高职、专科专用医学生物化学课件--DNA复制
合集下载
DNA的复制教学课件
6.图中一、二、三表示DNA复制的过程 ①一表示__解_旋___，这一过程中，DNA 分子在_解__旋__酶_的作用下，两条扭成螺旋的 长链开始__解__开__。 ②二表示_以__母__链__为__模__板__进__行__碱__基__配__对_ 。每条 母链在一些_D__N_A__聚__合__酶__的作用下，链上的 碱基按照____碱__基__互__补__配__对__原__则____与周围环 境中游离的___脱__氧__核__糖__核__苷__酸___来配对. ③三表示____形__成__两__个__新__的__D_N__A_分__子______。
（
）
A. “－T－A－G－” C. “－T－A－C－”
B. “－U－AA－G－”
D. “－T－U－G－”
第16页/共25页
——课堂练习——
2．DNA分子的半保留复制方式使 [ B ]
A．分子结构具有相对稳定性
B．能精确进行自我复制，保证亲代与子代之
间的连续性
C．能够精确地指导蛋白质合成 D．产生可遗传变异的机会
含亲代母链的DNA分子数与子代DNA分子数之
比为：
2/ 2n
第9页/共25页
规律2：碱基总数为a的亲代DNA分子经
n 次复制后，所需游离的脱氧核苷酸数
为a × (2n-1)
。
变通：一个DNA分子中含有A120个，则，该DNA分子复制３次以后，需要游离的腺
嘌呤脱氧核糖核苷酸
个。
840
第10页/共25页
3、分散复制（弥散复制）：新复制的分 子中新旧都有，但分配是随机组合的。
亲代DNA
子代DNA
复制一次
第5页/共25页
复制过程
解旋： 解旋酶催化，氢键断开。
《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
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
dna复制ppt DNA复制课件
dna复制ppt DNA复制课件第三章第三章基因的本质基因的本质第第3 3节节DNADNA的复制的复制A AT TT TA AG GC CG GC C特点：遵循碱基互补配对原则互补配对原则A-T、C-GDNADNA平面结构平面结构空间结构空间结构T TA AT TC CG GA AC CG G亲代：子一代：一、对DNA复制的推测（假说）（所有新合成的链都用蓝色表示）2、全保留复制新合成的DNA分子不含亲代DNA的链；1、半保留复制新合成的DNA分子中，都保留了原来DNA 的一条链；亲代：子一代：一、对DNA复制的推测（假说）（所有新合成的链都用蓝色表示）子二代：二、DNA半保留复制的实验证据同位素标志法（示踪技术）：同位素标志法（示踪技术）：常用常用元素对元素对亲代亲代DNA进行标记进行标记15N 15N/ 15N 重带(下部)亲代：半保留留复制15N/ 14N中带(中间)14N/ 14N15N/ 14N 轻带(上部)中带(中间)子一代：子二代：亲代：子一代：重带(下部)15N/ 15N重带(下部)14N/ 14N全保留复制制15N/ 15N轻带(上部)子二代：14N/ 14N15N/ 15N轻带(上部)重带(下部)（一）预期结果：1、半保留重带轻带中带15N/ 15N15N/14N14N/ 14N2、全保留重带14N/ 14N15N/ 15N轻带转移到含14NH4Cl的培养液中15N/15N大肠杆菌在含15NH4Cl 的培养液中生长若干代（二）实验结果：重带重带轻带中带15N/14N14N/14N15N/14N实验中出现三条带（三）结论：DNA是半保留复制模板：原料：能量：DNA的两条母链游离的脱氧核苷酸ATP 解旋→合成互补子链→形成子代DNA2、条件三、三、DNA1 、复制过程：DNA分子复制的过程（分子复制的过程（P P5454））酶：解旋酶、DNA聚合酶等①DNA双链提供精确的模板②碱基互补配对原则（2）边解旋边复制（1）半保留复制3、复制特点4、准确复制原因5、复制的生物学意义：保持了遗传信息的连续性2、含15N 的DNA链条数______一、1个15N标记的亲代DNA在14N培养液中复制n代小试牛刀小试牛刀1、所得DNA分子数为＿＿＿含14N的DNA链条数_______3、含15N的DNA分子数＿＿__含14N的DNA分子数＿＿__概念：场所：课堂小结课堂小结时期：条件条件：DNADNA 复复制制制制复制方式的推测与验证：复制方式的推测与验证：假说--演绎法以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。
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；
精选课件ppt
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。
精选课件ppt
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
精选课件ppt
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，
精选课件ppt
36
4.1 大肠杆菌DNA聚合酶的种类及其功能
SOS 修复
精选课件ppt
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
生物化学ppt课件11.第十一章DNA的生物合成复制
2.复制的起始需要DNA-polα（引物酶活性） 和polδ（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复 制因子(replication factor, RF)。
3.增殖细胞核抗原(proliferation cell nuclear antigen, PCNA)在复制起始和延长中起关键作用。
(二)复制的延长
OH N
N
O
CH3
P R
CH3
CH3
N
O
N
OH
嘧啶二聚体
2. 化学因素
常见的化学诱变剂
化合物类别
碱基类似物 如：5-FU
作用点
A 5-FU G
羟胺类（NH2OH）
T C
亚硝酸盐（ NO2）
烷化剂 如：氮芥类
C U G mG
分子改变
-A -
-G -
-T -
-C -
-T -
-C -
-A -
-G -
①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。
②拓扑异构酶Ⅱ 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。
局部解链后 10
8
(5)DNA连接酶(DNA ligase) 连接DNA链3-OH 末端和相邻DNA链5-P末端，使二者生成磷酸二 酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整 的链。
切除引物 延长冈崎片段
校读作用 DNA损伤修复
DNA聚合酶II 120 — + + —
DNA损伤修 复
DNA聚合酶III 900
60 000 + + —
3.增殖细胞核抗原(proliferation cell nuclear antigen, PCNA)在复制起始和延长中起关键作用。
(二)复制的延长
OH N
N
O
CH3
P R
CH3
CH3
N
O
N
OH
嘧啶二聚体
2. 化学因素
常见的化学诱变剂
化合物类别
碱基类似物 如：5-FU
作用点
A 5-FU G
羟胺类（NH2OH）
T C
亚硝酸盐（ NO2）
烷化剂 如：氮芥类
C U G mG
分子改变
-A -
-G -
-T -
-C -
-T -
-C -
-A -
-G -
①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。
②拓扑异构酶Ⅱ 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。
局部解链后 10
8
(5)DNA连接酶(DNA ligase) 连接DNA链3-OH 末端和相邻DNA链5-P末端，使二者生成磷酸二 酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整 的链。
切除引物 延长冈崎片段
校读作用 DNA损伤修复
DNA聚合酶II 120 — + + —
DNA损伤修 复
DNA聚合酶III 900
60 000 + + —
DNA的复制ppt课件
阅读课本P72内容，找出下列问题的答案。
场所
意义
DNA分子复制 条件
精确复制的原因
特点
二、D N A 复 制 1.概念：
合成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子的过程。
2.时间和场所
无丝分裂— 之前
时 间 有丝分裂— 间期：S期
减数分裂— 减Ⅰ前的间期
场 真核细胞：细胞核、线粒体、叶绿体 所
原核细胞：拟核
3.复制的过程
模板
①解旋（模板链的形成） 利用细胞提供的能量，在解旋酶的
作用下，把两条螺旋的双链解开。
同时进行(边解旋边复制）
②合成子链
以解开的每段链为模板，以细 胞中游离的脱氧核苷酸为原料,细 胞提供能量及DNA聚合酶的作用下， 按照碱基互补配对原则，合成与 母链互补的子链。
3.复制的过程
②合成子链
(B )
B.四次(第五代)
C.五次(第六代)
D.六次(第七代)
【例题5】 下列有关DNA复制的叙述,正确的是
( B)
A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸
B.在复制过程中边解旋边复制
C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
【例题6】 DNA是以半保留方式进行复制的,如果含有放射性标记
占DNA总链数的： 1/2n
三、DNA分子复制的计算：
3.消耗的脱氧核苷酸数 设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
(1)经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸 m·(2n－1)个 (2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸 m·2n－1个
解：n次复制含该脱氧核苷酸数 m·2n个 n-1次复制含该脱氧核苷酸数 m·2n-1个
场所
意义
DNA分子复制 条件
精确复制的原因
特点
二、D N A 复 制 1.概念：
合成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子的过程。
2.时间和场所
无丝分裂— 之前
时 间 有丝分裂— 间期：S期
减数分裂— 减Ⅰ前的间期
场 真核细胞：细胞核、线粒体、叶绿体 所
原核细胞：拟核
3.复制的过程
模板
①解旋（模板链的形成） 利用细胞提供的能量，在解旋酶的
作用下，把两条螺旋的双链解开。
同时进行(边解旋边复制）
②合成子链
以解开的每段链为模板，以细 胞中游离的脱氧核苷酸为原料,细 胞提供能量及DNA聚合酶的作用下， 按照碱基互补配对原则，合成与 母链互补的子链。
3.复制的过程
②合成子链
(B )
B.四次(第五代)
C.五次(第六代)
D.六次(第七代)
【例题5】 下列有关DNA复制的叙述,正确的是
( B)
A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸
B.在复制过程中边解旋边复制
C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
【例题6】 DNA是以半保留方式进行复制的,如果含有放射性标记
占DNA总链数的： 1/2n
三、DNA分子复制的计算：
3.消耗的脱氧核苷酸数 设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
(1)经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸 m·(2n－1)个 (2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸 m·2n－1个
解：n次复制含该脱氧核苷酸数 m·2n个 n-1次复制含该脱氧核苷酸数 m·2n-1个
DNA的复制 课件
计算
数量
①子代DNA分子数
2n
复制一次
②含亲代DNA链的子代DNA分子数 2
③不含亲代链的子代DNA分子数 2n-2
④子代DNA分子中脱氧核苷酸链数 2n+1
⑤亲代脱氧核苷酸链数
2
⑥新合成的脱氧核苷酸链数
2n+1-2
⑦需要消耗腺嘌呤数量
m·(2n-1)
复制两次 复制三次
⑧复制第n次所需腺嘌呤数量
m·2n-1
DNA的复制
一、DNA的复制概念
DNA分子的复制是指以亲代DNA分子为模板 合成子代DNA分子的过程
半保留复制模型：DNA的双螺旋解开，氢键断裂，解开的 两条单链为模板，游离的脱氧核苷酸结合到模板单链上， 新形成的子代DNA分子都是一条链是母链，一条链是新形 成的。
全保留复制模型：1个DNA分子形成2个DNA分子，其中一个 是亲代，另一个是新形成。
复制n次 ·························
DNA复制是半保留复制
提出假说
子代DNA可能的情况及如何设计实验验证
通过实验进行验证
演绎推理 假 说 演 绎 法
验证假说
—
得出结论
得出结论
在减数第一次分裂前的间期进行 复制
有丝分裂在间期进行复制
组成 子链（新链）
图中一、二、三表示DNA复制的过程
①一表示_解___旋__，这一过程中，DNA
分子在 解旋酶 的作用下，把两条螺旋的
双链__解__开__。 ②二表示以母链为模板进行碱基配对 。每条 母链在_D__N_A_聚_ _合__酶___等酶的作用下，游离的 _脱__氧__核__苷__酸__按照_碱__基__互__补__配__对__原则，各自 合成与母链互补/14N—DNA 15N/14N—DNA 15N/15N—DNA
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
子 (replicon)。 • 复制子是独立完成复制的功能单位。
真核生物多个复制起始点、复制子与复制叉
真核生物的多复制子复制电镜图
三、复制的半不连续性
3
领头链 (leading strand)
5
3
解链方向
随从链 (lagging strand)
5
• 顺着解链方向生成的子链，复制是连续 进行的这股链称为领头链。
基础，但不是绝对的。
二、双向复制 复制时，DNA从起始点(origin)向两个方 向解链，形成两个延伸相反的复制叉，称为 双向复制。
复制时双链打开，分开成两股，各自作
为模板，子链沿模板延长所形成的Y字形的
结构称为复制叉(replication fork) 。
5' 3' 3' 5' 5' 3' 5'
生物化学
Biochemistry
第 九 章
核酸的生物合成
基 因 (gene)：
DNA分子中编码蛋白质或RNA的功能 片段，是以碱基排列顺序的方式储存的遗 传信息。 基 因 组（genome)： 某一物种拥有的全部遗传物质，从分 子意义上说，是指全部DNA序列。
* 中心法则(the central dogma)
碱基选择与配对
一、原核生物的DNA生物合成
（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. 合成引物，提供3-OH末端，形成引发体。
原核生物复制起始的相关蛋白质
蛋白质（基因） 通用名 功能 辨认起始点
DnaA (dnaA) DnaB (dnaB) DnaC (dnaC)
AMP 5’ 3’
反应需要消耗ATP
O O P OO-
3’ 5’
DNA连接酶的功能
• 在复制中起接合双链中单链缺口的作用。 • 在 DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口 作用。
• 是基因工程的重要工具酶之一。
DNA聚合酶，拓扑酶和连接酶催化 3,5-磷酸二酯键生成的比较
提供核糖 3-OH 提供 5 -P 结果
DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，只 有把DNA解成单链，它才能起模板作用。
解螺旋酶、引物酶和单链DNA结合蛋白
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) 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
DnaG (dnaG)
5 3 串联重复序列 反向重复序列
3 5
· · · TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA 58 66 166 174 201 209 237 245
解链部位-AT丰富区域
2. 引发体和引物
Dna B、 Dna C
Dna A 3
5
3
pol II
+ +
pol III
+ +
5 外切酶活性
亚基数 分子数 /细胞 功能
+
1 400
校读、修复合 成、切除引物 填补空隙
－
1 40
参与 DNA损伤 的应急状态修 复
－
10 20
催化 DNA 聚合
DNA聚合酶Ⅰ (DNA-polⅠ)
功能：
①对复制中的错误进 行校读； ②切除RNA引物并填 补空隙；
③参与DNA损伤修复。
DNA聚合酶II (DNA-pol II) • 具有5′→3′的聚合酶活性。 • 只是在无polⅠ及polⅢ的情况下暂时 起作用。
• 对模板的特异性不高, 参与DNA损伤
的应急状态修复。
DNA聚合酶III (DNA-pol III)
• 是复制延长中真正起催化作用的酶。 • 由10种亚基组成不对称的聚合体。
SSB 拓扑异构酶 (gyrA, B)
引物酶
单链DNA 结合蛋白
催化RNA 引物生成
稳定已解开的单链 理顺DNA 链
解螺旋酶(helicase)又称解链酶或rep蛋白
利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链 解开成为两条单链。 每解开一对碱基，需消耗2分子ATP。
Dna C
Dna B
解链方向
A G C T
T C G A
亲代 DNA
A G C T
T C G A
AT GC CG TA
子代 DNA
DNA半保留复制实验
梯度离心结果 含 N15-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
• 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
DNA拓扑异构酶
SSB
5
含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和 DNA 复制起始区域的复合结构称为引发体。
3
5
3
引物
5
引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子 碱基配对规则 (10～ 100个核苷酸)。 A-U
T-A G-C
DNA解成单链 由拓扑异构酶Ⅱ松弛超螺旋，解螺旋酶 解开双链，单链结合蛋白结合到单链上使 其稳定。
DNA聚合酶 引物或延长中的 新链
连接酶 拓扑酶
游离dNTP 去 PPi
(dNTP)n+1
不连续 →连续链 改变拓扑状态
复制中不连续的两条单链 切断、整理后的两链
第三节
DNA生物合成过程
The Process of DNA Replication
核苷酸和核苷酸之间生成磷酸二酯键是复 制的基本化学反应
拓扑异 构酶 Ⅱ
切断 DNA分子两股链，断端通过切 口使分子去除正超螺旋，变为松弛。
利用 ATP供能，连接断端， DNA分 子进入负超螺旋状态。
拓扑异构酶Ⅰ的作用
拓扑异构酶Ⅱ的作用
解旋解链酶类的作用
引物酶(primase)
• 依赖DNA的RNA聚合酶。 • 可以催化游离NTP聚合。 • 位于复制起始位点，以NTP为原料，按照 碱基互补规则合成短片段RNA作引物。
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
奥乔亚 Severo Ochoa
科恩伯格 Arthur Kornberg
• 1959 年获诺贝尔生理学或医学奖
5 3
复制方向
3'
复制中的放射自显影图象
原核生物： • 基因组是环状DNA
• 只有一个复制起始点
ori
ter
A
B
C
A. 环状双链DNA及复制起始点
B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点(termination, ter)
oriC
真核生物：
• 染色体DNA有多个复制起始点。
• 两个起始点之间的 DNA片段称为复制
• 另一股链因为复制的方向与解链方向相 反，不能顺着解链方向连续延长，这股
不连续复制的链称为随从链。 • 领头链连续复制而随从链不连续复制， 就是复制的半不连续性。
冈崎片段： • 1968年日本生化学者冈崎用电镜及放射 自显影技术，观察到 DNA 复制中随从 链上出现一些不连续的片段，将这些不 连续的片段称为冈崎片段。 • 原核生物: 1000~2000个核苷酸
转录
翻译
复制
DNA
逆转录
RNA
蛋白质
将遗传信息从DNA到DNA，或从
DNA到 RNA，再到蛋白质的传递规律
主要内容
● ● ● ● ●
DNA的生物合成 —— 复制
RNA的生物合成 —— 转录 蛋白质的生物合成 —— 翻译 基因表达调控 基因重组与基因工程
第一节
DNA的生物合成 (复制)
DNA Biosynthesis (Replication)
解链过程中， DNA沿中心轴反向旋转解链，由此 产生的螺旋内力不能通过末端的旋转而消除，造成
DNA分子相邻部位过度拧紧、打结、缠绕等现象。
• 拓扑异构酶作用特点 既能水解 、又能连接磷酸二酯键
克服解链过程中的打结、缠绕现象
•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，使螺旋内 力通过断端缺口消除；适当时候封 闭切口，DNA变为松弛状态。 反应不需ATP。
DnaG (dnaG) SSB 引物酶 单链DNA 结合蛋白
解螺旋酶
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
拓扑异构酶 (gyrA, B)
理顺DNA 链
1. DNA解链
1 13 17 29 32 44 GATTNTTTATTT ··· GATCTNTTNTATT ··· GATCTCTTATTAG ···
(dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
• 聚合反应的特点
DNA 新链生成需引物和模板； 新链的延长只可沿5 → 3 方向进行 。
复制保真性
• 复制按照碱基配对规律进行，是遗传信息能准
确传代的基本原理。
• 复制保真性的酶学机制：
DNA-pol的核酸外切酶活性和即时校读
3
5
聚合反应机理
聚合反应的特点
• 以单链DNA为模板
• 以 dNTP为原料 • 引物提供3'-OH • 聚合方向为5' →3' • 遵守碱基互补规律逐个添加