本学期必修二的课程已经进行至此,我在备课的过程中通过翻阅高校教材,把一些疑问的点进行了澄清和梳理,分享给大家,以作备课和编审试题时的参考。水平有限,不确之处敬请指正。
1、关于DNA复制方式的推测和研究方法?
假说-演绎法。沃森和克里克在1953年发表完第一篇关于DNA结构的论文后,紧接着又发表了第二篇关于DNA结构的论文。在此文中,沃森和克里克提出了DNA复制的一种方式----半保留复制,并对可能存在的一些质疑做了解释。同时期,一些科学家也提出了关于DNA复制的另外一些假说,主要有:全保留复制和弥散(分散)复制。
1958年,美国的梅塞尔森和斯塔尔用大肠杆菌作为实验材料,运用同位素标记法,巧妙设计实验证明了DNA的半保留复制。
实验的假设和预期如下:
显然,对DNA复制方式的研究采用了假说演绎的方法!
2、能说证明DNA半保留复制的实验采用了放射性同位素标记技术吗?
不能。15N是N的稳定同位素,不具有放射性,包括必修一中证明光合作用释放的O2全部来自水的鲁宾卡门实验所用到的18O。
3、细胞内DNA复制需要哪些酶?
①DNA解旋酶,该酶具有依赖DNA的ATPase活性,可利用ATP水解的能量将DNA双链打开。该酶是DNA复制、*和修复过程中关键的发动蛋白。
②DNA聚合酶,即依赖DNA的DNA合成酶,该酶催化dNTP脱去两个磷酸基团加到核苷酸链的3'-OH端,形成磷酸二酯键,使子链沿5'~3'方向延伸。
③DNA连接酶,通常来说,在细胞内DNA复制过程中,复制叉(复制位点双链解开所形成的Y型结构)中一条子链的延伸方向和解旋方向一致,能够连续合成,是为前导链;另一条子链的延伸方向和解旋方向相反,不能连续合成,只能解旋一段合成一段,形成冈崎片段(日本人冈崎Okazaki发现),是为后随链,细胞内线性DNA的这种复制特点成为半不连续复制,当然环状DNA分子两条子链的合成通常是连续的。DNA聚合酶不能将冈崎片段连接成完整的子链,冈崎片段的连接需要DNA连接酶将两个片段之间的3'羟基和5'磷酸基连接形成磷酸二酯键。
④拓扑异构酶,也叫DNA回旋酶,在DNA分子复制过程中,随着解旋的进行,复制叉前面亲代DNA分子产生了正超螺旋,使得解旋变的很困难(就像我们用手指插进螺旋缠绕的双股绳子中间往前把两股分开时一样,随着手指往前进行,绳子越来越紧)。拓扑异构酶可以使DNA分子的超螺旋变松弛,消除阻遏解旋的压力,使复制得以进行。
⑤引物合成酶,也叫引发酶,是一种特殊的RNA聚合酶,当然也不同于转录过程中的RNA聚合酶,该酶可以催化核糖核苷酸与脱氧核苷酸的连接。由于DNA聚合酶功能的缺陷,不能将两个游离的脱氧核苷三磷酸连接起来,因此,在细胞内DNA复制时,无论前导链还是后随链的合成都需要一段RNA链作为引物提供3'-OH端,这就需要引物合成酶按照模板合成一段引物。
当然,细胞内DNA分子的复制需要如上几种酶外,还需要多种蛋白质和其他物质的参与。
4、DNA复制仅以ATP作为直接能源物质? 还是仅以dNTP作为直接能源物质?
细胞内DNA复制时,首先需要解旋酶将双链解开,此过程需要ATP供能,子链延伸时以原料dNTP作为直接能源物质供能,冈崎片段连接时,以ATP供能(某些生物以NAD作为直接能源物质)。
5、多数DNA的双向复制是什么意思?
细胞中DNA的复制通常是在固定起点开始,解旋形成复制泡(包含两个复制叉),两个复制叉向两个解旋的方向行进,是为双向复制。当然有些生物DNA复制也存在单向复制的现象。