原核生物DNA复制的特点PPT课件
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生物化学·DNA的复制和修复-PPT文档资料
（某些噬菌体DNA复制方式）
（线粒体DNA的复制 方式）
Байду номын сангаас成一次复制的时间：
细菌DNA复制叉移动速度：50 000bp/min 真核生物1000～3000bp/min 例：某细菌的染色体是环状的双链DNA分子，有 5.2×106个碱基对
三、原核生物DNA聚合反应有关的酶类
（一）DNA聚合酶(DNA polymetases) （二）引物酶(peimase)：启动RNA引 物链的合成。 (三） DNA连接酶（DNA ligase） p419（四）DNA的两条链解开后才能 作为模板，解开其双螺旋的结构是一 些酶和蛋白共同作用的结果，目前已 知的解旋、解链酶共3种，包括拓扑异 构酶(topoisomerase)、DNA解链酶 (DNA helicase)、DNA单链结合蛋白 (single-strand binding protein, SSB)。
反转录(reverse transcription)：
以RNA为模板将遗传信息 传给DNA的过程。
目
录
第一节 DNA的复制（DNA指导下的DNA合成） 第二节 DNA的损伤与修复
第三节 DNA突变
第一节 DNA的半保留复制
一、概念和实验依据
二、DNA复制的起始点和方式
三、 DNA聚合反应有关的酶类
DNA的半保留复制实验依据
1958年Meselson & stahl用同位素示踪标记和密度梯度 离心技术实验,证明了DNA是采取半保留的方式进行复制:
将E.Coli培养在以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中生长； 提取其DNA；进行氯化铯密度梯度离心。再移至14N培养基 中生长、提取DNA、离心分析。
第十四章 DNA的复制和修复
原核生物DNA复制的特点
DNA拓扑异构酶
定义：能够改变 DNA拓扑结构的 酶
功能：在DNA复 制过程中，负责 解开DNA双螺旋 和重新缠绕，确 保复制顺利进行
分类：分为DNA 拓扑异构酶I和 DNA拓扑异构酶 II，具有不同的 酶活性和作用方 式
作用机制：通过 识别和结合DNA， 利 用 AT P 水 解 产 生的能量，改变 DNA的拓扑结构
THANK YOU
汇报人：X，如细胞周期、环境因素等， 以确保DNA复制的时序性和准确性。
复制过程简单
原核生物DNA复制不需要引物，直接以DNA两条链为模板进行复制。
原核生物DNA复制过程中，DNA聚合酶的合成与复制同步进行，不需要额外的调控。
原核生物DNA复制速度较快，可以在短时间内完成大量DNA的合成。
复制终止点的位置： 原核生物DNA复制 的终止点通常位于 复制起始点附近
复制终止点的特征： 复制终止点通常具 有特定的DNA序列， 如 Tu s - Te r 复 合 物
复制终止点的调控： 原核生物通过一系 列复杂的调控机制 来控制复制终止点 的活性
复制终止点的作用： 复制终止点的确定 有助于确保DNA复 制的准确性和完整 性
复制方式为二分裂
复制方式：原核生物DNA复制方式为二分 裂，即DNA分子在分裂时形成两个子代 DNA分子。
复制特点：原核生物DNA复制速度快，且 具有高度的保真性，保证了遗传信息的稳 定传递。
复制机制：原核生物DNA复制过程中， DNA聚合酶催化DNA链的延长，同时与 DNA模板链相互作用，确保复制的准确性。
其他酶类
DNA聚合酶：催化DNA链的合成 解旋酶：解开DNA双螺旋结构 引物酶：合成RNA引物 拓扑异构酶：调节DNA拓扑结构
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。
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
原核生物与真核生物DNA复制转录和翻译的特征比较 ppt课件
，三种聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助 下才能进行RNA的转录，其RNA聚合酶对转录
启动子的识别也比原核生物要复杂得多。原核 生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA 。
原核与真核生物 翻译的特点
1、翻译的相同点 2、翻译的不同点
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1、转录的相同点
RNA合成方向都是从5’到3’，以DNA双链中 的反义链为模版，在RNA聚合酶催化下，以4 种三磷酸腺苷为原料，根据碱基互补配对原则 ，各核苷酸之间通过形成磷酸二酯键，不需要 引物的参与，合成的RNA带有与DNA编码链相 同的序列。转录的基本过程包括模版识别、转 录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。
2、DNA复制的不同点
1）真核生物DNA的合成只是在细胞周期 的S期进行，而原核生物则在整个细胞生长 过程中都可进行DNA合成 ； 2）真核生物每条染色质上有多处复制起始 点，而原核生物只有一个起始点；且真核 生物DNA复制的起始需要起始点复合物（ ORC）的参与，而原核生物是由多种蛋白 质有序地作用与复制起始点来引发DNA的 复制过程； 3）真核生物DNA的合成所需的RNA引物 及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核 生物要短。
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启动子的识别也比原核生物要复杂得多。原核 生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA 。
原核与真核生物 翻译的特点
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1、转录的相同点
RNA合成方向都是从5’到3’，以DNA双链中 的反义链为模版，在RNA聚合酶催化下，以4 种三磷酸腺苷为原料，根据碱基互补配对原则 ，各核苷酸之间通过形成磷酸二酯键，不需要 引物的参与，合成的RNA带有与DNA编码链相 同的序列。转录的基本过程包括模版识别、转 录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。
2、DNA复制的不同点
1）真核生物DNA的合成只是在细胞周期 的S期进行，而原核生物则在整个细胞生长 过程中都可进行DNA合成 ； 2）真核生物每条染色质上有多处复制起始 点，而原核生物只有一个起始点；且真核 生物DNA复制的起始需要起始点复合物（ ORC）的参与，而原核生物是由多种蛋白 质有序地作用与复制起始点来引发DNA的 复制过程； 3）真核生物DNA的合成所需的RNA引物 及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核 生物要短。
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原核生物与真核生物DNA复制的区别ppt课件
真核生物
多个
可能有“蛋白质-DNA复合物参与”
短、少
短
多个 双向复制
DNA-polα 起始引发， 引物 酶活性 DNA-polδ 解螺旋酶活 性 增殖细胞核抗原 复制因子 DNA拓扑异构酶理顺 DNA双链
6
1
原核生物与真核生物DNA复制的 区别
李正浩
2
DNA的复制的必要条件
1. 模板：母链DNA解链成单链后的两条链均可作为摸板。 2. 原料：4种脱氧核苷三磷酸。 3. 需要一小段RNA作为引物，提供3'-OH末段。 4. 需要ATP和无机离子。 5. 需要多种酶和蛋白因子：如引物酶、DNA聚合酶、DNA
5
原核生物和真核生物DNA复制的起始阶段的特点比较
复制起始点 起始点识别 引物 起始点长度 复制单位 参与的酶和蛋白因子
原核生物
一个 OriC
DnaA
长、多
长
一个 双向复制
DnaA 识别复制起始点 DnaB 解螺旋酶活性 DnaC 运载和协助DnaB DnaG引物酶活性 SSB 稳定解开的单链DNA DNA拓扑异构酶理顺DNA 双链
原核生物和真核生物dna复制的起始阶段的特点比较原核生物真核生物复制起始点一个oric多个起始点识别dnaa可能有蛋白质dna复合物参与引物复制单位一个双向复制多个双向复制参与的酶和蛋白因子dnaa识别复制起始点dnab解螺旋酶活性dnac运载和协助dnabdnag引物酶活性ssb稳定解开的单链dnadna拓扑异构酶理顺dnadnapol起始引发引物酶活性dnapol解螺旋酶活增殖细胞核抗原复制因子dna拓扑异构酶理顺dna双链
• 真核生物DNA聚合酶
• DNA-polα 起始引发，引物 酶活性。
原核生物与真核生物DNA复制的特点课件
05
DNA复制的调控
启动子的调控
启动子是DNA复制的起始位点，对DNA复制的速度和方向起着关键作用。
原核生物的启动子通常包含一个或多个RNA聚合酶识别、结合和转录起 始的位点，而真核生物的启动子则包含一个主要和多个次要的RNA聚合
酶结合位点。
启动子的调控可以通过改变其序列、甲基化修饰或结合其他调控蛋白来 实现，从而影响DNA复制的起始。
04
DNA复制的生物学意义
遗传信息的传递
01
遗传信息是生命延续和物种繁衍 的基础，DNA复制确保遗传信息 从一代传递到下一代，保持物种 的遗传连续性。
02
DNA复制过程中，遗传信息从亲 代传递给子代，确保后代具备与 亲代相似的遗传特征。
保证遗传信息的稳定性
DNA复制是高度精确的过程，通过 一系列复杂的酶促反应和调控机制， 确保遗传信息在复制过程中不被篡改 或出错。
DNA复制过程中存在多种修复机制， 能够纠正复制过程中出现的错误，从 而保证遗传信息的稳定性。
细胞分裂与增殖的基础
DNA复制是细胞分裂与增殖的必要条 件，只有完成DNA复制，细胞才能进 行分裂和增殖，形成新的个体或组织。
DNA复制的精确性和稳定性对于维持 细胞正常的生长、发育和功能至关重 要，任何复制错误都可能导致细胞异 常或疾病的发生。
此外，原核生物的DNA复制过 程中没有真核生物的复杂调控 机制，因此复制速度较快。
不需要引物
原核生物的DNA复制不需要引物。
在复制过程中，DNA聚合酶可以直接以母链为模板，从头开始合成子链，避免了 引物合成和去除的步骤，提高了复制速度和效率。
02
真核生物DNA复制的特点
全保留复制
全保留复制是指真核生物在DNA复制过程中，新链的合成从DNA 链的末端开始，逐步向复制起始位点方向进行，最终保留原有的 DNA序列。这种复制方式可以确保遗传信息的完整性和稳定性。
原核生物dna的复制特点
原核生物dna的复制特点
1. 嘿，你知道吗，原核生物 DNA 的复制那可是相当有特点的呀！就好比盖房子，有它独特的方式呢。
比如大肠杆菌，它在复制时可是有一套精妙流程的。
2. 哇塞，原核生物 DNA 的复制速度那叫一个快啊！就如同赛车在跑道上疾驰。
像细菌，快速地进行着 DNA 复制，保证自己的生存和繁衍。
3. 哎呀呀，原核生物 DNA 的复制还有个特点很有趣呢！它只有一个复制起点，这就好比是一条路的起点，一切从这里开始。
像噬菌体就是这样的呀！
4. 嘿呀，原核生物 DNA 的复制可是很高效的哟！简直就是一台精密运转的机器。
举个例子，支原体在进行DNA 复制时，一点也不浪费时间和精力呢。
5. 哇哦，原核生物 DNA 的复制还有一点很特别呢！它是连续进行的呀，这和我们做事情一鼓作气是不是很像？比如常见的球菌就是如此呢。
6. 哈哈，原核生物 DNA 的复制会形成“θ”结构，这多有意思啊！就像一
个特别的标志一样。
像某些蓝藻，它们的DNA 复制就会出现这样的结构呢。
7. 哎哟喂，原核生物 DNA 的复制还有一种酶很关键呢！这就像是一把钥匙能打开重要的门。
许多原核生物都靠着这些酶来完成 DNA 复制呢。
8. 原核生物 DNA 的复制特点可真不少呀！这就使得它们在生物界有着独特的地位呢。
所以说呀，了解这些特点真的很重要呢！。
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
《DNA复制》PPT课件
了解内容：
①基因组复制与细胞分裂的关系；②复制叉移动方向
的确定；真核生物DNA聚合酶的种类及各自的功能；
③DNA复制的调控。
精选课件ppt
3
1 引言---基因组复制与细胞分裂的关系
细胞在每次分裂的过程中，整个基因组都必 须精确地复制一次。
如何保证这一点？两个原则 (1) DNA复制的启动决定了细胞的进一步分裂; (2) 复制过程完成前，细胞是不会发生分裂的。
解旋酶(helicase): 使DNA的两条链分开，它通常利 用ATP水解来提供必需的能量；
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48
拓扑异构酶 （DNA Topisomerase ）
拓扑异构酶的种类分为Ⅰ型和Ⅱ型。 原核拓扑构酶Ⅰ：
MW=100kD，单肽链，含3~4个Zn。 作用是暂时切断一条DNA链，形成酶-DNA共 价中间物而使超螺旋DNA松弛，然后再将切断的 单链DNA连接起来。每次改变一个连环数。
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4
2 复制子(replicon)
2.1 复制子的定义 2.2 不同生物复制子的数目 2.3 复制眼概念 2.4 复制叉概念及其移动方向的实验确定 2.5 复制的模式---起点、方向和速度
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5
2.1 复制子的定义
DNA中发生一次复制的单位称为复制子(replicon) 。 复制子是根据它含有复制所需的控制元件来定义的，
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36
4.1 大肠杆菌DNA聚合酶的种类及其功能
SOS 修复
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37
4.1.1 大肠杆菌DNA聚合酶 I、II、 III 的性质比较
性质 3`→5`外切
聚合酶 I +
聚合酶 II
【课件】DNA的复制课件高一下学期生物人教版必修2
T 5'
3'
A
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A TT
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A
A
三、DNA复制的过程
4、过程与条件
解旋
细胞提供ATP 需要解旋酶的作用 结果：氢键断裂，双链打开
边解旋边复制
三、DNA复制的过程
（3）合成子代DNA 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
3'
CT GA AG TC
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GA
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A
3'
5'
方向：子链5’到3’双向复制
C G
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T A TGCA TGA T CGAGC T T T GA T A CG T A C T AG C T CGA A A
T
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DNA的复制转录和翻译.ppt
2)转录起始和延伸(Initiation & Extension)
酶与启动基因的结合 原 DNA局部解螺旋(10-20bp) 核 全酶至转录起始位点，σ释放，转录开始,第一个磷酸二 生 脂键形成（原核） 物 核心酶覆盖双链DNA和RNA复合物，向前推进，边解螺
旋，边释放RNA链，已转录区重螺旋（原核）。
2）连接冈崎片段
在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎 片段连接起来，形成完整的DNA长链
原核生物和真核生物DNA复制区别
区别 DNA合成的时期
原核生物 整个细胞生长过程
复制起点数
单个
RNA引物长度 冈崎片段长度
10~16核苷酸 1000~2000核苷酸
前导链与后随链的合成 聚合酶Ⅲ同时控制
真核生物：过程相似，但由RNA聚合酶Ⅱ起始，且需转录因子， 如TBP, CTF等。
3)转录终止（Termination)
原 核 生 物
终止信号（终止子）：AA/UGA, UAG 依赖ρ因子的终止子:ρ附着在新生RNA链上，随全 酶至终止子
不依赖ρ因子的终止子:终止序列中富含G·C碱基对 ，其下游6-8个A(PolyA).RNA上的茎环(发夹)结构
mRNA不加工tRNA、rRNA需加工 mRNA、tRNA、rRNA均 加工
3、DNA序列翻译
翻译(Translation)：以mRNA为模板，以氨 基酸为底物，在核糖体上通过各种tRNA， 酶和辅助因子的作用，合成多肽的过程。
mRNA: 5’- AUG.GUG. UUU…-3’
密码子
氨基酸: 3’- Try – Val – Phe –.-5’
单肽链的大分子蛋白质，可被特异的蛋白酶水解为两个片段， 其中的大片段称为Klenow fragment，具有5'→3'聚合酶活性和 3'→5'外切酶的活性。
原核生物dna复制特点
原核生物dna复制特点原核生物DNA复制的特点1.单起点复制：原核生物的DNA复制通常从一个特定的起点开始，形成一个复制泡。
这与真核生物的多起点复制不同。
2.快速复制：原核生物的DNA复制速度通常比真核生物要快得多。
这是因为原核生物的基因组较小，同时缺少真核生物DNA复制中需要处理复杂序列和结构的大量酶和蛋白质。
3.半保留复制：原核生物的DNA复制是半保留的，即在复制过程中，每个亲本DNA链作为模板，合成一个新的亲子链。
每个新合成的DNA双链分子都由一个亲源链和一个新合成的链组成。
4.无内切酶：原核生物缺少内切酶，因此无法通过内切酶修复DNA复制过程中产生的错误。
这就意味着原核生物的DNA 复制过程中出现的错误将会遗传到下一代。
5.缺少端保护酶：原核生物缺乏端保护酶，使得DNA链末端容易受到外界的侵害和损伤。
这可能导致DNA复制过程中的错误积累，从而影响基因组的稳定性和完整性。
6.缺乏DNA修复机制：与真核生物相比，原核生物的DNA修复机制较为简单。
原核生物缺乏复杂的DNA修复酶系统，因此对于DNA损伤的修复能力有限。
7.RNA引物：原核生物中的DNA复制是通过RNA引物启动的。
即在DNA复制过程中，RNA引物与DNA模板配对，作为DNA复制的起始点。
8.连续复制和间断复制：在原核生物的DNA复制过程中，有连续复制和间断复制两种模式。
连续复制是指DNA双链的两个亲源链在复制过程中，都持续地合成新的亲子链。
而间断复制则是一种半连续的复制方式，其中至少一个亲源链是通过断续式的合成来复制的。
以上是原核生物DNA复制的一些特点，这些特点决定了原核生物在复制过程中的机制和限制，对进一步研究原核生物的遗传和进化具有重要意义。
原核生物DNA复制的特点
5´
3´
解旋酶
解链酶
引物酶和引
SSB
发体
DNA聚合 酶III
DNA聚 合酶I
RNA引物
3´ 5´ RNA引
物
3´ 5´
• 5）由DNA连接酶将DNA片段连接起来，成 为大分子DNA链。
用于把 DNA 双链解开形成单链。利用 水解 ATP 释放的能量，催化双链 DNA 解链。
2）单链结合蛋白（ SSBቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ蛋白）
SSB 蛋白可牢固地结合在单链 DNA 上，在原 核生物中表现出协同效应，如第一个 SSB 蛋白结 合到DNA 上去的能力为 1 ，第二个 SSB 蛋白结 合能力则高达 103 。 SSB 蛋白的作用是保证被 解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构， 它以四聚体形式存在于复制叉处，待单链复制后 才掉下，重新循环。所以， SSB 蛋白只保持单链 的存在，并不起解链的作用。
DNA聚合酶Ⅱ
DNA聚合酶Ⅲ
总结
• 归纳起来，在 复制叉处 DNA的合成 可以分为以下 几步：
• （1）首先由 解链蛋白和解 旋蛋白使 DNA双链解 开。
5´
3´
解旋酶
解链酶
引物酶和引
SSB
发体
DNA聚合 酶III
DNA聚 合酶I
RNA引物
3´ 5´ RNA引
物
3´ 5´
5´
3´
• （2）前导链的合 成是按5` → 3`方向 连续合成（复制叉
（岗奇片段），直 到另一RNA引物 的5`-末端。该反 应由DNA聚合酶 Ⅲ或相应的DNA 聚合酶所催化。
5´
3´
解旋酶
解链酶
引物酶和引
SSB
发体
原核生物与真核生物DNA复制的特点课件
05 DNA复制的研究进展与 展望
DNA复制的分子机制研究
揭示DNA复制起始、延伸和终止 的分子机制，以及参与DNA复制 的酶和蛋白复合物的结构和功能。
深入研究DNA聚合酶和其他复制 相关蛋白的相互作用，以及它们
在复制过程中的动态变化。
探索DNA复制过程中DNA损伤 修复和细胞周期调控的分子机制， 以揭示DNA复制与细胞生长和发
真核生物的细胞分裂需要更多的准备和调节过程，这也增加了复制周期的时间。
需要引物
真核生物的DNA复制需要引物 来启动复制过程。
引物是在DNA聚合酶的作用下 合成的小段RNA或DNA，它与 DNA模板链结合并作为复制的 起始点。
引物为DNA聚合酶提供了结合 位点，并确保复制的准确性。
半不连续复制
真核生物的DNA复制是半不连续的， 即DNA链的合成方向是不对称的。
02
原核生物多为单细胞生物，细胞 分裂周期短，因此DNA复制周期 也相对较短。
不需要引物
原核生物的DNA聚合酶具有引物酶 活性，能够自我提供引物，因此不需 要额外提供引物。
不需要引物可以缩短复制时间，提高 复制效率。
半保留复制
原核生物的DNA复制采用半保留复制方式，即母链和子链各保留一条。
半保留复制能够保证遗传信息的稳定传递。
探索DNA复制的时空调控机制，以及 DNA复制与细胞分裂、分化、凋亡等
生物学过程的相互影响。
研究DNA复制与表观遗传学的关系， 以及表观遗传修饰如何影响DNA复制
和基因表达。
深入探究DNA复制过程中突变和重组 的机制，以及这些机制在生物进化中的
作用。
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领头链的合成速度较快，但错误率较 高；随从链的合成速度较慢，但错误 率较低。
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• 引发体可以沿模板链5’→ 3’方向移动,具 有识别合成起始位点的功能，移动到一定 位置上即可引发RNA引物的合成。
• 移动和引发均需要ATP提供能量， n’蛋白 具有ATP酶的活力。引发体的移动与复制叉 移动的方向相同，与冈崎片段的合成方向 相反。
11
12
3、DNA复制的延伸
• 前导链和后随链的合成同时进行。 • DNA 的复制过程中，所有DNA 聚合酶的方
9
2、DNA复制的引发
开始DNA合成时，都需要RNA引物引发复 制，前导链只要有一段RNA引物，DNA聚 合酶就可以一直合成下去，而后随链的引 发过程比较复杂。
10
后随链的引发过程
• 引发前体:它由多种蛋白质dnaA、dnaB、 dnaC、n、n’、n’’和i组成。引发前体再 与引发酶(RNA聚合酶)结合组装成引发体。
8
3)DNA 拓扑异构酶（DNA topoisomerase）
• DNA拓扑异构酶在DNA解链时在将要打结 或已打结处作切口。下游的DNA穿越切口 并作一定程度的旋转，把结打开或解松， 然后旋转复位连结。这样解链就不因打结 的阻绊而继续下去。即使出现打结现象， 双链的局部打开，也会导致DNA超螺旋的 其他部分过度拧转，形成正超螺旋。拓扑 酶通过切断、旋转和再连接的作用，实现 DNA超螺旋的转型，即把正超螺旋变成负 超螺旋。
用于把 DNA 双链解开形成单链。利用 水解 ATP 释放的能量，催化双链 DNA 解 链。
7
2）单链结合蛋白（ SSB 蛋白）
SSB 蛋白可牢固地结合在单链 DNA 上，在原核 生物中表现出协同效应，如第一个 SSB 蛋白结合 到DNA 上去的能力为 1 ，第二个 SSB 蛋白结合能 力则高达 103 。 SSB 蛋白的作用是保证被解链酶 解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以 四聚体形式存在于复制叉处，待单链复制后才掉 下，重新循环。所以， SSB 蛋白只保持单链的存 在，并不起解链的作用。
16
DNA聚合酶Ⅰ
17
DNA聚合酶Ⅱ
18
DNA聚合酶Ⅲ
19
20
21
22
23
总结
• 归纳起来，在 复制叉处 DNA的合成 可以分为以下 几步：
• （1）首先由 解链蛋白和解 旋蛋白使 DNA双链解 开。
5´
3´
解旋酶
解链酶
引物酶和引
A聚 合酶I
RNA引物
3´ 5´ RNA引
物
3´ 5´
24
5´
3´
• （2）前导链的合成 是按5` → 3`方向连 续合成（复制叉移 动方向）；滞后链 的合成是：在单链 模板的岗奇片段起 点上，由RNA聚合 酶合成一小段RNA 或结合一小段预先 形成的RNA。
SSB
DNA聚合 酶III DNA聚 合酶I
3´ 5´ RNA引
4
一、原核生物DNA的复制特点
• 1、DNA双螺旋的解旋 • 2、DNA复制的引发 • 3、DNA复制的延伸 • 4、DNA复制的终止 • 5、DNA聚合酶
5
1、DNA双螺旋的解旋
DNA 复制时，双链首先解开，形成复制 叉，复制叉的形成过程有多种酶和蛋白质 参与。将主要的酶和蛋白质介绍如下。
6
1)DNA 解链酶（ DNAhelicase ）
2.4.1原核生物DNA的复制特点
---《分子生物学》 主讲人：罗龙欣
1
以大肠杆菌为例
一.基因组简介 1.双链环状DNA分子 2.复制起始区位于其 遗传图的84min附近
2
3
大肠杆菌染色体的复制是朝两个方向进 行的，环形DNA复制时，DNA会形成类 似字母θ的形状，两个复制叉在距起始点 180ο处会合。
物
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
RNA引物
3´ 5´
25
• 3）以此RNA为引 物，从5` → 3`方向 合成DNA片段 （岗奇片段），直 到另一RNA引物的 5`-末端。该反应由 DNA聚合酶Ⅲ或 相应的DNA聚合 酶所催化。
5´
3´
SSB
DNA聚合 酶III DNA聚 合酶I
3´ 5´ RNA引
3´ 5´ RNA引
物
3´ 5´
27
• 5）由DNA连接酶将DNA片段连接起来，成 为大分子DNA链。
28
29
望各位批评指正
谢谢
30
物
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
RNA引物
3´ 5´
26
• 4）在DNA聚合酶 Ⅰ的5` → 3` 核酸 外切酶作用下， 水解除去RNA引 物，所出现的缺 口由聚合酶Ⅰ催 化DNA片段的继 续延长反应来填 补。
5´
3´
解旋酶
解链酶
引物酶和引
SSB
发体
DNA聚合 酶III
DNA聚 合酶I
RNA引物
向都是 5 '→ 3 '，而不是 3 '→ 5 '。前导链是 连续复制的，为了解释 3 '→ 5 '是如何合成 后随链的，冈崎提出了 DNA 的半不连续复 制。即后随链是通过冈崎片段的连接来合 成的，是不连续的，称之为 DNA 的半不连 续复制。
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4、DNA复制的终止
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5、DNA聚合酶
• 移动和引发均需要ATP提供能量， n’蛋白 具有ATP酶的活力。引发体的移动与复制叉 移动的方向相同，与冈崎片段的合成方向 相反。
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3、DNA复制的延伸
• 前导链和后随链的合成同时进行。 • DNA 的复制过程中，所有DNA 聚合酶的方
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2、DNA复制的引发
开始DNA合成时，都需要RNA引物引发复 制，前导链只要有一段RNA引物，DNA聚 合酶就可以一直合成下去，而后随链的引 发过程比较复杂。
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后随链的引发过程
• 引发前体:它由多种蛋白质dnaA、dnaB、 dnaC、n、n’、n’’和i组成。引发前体再 与引发酶(RNA聚合酶)结合组装成引发体。
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3)DNA 拓扑异构酶（DNA topoisomerase）
• DNA拓扑异构酶在DNA解链时在将要打结 或已打结处作切口。下游的DNA穿越切口 并作一定程度的旋转，把结打开或解松， 然后旋转复位连结。这样解链就不因打结 的阻绊而继续下去。即使出现打结现象， 双链的局部打开，也会导致DNA超螺旋的 其他部分过度拧转，形成正超螺旋。拓扑 酶通过切断、旋转和再连接的作用，实现 DNA超螺旋的转型，即把正超螺旋变成负 超螺旋。
用于把 DNA 双链解开形成单链。利用 水解 ATP 释放的能量，催化双链 DNA 解 链。
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2）单链结合蛋白（ SSB 蛋白）
SSB 蛋白可牢固地结合在单链 DNA 上，在原核 生物中表现出协同效应，如第一个 SSB 蛋白结合 到DNA 上去的能力为 1 ，第二个 SSB 蛋白结合能 力则高达 103 。 SSB 蛋白的作用是保证被解链酶 解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以 四聚体形式存在于复制叉处，待单链复制后才掉 下，重新循环。所以， SSB 蛋白只保持单链的存 在，并不起解链的作用。
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DNA聚合酶Ⅰ
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DNA聚合酶Ⅱ
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DNA聚合酶Ⅲ
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总结
• 归纳起来，在 复制叉处 DNA的合成 可以分为以下 几步：
• （1）首先由 解链蛋白和解 旋蛋白使 DNA双链解 开。
5´
3´
解旋酶
解链酶
引物酶和引
A聚 合酶I
RNA引物
3´ 5´ RNA引
物
3´ 5´
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5´
3´
• （2）前导链的合成 是按5` → 3`方向连 续合成（复制叉移 动方向）；滞后链 的合成是：在单链 模板的岗奇片段起 点上，由RNA聚合 酶合成一小段RNA 或结合一小段预先 形成的RNA。
SSB
DNA聚合 酶III DNA聚 合酶I
3´ 5´ RNA引
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一、原核生物DNA的复制特点
• 1、DNA双螺旋的解旋 • 2、DNA复制的引发 • 3、DNA复制的延伸 • 4、DNA复制的终止 • 5、DNA聚合酶
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1、DNA双螺旋的解旋
DNA 复制时，双链首先解开，形成复制 叉，复制叉的形成过程有多种酶和蛋白质 参与。将主要的酶和蛋白质介绍如下。
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1)DNA 解链酶（ DNAhelicase ）
2.4.1原核生物DNA的复制特点
---《分子生物学》 主讲人：罗龙欣
1
以大肠杆菌为例
一.基因组简介 1.双链环状DNA分子 2.复制起始区位于其 遗传图的84min附近
2
3
大肠杆菌染色体的复制是朝两个方向进 行的，环形DNA复制时，DNA会形成类 似字母θ的形状，两个复制叉在距起始点 180ο处会合。
物
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
RNA引物
3´ 5´
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• 3）以此RNA为引 物，从5` → 3`方向 合成DNA片段 （岗奇片段），直 到另一RNA引物的 5`-末端。该反应由 DNA聚合酶Ⅲ或 相应的DNA聚合 酶所催化。
5´
3´
SSB
DNA聚合 酶III DNA聚 合酶I
3´ 5´ RNA引
3´ 5´ RNA引
物
3´ 5´
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• 5）由DNA连接酶将DNA片段连接起来，成 为大分子DNA链。
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望各位批评指正
谢谢
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物
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
RNA引物
3´ 5´
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• 4）在DNA聚合酶 Ⅰ的5` → 3` 核酸 外切酶作用下， 水解除去RNA引 物，所出现的缺 口由聚合酶Ⅰ催 化DNA片段的继 续延长反应来填 补。
5´
3´
解旋酶
解链酶
引物酶和引
SSB
发体
DNA聚合 酶III
DNA聚 合酶I
RNA引物
向都是 5 '→ 3 '，而不是 3 '→ 5 '。前导链是 连续复制的，为了解释 3 '→ 5 '是如何合成 后随链的，冈崎提出了 DNA 的半不连续复 制。即后随链是通过冈崎片段的连接来合 成的，是不连续的，称之为 DNA 的半不连 续复制。
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4、DNA复制的终止
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5、DNA聚合酶