第三章DNA的复制ppt课件
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《DNA的复制》PPT课件
子代DNA:
母链（旧链） 组成
子链（新链）
边
半
解
保
旋
留
复
复
制பைடு நூலகம்
制
多
起
点
复
制
具有100个碱基对的1个DNA分子片断， 内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次， 则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为 （ 180 ）个。
某DNA分子共含有含氮碱基1400个，其中一 条链上A+T/C+G= 2:5，问该DNA分子连续复制 2次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是
7、准确复制原因 ①DNA双链提供精确的模板
②碱基互补配对原则
8、复制的生物学意义：P54
【智慧眼——寻找规律】
规律2：亲代DNA分子经 n 次复制后， 所需某种游离的脱氧核苷酸数为：
R ＝a (2 n－1) 其中 a 表示亲代DNA含有的某种
碱基数，n 表示复制的次数。
规律3：碱基总数＝失去H2O数＋2
来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖 直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对 照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后， 对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺 陷的实验鼠体重仍然保持正常。
没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有 肥胖表现。说明基因能控制生物的性状(功能单位)。
1三、概、念D：NA分子复制的过程（P54）
2、场所：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
3、时期：有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期
模板：DNA的两条母链
4、条件
原料：游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T） 能量：ATP
酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等
DNA的复制PPT课件
结果变性前的杂交分子为一条中密度带，变性后 则分为两条区带，即重密度带（N15－DNA）和低 密度带（N14－DNA）。它们的实验只有用半保留 复制的理论才能得到圆满的解释。
•Molecular Biology Course
(CsCl gradient centrifuge)
N15
DNA
N14
Semi-ConservationReplication
–第三阶段为DNA复制的终止阶段。DNA复制的整个 过程中需要30多种酶及蛋白质分子参加，我们将 在DNA复制的各个阶段着重介绍它们的作用。
•Molecular Biology Course
•Molecular Biology
Course （二）、复制的起始阶段
1、复制的起点 2、复制的方向 3、复制的速度 4、DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和 蛋白质
1、DNA半保留复制的机理 2、DNA的半不连续复制
•Molecular Biology
Course
1、DNA半保留复制的机理
Semi-Conservation Replication
DNA作为遗传物质的基本特点就是在细胞分裂前进行准 确的自我复制，使DNA的量成倍增加，这是细胞分裂的 物质基础。
当用缺乏糖苷酶的大肠杆菌变异株（ung-进行 实验时，尿嘧啶不再被切除。）
此时，新合成的DNA有一半放射性标记出现于岗 崎片断中，另一股直接进入大的片断。由此可 见，当DNA复制时，一条链是连续的，另一条链 是不连续的，因此称为半不连续复制（semidiscontinuous replication） 。
二、复制的起始阶段
•Molecular Biology Course
复制叉（ replication fork ）：DNA分子中正在进行 复制的分叉部位。它由两条亲代链及在其上新合成的子 链构成。
•Molecular Biology Course
(CsCl gradient centrifuge)
N15
DNA
N14
Semi-ConservationReplication
–第三阶段为DNA复制的终止阶段。DNA复制的整个 过程中需要30多种酶及蛋白质分子参加，我们将 在DNA复制的各个阶段着重介绍它们的作用。
•Molecular Biology Course
•Molecular Biology
Course （二）、复制的起始阶段
1、复制的起点 2、复制的方向 3、复制的速度 4、DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和 蛋白质
1、DNA半保留复制的机理 2、DNA的半不连续复制
•Molecular Biology
Course
1、DNA半保留复制的机理
Semi-Conservation Replication
DNA作为遗传物质的基本特点就是在细胞分裂前进行准 确的自我复制，使DNA的量成倍增加，这是细胞分裂的 物质基础。
当用缺乏糖苷酶的大肠杆菌变异株（ung-进行 实验时，尿嘧啶不再被切除。）
此时，新合成的DNA有一半放射性标记出现于岗 崎片断中，另一股直接进入大的片断。由此可 见，当DNA复制时，一条链是连续的，另一条链 是不连续的，因此称为半不连续复制（semidiscontinuous replication） 。
二、复制的起始阶段
•Molecular Biology Course
复制叉（ replication fork ）：DNA分子中正在进行 复制的分叉部位。它由两条亲代链及在其上新合成的子 链构成。
dna的复制ppt课件
衰退和老年性疾病的产生。
针对DNA复制机制的研究有助 于深入了解衰老的机制，并开发 新的抗衰老治疗方法，延长人类
寿命和提高健康水平。
06
DNA复制的应用
基因克隆和基因组学
基因克隆
通过复制特定的DNA片断，科学家 可以克隆出特定的基因，用于研究基 因的功能、表达和调控机制。
基因组学
通过大规模复制DNA，科学家可以测 定全部基因组的序列，从而研究基因 组的组成、结构和功能，推动人类对 生命本质的理解。
科学研究与应用
DNA复制是生物学、遗传学和分子生 物学等领域的重要研究对象，对于理 解生命本质、疾病治疗和生物技术应 用等方面具有重要意义。
02
DNA复制的机制
DNA解旋酶
01
02
03
功能
DNA解旋酶能够解开 DNA双螺旋结构，暴露出 单链的DNA模板，为复制 进程做准备。
类型
DNA解旋酶分为原核生物 和真核生物两种类型，它 们在结构、功能和作用方 式上有所不同。
胞膜上的受体结合，发挥调节作用。
DNA复制
02
在细胞生长和分裂进程中，DNA复制是一个重要的环节，它决
定了细胞的遗传信息和表型特征。
生长因子对DNA复制的调控
03
生长因子通过调节细胞内信号转导途径，影响DNA复制的起始
和进程，从而调控细胞的生长和分裂。
基因表达对DNA复制的调控
01
基因表达
基因表达是指基因经过转录和翻译， 合成具有功能的蛋白质的进程，是基 因发挥生物学效应的基础。
变积累。
DNA复制进程中出现特殊可能导 致基因扩增、基因缺失或染色体 特殊，从而促进肿瘤的产生和发
展。
针对DNA复制机制的靶向治疗是 肿瘤治疗的新方向之一，旨在抑 制肿瘤细胞的DNA复制或修复进 程，从而抑制肿瘤的生长和扩散
针对DNA复制机制的研究有助 于深入了解衰老的机制，并开发 新的抗衰老治疗方法，延长人类
寿命和提高健康水平。
06
DNA复制的应用
基因克隆和基因组学
基因克隆
通过复制特定的DNA片断，科学家 可以克隆出特定的基因，用于研究基 因的功能、表达和调控机制。
基因组学
通过大规模复制DNA，科学家可以测 定全部基因组的序列，从而研究基因 组的组成、结构和功能，推动人类对 生命本质的理解。
科学研究与应用
DNA复制是生物学、遗传学和分子生 物学等领域的重要研究对象，对于理 解生命本质、疾病治疗和生物技术应 用等方面具有重要意义。
02
DNA复制的机制
DNA解旋酶
01
02
03
功能
DNA解旋酶能够解开 DNA双螺旋结构，暴露出 单链的DNA模板，为复制 进程做准备。
类型
DNA解旋酶分为原核生物 和真核生物两种类型，它 们在结构、功能和作用方 式上有所不同。
胞膜上的受体结合，发挥调节作用。
DNA复制
02
在细胞生长和分裂进程中，DNA复制是一个重要的环节，它决
定了细胞的遗传信息和表型特征。
生长因子对DNA复制的调控
03
生长因子通过调节细胞内信号转导途径，影响DNA复制的起始
和进程，从而调控细胞的生长和分裂。
基因表达对DNA复制的调控
01
基因表达
基因表达是指基因经过转录和翻译， 合成具有功能的蛋白质的进程，是基 因发挥生物学效应的基础。
变积累。
DNA复制进程中出现特殊可能导 致基因扩增、基因缺失或染色体 特殊，从而促进肿瘤的产生和发
展。
针对DNA复制机制的靶向治疗是 肿瘤治疗的新方向之一，旨在抑 制肿瘤细胞的DNA复制或修复进 程，从而抑制肿瘤的生长和扩散
3-3DNA的复制 课件 高一下学期生物人教版必修2
①解旋——在能量驱动下， 提示：DNA聚合酶的合成方向是5´→3´，这也是核苷酸
解旋酶将DNA双螺旋解开 链的方向
友情学校：大庆实验中学
课件创意：一生唐
三、DNA复制的过程
5.条件：
(1)模板：亲代DNA的两条链(两条母链)
(2)原料：四种脱氧核苷酸(No:A、G、C、T)
(3)酶：解旋酶、 DNA聚合酶等
染色体
置于不含T含BrdU 的培养基培养
DNA
置于不含T含BrdU 的培养基培养
染色体中只含有T
第一次有丝分裂中期
预测全保留和弥散复制时，第一次和第二 次有丝分裂中期时染色单体的染色情况？
友情学校：大庆实验中学
第二次有丝分裂中期
课件创意：一生唐
二、DNA半保留复制的实验证据---真核生物
实验结果符合半 保留复制的预期
旁栏.思考
第一代只出现一条居中的DNA条带，
这个结果排除了哪种复制方式？ 【答案】第一代只出现一条居中的DNA
条带，这个结果排除了全保留复制的
方式。
友情学校：大庆实验中学
真核生物的DNA复制可以采用上述方法研 究吗？为什么？
课件创意：一生唐
二、DNA半保留复制的实验证据---真核生物
BrdU可以用代替T与碱基A进行互补配对。 若DNA中含有T，则染色体经吉姆萨染色为深色； 若DNA中只含有BrdU，则染色体经吉姆萨染色为浅色。
友情学校：大庆实验中学
第二次有丝分裂中期
课件创意：一生唐
三、DNA复制的过程
回顾学过的知识及认真观看以下视频回答问题 1.主要的遗传物质是什么？ 2.DNA 分 子 主 要 存 在 哪 里 ？
亲代DNA复制
-A
《DNA的复制》PPT课件
7. 某生物中嘌呤占58%，嘧啶占42%，此
C 生物可能是——
A. 噬菌体
C. TMV
B. 小麦
D. 任何生物
8. 某双链DNA分子带有15N同位素标记，在 试管中以该DNA为模板进行复制实验，连续 复制4代之后，试管中带有15N同位素标记的 DNA占总量的 A 。
A. 12.5%
B. 25%
C. 50%
连续第n次复制
DNA复制所需原料的计算
• 公式：(2n-1)*碱基数 n为复制的次数 • 例题
• 一个DNA分子中含有1000个碱基对，其中有400个 腺嘌呤。如果它连续复制两次，消耗周围环境中 胞嘧啶脱氧核苷酸 1800。 • 解析：1、计算每个DNA分子中C的个数 • 2、套用公式计算
知 一、对DNA复制的推测 识 二、DNA半保留复制的实验证据 三、DNA复制的过程 小 1. 复制的概念 2.复制的过程 结 3.复制的条件 4.复制的特点
5. 复制的意义
DNA分子的复制
课堂小结
DNA复制
时间 场所 条件
有丝分裂的间期 减数第一次分裂前的间期 主要在细胞核（线粒体、叶绿体） 模板、酶、原料、能量等基本条件 碱基互补配对原则 半保留复制 子链与母链结合，构成两个新的DNA分子 保持了遗传信息的连续性
原则 特点 结果 意义
1．下列关于DNA复制过程的正确顺序是
根据半保留复制和碱基互补配对原则 解： DNA分子数= 2n 脱氧核苷酸链数= 2n+1
连续第二次复制
A T TA GC CG A T TA GC CG A T TA GC CG A T TA GC CG
母链数= 2
子链数= 2n+1 ﹣2 答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个 DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条， 子链2n+1 ﹣2条
DNA复制PPT(共38张PPT)
在减数第二次分裂的后期
碱基互补配对原则 新复制两个子代DNA分子是在什么时间分离的？
亲代DNA分子的两条链
科学家推测：如果DNA复制以半保留方式进行，那么经过离心以后子代中将会出现 三种DNA分子：
腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
半保留复制 (3)求出复制4次需多少个胞嘧啶脱氧核苷酸：
通过离心使其发生分层(15N质量大于14N)
亲代DNA分子
如果对亲代、子一代、子二代的DNA都分别进行 离心，结果会怎样分布？
DNA分子复制的过程
DNA的复制的定义、时间、场所
★1定义： 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
★2时间： 有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期
★3场所： 真核生物：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体
200/20%=1000(个) (2)求出该DNA分子中含有多少个胞嘧啶脱氧核糖核
苷酸：［1000-(200×2)］/2=300(个) (3)求出复制4次需多少个胞嘧啶脱氧核苷酸：
（24－1）×300=4500(个)
能力提升
以含有31P标志的大肠杆菌放 入32P的培养液中，培养2代。离 心结果如右：
亲代DNA
子代DNA
复制一次
沃森和克里克推测是半保留复制模型
沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说：DNA 分子在复制时DNA双螺旋将解开，互补的碱基之间的 氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板游离的脱氧 核苷酸依据碱基互补配对原则通过形成氢键，结合到作 为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都 保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方 式被称作半保留复制。
例2、从DNA分子的复制过程可以看出，DNA分子复制
高中生物人教版2019必修2第3章第3节DNA的复制课件48张
任务活动
【资料】 沃森和克里克提出DNA分子半 保留复制假说后,有人提出DNA分子全保 留复制的假说,也有人提出DNA分子弥散 复制的假说。弥散复制是指以亲代为模板 进行的部分复制,在复制过程中亲本DNA 双链被切割成小片段,分散在新合成的两 个DNA双链分子中, DNA分子复制方式的 三种假说图解如下:
(√ )
【当堂小结】
教师备用习题
1.某一DNA分子的两条链用放射性
32P标记后,在不含32P的培NA分
子个数是
( D)
A.7
分含有不同氮元素的DNA。 4.实验结论:DNA的复制是以
半保留 的方式进行的。
预习梳理
三、DNA复制的过程 1.DNA复制的概念:以 亲代DNA 为模板合成 子代DNA 的过程。 2.时间:在真核生物中,这一过程是在 细胞分裂前的间 期,是伴随着
染色体 的复制而完成的。 3.过程:DNA复制是一个 边解旋边复制 的过程,需要 模板 、 原料 、
小 (轻带),一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中(中带)。
任务活动
轻带(密度最小):DNA分子两条链都只含 14N ,离心时在试管的上部;中 带(密度居中):DNA分子一条链含 15N ,一条链含 14N ,离心时在试 管的 中 部;重带(密度最大):两条链都含 15N 的双链DNA分子,离心 时在试管的 下 部 。 2.实验假设:DNA分子以半保留方式复制。 3.实验预期:第一代离心后应出现中带DNA,第二代离心后出现轻带和中 带DNA。
中的一条单链
D.一个DNA分子复制后产生两个DNA分子,一个为
亲代DNA分子,另一个为子代DNA分子
[解析] DNA分子复制时, 分别以解开的两条单链为 模板,合成两条新链,每条 子链和相应的母链构成一 个新的DNA分子,因此每 一个子代DNA分子均保留 了其亲代DNA分子中的一 条单链,故选C项。
DNA分子复制_公开ppt课件
A．200 B．300 C．400 D．800
.
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
2、场所：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
3、时期：有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期
4、条件
模板：DNA的两条母链 原料：游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T） 能量：ATP
酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等
5、复制过程：解旋→合成互补子链→形成子代DNA
6、复制特点（1）边解旋边复制 （2）半保留复制
M个
（2）复制两次的时候，需要游离的胸腺嘧啶多少个？
3M个
（3）复制三次的时候，需要游离的胸腺嘧啶多少个？
7M个
（4）则该DNA复制n次后，形成子代DNA分子需游离的胸 腺嘧啶为多少个？第N次，需要的游离胸腺嘧啶呢？
T=m×（2n－1）
.
T= m×2n-1
1三、概、念D：DNNA的A复分制就子是复指以制亲代的DN过A为程模板（合成P子5代4）DNA的过程
解题步骤：
1）．求碱基总数:100÷20％＝500
2）．求一个DNA分子胞嘧啶个数：因为A+C＝ 碱基总数的50％，则C占总数的30％，所以C ＝30％×500＝150（个）
3）．复制2次产生22即4个DNA分子，但原DNA分 子已有150个胞嘧啶脱氧核苷酸，故需加入胞嘧 啶脱氧核苷酸为150 ×. 3＝450个
14N/14N—DNA 15N/14N—DNA 15N/15N—DNA
.
轻链 中链 重链
半保留复制的验证
提取DNA，离心
含15NH4Cl的培养液 （培养大肠杆菌）
若干代后， 转移大肠杆菌
密度最大 —全部DNA在底部
.
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2、场所：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
3、时期：有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期
4、条件
模板：DNA的两条母链 原料：游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T） 能量：ATP
酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等
5、复制过程：解旋→合成互补子链→形成子代DNA
6、复制特点（1）边解旋边复制 （2）半保留复制
M个
（2）复制两次的时候，需要游离的胸腺嘧啶多少个？
3M个
（3）复制三次的时候，需要游离的胸腺嘧啶多少个？
7M个
（4）则该DNA复制n次后，形成子代DNA分子需游离的胸 腺嘧啶为多少个？第N次，需要的游离胸腺嘧啶呢？
T=m×（2n－1）
.
T= m×2n-1
1三、概、念D：DNNA的A复分制就子是复指以制亲代的DN过A为程模板（合成P子5代4）DNA的过程
解题步骤：
1）．求碱基总数:100÷20％＝500
2）．求一个DNA分子胞嘧啶个数：因为A+C＝ 碱基总数的50％，则C占总数的30％，所以C ＝30％×500＝150（个）
3）．复制2次产生22即4个DNA分子，但原DNA分 子已有150个胞嘧啶脱氧核苷酸，故需加入胞嘧 啶脱氧核苷酸为150 ×. 3＝450个
14N/14N—DNA 15N/14N—DNA 15N/15N—DNA
.
轻链 中链 重链
半保留复制的验证
提取DNA，离心
含15NH4Cl的培养液 （培养大肠杆菌）
若干代后， 转移大肠杆菌
密度最大 —全部DNA在底部
DNA的复制ppt课件
是（A ）
A．前导链的延伸方向是 5'→3'，滞后链的延伸方向相反B．解旋酶沿着 复制叉移动方向解开 DNA 双螺旋结构C．冈崎片段连接成滞后链过程 与磷酸二酯键形成有关D．图示过程体现了 DNA 复制的半保留复制特 点
针对练1.下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述错误的
是D
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解 开 B．DNA分子的复制具有边解旋边复制的特点，生成的两条子链方向相反 C．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段 D．DNA的两条子链都是连续合成的
一、对DNA复制的推测—— 假说-演绎法
（教材53页）
1、提出问题： DNA以什么方式复制？
2、做出假设 ①半保留复制
+
沃森和克里克
②全保留复制
+
③分散复制
+
以断裂成短片段的亲代DNA作为模板，合成新 的DNA片段，新旧片段混合连接成完整的DNA链。
二、DNA半保留复制的实验证据
思考以下问题：
①如何区分母链和子链？ 同位素标记技术
3、DNA精确复制的原因 ①DNA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 原则,保证了复制能够准确地进行。
4、DNA复制的意义
将 遗传信息 从 亲代 细胞传递给 子代 从而保持了 遗传信息 的连续性。
细胞,
二、拓展应用 1.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性， 但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数 据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错 误?这些错误可能产生什么影响?
A．前导链的延伸方向是 5'→3'，滞后链的延伸方向相反B．解旋酶沿着 复制叉移动方向解开 DNA 双螺旋结构C．冈崎片段连接成滞后链过程 与磷酸二酯键形成有关D．图示过程体现了 DNA 复制的半保留复制特 点
针对练1.下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述错误的
是D
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解 开 B．DNA分子的复制具有边解旋边复制的特点，生成的两条子链方向相反 C．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段 D．DNA的两条子链都是连续合成的
一、对DNA复制的推测—— 假说-演绎法
（教材53页）
1、提出问题： DNA以什么方式复制？
2、做出假设 ①半保留复制
+
沃森和克里克
②全保留复制
+
③分散复制
+
以断裂成短片段的亲代DNA作为模板，合成新 的DNA片段，新旧片段混合连接成完整的DNA链。
二、DNA半保留复制的实验证据
思考以下问题：
①如何区分母链和子链？ 同位素标记技术
3、DNA精确复制的原因 ①DNA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 原则,保证了复制能够准确地进行。
4、DNA复制的意义
将 遗传信息 从 亲代 细胞传递给 子代 从而保持了 遗传信息 的连续性。
细胞,
二、拓展应用 1.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性， 但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数 据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错 误?这些错误可能产生什么影响?
分子生物学--DNA的复制课件
dna螺旋酶首先在复制起点处将双链dna解开合成rna引物分子分开双链dna链单链dna结合蛋白ssb结合在被解开的链上复制因子xn蛋白复制因子yn蛋白n蛋白i蛋白dnab蛋白和dnac蛋白等6种蛋白质组成的引发前体preprimosome与单链dna结合生成中间物引发前体与引物酶primase组装成引发体primosome引发体在单链dna上移动在dnab亚基的作用下识别dna复制起点位置引发体首先在前导链上合成rna引物然后在后续链上沿53方向不停的移动在一定距离上反复合成rna引物
polⅢ + + +
－ － － + ＞140 kD 10-20 polC
D．真核生物的DNA聚合酶
(1) DNA聚合酶a，300kD，4或5个亚基组成，占总量 的80-90%，主要负责染色体DNA的复制。 (2) DNA聚合酶b，45kD，单链，主要修复核内DNA。
(3) DNA聚合酶g，140kD，负责线粒体DNA的复制。 (4) DNA聚合酶δ，与原核生物的聚合酶类似，具有3‘→5’核 酸外切酶活性。 除了DNA聚合酶δ，其它DNA聚合酶均没有3'→5'或 5'→3'外切酶活性。
Molecular Biology
Biotechnology Institute Hu Dongwei hudw@
第三章 DNA的复制
一、半保留复制
Semi-conservation replication
以每条链为模板，按碱基互补配对原则由DNA 聚合酶催化合成新的互补链。
分子两端是靠端粒酶完成其复制。
六、DNA复制的真实性
大肠杆菌中，每复制109-1010个核苷酸便要出现一个 误差。每1000个细胞经过一次分裂才会插入一个不正常的
polⅢ + + +
－ － － + ＞140 kD 10-20 polC
D．真核生物的DNA聚合酶
(1) DNA聚合酶a，300kD，4或5个亚基组成，占总量 的80-90%，主要负责染色体DNA的复制。 (2) DNA聚合酶b，45kD，单链，主要修复核内DNA。
(3) DNA聚合酶g，140kD，负责线粒体DNA的复制。 (4) DNA聚合酶δ，与原核生物的聚合酶类似，具有3‘→5’核 酸外切酶活性。 除了DNA聚合酶δ，其它DNA聚合酶均没有3'→5'或 5'→3'外切酶活性。
Molecular Biology
Biotechnology Institute Hu Dongwei hudw@
第三章 DNA的复制
一、半保留复制
Semi-conservation replication
以每条链为模板，按碱基互补配对原则由DNA 聚合酶催化合成新的互补链。
分子两端是靠端粒酶完成其复制。
六、DNA复制的真实性
大肠杆菌中，每复制109-1010个核苷酸便要出现一个 误差。每1000个细胞经过一次分裂才会插入一个不正常的
3-3 DNA的复制 课件 高一下学期生物人教版必修2
3'
DNA
AT P
AT P
CT GA
AG TC
C G
GA
CC T G
T A TGCA TGA T CGAGC T T
G
T
A T ACGT AC TAGC TCGAA
聚 合
A
3'
酶
5'
T
5'
3'
A
C T A T G C A T G A T C G A G C T T 5'
A T ACGT AC T AGC T CGAA
能 由细胞提供 量 (如ATP提供)
游离的脱氧核苷酸 DNA解旋酶
DNA聚合酶 新合成的子链
DNA聚合酶
知识拓展
人体细胞某DNA的长度为200×10-9m，复制速度为5 ×10-9m/s，但经 检测却发现此DNA的复制只需5s的时间。此事实说明什么？ 具多个复制起点，使得复制能在较短时间内完成。
➢ 图中DNA分子是边解旋边双向复制的； ➢ 图中DNA分子在复制速率相同的前提
问题5：要验证上述预测，就要分别观察亲代和子代的情况，但实 验中，复制后的DNA分子混合在一起的，不易分离。怎么解决这个 问题？
通过密度梯度离心使其发生分层（15N质量大于14N）
15N/15N-DNA（重链）、
15N/14N-DNA（中链）、 轻带 14N/14N-DNA（轻链）、 中带 这3种DNA离心后在试管 重带 在位置如右图所示：
下，由于复制环大小不一，所以复制 的时间不同，其中右侧最早（右侧环 大，先复制；左侧环小，后复制） ➢ 真核生物的这种复制方式大大提高了 复制速率；
三、DNA复制
4.DNA复制的特点 （1）边解旋边复制 （2）半保留复制 （3）多起点复制
DNA
AT P
AT P
CT GA
AG TC
C G
GA
CC T G
T A TGCA TGA T CGAGC T T
G
T
A T ACGT AC TAGC TCGAA
聚 合
A
3'
酶
5'
T
5'
3'
A
C T A T G C A T G A T C G A G C T T 5'
A T ACGT AC T AGC T CGAA
能 由细胞提供 量 (如ATP提供)
游离的脱氧核苷酸 DNA解旋酶
DNA聚合酶 新合成的子链
DNA聚合酶
知识拓展
人体细胞某DNA的长度为200×10-9m，复制速度为5 ×10-9m/s，但经 检测却发现此DNA的复制只需5s的时间。此事实说明什么？ 具多个复制起点，使得复制能在较短时间内完成。
➢ 图中DNA分子是边解旋边双向复制的； ➢ 图中DNA分子在复制速率相同的前提
问题5：要验证上述预测，就要分别观察亲代和子代的情况，但实 验中，复制后的DNA分子混合在一起的，不易分离。怎么解决这个 问题？
通过密度梯度离心使其发生分层（15N质量大于14N）
15N/15N-DNA（重链）、
15N/14N-DNA（中链）、 轻带 14N/14N-DNA（轻链）、 中带 这3种DNA离心后在试管 重带 在位置如右图所示：
下，由于复制环大小不一，所以复制 的时间不同，其中右侧最早（右侧环 大，先复制；左侧环小，后复制） ➢ 真核生物的这种复制方式大大提高了 复制速率；
三、DNA复制
4.DNA复制的特点 （1）边解旋边复制 （2）半保留复制 （3）多起点复制
第3章第3节DNA分子的复制ppt课件
CG
CG
连续第二次复制
母链数= 2
AT
AT
AT
AT
子链数= 2n+1 ﹣2
TA
TA
TA
TA
GC
GC
GC
G C 答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个
CG
CG
CG
C G DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，
连续第n次复制 子链2n+1 ﹣2条
②一个DNA的碱基A（T、G、C）占碱基总数的a%，碱基总数为m， 连续复制n次后，共需要G（C、A、T）多少个？
与复制有关的碱基计算
①一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？ 母链多少条？子链多少条？
解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。
AT
TA
GC
CG
解：根据半保留复制和碱基互补配对原则
连续第一次复制
AT
AT
DNA分子数= 2n
TA
TA
GC
GC
脱氧核苷酸链数= 2n+1
课堂练习
1、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 2、DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的 （） A、分裂前期 B. 分裂中期 C. 分裂后期 D. 分裂间期
3、下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是
对照
亲代
I
II
轻链14N-DNA
全轻链
1/2轻链
中链
全中链
1/2中链
重链15N-DNA
全重链
DNA复制PPT
１)DNA个数: 2n（n=复制次数）
2）含母链的DNA数量及比 例 3）含母链的脱氧核苷酸链数 占总链数比
2 2ｎ
2 2n×2
4）复制n次消耗原料的量：a（２ｎ－１）
5）复制第n次消耗原料的量：a２ｎ－１
2020/3/4
4
3
例1、在DNA分子中，由于组成脱氧核苷酸的碱基有4种 （A、G、C、T），因此，构成DNA分子的脱氧核苷 酸也有4种，它们的名称是： 腺嘌呤脱氧、核苷酸 鸟嘌呤脱氧、核苷酸 胞嘧啶脱氧、核苷酸 胸腺嘧啶脱。氧核苷酸
以含有31P标志的大肠杆 菌放入32P的培养液中，培养2 代。离心结果如右：
⑴、G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是 图中的：G0 A 、G1 B 、G2 D 。
⑵、G2代在①、②、③三条带中DNA数 的比例是 0:1:1 。
⑶、图中① ②两条带中DNA分子所含的同位素
磷分别是： 31P
，31P 和32P 。
2020/3/4
例2、从DNA分子的复制过程可以看出，DNA分子复
制
原料 能量
酶
模板
需要 、 、 双、螺和旋________
等条件。DNA分子的
碱基结互构补能配够对为复制提供精
确的模板，通过
保证了复制能够正确
地进行。
2020/3/4
3、将单个的脱氧核苷酸连接成DNA分子的主要的酶是
（ D）
A、DNA连接酶
2020/3/4
亲 代： 15N/15N-DNA (全部)
亲代DNA分子
子一代： 15N/14N-DNA (全部)
子二代：
15N/14N-DNA(1/2) 14N/14N-DNA(1/2)
问题４:如果亲代DNA是15N的，放在14N的环境 中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分 别含有哪种N元素？
2）含母链的DNA数量及比 例 3）含母链的脱氧核苷酸链数 占总链数比
2 2ｎ
2 2n×2
4）复制n次消耗原料的量：a（２ｎ－１）
5）复制第n次消耗原料的量：a２ｎ－１
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4
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例1、在DNA分子中，由于组成脱氧核苷酸的碱基有4种 （A、G、C、T），因此，构成DNA分子的脱氧核苷 酸也有4种，它们的名称是： 腺嘌呤脱氧、核苷酸 鸟嘌呤脱氧、核苷酸 胞嘧啶脱氧、核苷酸 胸腺嘧啶脱。氧核苷酸
以含有31P标志的大肠杆 菌放入32P的培养液中，培养2 代。离心结果如右：
⑴、G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是 图中的：G0 A 、G1 B 、G2 D 。
⑵、G2代在①、②、③三条带中DNA数 的比例是 0:1:1 。
⑶、图中① ②两条带中DNA分子所含的同位素
磷分别是： 31P
，31P 和32P 。
2020/3/4
例2、从DNA分子的复制过程可以看出，DNA分子复
制
原料 能量
酶
模板
需要 、 、 双、螺和旋________
等条件。DNA分子的
碱基结互构补能配够对为复制提供精
确的模板，通过
保证了复制能够正确
地进行。
2020/3/4
3、将单个的脱氧核苷酸连接成DNA分子的主要的酶是
（ D）
A、DNA连接酶
2020/3/4
亲 代： 15N/15N-DNA (全部)
亲代DNA分子
子一代： 15N/14N-DNA (全部)
子二代：
15N/14N-DNA(1/2) 14N/14N-DNA(1/2)
问题４:如果亲代DNA是15N的，放在14N的环境 中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分 别含有哪种N元素？
《DNA的复制》PPT课件
The single-strand binding protein (SSB) attaches to singlestranded DNA, thereby preventing the DNA from forming a duplex
防止单链复性
维持单链刚性状态
避免单链降解
The SSB binds as a monomer, but typically in a cooperative manner in which the binding of one protein molecule makes it much easier for another to bind
• mtDNA的复制在H链的复制起点OH开始合成; • 当置换链通过L链的复制起点OL时，开始合成新的H链; • 新的L链合成完成，子代双链被释放。
Key concepts: Mitochondria use different origin sequences
③Rolling circles（φX174
4. Restart of stalled replication forks :
Initiation of φX174 replication requires the primosome complex to displace SSB from the origin. The primosome consists of six proteins: PriA, PriB, PriC, DnaT, DnaB, and DnaC. A primosome assembles at a unique site, called the
五、旋转酶(gyrase )：
a Type II topoisomerase, acts to overcome the torsional stress imposed upon unwinding by introducing negative supercoils at the expense of ATP hydrolysis.
防止单链复性
维持单链刚性状态
避免单链降解
The SSB binds as a monomer, but typically in a cooperative manner in which the binding of one protein molecule makes it much easier for another to bind
• mtDNA的复制在H链的复制起点OH开始合成; • 当置换链通过L链的复制起点OL时，开始合成新的H链; • 新的L链合成完成，子代双链被释放。
Key concepts: Mitochondria use different origin sequences
③Rolling circles（φX174
4. Restart of stalled replication forks :
Initiation of φX174 replication requires the primosome complex to displace SSB from the origin. The primosome consists of six proteins: PriA, PriB, PriC, DnaT, DnaB, and DnaC. A primosome assembles at a unique site, called the
五、旋转酶(gyrase )：
a Type II topoisomerase, acts to overcome the torsional stress imposed upon unwinding by introducing negative supercoils at the expense of ATP hydrolysis.
DNA分子的复制--公开课PPT课件
②碱基互补配对原则,能够使复制准确无误。
9
练习：结合所学知识回答下列问题：
(1)从图中可看出DNA复制的方式是 __半__保__留__复__制___。 (2)A和B是DNA分子复制过程需要的酶， 其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成 脱氧核苷酸链，从而形成子链；
则A是____解__旋_____酶， B是_____D_N__A_聚__合_____酶。 (3)图示过程在绿色植物叶肉细胞 中进行的场所细有胞__核__、__线__粒__体，、叶绿体 进行的时间为_有__丝__分__裂__的__间__期____。
位素磷分别是： 31P ， 31P 和32P 。
⑷、上述实验结果证明了DNA的复制方式
是 半保留复制 。
23
2020/1/15
26
10
二、对DNA分子复制的推测
半保留复制
全保留复制
11
如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？
区分亲代和子代的DNA，
标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分 布
12
2020/1/15
13
问题1:如果要在实验中直观地区别、“标识” 母链或子链,可以采取什么办法？
同位素标记法
问题2:可以用什么元素的同位素(放射性)
6
一、DNA分子复制的过程（P54） ：
解旋： 解旋酶催化 模板 边解旋边复制
合成子链:以母链为模板进行碱基配对 （在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱 氧核苷酸合成脱氧核苷酸链）
母链（旧链） 形成子代DNA: 组成
子链（新链）
方式：半保留复制
7
8
一、DNA复制的过程
思考及小组讨论解决以下问题：
5
一、DNA复制的过程
9
练习：结合所学知识回答下列问题：
(1)从图中可看出DNA复制的方式是 __半__保__留__复__制___。 (2)A和B是DNA分子复制过程需要的酶， 其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成 脱氧核苷酸链，从而形成子链；
则A是____解__旋_____酶， B是_____D_N__A_聚__合_____酶。 (3)图示过程在绿色植物叶肉细胞 中进行的场所细有胞__核__、__线__粒__体，、叶绿体 进行的时间为_有__丝__分__裂__的__间__期____。
位素磷分别是： 31P ， 31P 和32P 。
⑷、上述实验结果证明了DNA的复制方式
是 半保留复制 。
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二、对DNA分子复制的推测
半保留复制
全保留复制
11
如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？
区分亲代和子代的DNA，
标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分 布
12
2020/1/15
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问题1:如果要在实验中直观地区别、“标识” 母链或子链,可以采取什么办法？
同位素标记法
问题2:可以用什么元素的同位素(放射性)
6
一、DNA分子复制的过程（P54） ：
解旋： 解旋酶催化 模板 边解旋边复制
合成子链:以母链为模板进行碱基配对 （在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱 氧核苷酸合成脱氧核苷酸链）
母链（旧链） 形成子代DNA: 组成
子链（新链）
方式：半保留复制
7
8
一、DNA复制的过程
思考及小组讨论解决以下问题：
5
一、DNA复制的过程
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第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
全酶在DNA上的装配分为三个阶段： 一个β二聚体上加上一个γ复合体识别引物模板 形成一种前起始复合物 DNA由于β、 γ复合体结合的位点构象发生改变， 而对核心酶产生了高亲和 ζ二聚体结合核心聚合酶，使其发生聚合
第四节 原核生物复制的酶系统
DNA聚合酶III的成分与功能
第四节 原核生物复制的酶系统
DNA聚合酶 III 的组成
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
复制酶作用模型
解旋酶形成复制叉，解旋酶 一般为六聚体环状结构，并 在后随链的模板上，以5‘-3’ 方向移动。 解旋酶和DNA聚合酶的两个 催化亚基相连
一、研究方法： 同位素标记电镜观察及变性法 噬菌体插入标记法 • 同步培养 • 不同步培养 变性定性法 双向电泳法
第二节 复制的起点、方向和终点
第二节 复制的起点、方向和终点
大肠杆菌染色体的Mu噬菌体插入位置
第二节 复制的起点、方向和终点
第二节 复制的起点、方向和终点
二、原核染色体的复制起点和方向 E.Coli 定点、双向对称复制 T7在近一端的17%处开始，向两端延伸 枯草杆菌有固定的起始点、双向不对称复制 质粒R6K早期为单向复制，复制了约1/5基因组时改 为双向复制 质粒Col E1 有固定起始点，为单向复制 Mt DNA进行D（displaced loop）环复制
第四节 原核生物复制的酶系统
一、DNA聚合酶 共同特点： •需要提供合成模板 •不能起始新的DNA链，必须要有引物提供3-OH •合成的方向都是5´-3´ •除聚合DNA外还有其它功能
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
（1）DNA聚合酶 I 的结构
第三节 DNA复制突变型的筛选
根据温度敏感性筛选 同位素标记法筛选 5´-溴尿嘧啶插入法筛选 质粒温度敏感性的筛选 根据抗药性筛选 根据与突变有关的生物学功能筛选 快停突变和慢停突变筛选
第三节 DNA复制突变型的筛选
慢停突变和快停突变示意图
第四节 原核生物复制的酶系统
大肠杆菌三种DNA聚合酶的性质比较
第四节 原核生物复制的酶系统
DNA聚合酶 I 5'-3'外切活性的功能
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
（3）DNA聚合酶III的结构
DNA聚合酶的结构类似于人的右手，DNA结合 于三个结构域所组成的大沟内； “手掌”结构域具有高度保守的模块，提供催 化活性位点； “手指”结构域将模板正确结合到活性位点； “拇指”具有使DNA链前进的功能 核酸外切活性形成独立的结构域 N结构域延伸至核酸酶结构与中
DNA聚合酶有6个结合位点： •模板结合位点 •引物结合位点 •引物3´-OH结合位点 •底物dNTP结合位点 •5´-3´外切酶结合位点 •3´-5´外切活性校正位点
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物复制的酶系统
（2） DNA聚合酶I的功能
1. 5´-3´聚合功能 2. 3´-5´外切活性 3. 5´-3´外切活性 切口平移 链的置换 模板转换 4. 内切酶活性
真核中有多个复制起点，双向等速复制
第二节 复制的起点、方向和终点
第二节 复制的起点、方向和终点
D环复制：双螺旋的两条链 并不同时进行复制，轻链先 开始复制，稍后重链再开始 复制，当复制沿轻链开始时， 重链上产生了D环，随环形 轻链复制的进行，D环增大， 重链后亦开始复制，最后两 条链完成复制形成两条新的 DNA又螺旋。
第四节 原核生物复制的酶系统
二、DNA连接酶
作用机制：
•E+ATP
E-AMP+ppi
•E.Coli中：E+NAD 酰胺单核苷酸)
E-AMP+NMN(烟
•E-AMP上的AMP转移到DNA的5‘-PO4上使 其活化
•活化的E与相邻的3’-OH作用形成3复制的酶系统
第四章 DNA的复制
第一节 半保留复制的验证
半保留模型（semioconservetive model） 全保留复制模型（conservetive model） 分散模型（dispersive model）
第一节 半保留复制的验证
验证半保留复制的试验
•Meselson-Stahl实验 •Taylar实验 •姐妹染色单体差别染色方法（sister-chromatid defferential staining）
多聚体 F因子滚环复制中解链
58K
T7噬菌体复制中沿着5´-3´解链
第四节 原核生物复制的酶系统
第四节 原核生物的复制
一、复制起始区的结构特点 1. 富含A-T，这可能和双链易于解开起始复制有关 2. 含有多个回文结构（9-14个GATC），8个GATC较
斑色染色体（Harlequin chromosome） •Cairns复制模型-θ型复制
第一节 半保留复制的验证
第一节 半保留复制的验证
第一节 半保留复制的验证
第一节 半保留复制的验证
中国仓鼠的斑色染色体图
第一节 半保留复制的验证
第一节 半保留复制的验证
第二节 复制的起点、方向和终点
E.Coli及噬菌体的解旋酶
结构
功能
Dna B
rep
Pri A （w 蛋白）
Tra Y/I 基因4
330K 六聚体 66 K 单体 82 K 单体
结合与Ori C、Ori λ参与前引发分离双链， 水解ATP，提供能量
ATP依赖性解旋酶，在ΦX174滚环复制 中推进复制叉
ΦX174RF形成中参与前引发体3´-5´移动 取代SSB，识别特意位点
三、单链结合蛋白
双螺旋去稳定蛋白（helix destabilizing protein） 177个aa组成 在E.coli中以四聚体形式存在 分子量为74KDa SSB与DNA结合表现出协同效应
原因: 1、SSB之间可能存在互作 2、DNA链结构的改变
第四节 原核生物复制的酶系统
解旋酶