分子生物学 中心法则课堂
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中心法则 试讲课件
RNA的自我修复和逆转录 ：
RNA的自我复制和逆转 的自我复制和逆转 录过程:在病毒单独存 录过程 在时是不能进行的， 只有寄生到寄主细胞 中后才发生。逆转录 酶是一种很重要的酶， 他能以已知的MRNA 为模板合成目的基因。 在基因工程中是获得 目的基因的重要手段。
中心法则的意义：
由此可见，遗传信息并不一定是从DNA单 向地流向RNA，RNA携带的遗传信息同样 也可以流向DNA。但是DNA和RNA中包含 的遗传信息只是单向地流向蛋白质，迄今 为止还没有发现蛋白质的信息逆向地流向 核酸。这种遗传信息的流向，就是克里克 概括的中心法则(central dogma)的遗传学 意义。
中心法则的内容：
• 中心法则 中心法则(genetic central dogma):是指遗
传信息从DNA传递给 传递给RNA，再 传信息从 传递给 ， 传递给蛋白质， 从RNA传递给蛋白质，即完成 传递给蛋白质 遗传信息的转录和翻译的过程。 遗传信息的转录和翻译的过程。 也可以从DNA传递给 传递给DNA，即 也可以从 传递给 ， 完成DNA的复制过程。这是所 的复制过程。 完成 的复制过程 有有细胞结构的生物所遵循的 法则。在某些病毒中的RNA自 法则。在某些病毒中的 自 我复制（如烟草花叶病毒等） 我复制（如烟草花叶病毒等） 和在某些病毒中能以RNA为模 和在某些病毒中能以 为模 板逆转录成DNA的过程（某些 的过程（ 板逆转录成 的过程 致癌病毒）是对中心法则的补 致癌病毒） 充。Biblioteka 谢谢！ 谢谢！中心法则
central dogma
目的与要求
一 了解中心法则的提出； 二 掌握中心法则表达的基本内容； 三 了解中心法则在生物界的地位；
中心法则的提出： 中心法则的提出： 中心法则是1958年由克里克 中心法则是 年由克里克 (Crick)提出的遗传信息传递的规 提出的遗传信息传递的规 包括由DNA到DNA的复制、 的复制、 律，包括由 到 的复制 的转录和由RNA到 由DNA到RNA的转录和由 到 的转录和由 到 蛋白质的翻译等过程。（ 。（20世纪 蛋白质的翻译等过程。（ 世纪 70年代逆转录酶的发现，表明还有 年代逆转录酶的发现， 年代逆转录酶的发现 逆转录形成DNA的机制， 的机制， 由RNA逆转录形成 逆转录形成 的机制 是对中心法则的补充和丰富。） 是对中心法则的补充和丰富。）
生物信息学4分子生物学中心法则
5S
(large ribosomal subunit) (large ribosomal subunit)
原核生物的核糖体为70S，由50S和30S的大小亚基组成； 真核生物的核糖体为80S，由60S和40S的大小亚基组成。
Ribosome structure
P PP
Large subunit(60S) P P P P P A A-site aminoacyl tRNA site
RNA
类型 mRNA 信使RNA
tRNA 转运RNA
结构 单链；原核生物的mRNA为 多顺反子，真核生物的为单 顺反子。
二级结构是三叶草型结构； 三级结构为倒L型结构。
作用 DNA原始遗传信息的直接接受者；合 成蛋白质直接模板。
转运氨基酸到核糖体上；通过反密码 子识别mRNA上的密码子。
rRNA 16S (small ribosomal 核糖体RNA subunit) 23S (large ribosomal subunit) 5S (large ribosomal subunit)
Peptide bond formation
P-site
A-site
NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH C O=C O tRNA
N 2 NH CH3-CH O=C O
tRNA
A-site NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH • peptide bond formation is catalyzed O=C by peptidyl transferase(肽基转移酶) NH CH3-CH • peptide bond formation results in a shift P-site of the nascent peptide from the P-site O=C to the A-site OH O tRNA tRNA
(large ribosomal subunit) (large ribosomal subunit)
原核生物的核糖体为70S，由50S和30S的大小亚基组成； 真核生物的核糖体为80S，由60S和40S的大小亚基组成。
Ribosome structure
P PP
Large subunit(60S) P P P P P A A-site aminoacyl tRNA site
RNA
类型 mRNA 信使RNA
tRNA 转运RNA
结构 单链；原核生物的mRNA为 多顺反子，真核生物的为单 顺反子。
二级结构是三叶草型结构； 三级结构为倒L型结构。
作用 DNA原始遗传信息的直接接受者；合 成蛋白质直接模板。
转运氨基酸到核糖体上；通过反密码 子识别mRNA上的密码子。
rRNA 16S (small ribosomal 核糖体RNA subunit) 23S (large ribosomal subunit) 5S (large ribosomal subunit)
Peptide bond formation
P-site
A-site
NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH C O=C O tRNA
N 2 NH CH3-CH O=C O
tRNA
A-site NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH • peptide bond formation is catalyzed O=C by peptidyl transferase(肽基转移酶) NH CH3-CH • peptide bond formation results in a shift P-site of the nascent peptide from the P-site O=C to the A-site OH O tRNA tRNA
分子生物学的中心法则
P-site peptidyl tRNA site
5’
Small subunit(40S)
mRNA
Ribosome with bound tRNAs and mRNA
The model of tRNA.
a.a. +tRNA+ATP
氨酰-tRNA合成酶
氨酰-tRNA+AMP+PPi
氨酰-tRNA合成酶能识别tRNA，并催化反应。 对L-氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有一个专一的酶。 氨酰-tRNA合成酶的高度专一性，防止在蛋白质合成时错误的氨基酸掺入多肽。
5’ 3’
5’ 3’
Movement of the replication fork
5’
RNA primer Okazaki fragment
RNA primer
复制体(replicon)
在DNA复制过程中，由众多 的酶和蛋白质参与DNA的复 制作用。 复制体的基本活动包括： 1）双链的解开； 2）RNA引物的合成； 3）DNA链的延长； 4）切除RNA引物，填补缺 口，连接DNA片段； 5）切除和修复错配碱基。
DNA的半不连续复制
Each replication fork has a leading and a lagging strand
leading strand (synthesized continuously) replication fork 5’ 3’ 3’ 5’ replication fork
Peptide bond formation
P-site
A-site
NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH C O=C O tRNA
N 2 NH CH3-CH O=C O
中心法则详解PPT课件
向合成DNA，并要求短链RNA作引物。
❖ 逆转录酶是多功能酶：
➢ RNA指导的DNA聚合酶活性 ➢ DNA指导的DNA聚合酶活性
▪ cDNA：几乎所有真核生物mRNA分子的3‘末
端都有一段polyA,当加入寡聚dT作为引物时， mRNA就可作为模板，在逆转录酶催化下在体外合 成与其互补的DNA，称为cDNA。
▪ 双链的解开
▪ RNA引物的合成
▪ DNA链的延伸
▪ 切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片 段
1、双链的解开
一些概念：
❖ DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。 常用ori(或o）表示。许多生物的复制原点都是 富含A、T的区段。
❖ 大肠杆菌染色体DNA以及真核生物的细胞器 DNA为双链环状，只有一个复制原点，而真核 生物染色体DNA是线性双链分子，含有许多复 制起点。
合成
+
修复 作用
++
线粒体DNA 核DNA 修复 的复制 的复制 作用
（三）DNA连接酶（1967年发现）：若双链DNA中一条链有切口，
一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯 键，而使切口连 P
DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起 重要作用作用但是它不能将两条游离的DNA单链连接 起来。
DNA的生物合成 RNA的生物合成 蛋白质的生物合成
DNA的生物合成
▪ 一、DNA的半保留复制
▪ 二、与DNA复制有关的酶和蛋白质 ▪ 三、DNA的复制过程 ▪ 四、逆转录 ▪ 五、DNA的损伤修复
一、DNA的半保留复制 ▪ 定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新
形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA， 而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫半 保留复制
❖ 逆转录酶是多功能酶：
➢ RNA指导的DNA聚合酶活性 ➢ DNA指导的DNA聚合酶活性
▪ cDNA：几乎所有真核生物mRNA分子的3‘末
端都有一段polyA,当加入寡聚dT作为引物时， mRNA就可作为模板，在逆转录酶催化下在体外合 成与其互补的DNA，称为cDNA。
▪ 双链的解开
▪ RNA引物的合成
▪ DNA链的延伸
▪ 切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片 段
1、双链的解开
一些概念：
❖ DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。 常用ori(或o）表示。许多生物的复制原点都是 富含A、T的区段。
❖ 大肠杆菌染色体DNA以及真核生物的细胞器 DNA为双链环状，只有一个复制原点，而真核 生物染色体DNA是线性双链分子，含有许多复 制起点。
合成
+
修复 作用
++
线粒体DNA 核DNA 修复 的复制 的复制 作用
（三）DNA连接酶（1967年发现）：若双链DNA中一条链有切口，
一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯 键，而使切口连 P
DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起 重要作用作用但是它不能将两条游离的DNA单链连接 起来。
DNA的生物合成 RNA的生物合成 蛋白质的生物合成
DNA的生物合成
▪ 一、DNA的半保留复制
▪ 二、与DNA复制有关的酶和蛋白质 ▪ 三、DNA的复制过程 ▪ 四、逆转录 ▪ 五、DNA的损伤修复
一、DNA的半保留复制 ▪ 定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新
形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA， 而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫半 保留复制
分子生物学中心法则(二)2024
分子生物学中心法则（二）引言概述:分子生物学中心法则是一项涵盖了许多与分子生物学相关的基本原理的理论，对于我们理解生物体内各种分子间的相互作用以及生物过程的本质有着重要的意义。
本文将从五个大点出发，深入阐述分子生物学中心法则的相关内容。
正文:一、DNA复制与遗传信息的传递1. DNA复制是细胞分裂过程中的重要环节2. 酶类的作用下，DNA复制实现了准确传递遗传信息3. DNA复制的基本原理及相关酶的作用机制4. DNA复制的限制与保护机制5. DNA复制错误的纠正机制二、转录与RNA的生物合成1. 转录是DNA信息的转换与传递过程2. RNA合成的调控与影响因素3. 转录的起始、延伸与终止机制4. 转录后修饰与RNA分解的相关过程5. 转录的调控与细胞发育、适应性变化的关系三、翻译与蛋白质的合成1. 翻译是RNA信息的转换与传递过程2. tRNA与rRNA的角色与功能3. 翻译的起始、延伸与终止机制4. 翻译的调控与细胞过程的协调5. 蛋白质后修饰与功能调控的相互关系四、基因表达调控的机制1. 遗传密码的识别及转录调控的相关机制2. 染色质结构与DNA的可及性调控3. 转录因子与顺式作用元件的相互作用4. 转录后修饰的作用及影响机制5. 非编码RNA与基因表达调控的关系五、细胞凋亡与细胞周期的调控1. 细胞凋亡的调控机制及其与疾病的关系2. 细胞周期的调控及其与细胞增殖的关系3. 细胞生命信号的参与与调控过程4. 细胞周期调控与癌症的关联5. 药物干预与细胞凋亡与细胞周期调控之间的相互作用总结:分子生物学中心法则，作为现代生物学的重要理论之一，涵盖了DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译、基因表达调控以及细胞过程等多个方面。
通过深入理解其原理和机制，我们能够更好地揭示生物体内分子之间的相互作用以及生物过程的本质。
这对于我们研究生命的奥秘以及促进相关领域的发展和应用具有重要的意义。
分子生物学的中心法则TheCentralDogmaofMolecularBiology
Forward & backward(or reverse) mutation (正突变&回复突变)
forward
A
a
reverse
通常从一个野生型基因变成突变性的频率总是高于 回复突变率，如何解释？
一突变型回复成野生型，可能机制是什么？（预习基 因重组）
Multiple orientations
H5N1 高致病性禽流感
H1N1 三元重组病毒
全球 全球 亚洲 全球
死亡人数 4000万-1亿
全球100万 （美国6.98万）
美国3.38万
病死率61%
病死率1.22%
问题
1、为什么每一次大流行的流感病毒的类型都不一样？ 2、为什么如此猖狂和恐怖的流感病毒不能像天花病毒一样被“消灭”？
为什么不能通过接种疫苗进行有效的预防？
Mutations happen regularly
Therefore, the mutation can be
passed on to future generations
The size of the patch will depend on the timing of the mutation
（多向性）
A
a1 a2
a3
Beneficial & deleterious
Hbeanremfifcuial l Almost all mutations are neutral
Some terms
lethal mutation（致死突变）: Mutation that eventually results in the death of an organism carrying the mutation.
微课--中心法则--课件
烟草花叶病毒等：
复制
复制
RNA病毒
艾滋病病毒等：
逆转录
复制
3. 中心法则的地位：是生命体系中最核心、最
简约、最本质的规律
适用教材：人教版必修2《遗传与进化》 第4章第2节 基因对性状的控制
制作者：福建省莆田市第四中学
蔡英娟
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
微课《中心法则的发展》
适用教材：人教版必修2《遗传与进化》 第4章第2节基因对性状的控制
中心法则的提出
任务一：请你根据所学知识，用文 复制 字、箭头画出一张图解，表示遗传 信息的传递途径。
弗朗西斯· 克里克
分子生物学之父
资料分析 1.1965年，科学家在RNA肿瘤病毒里发现了 一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行 复制一样，RNA复制酶年以后，有人在离体实验中观察到,与核糖
体相互作用的某些抗生素如链霉素和新霉素,能打
乱核糖体对信使的选择,而接受单链DNA分子代替
mRNA，然后由单链DNA指导,把它的核苷酸顺序
译成多肽的氨基酸顺序。此外,还有人发现,细胞核 里的DNA还可以直接转移到细胞质的核糖体上,不
需要通过RNA即可控制蛋白质的合成。
翻译 任务二：请根据资料，写出遗传信息的传递 DNA 蛋白质 途径！
1.中心法则的发展
复制
各过程适用范围的几点思考： 是否所有生物均能发生中心法则的所有过程？ DNA生物的遗传信息是怎样传递的？ RNA生物（病毒）的遗传信息是怎样传递？
2.中心法则各过程的适用范围： 原核生物 DNA生物 真核生物 ： DNA病毒
复制
复制
RNA病毒
艾滋病病毒等：
逆转录
复制
3. 中心法则的地位：是生命体系中最核心、最
简约、最本质的规律
适用教材：人教版必修2《遗传与进化》 第4章第2节 基因对性状的控制
制作者：福建省莆田市第四中学
蔡英娟
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微课《中心法则的发展》
适用教材：人教版必修2《遗传与进化》 第4章第2节基因对性状的控制
中心法则的提出
任务一：请你根据所学知识，用文 复制 字、箭头画出一张图解，表示遗传 信息的传递途径。
弗朗西斯· 克里克
分子生物学之父
资料分析 1.1965年，科学家在RNA肿瘤病毒里发现了 一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行 复制一样，RNA复制酶年以后，有人在离体实验中观察到,与核糖
体相互作用的某些抗生素如链霉素和新霉素,能打
乱核糖体对信使的选择,而接受单链DNA分子代替
mRNA，然后由单链DNA指导,把它的核苷酸顺序
译成多肽的氨基酸顺序。此外,还有人发现,细胞核 里的DNA还可以直接转移到细胞质的核糖体上,不
需要通过RNA即可控制蛋白质的合成。
翻译 任务二：请根据资料，写出遗传信息的传递 DNA 蛋白质 途径！
1.中心法则的发展
复制
各过程适用范围的几点思考： 是否所有生物均能发生中心法则的所有过程？ DNA生物的遗传信息是怎样传递的？ RNA生物（病毒）的遗传信息是怎样传递？
2.中心法则各过程的适用范围： 原核生物 DNA生物 真核生物 ： DNA病毒
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分子生物学－中心法则
生物的遗传信息从 DNA传递给mRNA 的过程称为转录。根 据
mRNA 链上的遗传信 息合成蛋白质的过程， 被称为翻译或表达。 1958 年Crick 将生物 遗传信息的这种传递 方式称为 中心法则 。
1
? 在某些情况下，RNA也可是遗传信息的 携带者，如，RNA病毒能以自己的RNA 为模板自我复制。某些致癌RNA病毒通 过逆转录(reverse transcription)的方式 将遗传信息传递给DNA。
23
大肠杆菌的ori C
? 大肠杆菌染色体DNA复制起始点ori C由 245bp组成，关键序列在于两组短的重复：三 个13bp和四个9bp组成的保守序列，是大肠 杆菌中DnaA蛋白识别的位置。
24
（2）DNA解旋，形成复制叉
? 解旋酶、拓扑异构酶与复制起点结合，解开 双螺旋成两条局部的单链， SSB也随即结合 上保护单链。
? 1） 底物：dATP，dGTP，dCTP，dTTP， 总称为dNTP
? 2） DNA聚合酶，DNA-pol ? 3） 模板（template）：解开成单链的
DNA母链 ? 4） 引物（primer）：RNA引物 ? 5） 其他酶和蛋白质因子
10
1、DNA聚合酶－复制的基本 酶
? 作用特点：从引物 游离3'－OH开始 加入脱氧核苷酸， 需要底物，引物，
DNA合成需在RNA引物的基础上进行。
5′ 3′
5′
3′ 5′
RNA 引物
5′
16
解除DNA高级结构的酶与蛋白：
? DNA复制从起始点开始复制时，局部的 DNA双链必须打开，主要靠解螺旋酶 （helicase)的作用，打开后的单链还需 要单链结合蛋白与其结合，防止复性。
? 在复制叉向前移动时造成前方DNA分子 产生正超螺旋，必须由拓扑异构酶来解 决。
? （3）RNA引物的合成
引物合成酶结合上去，形成结构复杂的 引发 体。引物合成酶 合成引物。
25
起始：
Ori C 开始， 形成复杂 的引发体， 合成RNA 引物
26
2、延伸－酶催化以高速度进行
? 在DNA聚合酶Ⅲ的催化下，根据模板链 3'→ 5'的 核苷酸顺序，从引物游离 3'－OH开始加入脱氧核 苷酸，直至合成整个 DNA片断。
? 酶的催化方向： 5'→3' ，所以新生 DNA链的 延伸方向也是 5'→3' 。
? 两条链复制又同时进行。如何解决？一条链连续 合成，称为前导链；另一条链不连续合成，为滞 后链。冈崎片断：以 DNA 5' → 3' 链为模板 时合成的 不连续 的较短的 DNA 片断。
27
Leading strand synthesis
2
Reverse transcription
中心法则及补充
3
第19章 DNA 复制与修复
? （一）复制方式：半保留复制。 物质基础：双螺旋结构
4
氮标记技术证实了DNA的半保 留复制
? 以15NH4Cl为唯一氮源培养大肠杆菌，连 续培养12代，使所有DNA标记上15N；
? 在普通培养基（14N)培养一代后，所有 DNA密度介于14N ～15N之间；
5'
3'
DNA-pol I 3′? 5′外切活性： 校读（proofread）功能
A
5'
3'
G
14
DNA pol I 的酶切片段
H B
J
大片段
小片段
（Klenow fragment ）
5 ‘ →3 ' 聚合功能， 3 ' →5 '外切酶活性
5 ' →3 '外切酶活性
Hale Waihona Puke 15引物酶(Primase )
模板，能量，
Mg2+。 ? DNA聚合酶为
DNA指导的酶。
11
原核细胞DNA聚合酶539
DNA聚合酶 Ⅳ和Ⅴ：与突变存活有关的酶。 12
3'
5'
P
OH
5' 3'
DNA-pol
3'
5'
5'
3'
DNA-pol 的 5′? 3′聚合作用
13
DNA-pol I 5′? 3′外切活性 切除引物，切除突变片段
21
连接酶的催化反应
22
二、DNA复制过程(544)
? 各种生物DNA的复制过程大同小异，大致包 括以下几个阶段。
1、起始－有固定的起点
? （1）识别起始位点 复制是从DNA分子上的特定部位开始的， 这一部位叫做复制起始点(original replication)常用ori或o表示。多双向、对 称等速复制。
? 培养两代后， 14N和14N ～15N杂合分子等 量出现。
? 继续培养， 14N分子增多。
5
含15N-DNA 的细菌 培养于普 通培养液
第一代 继续培养于 普通培养液
第二代
(深蓝: 15N) (粉红: 14N)
DNA半保留复制的证据
普通DNA 重DNA 中等密度DNA 普通DNA 中等密度DNA
17
3、解螺旋酶 (helicase)
作用：断裂互补碱基间的氢键，使DNA 成单链 。
解螺旋酶 ATP
基因：dnaA 、B、C… 蛋白：DnaA 、B、C…
18
4、拓扑异构酶（topoisomerase,Topo）
一类能调节DNA分子超螺旋类型和水平的酶。 DNA正超螺旋与负超螺旋
酶Ⅱ， 引入负
超螺旋
拓扑异 构酶Ⅰ
复制前方形成 DNA双螺旋 正超螺旋
复制后形成 负超螺旋
19
作用方式：切割DNA链，使其松弛后再连接。
消除复制叉前方形成的正超螺旋，即
Topo Ⅱ:
引入负超螺旋。切割DNA双链，此时 不需ATP；尔后由ATP供能，连接切
口。
Topo Ⅰ:
不需ATP，切割双链DNA中的一链 ，使DNA松弛后, 连接切口。
6
二）复制的方式和特点
7
8
第二节 原核生物DNA的复制
? DNA的复制实际上就是以DNA为模板在 DNA聚合酶作用下，将游离的四种脱氧 三核苷酸(dATP,dGTP,dCTP,dTTP,简写为 dNTP)聚合成DNA
? 这是一个非常复杂的酶促反应，需要许 多种酶和蛋白质参与。
9
一、DNA复制所需原料
临床上使用的某些抗肿瘤药（如喜树碱 等）是通过抑制Topo酶活性而杀死肿瘤细胞 的。
20
5、DNA 连接酶－连接 DNA 片断的酶
? 连接酶(ligase)的作用是催化相邻的DNA 片段以3' 、5' －磷酸二酯键相连接。 连接反应中的能量来自ATP(动物细胞或 噬菌体）或NAD＋（细菌)。
? 连接酶要求催化反应时缺口处有一条链 是连续的。不能将两条游离的DNA分子 连接起来。
生物的遗传信息从 DNA传递给mRNA 的过程称为转录。根 据
mRNA 链上的遗传信 息合成蛋白质的过程， 被称为翻译或表达。 1958 年Crick 将生物 遗传信息的这种传递 方式称为 中心法则 。
1
? 在某些情况下，RNA也可是遗传信息的 携带者，如，RNA病毒能以自己的RNA 为模板自我复制。某些致癌RNA病毒通 过逆转录(reverse transcription)的方式 将遗传信息传递给DNA。
23
大肠杆菌的ori C
? 大肠杆菌染色体DNA复制起始点ori C由 245bp组成，关键序列在于两组短的重复：三 个13bp和四个9bp组成的保守序列，是大肠 杆菌中DnaA蛋白识别的位置。
24
（2）DNA解旋，形成复制叉
? 解旋酶、拓扑异构酶与复制起点结合，解开 双螺旋成两条局部的单链， SSB也随即结合 上保护单链。
? 1） 底物：dATP，dGTP，dCTP，dTTP， 总称为dNTP
? 2） DNA聚合酶，DNA-pol ? 3） 模板（template）：解开成单链的
DNA母链 ? 4） 引物（primer）：RNA引物 ? 5） 其他酶和蛋白质因子
10
1、DNA聚合酶－复制的基本 酶
? 作用特点：从引物 游离3'－OH开始 加入脱氧核苷酸， 需要底物，引物，
DNA合成需在RNA引物的基础上进行。
5′ 3′
5′
3′ 5′
RNA 引物
5′
16
解除DNA高级结构的酶与蛋白：
? DNA复制从起始点开始复制时，局部的 DNA双链必须打开，主要靠解螺旋酶 （helicase)的作用，打开后的单链还需 要单链结合蛋白与其结合，防止复性。
? 在复制叉向前移动时造成前方DNA分子 产生正超螺旋，必须由拓扑异构酶来解 决。
? （3）RNA引物的合成
引物合成酶结合上去，形成结构复杂的 引发 体。引物合成酶 合成引物。
25
起始：
Ori C 开始， 形成复杂 的引发体， 合成RNA 引物
26
2、延伸－酶催化以高速度进行
? 在DNA聚合酶Ⅲ的催化下，根据模板链 3'→ 5'的 核苷酸顺序，从引物游离 3'－OH开始加入脱氧核 苷酸，直至合成整个 DNA片断。
? 酶的催化方向： 5'→3' ，所以新生 DNA链的 延伸方向也是 5'→3' 。
? 两条链复制又同时进行。如何解决？一条链连续 合成，称为前导链；另一条链不连续合成，为滞 后链。冈崎片断：以 DNA 5' → 3' 链为模板 时合成的 不连续 的较短的 DNA 片断。
27
Leading strand synthesis
2
Reverse transcription
中心法则及补充
3
第19章 DNA 复制与修复
? （一）复制方式：半保留复制。 物质基础：双螺旋结构
4
氮标记技术证实了DNA的半保 留复制
? 以15NH4Cl为唯一氮源培养大肠杆菌，连 续培养12代，使所有DNA标记上15N；
? 在普通培养基（14N)培养一代后，所有 DNA密度介于14N ～15N之间；
5'
3'
DNA-pol I 3′? 5′外切活性： 校读（proofread）功能
A
5'
3'
G
14
DNA pol I 的酶切片段
H B
J
大片段
小片段
（Klenow fragment ）
5 ‘ →3 ' 聚合功能， 3 ' →5 '外切酶活性
5 ' →3 '外切酶活性
Hale Waihona Puke 15引物酶(Primase )
模板，能量，
Mg2+。 ? DNA聚合酶为
DNA指导的酶。
11
原核细胞DNA聚合酶539
DNA聚合酶 Ⅳ和Ⅴ：与突变存活有关的酶。 12
3'
5'
P
OH
5' 3'
DNA-pol
3'
5'
5'
3'
DNA-pol 的 5′? 3′聚合作用
13
DNA-pol I 5′? 3′外切活性 切除引物，切除突变片段
21
连接酶的催化反应
22
二、DNA复制过程(544)
? 各种生物DNA的复制过程大同小异，大致包 括以下几个阶段。
1、起始－有固定的起点
? （1）识别起始位点 复制是从DNA分子上的特定部位开始的， 这一部位叫做复制起始点(original replication)常用ori或o表示。多双向、对 称等速复制。
? 培养两代后， 14N和14N ～15N杂合分子等 量出现。
? 继续培养， 14N分子增多。
5
含15N-DNA 的细菌 培养于普 通培养液
第一代 继续培养于 普通培养液
第二代
(深蓝: 15N) (粉红: 14N)
DNA半保留复制的证据
普通DNA 重DNA 中等密度DNA 普通DNA 中等密度DNA
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3、解螺旋酶 (helicase)
作用：断裂互补碱基间的氢键，使DNA 成单链 。
解螺旋酶 ATP
基因：dnaA 、B、C… 蛋白：DnaA 、B、C…
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4、拓扑异构酶（topoisomerase,Topo）
一类能调节DNA分子超螺旋类型和水平的酶。 DNA正超螺旋与负超螺旋
酶Ⅱ， 引入负
超螺旋
拓扑异 构酶Ⅰ
复制前方形成 DNA双螺旋 正超螺旋
复制后形成 负超螺旋
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作用方式：切割DNA链，使其松弛后再连接。
消除复制叉前方形成的正超螺旋，即
Topo Ⅱ:
引入负超螺旋。切割DNA双链，此时 不需ATP；尔后由ATP供能，连接切
口。
Topo Ⅰ:
不需ATP，切割双链DNA中的一链 ，使DNA松弛后, 连接切口。
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二）复制的方式和特点
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第二节 原核生物DNA的复制
? DNA的复制实际上就是以DNA为模板在 DNA聚合酶作用下，将游离的四种脱氧 三核苷酸(dATP,dGTP,dCTP,dTTP,简写为 dNTP)聚合成DNA
? 这是一个非常复杂的酶促反应，需要许 多种酶和蛋白质参与。
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一、DNA复制所需原料
临床上使用的某些抗肿瘤药（如喜树碱 等）是通过抑制Topo酶活性而杀死肿瘤细胞 的。
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5、DNA 连接酶－连接 DNA 片断的酶
? 连接酶(ligase)的作用是催化相邻的DNA 片段以3' 、5' －磷酸二酯键相连接。 连接反应中的能量来自ATP(动物细胞或 噬菌体）或NAD＋（细菌)。
? 连接酶要求催化反应时缺口处有一条链 是连续的。不能将两条游离的DNA分子 连接起来。