04第四章 遗传信息的复制_
分子生物学基础第四章遗传信息的转录—从DNA到RNA 第二节启动子与转录的起始
图4-5 启动子区主要顺式作用元件与基因转录活性
第二节 启动子与转录的起始
图4-6 SV40基因启动子上TATAAA及邻近区域对基因 转录活性的影响
第二节 启动子与转录的起始
二、转录的起始 1．启动子区的识别 2．原核生物转录的起始 原核生物转录起始过程（图4-7）：RNA聚合酶在σ亚 基引导下，识别并结合到启动子上，使DNA局部的双链被 解开，形成的解链区称转录泡（transcription bubble）， 解链发生在与RNA聚合酶结合的部位。RNA聚合酶的催化亚 基按照模板链对碱基的选择，特异识别底物核苷酸，形成 磷酸二酯键并脱下焦磷酸，合成RNA链最初2~9nt。第一个 核 苷 酸 通 常 为 带 有 3 个 磷 酸 基 的 鸟 苷 或 腺 苷 （ pppG 或 pppA）。起始合成后，σ亚基脱离核心酶与启动子，起始 阶段至此结束。
第二节 启动子与转录的起始
3．真核生物启动子对转录的影响 TATA区和其他两个UPE区的作用有所不同（图4-5）。 前者的主要作用是使转录精确地起始，如果除去TATA区或 进行碱基突变，转录产物下降的相对值不如CAAT区或GC区 突变后明显，但发现所获得的RNA产物起始点不固定。研 究SV40晚期基因启动子发现上游激活区的存在与否，对该 启动子的生物活性有着根本性的影响。若将该基因5′上 游–21－–47核苷酸序列切除，基因完全不表达（图4-6）。
分子生物学基础
第四章 遗传信息的转录—从DNA到RNA
第二节 启动子与转录的起始
一、启动子的基本结构 启动子是一段位于结构基因5′端上游区的DNA序列， 能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转 录起始的特异性。因为基因的特异性转录取决于酶与启动 子能否有效地形成二元复合物，所以，RNA聚合酶如何有 效地找到启动子并与之相结是转录起始过程中首先要解决 的问题。有实验表明，对许多启动子来说，RNA聚合酶与 之相结合的速率至少比布朗运动中的随机碰撞高100倍。
第四章 DNA的复制-
• DNA的解链过程，首先在拓扑异构酶I的作 用下解开负超螺旋，并与解链酶共同作 用，在复制起点处解开双链，一旦局部解 开双链，就必须有SSB蛋白来稳定解开的 单链，接着由引发酶等组成的引发体迅速 作用于两条单链DNA。 • 不论是前导链还是滞后链，都需要一段 RNA引物以开始子链DNA合成。
• 冈崎片段与半不连续复制 由于DNA双螺旋的两条是反向平行的，因此在复制 叉附近解开的DNA链一条是5’-3’方向，另一条是 3’-5’方向，决定了前导链的复制是连续的，而滞 后链的复制是不连续的。因此称为DNA的半不连续 复制。 冈崎片段 在DNA不连续复制过程中，沿着后随 链的模板链合成的新DNA片段。随后共价连接成完 整的单链。其长度在真核与原核生物当中存在差 别，真核冈崎片段长度约为100～200核苷酸残 基，而原核为1000～2000核苷酸残基。
末端长度可变
A typical telomere has a simple repeating structure with a G-T-rich strand that extends beyond the C-A-rich strand. The G-tail is generated by a limited degradation of the C-A-rich strand.
The rolling circle replicates DNA
Phage λ
A rolling circle appears as a circular molecule with a linear tail by electron microscopy.
某种蛋白质介入而在真正的末端启动复制
真核细胞中DNA的复制调控
• 真核细胞中DNA复制有3个水平的调控 （1）细胞生活周期水平的调控 即决定细胞停 留在G1期还是S期，许多外部因素和细胞因子 参与限制点的调控。 （2）染色体水平的调控 决定不同染色体或同一 染色体不同部位的复制子按一定的顺序在S期 起始复制 （3）复制子水平调控 决定复制的起始与否
高中生物_遗传信息的复制教学课件设计
3、若有三种结构相同但质量不同的DNA分子： ①两条链都为14N的DNA（表示为14N/14N） ②一条链为14N、另一条链为15N的DNA（表示为14N/15N） ③两条链都为15N的DNA（表示为15N/15N）
如何将它们分离呢？ 密度梯度离心技术
4、离心后，离心管内出现几条DNA带？分别对应哪种类型的DNA？
全保留复制
分散复制
亲代
15N/15N 重带
15N/15N 重带
15N/15N 重带
第一代
亲代 第一代
15N/15N 重带 14N/15N 中带
亲代 第一代
15N/15N 重带
1/2 15N/15N 重带 1/2 14N/14N 轻带
亲代 第一代
15N/15N 重带 1/215N 中带附近 1/214N
半保留复制亲代Fra bibliotek全保留复制
分散复制
第一代
①将大肠杆菌放在含有15N标记的
15NH4Cl培养基中繁殖几代，使所有
亲代
的大肠杆菌DNA被15N所标记，提取
DNA，离心
②将15N标记的细菌转移到含有14N标 记的培养基中分裂一次之后，提取 DNA，离心
第一代
③将第一代细菌继续在含有14N标记 的培养基中进行培养，分裂第二次之 后，提取DNA，离心
数的比例是（ C）
A．1/16
B．l／8
C．1／4
D．1／2
【分析】
含32P的DNA分子
复制1次
2
复制2次
4
复制3次
8
含31P的DNA占总数的比例是？ 1
请同学们回忆本节课所学知识，并进行课堂小结
第二代
第四章 DNA的复制(简)
α ：130 K(polC 即 dna E)— DNA 合成 ε ：25K(dnaθ ) —3'－5'外切酶活性,校对 θ ：10K—使核心酶相互连接。
τ ：71K(dna ZX) —使核心酶形成二聚体，与模板连接。具有 ATP 活性。 δ ：32K EF Ⅲ, 催化β 亚基转移到模板链上。 EFⅡ γ ：52K(dna ZX) 催化β 亚基转移到模板链上。 δ ' ：35K χ ：15K ψ ：12K
聚合酶III 核心酶
-夹子 -聚体 -夹子 RNA引物
滞后链
聚合酶I
前导链
原核生物复制起始的相关蛋白质
蛋白质（基因） DnaA (dnaA) DnaB (dnaB) DnaC (dnaC) DnaG (dnaG) SSB 拓扑异构酶 (gyrA, B) 引物酶 单链DNA 结合蛋白 解螺旋酶 通用名 功能 辨认起始点 解开DNA双链 运送和协同DnaB 催化RNA引物生成 稳定已解开的单链 理顺DNA链
图 11-22 DNA 聚合酶Ⅰ的内切酸活性 (仿 D.Freifelder: 《MOLECULAR BIOLOGY》 1983,Fig.8-20)
A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用 其聚合活性掺入正确配对的底物。 B：碱基配对正确， DNA-pol不表现活性。
DNA-pol Ⅱ
• DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活。
（一）预引发体的形成
• 1. DnaA结合在9bp处
• 2. 20-40个DnaA聚合在一起形成核心 • 3. DnaA作用于13bp处 • 4. DnaB/DnaC结合在13bp处 DnaB六聚体与6个DnaC结合
需ATP
（二）复制复合物的改型
(生物化学课件)遗传信息的的复制
医学课件园
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(9)合成剩余的 (+)DNA(5＇3 ＇)
形成双链DNA
可随机插入宿 主细胞染色体.
医学课件园
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第四节 RNA的复制
某些大肠杆菌噬菌体(f2、MS2、R17、Qetc)和动物 RNA病毒.
光复活酶
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（二）切除修复：图4-13 主要修复方式
内切酶切除损伤DNA
DNA pol 1 填 补 空 隙
DNA连接酶封口
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（三）重组修复（recombination repairing）
损伤面积较大DNA，先复制后修复
3.真核中，在全部染色体复制完成以前，各ori不能开 始下 一轮复制.
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第二节 DNA的损伤与修复
一、DNA的损伤
复制过程中发生的DNA 突变
常见方式有四种：
1、嘌呤嘌呤（AT） 转换
点突变 point mutation
嘧啶嘧啶（CG） （transition）
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（二）DNA pol ： 、、、 四种 ：DNA链合成的引发 ：链的延长 RNA引物空隙的填补 ：外切酶活性修复和校正 作用 ：线粒体DNA复制
（三）末端复制与端粒酶
由端粒酶（telomerase）参与完成 逆转录酶（由RNA和蛋白质组成）
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以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
一、复制特点 1、起始点和方向
（1）复制起始点（origin of replication，ori）：
原核生物 只有一个. 真核生物有多个.
单向复制: 从两个起点,以反向单一方向复制
第04章遗传信息的复制PPT课件
能
切除引物
修正错误
填补空缺
引物链 O
模板链 3’
引物链 O
模板链3’
聚 合
H2C
A-----T-
H2C
A-----T-
作
H
H
H
H
用
OH H
— PPi
OH
OP--P—P = O
+ PPi
P= O
O
O
H2C H
T-----AH
H2C H
T-----AH
OH H
OH H
图：DNA聚合酶I的3 ’ 5’外切酶功能
切除和修复错配碱基
3'
5'
5'
DNA-pol
OH 3'
3'
dCTP
dGTP
dTTP
dATP
dATP dGTP
dCTP dTTP
目录
过程：
1、原核生物：DNA-A为模板，在RNA 引物3’-OH端加入dNTP。
3、合成链的方向： ５’ → ３’
端粒酶催化端区TG链的合成
5’—TTTTGGGGTTTTG-OH 3’
CAAAACCCCAAAA 端粒酶
G
C
G
A
3’ A
A 5’
结合、聚合、杂交
5’—TTTTGGGGTTTTG g g g t t t t g 3’
CAAAACCCCAAAAC
G
A
G
A
3’
5’
TTTT
端粒 DNA合成过程——“爬行模型” 1、结合：端粒酶结合在端粒TG引物（3’-OH）上。
2、聚合、杂交：端粒酶以自身RNA为模板，以dGTP 和dTTP为原料在染色体末端进行聚 合作用（逆转录）。
《遗传信息的复制》 教学设计
《遗传信息的复制》教学设计一、教学目标1、知识目标（1）学生能够理解遗传信息复制的概念和意义。
（2）掌握 DNA 复制的过程，包括起始、延伸和终止阶段。
（3）了解 DNA 复制的特点，如半保留复制、双向复制等。
2、能力目标（1）通过对 DNA 复制过程的学习，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
（2）通过模型构建和实验设计，提高学生的动手能力和创新思维。
3、情感目标（1）激发学生对生命科学的兴趣，培养学生探索未知的科学精神。
（2）让学生认识到生命的复杂性和神奇性，增强对生命的敬畏之情。
二、教学重难点1、教学重点（1）DNA 复制的过程和特点。
（2）DNA 复制过程中各阶段的关键步骤和相关酶的作用。
2、教学难点（1）DNA 半保留复制的实验证据的理解。
（2）DNA 复制过程中碱基互补配对原则的应用和遗传信息的准确传递。
三、教学方法1、讲授法讲解遗传信息复制的基本概念、过程和特点，使学生对知识有初步的了解。
2、直观演示法通过多媒体展示 DNA 复制的动画、图片等，帮助学生直观地理解复杂的复制过程。
3、小组讨论法组织学生进行小组讨论，分析 DNA 复制的实验证据，培养学生的合作能力和思维能力。
4、模型构建法引导学生构建 DNA 复制的模型，加深对复制过程的理解和记忆。
四、教学过程1、导入新课通过展示一个细胞分裂的视频，引导学生思考细胞分裂过程中遗传信息是如何传递的，从而引出遗传信息复制的主题。
2、知识讲解（1）遗传信息复制的概念解释遗传信息复制是指以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程，强调其在遗传和生命延续中的重要性。
（2）DNA 复制的过程①起始阶段介绍复制起点的概念，讲解解旋酶的作用是解开DNA 双螺旋结构，形成复制叉。
同时，引发酶合成 RNA 引物，为 DNA 聚合酶提供起始位点。
②延伸阶段详细讲解 DNA 聚合酶的作用，它以母链为模板，按照碱基互补配对原则，将游离的脱氧核苷酸逐个连接到新链上。
遗传信息的复制机制
遗传信息的复制机制遗传信息的复制是指在细胞分裂过程中，DNA分子通过特定的机制进行复制，使得每个新产生的细胞都包含相同的遗传物质。
这个过程是生物体继承和传递遗传特征的基础，对于维持物种的稳定和进化具有重要意义。
在复制过程中，DNA分子会解开其双螺旋结构，形成两条互补的单链，称为复制起始点。
DNA聚合酶则会沿着这两条单链进行移动，将新的碱基与互补碱基配对，并形成新的双螺旋结构。
这样，原有的DNA分子就会形成两个完全相同的拷贝。
DNA复制的过程可以简述为以下几个步骤：1. 解旋：在复制起始点，酶会解开DNA双螺旋结构，形成两条单链。
2. 匹配：DNA聚合酶沿着单链进行滑动，将新的碱基与互补碱基配对。
腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对。
3. 合成：DNA聚合酶在配对过程中用新的核苷酸与模板链进行连接，形成新的DNA链。
这个过程会一直进行到达到复制终点。
4. 终止：一旦复制到达终点，复制过程会停止，新的DNA分子与原始DNA分子分离。
DNA复制的精确性和可靠性是由多个酶和蛋白质协同作用完成的。
DNA聚合酶具有校对和编辑功能，可以纠正错误的配对，保证新复制的DNA具有高度准确性。
此外，细胞还通过严格的调控机制来确保DNA复制在特定的阶段进行，避免出现过度复制或不足的情况。
总结起来，遗传信息的复制机制是生物体中维持遗传稳定与传递的关键过程。
通过DNA复制，保证了每个新细胞都能获得准确的遗传信息，从而促进物种的生存和进化。
这一机制的研究不仅对我们理解生命的本质具有重要意义，也有助于深入探索遗传疾病的治疗与预防。
遗传信息的复制与转录过程
遗传信息的复制与转录过程遗传信息的复制与转录过程是生命中一个非常重要的过程，它确保了遗传信息的传递和继承。
在细胞分裂和生殖过程中，遗传信息必须被准确地复制和转录，以确保后代继承父母的遗传特征。
遗传信息的复制是指DNA分子的复制过程。
DNA是一种双螺旋结构的分子，由两条互补的链组成。
每条链上的碱基配对规则是腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）相互配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）相互配对。
在复制过程中，DNA双链被酶分解，形成两条模板链。
然后，DNA聚合酶将新的互补链合成在模板链上，使得两个新的DNA分子得到复制。
这个过程已经被称为半保守复制，因为每个新的DNA分子都有一个保留的原始链和一个新合成的链。
遗传信息的转录是指将DNA的信息转化为RNA的过程。
转录过程发生在细胞核内。
这个过程首先需要将DNA的双链解开，然后RNA聚合酶通过识别DNA上的特定启动子序列而结合到DNA 上。
随后，酶在模板链上合成互补RNA链。
转录过程中也存在着配对规则，但在RNA中鸟嘌呤（G）与胸腺嘧啶（U）相互配对。
转录结束后，合成的RNA分子会被释放到细胞质中。
遗传信息的复制和转录过程在遗传物质的传递过程中起着至关重要的作用。
这些过程对于细胞的正常功能和生命的延续至关重要。
在生物体的发育中，新的细胞需要获得与母细胞相同的遗传信息，这样它们才能拥有相似的性状和功能。
复制和转录过程确保了每个细胞都能拥有准确的遗传信息。
然而，复制和转录过程并非没有错误。
在复制过程中，会发生一些突变，这些突变可能是自然发生的，也可能是由外部环境所引起的。
突变可能导致遗传信息的错误复制，从而导致细胞功能的改变甚至导致疾病的发生。
在转录过程中，转录因子和调控机制的改变也会导致错误的信息转录。
这些错误的转录可能是一种正常的生理现象，也可能是疾病的表现。
尽管复制和转录过程中可能存在错误，但生物体通过多种机制来纠正这些错误。
细胞拥有一套完善的复制和修复系统来检测和修复DNA中的错误。
遗传信息的复制和传递
遗传信息的复制和传递
汇报人：XXX
目录
01
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02
遗传信息的 复制
03
遗传信息的 传递
04
遗传信息传 递的规律
05
遗传信息传 递的应用
1
单击此处添加章节标题
2
遗传信息的复制
复制的起始
复制的起始点：DNA分子中的复制起始位点
复制的起始过程：解旋酶、单链DNA结合蛋白、DNA聚合酶等参与
蛋白质的功能： 蛋白质是生命活 动的主要承担者， 具有多种功能， 如催化、结构、 调节等
遗传信息的变异
基因突变：DNA复制过程中发 生的错误
基因重组：染色体之间的交换 和重组
染色体变异：染色体数目或结 构的改变
表观遗传变异：基因表达调控 的变异，如DNA甲基化、组蛋 白修饰等
4
遗传信息传递的规律
生物进化与物种起源
遗传信息传递在生物进化 中的作用
物种起源与遗传信息传递 的关系
遗传信息传递在物种形成 中的作用
遗传信息传递与生物多样 性的关系
疾病诊断与治疗
遗传信息传递 在疾病诊断中 的应用：通过 分析患者的基 因序列，确定 疾病类型和病
因
遗传信息传递 在疾病治疗中 的应用：利用 基因编辑技术， 修改患者的基 因序列，治疗
遗传信息传递在 生物多样性利用 中的应用：通过 研究遗传信息传 递，了解生物多 样性的利用价值， 为合理利用生物 多样性提供科学 依据。
遗传信息传递在 生物多样性保护 与利用中的挑战： 如何平衡生物多 样性保护和利用 的关系，实现可 持续发展。
遗传信息传递在 生物多样性保护 与利用中的机遇： 通过研究遗传信 息传递，开发新 的生物技术和产 品，促进生物多 样性保护和利用 的发展。
遗传信息的复制与传递
遗传信息的复制与传递生命的延续和物种的繁衍都依赖于遗传信息的准确复制与传递。
遗传信息就像是生命的蓝图，指导着生物体的生长、发育和各种生理活动。
那么，遗传信息是如何复制与传递的呢？遗传信息主要存储在 DNA 分子中。
DNA 是由两条长长的核苷酸链相互缠绕形成的双螺旋结构。
核苷酸是 DNA 的基本组成单位，每个核苷酸包含一个碱基、一个脱氧核糖和一个磷酸基团。
碱基有四种，分别是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
遗传信息的复制是一个极其精确的过程。
在细胞分裂之前，DNA分子会解开双螺旋结构，两条链分别作为模板。
在一系列酶的作用下，根据碱基互补配对原则，即 A 与 T 配对，G 与 C 配对，新的核苷酸被添加到模板链上，形成两条新的 DNA 链。
这样，一个 DNA 分子就复制成了两个完全相同的 DNA 分子。
这个过程的准确性至关重要。
如果在复制过程中出现错误，就可能导致基因突变，从而影响生物体的正常生理功能，甚至引发疾病。
为了保证复制的准确性，细胞内有多种纠错机制。
例如，某些酶可以检查新合成的链是否与模板链完全匹配，如果发现错误，会及时进行修复。
遗传信息的传递则发生在生物的生殖过程中。
在有性生殖中，父母双方的生殖细胞（精子和卵子）分别携带了一半的遗传信息。
当精子和卵子结合形成受精卵时，来自父母双方的遗传信息重新组合，形成了新个体的遗传物质。
在减数分裂过程中，生殖细胞中的染色体数量会减半。
这是通过两次连续的细胞分裂实现的。
在第一次分裂中，同源染色体配对并分离；在第二次分裂中，姐妹染色单体分离。
这样，生殖细胞中的染色体数量只有体细胞的一半。
当精子和卵子结合时，染色体的数量又恢复到正常水平。
这种染色体数量的变化和遗传信息的重新组合，增加了遗传的多样性，使得后代在适应环境变化方面具有更大的潜力。
遗传信息的复制和传递不仅在个体发育中起着关键作用，在物种进化中也具有重要意义。
自然选择作用于遗传变异，使得有利的基因得以保留和传播，不利的基因逐渐被淘汰。
《遗传信息的复制》 导学案
《遗传信息的复制》导学案一、学习目标1、理解遗传信息复制的概念和意义。
2、掌握 DNA 复制的过程和特点。
3、了解 DNA 复制的相关实验证据。
4、探讨 DNA 复制的准确性和保真性机制。
二、学习重难点1、重点（1）DNA 复制的过程和特点。
（2）DNA 复制的准确性和保真性机制。
2、难点（1）DNA 半保留复制的实验证明。
（2）DNA 复制过程中各种酶和蛋白质的作用。
三、知识梳理（一）遗传信息复制的概念遗传信息的复制是指以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程。
通过遗传信息的复制，将亲代的遗传信息准确地传递给子代，保证了遗传信息的连续性和稳定性，是生命遗传和变异的基础。
（二）DNA 复制的过程1、解旋在解旋酶的作用下，DNA 双螺旋的两条链解开，形成两条单链。
这个过程需要消耗能量，解开的两条单链分别作为复制的模板。
2、引物合成引物酶以解开的单链 DNA 为模板，合成一小段 RNA 引物。
引物的作用是提供3’OH 末端，以便DNA 聚合酶能够开始合成新的DNA 链。
3、子链合成DNA 聚合酶以亲代 DNA 链为模板，以四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，从引物的3’OH 末端开始合成新的 DNA 链。
在合成过程中，DNA 聚合酶只能将脱氧核苷酸加到已有链的3’OH 末端，因此新合成的链总是按照5’→3’的方向进行。
4、延伸随着DNA 聚合酶的不断作用，新合成的链不断延伸。
在复制叉处，两条新链同时进行合成。
5、切除引物当新链合成到一定长度时，RNA 引物被切除。
6、填补缺口DNA 聚合酶Ⅰ填补切除引物后留下的缺口。
7、连接DNA 连接酶将相邻的片段连接起来，形成完整的 DNA 分子。
（三）DNA 复制的特点1、半保留复制DNA 复制时，亲代 DNA 的两条链分别作为模板，合成出两条新的子代 DNA 链，每个子代 DNA 分子中都保留了一条亲代 DNA 链，这种复制方式称为半保留复制。
遗传信息的复制与传递
遗传信息的复制与传递生命的延续和物种的繁衍都依赖于遗传信息的准确复制与传递。
遗传信息如同生命的蓝图，它决定了生物体的形态、结构和功能。
那么，遗传信息是如何复制与传递的呢？遗传信息储存在 DNA（脱氧核糖核酸）分子中。
DNA 是由两条长链组成的双螺旋结构，就像一个扭曲的梯子。
梯子的“横杆”由碱基对组成，碱基包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
A 总是与 T 配对，G 总是与 C 配对，这就是碱基互补配对原则。
遗传信息的复制发生在细胞分裂之前。
首先，DNA 分子的两条链会在特定的位置解开，就像解开一个扭曲的拉链。
然后，以解开的两条链为模板，游离在细胞中的四种脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则，依次连接到模板链上，形成新的互补链。
这样，原来的一个 DNA 分子就变成了两个完全相同的 DNA 分子，每个新的 DNA 分子都包含了一条原来的链和一条新合成的链，这种复制方式被称为半保留复制。
遗传信息的传递则通过 DNA 的转录和翻译来实现。
转录是指以DNA 的一条链为模板，合成 RNA（核糖核酸）的过程。
RNA 有多种类型，其中最重要的是信使 RNA（mRNA）。
在转录过程中，碱基的配对方式有所不同，A 与 U（尿嘧啶）配对，G 与 C 配对。
合成的 mRNA 从细胞核进入细胞质，与核糖体结合。
核糖体就像一个蛋白质合成的工厂，在这里，mRNA 上的遗传信息被翻译成蛋白质。
这个过程被称为翻译。
mRNA 上的三个相邻碱基组成一个密码子，每个密码子对应一种氨基酸。
在 tRNA（转运 RNA）的帮助下，氨基酸按照 mRNA 上的密码子顺序依次连接，形成多肽链。
多肽链经过进一步的折叠和修饰，最终形成具有特定结构和功能的蛋白质。
遗传信息的复制与传递是一个极其精确和复杂的过程，任何微小的错误都可能导致基因突变。
基因突变是指 DNA 分子中碱基对的增添、缺失或替换，从而改变了遗传信息。
有些基因突变可能不会对生物体产生明显的影响，而有些基因突变则可能导致严重的疾病，如癌症、遗传病等。
遗传信息的复制20张PPT)
2.半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的。
复制一次
3.弥散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。
复制一次
你的推测是什么？说说你的理由。
复制一次
半保留复制
在复制过程中，每个子代DNA的一条链来 自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这 种复制方式称为半保留复制。 DNA的这种复制方式有实验证据吗？
DNA复制发生在什么时期？需要哪些酶？除酶之外还需要哪些因素？两条子链的合成方向？
复制特点是
，复制过程必需以
为模板、
为原料、 提供能量、 的催化等条件，
的复制提供精确的模板、并有
能力保证复制能够准确无误地完成。
你能根据DNA双螺旋结构做出DNA复制的假设？
为DNA
（一）对DNA复制的推测
最早提出的DNA复制方式有三种: 1.全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。
补配对原则。
温故而知新
半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的。
DNA分子以半保留方式复制。 （一）对DNA复制的推测
DNA分子以半保留方式复制。
（3）方式——半保留复制
（1）通过DNA的复制在亲子代之间传递遗传信息，保证了遗传信息的连续性
复制特点是
，复制过程必需以
为模板、
为原料、 提供能量、 的催化等条件，
DNA分子是由2条链构成的，着两条链反平行方向盘旋成双螺旋结构。
（3）方式——半保留复制
亲代DNA分子每一条链
你的推测是什么？说说你的理由。
弥散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。
（1）边解旋边复制——减少变异
（2）复制一旦出现差错将引起变异，有利于进化
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梯度离心结果
第一 代
继续培养于 普通培养液
第二代
——实验结果支持半保留复制的设想
三、半保留复制
(semiconservative
replication)
当DNA进行复制时，双螺旋结构解开
成两条单链，各自作为模板合成与之互
补的新链。在子代DNA双链中，一条是来 自于亲代，另一条完全重新合成 。 这种复制方式称为半保留复制
在复制延长中起催化作用
DNA - pol DNA - pol
在复制过程中起校读、修复 和填补缺口的作用
（三） 复制的保真性 ( fidelity )
DNA聚合酶对模板的依赖性，是子链与 母链能准确配对的保证。 复制过程中，DNA复制的保真性至少依 赖三种机制： 1、遵守严格的碱基配对规律 2、聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能 3、复制出错时DNA-pol的及时校读功能
5 3
3 5
串联重复序列
反向重复序列
·· ·TGTGGATTA-‖-TTATTACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA
58 66 166 174 201 209 237 245
2、复制叉（replication fork）
复制时DNA双链解开分成二股单链‚新链 沿着张开的二股单链生成，复制中形成的这 种 Y 字形的结构称为复制叉
在研究复制时，将与复制有关的蛋白 质命名为： Dna A, Dna B, Dna C,‥‥‥ Dna X 将相关的基因命名为：
dna A, dna B, dna C,‥‥‥ dna X
一、DNA 聚合酶
（一）
（DNA-dependent DNA polymerase,DDDP）
(dNMP) n
DNA聚合酶催化的反应 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 1、5 至 3 的聚合活性
A G A A C T T
T C T T G A A
母代DNA
A G A A C T T
T C T T G A A
A G A A C T T
T C T T G A A
子代DNA
四、半保留复制的意义
按半保留复制方式，子代DNA与
亲代DNA 的碱基序列一致，即子代保
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。
DNA合成 (synthesis) 期
人 为 分 成：
S
G1
M
哺乳动物的细胞周期
起始、延长、终止三个阶段
一、复制的起始
需要解决两个问题：
1、DNA解开成单链，提供模板
2、生成引物，提供 3-OH 末端
相关的几个概念： 1、复制起始点（E.coli-oriC）
1 13 17 29 32 44 GATTNTTTATTT · · · GATCTNTTNTATT · · · GATCCTTATTAG · · ·
5 3 5 3
亲代DNA
3
新链
5
复制方向
5 3
3、双向复制
原核生物例如E.coli，是从固定的复制 起始点开始 ，同时向两个方向进行复制 称为双向复制（bidirectional replication）
ori
ori
ori
A
放射自显影图象
B 复制示意图
θ形
在多种蛋白质 参与下，DNA解开 成单链
二 、复制的延长
（一）复制延长的过程
DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸结 合到新链3’末端，使其不断延长。
3 5 ’ ’
DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol
5 ’
dCTP
dCTP
dGTP
dTTP
dATP
dATP
dGTP
dTTP
（二）复制的 半不连续性
5 3
3 解链方向 ’ 5 ’
+ dNTP (dNMP) n+1 + ppi
5'
3'
A T G C A A T T G C
| | | | T G dTTP 3'
5
T A C
ppi
聚合反应的特点：
1、聚合反应具有方向性: 5 3
2、DNA 聚合酶不能催化两个游离
的脱氧核苷酸聚合，只能在一段寡核苷 酸的 3 - OH 逐个添加脱氧核苷酸，使核 苷酸链不断延长。
参与 DNA 复制的物质 ：
底物（substrate) : dATP，dGTP，dCTP，dTTP； 聚合酶 (polymerase) : 依赖DNA的DNA聚合酶，
简写为 DNA-pol ；
模板 (template) : 解开成单链的DNA母链；
引物 (primer) : 一小段RNA；
其他的酶和蛋白质因子
二、解 链、 解 旋 酶 类
(一） 解螺旋酶 （ helicase )
—— 利用 ATP 供能，作用于氢键， 使 DNA双链解开成为两条单链。
Dna C SSB Dna B
解链方向
(二) 单链DNA结合蛋白（SSB）
(三）DNA拓扑异构酶
（DNA
topoiSOmerase）
局部解链后 10 8
解链过程中，DNA分子会过度拧紧、
二 、引发突变的因素
物理因素： 紫外线、各种辐射
UV
化学因素：
化合物类别
常见的化学诱变剂
作用点
A 5-BU G TC CU G mG
分子改变
-A-T-T- A-G- C-G-C-C-G-A-T-
碱基类似物
如：5-BU
羟胺类（NH2OH） 亚硝酸盐（NO2） 烷化剂
如：氮芥类，Nitromins
冈崎片段（ Okazaki fragment ）
三 、复制的终止
原核生物的复制终止
1， 多为环状DNA分子，双向复制的复制片 段在复制的终止点（ ter ）处汇合。
ori
0
ori
50
82 32
ter
SV40
ter
E.coli
2，随从链上不连续性片段的连接
5` 5`
RNA酶
5`
5` OH P
引物酶与其他和复制有关的蛋白质形成的 复合物。
四、DNA连接酶 (
DNA ligase )
连接DNA链 3- OH末端和相邻DNA链 5- P末端，使二者生成磷酸酯键 ，从而把 两段相邻的DNA链连接成完整的链。 ATP
OH P
DNA连接酶在DNA修复、重组、剪接中 也起连接缺口的作用。
G2
复制 (replication)
—— 由亲代DNA合成两个相同 的子代 DNA的过程。
复制
亲代DNA
子代DNA
本章主要内容：
1、复制的特征
2、参与复制的物质 3、复制的过程
4、DNA损伤与修复
5、逆转录生成DNA
DNA复制的方式
一、复制可能的几种方式
全保留式
半保留式
混合式
二、密度梯度实验
含重氮-DN A的细菌
打结、缠绕、连环等现象，均需DNA拓扑
异 构 酶 ， 改 变 DNA 分 子 构 象 ， 理 顺 DNA
链，使复制能顺利进行。
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（负超螺旋） 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。
缺失C 5’ ……G A G U A G A U C U C …… 谷 酪 蛋 丝
拓扑异 构酶Ⅱ
拓扑异构酶Ⅰ作用机制：
三、引物酶和引发体
引物酶 ( primase )
依赖DNA的RNA聚合酶 在模板的复制起始部位催化NTP的聚合 , 形成短片段的RNA。这一小段RNA作为复制的 引物（primer），提供 3-OH末端，使DNA-pol能 够催化dNTP聚合。
引发体（primosome）
端粒酶的催 化延长作用
爬 行 模 型
DNA polymerase
Further processing
四、其他复制方式
3’OH 5’-P
3’
5’
3’ 5’
滚环 复制
rolling rcle replication
5’
3’
3’ 5’ 3’5’
3’ 5’
遗传物质的结构改变而引起的遗传 信息改变，均可称为突变 mutation） 从分子水平来看，突变就是DNA分
dNTP
5`
DNA聚合酶
5` P
ATP
ADP+Pi
5`
DNA连接酶
5`
真核生物的复制终止
1，染色体DNA呈线状，复制在末端停止 2，连接不连续片段
5` 5` 5` 5`
5` 5`
水解、聚合、连接
5`
5`
端粒（ telomere ）
真核生物染色体线性DNA分子末端的结构 1、结构特点： 1）由末端单链DNA序列和蛋白质构成 2）末端DNA序列是多次重复的富含G、 C碱基的短序列。
子上碱基的改变。
在复制过程中发生的DNA突变称为 DNA损伤（DNA damage）
一 、突变的意义
（一）突变是进化、分化的分子基础
自发突变/自然突变
（ 二）突变导致基因型改变
没有可察觉的表型改变
个体之间基因型的差别称为多态性 （polymophism） （三）突变导致死亡