DNA 复制
分子生物学：DNA复制
(CsCl gradient centrifuge)
N15
DNA
N14
Semi-Conservation Replication
Source:M. Meselson and F. W. Stahl, Sciences 44:675, 1958.
半半保保留留复复制制-小结
DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为 模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代 细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则 完全重新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。 这种复制方式称为半保留复制。
RNA引物的形成
DNA链合成及延长
复制的终止
• RNApol (RNA polymerase)
[Rif S ]
完成对先导链引物的合成
实现DNA复制的转录激活起始
起
• dnaG (primase) [Rif R]
始
完成对后随链引物的合成
较先导链的启动落后一个Okazaki片断
• 完成10±NtRNA引物合成后.
遗传物质的基本属性：基因的自我复制 基因的突变 控制性状的表达
DNA复制
亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下， 分别以每 条 单链DNA分子为模板，聚合与 自身碱基可以互补配对的游离的dNTP,合 成出两条与亲代DNA分子完全相同的子代 DNA分子的过程。 主 要 包 括 引 发 、 延 伸 、 终止三个阶段。
复制发动温度敏感突变型（慢停突变） 42℃不能发动DNA复制、但可完成DNA延伸
37 ℃, 5 ci / mM H3-T , 6min
37 ℃, 52 ci / mM H3-T , 6min
第二章DNA的复制
DNA Polymerase-palm domain
1. Contains two catalytic sites, one for addition of dNTPs and one for removal of the mispaired dNTP. 2. The polymerization site: (1) binds to two metal ions that alter the chemical environment around the catalytic site and lead to the catalysis. (2) Monitors the accuracy of base-pairing for the most recently added nucleotides by forming extensive hydrogen bond contacts with minor groove of the newly synthesized DNA. 3. Exonuclease site/proof reading site
原核生物中的三种DNA聚合酶
pol Ⅰ 5'→3'聚合酶活性 5'→3'外切酶活性 3'→5'外切酶活性 生理功能 + + +
去除引物,填补缺口 修复损伤 校正错误
pol Ⅱ + +
未知
pol Ⅲ + +
DNA 复制 校正错误
• 在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶 有五种，分别命名为DNA聚合酶α（pol α），DNA聚合酶β（polβ），DNA聚合 酶γ（polγ），DNA聚合酶δ（pol δ）， DNA聚合酶ε（polε）。 • 参与染色体DNA复制的是polα（延长滞 后链）和polδ（延长前导链），参与线 粒体DNA复制的是polγ，polε与DNA损 伤修复、校读和填补缺口有关，polβ只 在其他聚合酶无活性时才发挥作用。
第三章 DNA的复制
（1）端粒和端粒酶的发现
1978 年 ， Blackburn 发现四膜虫大核中 rDNA 小分 子 末 端 的 端 粒 结 构 为 370520bp 的 (GGGGTT)n 重复片段。
加尾实验 1984
加尾实验 1985
四膜虫抽提液
酵母 末端重复序列
端 粒 酶 的 鉴 定
1985
端粒酶的分离纯化
TA
母代DNA 子代DNA
半保留复制的意义
按半保留复制方式，亲代DNA所含的信 息以极高的准确度传递给子代DNA分子,子 代保留了亲代的全部遗传信息 ，体现了遗 传的保守性。
遗传的保守性，是物种稳定性的分子基 础，但不是绝对的。
3.1.2 复制叉和复制体
复制叉：发生复制的 位点，或者称为生 长点。
后随链：背向复制叉，一段亲本DNA链先暴露 出来才能以相反方向合成DNA小片段，然后 这些小片段DNA连接形成完整的后随链。
冈崎的实验—脉冲标记实验
lig-突变体
冈崎的实验—脉冲追踪实验
3.1.5复制的起点、方向
复制起点（origin of replication，ori）
原核生物复制起始位点区特点
Dolly 1996-2003
端粒酶和永生
3.3 DNA复制的终止
ColE I
3.4 DNA复制的调控
质 粒 的 复 制 调 控
真核生物的DNA复制的调控
GLN1 GLN2 GLN3
cyclin
p34
MPF
cdc6,cdc8, cdc9,cdc21
3.2.2 多复制子复制的非一致性
每个复制子发动复制的先后时序有很大区别： 同一染色体上不同复制子之间 不同类型细胞之间
复制子的多少与DNA复制的速度有关 基因组的复制完成与细胞、组织及发育状态有 关。
什么是DNA复制
什么是DNA复制随着生物技术的迅速发展，DNA复制成为现代生物研究中经常被使用的技术手段。
但很多人并不了解DNA复制到底是什么，下面就来谈谈它。
一、DNA复制是什么？DNA复制是指将DNA原材料中的数据复制到一个可读的表达形式，大多数情况下，DNA复制是指将DNA原料以链式反应的方式复制成DNA的副本，也叫DNA的复制。
DNA复制同时也包括由蛋白质分子完成的DNA复制等其他方法。
两个最主要的DNA复制模型是终止型和孪生型的复制。
二、DNA复制的作用DNA复制是细胞内生物体生命繁衍的基础，同时DNA复制还可以用于科学实验：1、显示DNA的作用机制：通过DNA复制，可以显示DNA的作用机制，从而为研究DNA各种作用提供物质依据；2、改变DNA结构：通过DNA复制，可以改变DNA结构，从而可以制备一些可改变结构的DNA样品，为后续研究提供物质基础；3、生物工程：DNA复制也可以用于生物工程，比如调控表达工程，制备新的载体等。
三、DNA复制的原理DNA复制是一种可逆的碱基链式反应过程，其原理可分三步走：1、合成步骤：此步骤也被称之为前体合成，它涉及到两个DNA链接在一起；2、用DNA复制酶合成DNA：在这一步，DNA复制酶将两个DNA单链延伸出来，以形成两条双链；3、停止复制：当DNA复制酶结束复制时，它会分解起始点临时连接的DNA链，这样每条DNA单链就可以单独存在了。
四、DNA复制的注意事项首先，要确保所使用的实验材料的质量，如DNA样品的洗涤；其次，要使用正确的实验室环境和操作程序，这样可以准确控制DNA复制的步骤；最后，一定要格外小心地操作，以免任何可能导致DNA复制出错的操作。
综上所述，DNA复制是一项复杂而又有趣的技术，其原理和作用都很重要，但在操作时，一定要格外小心，以确保实验结果的准确性。
dna的复制名词解释
dna的复制名词解释
DNA复制是指DNA分子在细胞分裂或有性生殖过程中产生一个完全相同的复制分子的过程。
在细胞分裂过程中，DNA复制是细胞周期中的一个重要步骤，确保新生成的细胞具有与母细胞相同的遗传信息。
在有性生殖过程中，DNA复制则是个体繁殖和后代遗传信息传递的基础。
DNA复制的过程涉及多个酶和蛋白质的参与，其中最重要的酶是DNA聚合酶。
DNA复制从DNA双链的特定位置开始，通过分离DNA双
链并用新的核苷酸单元在每条模板链上合成一个新的互补链。
这样，每个DNA分子都包含一个原始模板链和一个新合成的互补链，保证了遗传信息的传递。
DNA复制的准确性是非常重要的，因为任何错误都有可能导致基因突变和其他遗传问题。
细胞通过多种机制来确保DNA复制的准确性，如DNA修复系统和核酸酶的监测和修正等。
DNA复制是生物体中维持基因组稳定性和遗传信息传递的关键过程，对细胞的正常功能和个体的发育和繁殖具有重要意义。
第2章 DNA的复制
- 第四节 DNA的复制 真核生物复制的特点
1、复制叉移动速度大约只有50bp/s，不到大肠杆菌得1/20。 2、真核生物每条染色质上可以有多处复制起始点：人类DNA中 每间隔3万－30万个碱基就有一个复制起始点，而原核生物只有 一个起始点； 3、真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起始点上DNA 的复制不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起始点上 可以连续开始新的DNA复制，表现为虽只有一个复制单元，但 可有多个复制叉。 4、真核生物DNA聚合酶的特性：5种DNA聚合酶 5、端粒酶保证染色体复制的完整性。
“多莉”的衰老 研究端粒丢失的速率，预测人类的寿命 研究推测端粒酶与肿瘤的关系
第五节 DNA复制的调控
原核细胞的生长和增殖速度取决于培养条件，在不同
生长和增殖速度的细胞中DNA链延伸的速度几乎是恒定的， 但复制叉的数量不同。迅速分裂的细胞具较多复制叉，而分 裂缓慢的细胞复制叉较少并出现复制的间隙。
第五节 DNA复制的调控
真核细胞的生活周期可分为4个时期：
（1）G1：复制预备期;
（2）S：复制期;
（3）G2：有丝分裂准备期； （4）M：有丝分裂期。
DNA复制只发生在S期。
第五节 DNA复制的调控
真核细胞中DNA复制有3个水平的调控：
1.细胞生活周期水平调控，也称为限制点调控，即决定细
胞停留在G1期， 还是进入S期。——复制起点点火
5’
5’ 3’
+
3’ 复制叉到达末 3’ 端后，一条单
5’ 链被置换出来
末端碱基配对
5’
形成双链体起
3’
始点
5’
以单链为模板
3’
5’ 的DNA合成
3: 腺病毒DNA的复制
高中生物：DNA的复制
一个染色体上有一 个或两个DNA分子
每个DNA分子上 有许多基因
每个基因由成 千上万的脱氧 核苷酸组成
1、下列关于DNA复制过程的正确顺序是：
①以解旋后的母链为模板进行碱基互补
配对
②子链与母链盘旋成双螺旋
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
A、①②③ C、③①②
B、③②① D、②①③
2、用15N 标记的一个DNA分子放在含有 14N的培养基中复制三次，则含有15N 的 DNA分子占全部DNA分子的比例是_____， 占全部DNA单链的比例是______。
1DNA →2DNA单链（母） →（母十子）＋（母十子）
→ 子 DNA ＋ 子DNA →2DNA
二、DNA半保留复制的实验证据
1、科学家采用什么作为实验材料，有何优点？ 大肠杆菌细胞 （大肠杆菌20min繁殖一代）
2、如何让亲代DNA获得15N标记？ 将大肠杆菌放入含15NH4CL培养若干代
3、如何让子代DNA获得14N标记？ 将上述亲代大肠杆菌转入含14NH4CL培养基中
板，经复制后的子链是（
）
A. “－T－A－G－” B. “－U－A－G－”
C. “－T－A－C－” D. “－T－U－G－”
10、下列关于DNA复制的说法，其中不正确 的是（ ）
A. DNA复制过程中需要酶的催化
B. DNA复制过程中需要的能量直接由 糖类提供
C. DNA 分子是边解旋复制的
D. DNA 复制过程中两条母链均可作模 板
7、1个DNA分子经过4次复制，形成16个 DNA分子，其中含有最初DNA分子长链的 DNA分子有（ ） A. 2个 B. 8个 C. 16个 D. 32个
8、DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的 （）
dna复制的名词解释
dna复制的名词解释DNA复制是指DNA分子自我复制的过程，是生物体生长和繁殖的基础。
DNA含有生物体的遗传信息，通过复制可以保持遗传信息的完整性，并在细胞分裂时传递给下一代细胞。
DNA复制是一个复杂而精确的过程，它涉及到许多酶的协同作用，确保每个细胞都能复制出完整的DNA分子。
DNA分子由两条互补的链组成，每条链上的碱基按照互补配对的原则形成一个DNA的复制模板。
DNA复制的过程可以简单分为三个步骤：解旋、复制和合并。
首先是解旋过程，DNA双链上的氢键被酶打破，使两条链分开，并形成一个Y字形的开放复制起始点，称为复制起始点。
接下来是复制过程，DNA链上的酶酶首先识别复制起始点，并将DNA链分为两个单链。
单链上的酶聚合酶沿着DNA模板链向前滑动，在每个链上合成一条新的DNA链。
酶将游离的DNA核苷酸与模板链上的碱基进行互补配对，形成一个新的链。
这个过程被称为“扩增”。
最后是合并过程，新复制的DNA链与模板链分开，并将两条新的链合并在一起，形成两条完整的DNA分子。
合并过程由DNA连接酶完成，它能够将两个单链连接在一起，形成一个双链的DNA分子。
DNA复制是一个高度精确的过程，其中有一些机制可以帮助减少错误的发生。
一种机制是脱氧核苷酸酶，它能够识别错误的碱基配对并将其修复。
另一种机制是DNA复制酶的高度专一性，它们只能在特定的碱基配对下进行连接。
DNA复制在细胞分裂过程中扮演着重要的角色，确保每个细胞都能获得完整的遗传信息。
在有丝分裂中，DNA复制发生在细胞周期的S期，细胞将DNA复制成两条双链，每条链都是完整的。
在无丝分裂中，DNA复制同样发生在细胞周期的S期，但细胞没有有丝分裂的步骤，只是将复制后的DNA分子均匀地分配给两个新细胞。
除了细胞分裂，DNA复制还发生在一些特殊的情况下。
一种情况是DNA修复，当DNA遭受到损伤时，细胞会启动复制过程来修复DNA分子。
另一种情况是基因表达，当细胞需要合成蛋白质时，DNA的某个区域会被复制成mRNA，然后通过转录和翻译过程来合成蛋白质。
DNA复制 (DNA Replication)
processivity).
聚合酶的第3个组成部分是由5个亚基构成的一个所
谓的γ复合体。γ复合体又称夹子装载因子（clamp
loader），催化滑动夹打开，并将其结合在引物－
模板上。介导β亚基与模板－引物双螺旋的结合。 最后，两个拷贝的τ亚基使核心聚合酶形成二聚体。
3．在复制叉处先导链和后随链的合成同时进行 RNA引物合成以后，DNA的延伸过程便开始了。先 导链被连续合成，而后随链是不连续合成的。在复
包括oriC区域中的GATC，都被甲基化。
新复制的GATC位点呈半甲基化状态，即旧链是甲基
化的，但新链尚未被甲基化。
新复制、半甲基化的oriC可被SeqA蛋白识别，
SeqA与半甲基化的GATC紧密结合。SeqA的结合出现
了两个结果：首先它极大地降低了与之结合的GATC 序列的甲基化速率；其次阻止了DnaA蛋白与复制起 点的结合。当SeqA偶尔从GATC位点上脱离时，序列 即被DNA甲基转移酶完全甲基化，防止了SeqA的重新
第二节：DNA的复制起点和复制方式
一、复制起点与复制子
Replicon： 作为一个单位进行复制的任何一段DNA
序列。 它含有一个复制起点，有时还含有一个复制
终点。
Origin ：是复制子起始复制的一段DNA序列。
作为一个单位进行复制的任何一段DNA序列。 复
制子的复制通常从一个固定的位点开始的，这种起
复制叉不起作用。例如，TerB阻断顺时针方向复制叉，TerA
阻止逆时针方向复制叉。终止区这样的安排可确保两个从相 反方向进入ter区的复制叉总能相遇，当一个复制叉遇到另 一个复制叉时，DNA复制就完成了。
四、复制起始调控
大肠杆菌染色体DNA的 oriC含有11个拷贝的GATC序
DNA复制
DNA复制，即DNA生物合成，是以碱基互补为基础的一个严格的脱氧核苷酸分子逻辑组合的过程，对真核细胞来说，它发生在细胞周期的S期。
揭示DNA复制的奥秘，起初是从原核细胞开始的，从中积累了丰富的实验依据，发现DNA复制的规律。
随后的研究进一步证明，真核生物DNA复制的过程与原核生物基本相似。
因此，本节主要叙述的是原核生物DNA复制过程。
DNA复制基本上可分为解链、引发、延长及终止四个阶段。
一、DNA复制的一般特点1.DNA的双螺旋的两条链在局部需要解开,以利于每条链作模板。
2. DNA的局部解旋引起周围区域过度缠绕, 拓朴异构酶使超螺张力释放.3.DNA聚合酶以5`到3`方向合成。
DNA的两条链方向相反，因此，,一条链的合成是连续的，而另一条链的合成则是不连续的。
不连续链每个片段的合成都是独立进行的，然后各片段再连接起来。
4. DNA复制必须高度精确, DNA复制错误率大约是1/1010,校正机制保证新合成的NA的正确性。
5. DNA的合成必须非常迅速, 其合成速度与基因组的大小及细胞分裂速度有关。
6. 复制器本身不能复制线性DNA的末端,一种特殊的端粒酶参与端粒的复制。
二、复制的起始DNA复制的起始阶段，由下列两步构成。
（一）预引发：1．解旋解链，形成复制叉由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。
单链DNA结合蛋白（SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。
图10-21 复制叉的三维作用结构（二）引发体组装：由蛋白因子（如dnaB等）识别复制起始点，并与其他蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。
图10-22 引发体形成1.dnaA结合于复制起始点（oric）2.dnaA与DNA形成复合物引起DNA的解链3.dnaA在dnaC的辅助下推动DNA双链解开三、复制的延长（一）聚合子代DNA：1. 需要引物参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA 作为引物(primer) ，才能开始聚合子代DNA链。
DNA复制
DNA复制DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程，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。
这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。
1 定义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。
这个过程通过边解旋边复制和半保留复制机制得以顺利完成。
DNA复制主要包括引发、延伸、终止三个阶段。
2 简介DNA复制是生物遗传的基础，是所有生物体中最基本的过程。
而这一过程是半保留复制，是以最开始的双链分子中的一条作为模板进行DNA复制，产生两个完全一致的DNA 分子。
细胞水平的校正和纠错机制能确保非常精确地复制DNA的拷贝。
DNA复制发生在基因组的特定位置也就是起始点，DNA分子在起始点形成复制叉开始复制。
DNA复制只能从DNA链的起始点向末端沿着一个方向进行。
这是因为合成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。
3 复制体复制体是一个执行DNA复制的复杂分子机器。
它由大量的次级元件组成，每一个次级元件在复制的过程中都行使一个特殊的功能。
解螺旋酶能切断两条DNA分子之间的氢键，从而在DNA合成前分开两条链。
当解螺旋酶解开双螺旋时，引导DNA其它区域的超螺旋体排列好。
旋转酶的作用是解开由解旋酶切断DNA链产生的超螺旋化，解旋酶使DNA链旋转并释放超螺旋体，使它们重新加入到DNA链中。
高中生物必修二dna的复制
高中生物必修二dna的复制
DNA复制是指在细胞分裂过程中，DNA分子复制成两条完全相同的DNA分子的过程。
这个过程是非常重要的，因为它确保了新细胞和旧细胞具有相同的遗传信息。
DNA复制的过程可以分为三个步骤：解旋、配对、连接。
第一步：解旋。
DNA双链被一个酶叫做螺旋酶解开，使得双链分开形成两个单链，形成两个模板链。
这个过程称为DNA解旋。
第二步：配对。
每个单链上的碱基与其它碱基配对。
这个过程由另外一种酶叫做聚合酶完成，它沿着单链移动，在模板链上读取碱基，然后把适当的碱基加入到新的单链上。
A碱基总是和T碱基配对，C 碱基总是和G碱基配对。
这个过程被称为DNA复制的配对。
第三步：连接。
新的碱基被添加到单链上之后，会形成一个新的DNA分子。
在每个碱基被加入到新的单链上之后，这个新的单链就会和原来的单链缠绕在一起，形成一个新的DNA双链。
这个过程由另外一种酶叫做连接酶完成，它把新的碱基与模板链上的碱基连接起来，形成一个新的DNA分子。
在这个过程中，每一个新的DNA分子都包含了一个原来的DNA分子的完整拷贝。
这就是DNA复制的过程。
只有当DNA分子被正确地复制时，细胞才能够分裂并产生新的细胞。
第12章 DNA复制
5’
目录
DNA连接酶的功能
• DNA连接酶在复制过程中的作用是“缝合”后随链 上相邻的冈崎片段，使不连续合成的后随链成为一 条连续的链。 • 在 DNA修复、重组中的作用是闭合修复或重组过程 中在DNA链上产生的切口。 • 也是基因工程的重要工具酶之一。
第三节 DNA复制过程
复 制 过 程 简 图
二、DNA聚合酶
全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNAdependent DNA polymerase) 简称：DNA-pol
活性：1. 53 的聚合活性 2. 核酸外切酶活性
• 核酸外切酶活性
5´
AG C T T C A G G A T A
3´
| | | | | | | | | | |
（二）DNA拓扑异构酶(DNA topoisomerase)
局部解链后
10 8
解链过程中正超螺旋的形成
DNA复制过程中形成的正超螺旋
• 拓扑异构酶作用特点
既能水解 、又能连接磷酸二酯键
•分 类
拓扑异构酶Ⅰ 拓扑异构酶Ⅱ
•作用机制
拓扑异 构酶Ⅰ
切断DNA双链中一股链，使DNA 解链旋转不致打结；适当时候封 闭切口，DNA变为松弛状态。 反应不需ATP。 切断DNA分子两股链，断端通过 切口旋转使超螺旋松弛。 利用ATP供能，连接断端， DNA 分子进入负超螺旋状态。
修复合成、 切除引物、 填补空隙
pol II + + 1 40
参与DNA损 伤的应急状 态修复
pol III + + 10 20
催化DNA 聚合
DNA-pol Ⅰ
（109kD）
功能：切除引物，对复制中的错误进行校读，对 复制和修复中出现的空隙进行填补。
dna的复制
DNA的复制引言DNA复制是生物体细胞分裂的重要过程，它使得一个细胞能够复制其遗传信息，并将这些信息传递给下一代细胞。
DNA 的复制是一个精确的过程，因为一旦发生错误，就会导致突变和遗传信息的丢失。
本文将介绍DNA的复制原理、过程以及与其他生物过程的关联。
DNA的结构在了解DNA的复制之前，首先需要了解DNA的结构。
DNA是由四种碱基（腺嘌呤，胸腺嘧啶，鸟嘌呤和胞嘧啶）的排列组合构成的双链螺旋结构。
碱基通过氢键相互连接，在两条链之间形成稳定的连接。
其中两条链的排列是互补的，即碱基A与T相互配对，碱基G与C相互配对。
DNA复制的原理DNA复制是由一个酶系统驱动的复杂过程，该酶系统包括DNA聚合酶、脱氧核苷酸和其他辅助蛋白质。
复制过程中，DNA双链被解开形成两条单链，然后每条单链作为模板来合成新的互补链。
这种方式称为半保留复制，因为新合成的DNA分子保留了一个原始模板链和一个新合成链。
DNA复制的过程DNA复制主要分为三个步骤：解旋、复制和连接。
1.解旋：DNA双链的解旋是由螺旋酶负责的，它能够将双链分开，并形成两条可供复制的单链。
2.复制：在解旋之后，DNA聚合酶开始作用。
DNA聚合酶以单链作为模板，根据碱基配对规则，合成新的互补链。
复制的过程是连续的，从DNA的起始点开始，向两个方向同时进行。
复制的速度可以达到几百个核苷酸每秒。
3.连接：复制过程中，一些蛋白质能够识别并修复DNA链上的错误。
一旦复制完成，这些蛋白质还能将两条单链连接起来，形成完整的DNA双链。
DNA复制与细胞周期DNA复制与细胞周期密切相关。
在细胞周期的S期（DNA 合成期），细胞会进行DNA复制。
复制的完成是细胞周期前进的一个关键步骤，因为只有在DNA复制完成后，细胞才能进行有丝分裂。
在有丝分裂过程中，复制后的DNA被均匀地分配给两个新的细胞。
DNA复制的调控为了确保DNA复制的准确性和顺利进行，细胞发展了一套复杂的调控机制。
第二章 DNA的复制-分子生物学
25
错配碱基
切除错配 核苷酸
正确 核苷酸
复制方向
3´ 5´ 3´ 3´ 5´
DNA聚合酶Ⅰ的校对功能(3’-5’ 外切酶活性)
26
5’－3‘外切酶活性： ♦ 从5’-P端依次切除，可 连续切除多个核苷酸； ♦ 只切配对的5’-P末端核 苷酸； ♦ 既可切除脱氧核苷酸 也可切除核苷酸； ♦ 对只有5’末端的切口也 有活性。
Pol C: polymerase
Dimerizing Units
Sliding Clamp the clamp loader
32
33
34
35
B 真核生物聚合酶
五种 • DNA聚合酶α • DNA聚合酶δ • DNA聚合酶γ
• DNA聚合酶β、ε
功能： • 参与随从链的合成 • 参与前导链的合成 • 参与线粒体DNA的合成 • 参与DNA的修复
21
4）DNA聚合酶（DNA Polymerase）： • 以dNTP为前体催化合成DNA • 需要模板和引物的存在 • 不能起始合成新的DNA链
• 催化dNTP加到生长中的DNA链的3’-OH末端
• 催化DNA合成的方向是5'→3'
22
A 原核生物聚合酶 • DNA聚合酶有5种
• 具有多种酶活性的多功能酶 • 参与DNA复制的主要是polⅢ和polⅠ。 DNA聚合酶Ⅰ（DNA PolymeraseⅠ， PolⅠ） • Kornberg酶（1956年）
连续的小片段的链称为随从链。
（复制方向与解链方向相反)
61
♦ 冈崎片段（Okazaki）： DNA复制时，一股以5’ 3’方向的母链作为模板， 指导新合成的链沿5’ 3’合成1000—2000个核苷酸不连
第三讲DNA复制
Leading strand
35
5’ 3’
3’ 5’
3’ 5’
5’ 3’ 复制子 3’ 5’
前导链
复制叉
岗崎片段
3’ 5’ 随从链 （滞后链）
36
半不连续复制
前导链（leading strand）： DNA复制时，一股以3’ 5’方向的母 链作为模板，指导新合成的链以5’ 3’方 向连续合成的链称为前导链。 （复制方向与解链方向一致）
（复制方向与解链方向相反)
39
冈崎片段（Okazaki）： DNA复制时，一股以5’ 3’方向的母链 作为模板，指导新合成的链沿5’ 3’合成 1000—2000个核苷酸不连续的小片段称之为 岗崎片段。 岗崎片段由DNA连接酶连成一条完整的新链。
40
冈崎片段（Okazaki
fragment）1968
45
前导链
( dUMP片段长度)
后随链（冈崎片段的长度）
dUMP片段
脉冲标记 脉冲追踪
30’’
7’’
2’’
15’’
Okazaki 片 段在某种意义 上 为 dUMP 片段
先导链(leading strand):DNA复制时，与复 制叉向前移动的方向一致，以3’→5’链为模 板，按5’→3’方向连续合成的一条链。 先导链按 dUMP 片段连续复制 后随链（lagging strand）：按Okazaki 片段 不连续复制 冈崎片段(Okazaki fragment): DNA复制不 连续合成链中形成的短DNA片段。
N
·细胞生长在15N 标记培养基中 ·转入正常N源培养基中 ·分离各代DNA ·分析各代DNA的浮力密度
14
三、复制起点、方向和方式
DNA的复制
AT
+ A T
CG
AT CG
GC
GC
AT
AT
GC
GC
9. DNA准确复制的原因 （1）DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。 （2）通过碱基互补配对保证了复制能够准确地进行。
AT GC AT AT CG GC AT GC
AT
AT
GC
GC
AT
AT
+ A T
CG
AT CG
GC
GC
AT
AT
GC
2. 脱氧核苷酸链数（复制n次）
（1）子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：2n＋1条 （2）亲代脱氧核苷酸（15N）链数： 2条
注：无论复制多少次，含15N的链数始终是2条。 （3）新合成的脱氧核苷酸（14N）链数： 2n＋1-2条
3.消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷 酸m个，经过n次复制后需要消耗该脱
C 培养，复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的（ ）
A．1／10 B．1／5 C．1／16 D．1／25
练习
[例题4]某DNA分子有2000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链 上碱基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，若该分子复制一次，则需
C 要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是( )
A. 200个 B. 300个 C．400个 D．800个
1. DNA分子数计算（复制n次）
（1）子代DNA（含14N） 分子数： 2n个 （2）含亲代链（15N）的DNA分子数： 2个
注：无论复制多少次，含15N的DNA分子数始终是2个。 （3）不含亲代链（只含14N）的DNA分子数： 2n-2个 （4）只含15N的DNA分子数： 0个
DNA复制
是 半保留复制。
A C A A
C
G C
A
T
GC
T
G
T
T
T
G
G
C
A
T
G
C
（3）.形成新的ＤＮＡ分子
子链不断延伸并于对应 母链盘绕成双螺旋结构，形 成各含一条母链和一条子链 的２个ＤＮＡ分子。
A
T
A
T
C G 原亲代DNCA G
A
T 的一条链 A
T
A
T
A
T
C
G
C
G
形成两条子代DNA
G
C
G
C
A
T
A
T
G
C
G
C
A
T
C
G
酶： 解旋酶、DNA聚合酶等
大致分为三个过程： 解旋 合成子链 形成新的ＤＮＡ分子
（1）.解旋
ＤＮＡ双螺旋结构在ＤＮＡ解旋酶 的作用下解旋成２个单链片段。
双
２
螺
个
旋
单
结
链
构
片
段
A
T
DNA分子利用细胞提供的能量(ATP)，在解旋酶的作用下，
把两条扭成螺旋的双链解开C ，这个G 过程叫解旋。
A
T
T
1、DNA的复制的定义、时间、场所、条
件
★定义： 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
★时间： 有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期
★场所： 真核生物：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体 原核生物：细胞质
模板： 亲代DNA分子的两条
★条件：
原料：
链 游离的4种脱氧核苷酸（A、G、C、T）
什么是DNA复制
什么是DNA复制DNA复制是指细胞中DNA双链分子的复制过程，是生物体细胞分裂和繁殖的基础。
复制过程中，DNA的两条链分离，并以每条原始DNA链为模板，合成出两条新的互补链。
这个复制过程确保了每个新细胞都拥有与母细胞相同的遗传信息。
本文将探讨DNA复制的原理、过程以及其在生物学中的重要性。
一、DNA复制的原理DNA复制是由特定的酶来完成的。
在复制开始之前，DNA的双链结构需要被解开，以便在两条链上分别进行复制。
这个解链过程是由酶类协同完成的。
其中，DNA解旋酶首先结合在DNA双链的起点，并迅速在两个方向上解开双链，形成了一个开放的复制起始点。
在这个起始点上，DNA复制酶（DNA polymerase）结合并开始进行复制。
二、DNA复制的过程1. 初始化：DNA解旋酶结合在DNA双链的起点，并解开双链，形成复制起始点。
2. 负链合成：DNA复制酶沿着负链的模板链进行反向合成。
它从复制起始点开始合成新的链，并沿着模板链向反方向进行，直到到达复制终点。
3. 正链合成：DNA复制酶沿着正链的模板链进行顺向合成。
与负链合成过程类似，它从复制起始点开始合成新的链，并沿着模板链向正方向进行，直到到达复制终点。
4. 终止：DNA复制过程在两个方向上同时进行，直到达到终点。
最终，所有的模板链都被复制出了互补的新链。
三、DNA复制的重要性DNA复制是生物体分裂和繁殖的基础，它确保了每个新细胞都拥有与母细胞相同的遗传信息。
另外，DNA复制也是维持生物体遗传稳定性的关键。
在DNA复制过程中，酶还能检测和修复DNA中的错误，以确保新合成的DNA链的准确性。
这有助于减少遗传信息的突变和保持细胞正常功能。
DNA复制也具有重要的科学研究价值。
了解DNA复制的机制和过程，有助于我们深入了解细胞分裂、遗传变异以及许多疾病的发生机制。
在医学领域中，DNA复制是许多重要技术的基础，如PCR（聚合酶链式反应）和DNA测序等。
总结：DNA复制是细胞中DNA双链分子的复制过程，确保了遗传信息的传递和维持生物体的遗传稳定性。
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/ 1S22S22P3
The experiment procedure
1
bacterium
15
2
culture
14N
3
culture
14N
4
culture
14N
bacterium
bacterium
bacterium
extraction
extraction
extraction
extraction
DNA
3) Semidiscontinuous pattern of DNA replication
1) Experimental basis and the significance of semiconservative replication
A celebrated scientific experiment
culture
15N
3
bacterium
culture
15N
4
bacterium
extraction
extraction
extraction
extraction
DNA
centrifugation
DNA
centrifugation
DNA
centrifugation
DNA
centrifugation
DNA layer
single stranded DNA-binding protein, SSB
(1) SSB is consist of 177 amino acid residues in E.coli
(2) tetrapolymer (3) a SSB= 32 nucleotides
(4) Cooperative binding
DNAs
11 10
RNAs
12
Proteins
10 DNA replication: entirety 11 RNA transcription: systematicness 12 Protein biosynthesis: individuality
Chapter ten DNA replication
major action substitute in mitochondria
major action
proof read, repair, filling
’ ’
DNA polymerase III of E. coli
DNA polymerase I of E. coli
parent DNA strand
Daughter or new DNA strand
parent DNA molecules
daughter DNA molecules
total conserve
semi conserve
commingle
The basic experiment condition
15 L+H
semi conserve
14
14/15
M+L
14/15
M+L L
14/15
14 14
H
M
M+L
14
15 14
14/15 14/15
L M+L
14/15
14 14 14 L
The experiment procedure
1
bacterium14
culture
15N
2
bacterium
centrifugation
DNA
centrifugation
DNA
centrifugation
DNA
centrifugation
DNA layer
DNA layer
DNA layer
DNA layer
total conserve
14 14 14
L
L
L
14 14
14 14 L H L+H L
15
14 14 14 L L+H L+H 14 15 15
Semiconservative replication
Section 1
General features of DNA replication
1) Experimental basis and the significance of semiconservative replication*
2) DNA replication is Bidirectional
(1) The strict base complementary
5’
5’
5’
5’
A
3’ T
C
3’ G
G
3’ C
T
3’ A
(2) the character of DNA polymerase selecting base
A T T A AAA T T A A T TT T G G G G GG G G 3’ T CC C CC C CC T
topoisomerase
negative superhelix
cut
untwisting
ligate
topoisomerase I:
breaks single strand DNA, not requires ATP
topoisomerase II:
breaks double strands DNA, requires ATP
prokaryote polymeras I polymeras II polymeras III* eukaryote polymeras * polymeras polymeras polymeras * polymeras
proof read, repair, filling substitute veriest replicase
为了此项考查的客观公证性，使该举措真正发挥作用。特 提出如下操作规则
1. 无故不来上课者扣分。
2. 上课时，未经请假提前早退者扣分。
3. 上课时，影响教师授课氛围者扣分。 4. 上课迟到者扣分。 5. 对上课讨论时主动发言，积极提问或出色完成授课教 师所布置的作业或其它相关学习任务，且无上述不良 情况者,每位教师根据具体情况可给予这样的学生鼓励 加分并记入总成绩，但最终总成绩以100分为限。
G C C G A T
T G C A
A C G T
T G C A
A C G T
Genetic conservativeness
Section 2 Enzymes in DNA replication
Chemical reaction in DNA replication
(dATP)m + (dCTP)n + (dGTP)y + (dGTP)z
Biochemistry
Li Enmin
有关我院医学本科生基础学习模块生物化学部分相 关教师授课期间考察学生的决定以及实施参考意见
为了教师在授课期间，加强对教学过程的有效管理与灵 活操作，充分调动学生学习生物化学课程的积极性与主动性， 经征求科教处同意，决定在生物化学授课期间由授课教师对 学生的学习情况实施考察，并对每一个听课学生记录一个成 绩，并将该成绩最终记入期末总成绩中。
* *
cut the fragment of primer and mutated fragments
3’ G G C
Polymerase I Polymerase II 3’ A Polymerase III
Proof reading
high fidelity of DNA replication
DNA polymerases function--1 5’3’ polymerase activity
3’ 5’
+
3’
5’
PPi
+
DNA polymerases function--2 exonuclease activity
5’ 5’ Polymerase I
Polymerase II
5’
5’
5’
proof reading
A 3’ T A 3’ A A 3’ C A 3’ G
DNA helicase DNA topoisomerase DNA single strand binding protein
helicase
Dna A, Dna B (rep), Dna C……Dna X
A experimental table A centrifuge A kind of bacterium A few 14NH4Cl culture solutions A few 15NH4Cl culture solutions
A few sucroses
7N 14,15
3’ 5’
3’
T
primase
HO
single strand binding protein
HO G OH P O
primase
O
PP
DNA polymerase Ⅲ
……dGTP/dTTP/dCTP/dTTP
RNase DNA polymerase Ⅰ ligase
5’
O H 3’
DNA polymerases
10. DNA replication* 11. RNA transcription* 12. Protein biosynthesis* 13. Regulation of gene expression**