的冈崎片段。
冈崎片段与半不连续复制
因为DNA的两条链是反向平行的，所以在复制叉附近解开的DNA链，一条为5’—〉3’方向，另一条为3’—〉5’方向，两个模板极性是不同。所有已知DNA聚合酶合成方向均为5’—〉3’方向，不为3’—〉5’方向，所以无法解释DNA的两条链同时进行复制的问题。解释DNA两条链各自模板合成子链等速复制现象，日本的学者冈崎（Okazaki）等人提出了DNA的半连续复制（semidiscontinuous replication）模型。在1968年，冈崎用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆菌，提取DNA，变性之后用超离心方法得到了许多3H标记的，被后人称作为冈崎片段的DNA。延长标记时间之后，冈崎片段可转变为成熟的DNA链，所以这些片段必然是复制过程中的中间产物。另一个实验也证明DNA复制过程里首先合成较小的片段，即用DNA连接酶温度敏感突变株进行的试验，在连接酶不起作用的温度中，便产生大量小DNA片段积累，表明DNA复制过程里至少有一条链首先合成较短的片段，之后再由连接酶链成大分子DNA。一般说，原核生物的冈崎片段比真核生物长。深入研究还可证明，前导链的连续复制与滞后链的不连续复制在生物界具有普遍性，故称为DNA双螺旋的半不连续复制。
端粒和端粒酶
在1941年，美籍印度人麦克林托克（Mc Clintock）就提出端粒（telomere)的假说，指出染色体末端必然存在一种特殊结构——端粒。已知染色体端粒的作用至少有2：a.保护染色体末端免受损伤，使染色体保持稳定；b. 与核纤层相连，使染色体得以定位。
弄清楚DNA复制过程之后，在20世纪70年代，科学家对DNA复制时新链5’端的RNA引物被切除之后，空缺为如何被填补的提出了质疑。如果不填补岂不是DNA每复制一次就短一点。后随链复制为例，RNA引物被切除后，冈崎片段之间是由DNA聚合酶I催化合成的DNA填补之，然后再由DNA连接酶将它们连接成了一条完整的链。可是DNA聚合酶I催化合成DNA时，需要自由3’—OH作为其引物，最后余下子链的5’则无法填补，于是染色体就短一点。
在正常体细胞里普遍存在着染色体酶复制一次端粒就短一次的现象。推测，可能一旦端粒缩短至某一阈限长度一下时，就会发出一个警报，指令细胞进入到衰老；或许为当细胞判断出它们的染色体已变得太短了，所以是分裂也就停止了，造成了正常体细胞寿命有一定界限。可是在癌细胞中染色体端粒却一直维持在一定长度上，这是为什么，这是因为DNA复制之后，将染色体末端短缺部分补上需要端粒酶，是一种含有RNA的酶，其既解决了模板，又解决引物的问题。在生殖细胞与85%癌细胞中都测出了端粒酶具有活性，可是在正常体细胞中却无活性，20世纪90年代中期Blackburn首次在原生动物中克隆出端粒酶基因。
端粒酶在癌细胞里具有活性，不仅使癌细胞可以不断分裂增生，且为癌变前的细胞或已经是癌性的细胞提供了时间，积累附加的突变，即等于增加了它们复制，侵入与最终转移的能力。同时人们也由此萌生开发以端粒为靶的药物，即通过抑制癌细胞里端粒酶活性而达到治疗癌症的目的。
至于真核细胞DNA末端结构特点，早就在1978年，Blackburn就以原生动物四膜出（一种纤毛虫）为例说明之：a.迥纹形式的发夹环；b.仅由C,A组成的简单序列大量重复（C4A2）20~70；c.链上有许多缺口（nicks）

G. DNA分子复制有几种方式

DNA双螺旋的解旋 DNA在复制时，其双链首先解开，形成复制叉，而复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程 （1）单链DNA结合蛋白（single—stranded DNA binding protein, ssbDNA蛋白） ssbDNA蛋白是较牢固的结合在单链DNA上的蛋白质。原核生物ssbDNA蛋白与DNA结合时表现出协同效应：若第1个ssbDNA蛋白结合到DNA上去能力为1，第2个的结合能力可高达103；真核生物细胞中的ssbDNA蛋白与单链DNA结合时则不表现上述效应。ssbDNA蛋白的作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以四聚体的形式存在于复制叉处，待单链复制后才脱下来，重新循环。所以，ssbDNA蛋白只保持单链的存在，不起解旋作用。 （2）DNA解链酶（DNA helicase） DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。这种解链酶分解ATP的活性依赖于单链DNA的存在。如果双链DNA中有单链末端或切口，则DNA解链酶可以首先结合在这一部分，然后逐步向双链方向移动。复制时，大部分DNA解旋酶可沿滞后模板的5’—〉3’方向并随着复制叉的前进而移动，只有个别解旋酶（Rep蛋白）是沿着3’—〉5’方向移动的。故推测Rep蛋白和特定DNA解链酶是分别在DNA的两条母链上协同作用以解开双链DNA。 （3）DNA解链过程 DNA在复制前不仅是双螺旋而且处于超螺旋状态，而超螺旋状态的存在是解链前的必须结构状态，参与解链的除解链酶外还有一些特定蛋白质，如大肠杆菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部双链解开，就必须有ssbDNA蛋白以稳定解开的单链，保证此局部不会恢复成双链。两条单链DNA复制的引发过程有所差异，但是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’—3’持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则随着复制叉的出现，不断合成长约2—3kb的冈崎片段。 冈崎片段与半不连续复制 因DNA的两条链是反向平行的，故在复制叉附近解开的DNA链，一条是5’—〉3’方向，另一条是3’—〉5’方向，两个模板极性不同。所有已知DNA聚合酶合成方向均是5’—〉3’方向，不是3’—〉5’方向，因而无法解释DNA的两条链同时进行复制的问题。为解释DNA两条链各自模板合成子链等速复制现象，日本学者冈崎（Okazaki）等人提出了DNA的半连续复制（semidiscontinuous replication）模型。1968年冈崎用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆菌，提取DNA，变性后用超离心方法得到了许多3H标记的，被后人称作冈崎片段的DNA。延长标记时间后，冈崎片段可转变为成熟DNA链，因此这些片段必然是复制过程中的中间产物。另一个实验也证明DNA复制过程中首先合成较小的片段，即用DNA连接酶温度敏感突变株进行试验，在连接酶不起作用的温度下，便有大量小DNA片段积累，表明DNA复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段，然后再由连接酶链成大分子DNA。一般说，原核生物的冈崎片段比真核生物的长。深入研究还证明，前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界具有普遍性，故称为DNA双螺旋的半不连续复制。

H. DNA复制为什么需要RNA聚合酶

DNA聚合酶不能从头合成，必须识别上一个核苷酸的3'-OH，然后合成DNA链，RNA聚合酶则不需要。所以生物体内DNA复制时需要RNA聚合酶合成引物，接着由DNA聚合酶合成DNA。

脱氧核糖核酸（英文DeoxyriboNucleic Acid，缩写为DNA）是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。DNA携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息，是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。

DNA 分子结构中，两条多脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕，构成双螺旋结构。脱氧核糖-磷酸链在螺旋结构的外面，碱基朝向里面。两条多脱氧核苷酸链反向互补，通过碱基间的氢键形成的碱基配对相连，形成相当稳定的组合。

DNA是由重复的核苷酸单元组成的长聚合物，链宽2.2到2.6纳米，每个核苷酸单体长度为0.33纳米。尽管每个单体占据相当小的空间，但DNA聚合物的长度可以非常长，因为每个链可以有数百万个核苷酸。例如，最大的人类染色体（1号染色体）含有近2.5亿个碱基对。

DNA的双螺旋通过在两条链上存在的含氮碱基之间建立的氢键来稳定。组成DNA的四种碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T）。所有四种碱基都具有杂环结构，但结构上腺嘌呤和鸟嘌呤是嘌呤的衍生物，称为嘌呤碱基。