\setchapterstyle{kao}
\setchapterpreamble[u]{\margintoc}
\chapter{DNA复制}
\section{遗传学的分子基础}
\begin{enumerate}
    \item DNA作为遗传物质的证据。从生物化学角度理解DNA是一种生物大分子polymer。核
素的发现（含N、P，无S区别于典型蛋白质Hershey-Chase实验的基础），碱基的发现
（DNA的‘变量'）。DNA与表型的关联（Griffith的转化实验未解开的转化物质被Avery-
MacLeod-McCarty实验证实）。Chargaff法则（DNA非单调性排列；碱基配对A=T，
G=C；GC含量存种间差异）。
    \item DNA双螺旋结构（Watson and Crick）。
    \begin{itemize}
        \item 双链DNA
        \item 反向互补（对保证遗传信息存储、
传递和读取准确高效的意义
        \item 碱基配对（注意同分异构体，结合DNA复制和损伤
修复来理解）
        \item 氢键+碱基堆积力（稳定性）
        \item 大沟、小沟\rightarrow 特异性结合位点（结合真核
生物基因表达调控特异性理解）
    \end{itemize}
    \item 解码DNADecoding\rightarrow DNA（从信息、化学、细胞生物学角度理解）。
    \item  DNA复制Replication机制（半保留复制）。从一级结构到高级结构。化学组成（特异性）
核苷酸为基本组成单位[碱基+戊糖=核苷；核苷+磷酸＝核苷酸]；3D拓补结构（非特异
性）。温度依赖的双链变性Denature和退火Annealing[氢键的聚和离]。
双链打开[拓补异构酶+解旋酶]\rightarrow 引物酶\rightarrow 单链稳定蛋白\rightarrow DNA聚合酶[核酸外切酶]。注
意前导链连续合成和后随链片段合成（冈崎片段）。
\end{enumerate}
\section{染色体DNA复制的机制}
DNA聚合酶需要：
\begin{itemize}
    \item 供应四种脱氧核糖核苷三磷酸；
    \item 单链DNA模板；
    \item 具有游离3'羟基的DNA或（在细
胞中）RNA的引物。
\end{itemize}
\begin{enumerate}
    \item \redbf{起始}：准备双螺旋以用作模板。起始开始于在称为复制
起点的特定短核苷酸序列处\redbf{解旋双螺旋}。从起始蛋白开
始，几种蛋白质与起点结合，启动子吸引DNA解旋酶，
解旋双螺旋。DNA区域的开放产生两个称为复制叉的Y
形区域，一个位于未缠绕区域的任一端，即\redbf{复制泡}。单
链将作为合成新DNA链的模板。
称为DNA聚合酶Ⅲ的酶复合物将核苷酸添加到预先存在
核酸链的3′端。对现有核酸链的要求意味着必须有其他
物质来启动即将构建的新核酸链。在活细胞中，其他物
质是短链的RNA，称为RNA引物，由引发酶合成。
    \item \redbf{延伸}：将正确的核苷酸序列连接成连续
的新DNA链。通过\redbf{互补碱基配对}，模板
链中碱基的顺序指定新形成链中碱基的
顺序。DNA聚合酶Ш通过形成磷酸二酯
键催化新核苷酸与前一核苷酸的连接，
该过程称为聚合。DNA聚合酶Ⅲ首先将
正确配对的核苷酸连接到RNA引物的3′羟
基末端，然后继续将适当的核苷酸添加
到生长链的3′端。结果，正在构建的DNA
链以5′\rightarrow 3′方向生长，而DNA聚合酶分子
实际上沿着\redbf{反向平行模板链以3′\rightarrow 5′方向}
移动（以下三个图仅显示左复制叉中发
生的事件）。
随着DNA复制的进行，解旋酶逐渐地
打开双螺旋。DNA聚合酶与叉结构的
移动方向相同，以合成前导链。然而，
第二个新DNA链，即后随链的合成是
有问题的。后随链的极性与前导链相
反，然而DNA聚合酶仅在5′\rightarrow 3′方向上
起作用。那么它们是怎么工作的呢？
答案是后随链在正常的5′\rightarrow 3′方向上不连
续地合成大约1000个碱基的小片段，称
为\redbf{冈崎片段}。
\end{enumerate}

因为DNA聚合酶I仅在现有链的3′端添加核苷酸，所以每个冈崎片段由短RNA引物启动。一旦复制叉沿着DNA前进足够的距离，引发酶就会
催化每个即将产生的冈崎片段的RNA引物的形成。然后DNA聚合酶III将核苷酸添加到引物中，产生冈崎片段，其延伸至先前合成片段的引
物的5′端。
最后，DNA聚合酶I和其他酶取代了连接冈崎片段和DNA的RNA引I物，与DNA连接酶共价地将连续的冈崎片段连接成一条连续的DNA链。
\section{PCR技术原理和应用【重点】}
原理：PCR（聚合酶链式反应）是一种\redbf{体外扩增特定DNA序列}的技术。该方法利用\redbf{热稳定的DNA聚合酶}，通过反复的加热和冷却循环，实现目标DNA片段的指数级扩增。PCR反应通常包括以下三个主要步骤：
\begin{kaobox}
\begin{enumerate}
    \item \redbf{变性}（Denaturation）：将双链DNA加热至约95°C，使其解链为单链。
    \item \redbf{退火}（Annealing）：温度降低至约55°C，引物与单链DNA的互补序列结合。
    \item \redbf{延伸}（Extension）：在约72°C的温度下，DNA聚合酶沿着模板链合成新的DNA链。通过重复这些步骤（通常25-35次），可以实现目标DNA的指数级扩增。
\end{enumerate}
\end{kaobox}