DNA的复制特点(分子生物学)PPT课件
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分子生物学 第3章 DNA复制
DNA helicase (DNA解旋酶)
利用ATP供能，解开DNA双链, 可随复制叉 的伸展向前移动
大肠杆菌中解旋酶的种类
种 类
DnaA DnaB DnaC
功 能
辨认起始点，并结合到复制起始部位 解开DNA双链 运送和协同DnaB
single-stranded binding protein (SSB, 单链结合蛋白)
是一类调节DNA分子的超螺旋水平，可改变DNA拓扑性 质的酶。对DNA分子的作用是既能水解、又能连接磷酸 二酯键。 • 拓扑异构酶 I: 切开DNA双链中的一股，使DNA在解链旋 转中不打结，DNA变为松弛状态再封闭切口。 同转录有 关 • 拓扑异构酶 II: 能切断DNA双链，使螺旋松弛。在ATP参 与下，松弛的DNA进入负超螺旋，再连接断端。同复制
3´→5´外切酶活性： 切除错配的核苷酸
5'
3' C T T C A G G A G A A G T C C G G C G 5'
3'
DNA ligase
连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端，形成磷 反应需要ATP。
酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成完整的链。
二、 DNA复制的过程
E. Coli DNA在15N-标记的营养液中生
长多代，使DNA双链充分标记
将15N-标记
细胞在
14N中
细胞在
14N中复
细胞在
14N中复
的E.Coli 加入14N 培 养液中
万有引力
复制1 次
制第2次
制第3次
单林娜 制作
11
DNA半保留复制的生物学意义：
DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，
分子生物学PPT课件
04 蛋白质的结构与功能
蛋白质的化学组成与结构
蛋白质的基本组成单 位
氨基酸，具有氨基和羧
基的有机化合物。
氨基酸的种类
20种常见氨基酸，根据 侧链R基的不同进行分 类。
蛋白质的一级结构
氨基酸的线性排列顺序 ，包括肽键和二硫键的 连接。
蛋白质的高级结构
二级结构（α-螺旋、β折叠等）、三级结构和 四级结构。
01
其他RNA
如miRNA、snRNA等，在基因表达调控、 RNA加工等方面发挥作用。
04
03
RNA的合成与加工
01
02
03
转录
以DNA为模板，通过RNA 聚合酶的作用，合成RNA 的过程。
加工
新合成的RNA需要经过一 系列加工过程，如剪接、 修饰等，才能成为成熟的 RNA分子。
转录后调控
通过RNA干扰、RNA编辑 等方式对RNA进行转录后 水平的调控，影响基因的 表达。
03
DNA连接酶的种类和应用
04
重组DNA分子的构建和筛选
PCR技术及其应用
01
PCR技术的原理及步骤
02
03
04
引物的设计与优化
PCR反应体系的组成及优化
PCR技术的应用举例
基因克隆与基因工程
基因克隆的定义和原理 基因表达载体的构建和选择
基因工程的基本步骤 基因工程的应用举例
分子生物学在医学、农业等领域的应用
医学领域的应用
基因诊断、基因治疗、药物研 发等
工业领域的应用
酶工程、发酵工程、生物制药 等
农业领域的应用
转基因作物、基因编辑育种、 农业生物技术等
环境领域的应用
环境监测、污染治理、生态修 复等
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
分子生物学：DNA复制
(CsCl gradient centrifuge)
N15
DNA
N14
Semi-Conservation Replication
Source:M. Meselson and F. W. Stahl, Sciences 44:675, 1958.
半半保保留留复复制制-小结
DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为 模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代 细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则 完全重新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。 这种复制方式称为半保留复制。
RNA引物的形成
DNA链合成及延长
复制的终止
• RNApol (RNA polymerase)
[Rif S ]
完成对先导链引物的合成
实现DNA复制的转录激活起始
起
• dnaG (primase) [Rif R]
始
完成对后随链引物的合成
较先导链的启动落后一个Okazaki片断
• 完成10±NtRNA引物合成后.
遗传物质的基本属性：基因的自我复制 基因的突变 控制性状的表达
DNA复制
亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下， 分别以每 条 单链DNA分子为模板，聚合与 自身碱基可以互补配对的游离的dNTP,合 成出两条与亲代DNA分子完全相同的子代 DNA分子的过程。 主 要 包 括 引 发 、 延 伸 、 终止三个阶段。
复制发动温度敏感突变型（慢停突变） 42℃不能发动DNA复制、但可完成DNA延伸
37 ℃, 5 ci / mM H3-T , 6min
37 ℃, 52 ci / mM H3-T , 6min
医学分子生物学ppt完整版
2024/1/30
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
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7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
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03
DNA复制、修复与重组
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11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
基础分子生物学Chapter14 DNA的复制
• DNA聚合酶在合成先导链(5′-3′)时是连续的; DNA聚合酶在合成先导链(5′ 时是连续的; 而在合成后随链时是先形成小片段, 而在合成后随链时是先形成小片段, 随后再将 它们连接而成. 它们连接而成.
先导链是持续合成的, 先导链是持续合成的, 而后随链则是不连续合 成的. 成的.
14.9 Coordinating synthesis of the lagging and leading strands. 前导链和后随链的协调合成. 前导链和后随链的协调合成. • 合成前导链和后随链需要不同的酶单位. 合成前导链和后随链需要不同的酶单位. • 在大肠杆菌中, 这两种单位都具有相同的催 在大肠杆菌中, 化亚基 (DnaE). • 在其他的生物中, 每条链可能需要不同的催 在其他的生物中, 化亚基. 化亚基.
14.2 DNA polymerases are the enzymes that make DNA. DNA聚合酶是合成DNA的酶. DNA聚合酶是合成DNA的酶.
• DNA在半保留复制和修复反应两种情况下合成. DNA在半保留复制和修复反应两种情况下合成. • 细菌或真核生物的细胞核具有多种不同的DNA聚 细菌或真核生物的细胞核具有多种不同的DNA聚 合酶. 合酶. • 在细菌中, 一种DNA聚合酶执行半保留复制, 其他 在细菌中, 一种DNA聚合酶执行半保留复制, 的聚合酶参与修复反应. 的聚合酶参与修复反应. • 真核生物的细胞核, 线粒体和叶绿体分别有一种 真核生物的细胞核, 特异的用于复制的DNA聚合酶, 特异的用于复制的DNA聚合酶, 而其他的聚合酶 只参与辅助或修复反应. 只参与辅助或修复反应.
Chapter 14
DNA REPLICATION DNA的复制 DNA的复制
分子生物学ppt课件完整版
肿瘤标志物
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
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目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
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目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
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）。
分子生物学课件5.DNA复制
5. DNA复制 DNADNA是生物遗传的主要物质基础， 生物机体的遗传信息以密码的形式贮 存在DNA分子，并通过DNA的复制由亲 代传递给子代，遗传信息从DNA转录 给RNA，然后再翻译成特异的蛋白质， 以执行各种生物功能。
5.1 DNA复制的特点 The Characteristics of DNA Replication
共有两种类型：
TOP Ⅰ：使双链超 螺旋DNA转变为松 弛型环状DNA。 TOP Ⅰ在复制叉前一 段DNA断开一个磷酸 二酯键，使DNA链断 开，使得断开的DNA 链可绕着另一条完整 的DNA链自由转动， 最后再由TOP I重新 连上磷酸二酯键。影 响转录活性。
TOPⅡ ： 使松弛型环状 DNA转变为负超 螺旋DNA， 又称促旋酶。 TOP Ⅱ同时断 开DNA的双链， 形成暂时的断裂， 然后再与一个双 链DNA结合封 上断口,在复制 叉处消除由于 DNA解螺旋而 产生的超螺旋。 与复制有关。
复制起始分子机 制（六个步骤）
A.DnaA(ATP)Hu识别、 结合9bp重复序列；
B.Hu使DNA双链弯曲 ；
Hu makes DNA bend
HU ATP+DnaA 13 bp 9bp
DnaB (helicase) DnaC (helicase loader)
C.DnaB/DnaC蛋白复 合体结合解链区； SSB结合单链DNA；
A.一个RNA序列在模版上被合成， RNA链（RNA引物）的3‟-OH 自由端会被DNA聚合酶延伸。 这种方法通常在复制细胞DNA 时被使用，也被一些病毒使用。 B.一个事先形成的RNA和模版配 对，允许它的3‟-OH端被用来引 导DNA的合成。这种机制在反 转录病毒中被用来引导RNA的 反转录。
第四章-细胞的复制与转录PPT课件
奇迹是怎样创造的？
•3
第四节 遗传物质的复制
replication of the genomic materials 一、DNA 复制过程及其特征 二、DNA 复制的有关酶类和蛋白质
•4
一、DNA 复制过程及其特征
• 半保留复制 • 复制从复制起始点开始 • 复制叉、双向复制和复制泡 • 复制叉的不对称性：前导链、后随链和
配校读
DNA连接酶
连接岗崎片段3‘-OH与5’-P •36
第四章 细胞核nucleus
第一节 核被膜 第二节 染色质和染色体 第三节 核仁 第四节 遗传物质的复制 第五节 遗传信息的表达
•37
分化
受精卵→胚胎干细胞 →→→ 各种细胞
分化：基因选择性表达的结果
红细胞：专一表达血红蛋白
分化
•38
一个人的两种细胞：源于同一个细胞(同一个受精卵)，携 带完全相同的遗传信息却有着截然不同的形态和功能。
点向两个方向移动
•15
3.复制叉、双向复制和复制泡 (replication forks,
two-direction replication & replication bubbles)
复制叉: 已经打开的2条单链与未解开的双链间形成•1Y6 形。
复制从复制起始点 开始向两个方向推进， 形成两个反向的复制叉。
由RNA聚合酶转录
RNA聚合酶：催化这一合成反应，所以又叫转录酶。作用
是解开DNA双链，以其中的反基因链为模板，将4种三磷酸
核苷酸聚合成与模板互补的RNA链。
•51
RNA聚合酶催化的细菌基因的转录:聚合酶遇到启动子序列 就与之结合,打开双链开始转录,直至遇到终止子.•卡52 通
•3
第四节 遗传物质的复制
replication of the genomic materials 一、DNA 复制过程及其特征 二、DNA 复制的有关酶类和蛋白质
•4
一、DNA 复制过程及其特征
• 半保留复制 • 复制从复制起始点开始 • 复制叉、双向复制和复制泡 • 复制叉的不对称性：前导链、后随链和
配校读
DNA连接酶
连接岗崎片段3‘-OH与5’-P •36
第四章 细胞核nucleus
第一节 核被膜 第二节 染色质和染色体 第三节 核仁 第四节 遗传物质的复制 第五节 遗传信息的表达
•37
分化
受精卵→胚胎干细胞 →→→ 各种细胞
分化：基因选择性表达的结果
红细胞：专一表达血红蛋白
分化
•38
一个人的两种细胞：源于同一个细胞(同一个受精卵)，携 带完全相同的遗传信息却有着截然不同的形态和功能。
点向两个方向移动
•15
3.复制叉、双向复制和复制泡 (replication forks,
two-direction replication & replication bubbles)
复制叉: 已经打开的2条单链与未解开的双链间形成•1Y6 形。
复制从复制起始点 开始向两个方向推进， 形成两个反向的复制叉。
由RNA聚合酶转录
RNA聚合酶：催化这一合成反应，所以又叫转录酶。作用
是解开DNA双链，以其中的反基因链为模板，将4种三磷酸
核苷酸聚合成与模板互补的RNA链。
•51
RNA聚合酶催化的细菌基因的转录:聚合酶遇到启动子序列 就与之结合,打开双链开始转录,直至遇到终止子.•卡52 通
DNA的生物合成复制ppt课件
4．SOS修复
SOS修复: 损伤太大，不能起模板作用时。 特点：碱基配对不严格。 挽救了DNA，但突变频率高。
母链
子链
全保留式
半保留式
混合式
子链继承母链的遗传信息 三种可能的方式
含15NDNA 的母体菌
子一代
子二代
密度梯度 离心结果
15N-DNA母体菌 在含14NH4Cl培养 液中繁殖示意
1958 M.Messelson F.W.Stahl
真核生物的DNA聚合酶
DNA-pol
α
β
分子量（kD） 16.5 4.0
5→3聚合活性 中
？
3→5核酸外切 -
-
酶活性
功能
起始引 低保
发，引 真度
物酶活 的复
性
制
γ
δ
14.0 12.5
高
高
+
+
线粒体 DNA复 制
延长子 链的主 要酶， 解螺旋 酶活性
ε 25.5 高
+
填补引物 空隙，切 除修复， 重组
3´
? | | | | | | | | | | |
3´ T C G A A G T C C T A G C G A C 5´
• 3 5外切酶活性 能辨认错配的碱基对，并将其水解。
• 5 3外切酶活性 能切除突变的 DNA片段。
目录
原核生物的DNA聚合酶
分子量(kD) 组成
分子数/细胞 5→3核酸外切酶活性 基因突变后的致死性
大片段/Klenow 片段 604个氨基酸 DNA聚合酶活性
5 核酸外切酶活性
• Klenow片段是实验室合成DNA，进行 分子生物学研究中常用的工具酶。
DNA的复制特点(分子生物学)
在存在dUTPase的情况下，仍有dUTP分子以1/1200的
概
率掺入到DNA分子中，当细胞中没有了
dUTPase
时，这一概率将会加大。
a
19
• UNG酶缺陷型突变体不能合成尿嘧啶-N-糖苷酶，
a
20
a
11
dUMP片段
•dUMP掺入到DNA分子中的机制：
1、细胞内存在dUMP和dTTP两种类似物，而DNA 而我聚合酶Ⅲ又不能区分这两者，故会错将U当成T加入到合 而我成的DNA新链中；
2、新合成的链中会有C因氧化脱氨而成为U；
a
12
dUMP片段
•细胞内的第一道防线： DNA复制的底物为:dNTP（即dATP,dTTP,dGTP,dCTP)； dUMP与dTTP类似，在错配的情况下可以掺入DNA中； 由dut基因编码的dUTP酶能有效地将dUTP,dUDP分解为
a
8
DNA的半不连续复制
脉冲标记实验：被3H-T标记的
新
航打金农民太热空工业可以看见法合成的DNA片段
任何额外刚刚过热而二个如果戈伟几乎都为10~20s，
是公司公司如果我国俄国人给我而即均1000~2000
核酸大小
核酸大小
冈崎实验
脉冲追踪实验：小片段已被连接 成 豆腐乳热热太热越狱兔突然虎头70~120s的大片 段
自 的银密度高；
显 影
•如果：单向复制，则密度为：高低 双向复制，密度为：中间低，两侧高
a
16
a
17
• 结束
• 谢谢倾听
a
18
由dut基因编码的dUTP酶能有效地将dUTP,dUDP分解为
dUMP，从而避免了dUTP作为底物而掺入UTP酶，故不能分解细 胞中的dUTP。
高中生物复习DNA的复制课件新人教版必修
5. ①细胞的放射性部位主要在细胞核中
6. 细胞的放射性部位主要在细胞质中
6. DNA
课时作业
1.（2009年汕头二模）甲图表示某种哺乳动物细胞在 正常培养时，所测得的细胞中DNA含量在整个细胞群体中 的分布情况。当用某种化合物处理该细胞并培养几小时， DNA含量的分布如下图乙所示，该化合物所起的作用是（ ）
温度 、pH
亲代DNA分子的两条链
4板.复，制以的脱过氧程核：苷D酸NA解为旋单，位以通过碱基互补配对 链与相应的母链盘绕子成代__D__N__A____分子。
作为模 合成子链，子
5.复制的特点：边 解旋
边__复___制_____（不是2条母链完全
解开后才合成新的子链），
半保留复制 （新合成的每个DNA分子中，都保留着原来DNA分 子中的一条链）。
答案： AC
半保留复制
基础梳理
半保留复制
定义：DNA分子复制的特点是 __________，即一个DNA分子复制成 的两个子代D母N链A分子中各有一条链是原来的 __________，而另一条 链是新与链母链互补的 __________ 特别说明：
如果对亲代DNA分子用15N标记，然后在不含15N的环境中让 其复制，不管复制多少次，总有两个DNA分子含有15N，总有两条 链含有15N。
1
解析：根据题意可知，在整个过程中DNA复制了两次，一共 得到四个DNA分子，由于只有①链发生改变，因此以②链为 模板复制出的两个DNA分子结构并没有发生任何改变，而①
-IGTUGDNA碱基序列为-CCAAC-。
2
答案： C
二．（2009年惠州三模）某个DNA片段由500对碱基组成， G+C占碱基总数的34%，若该DNA片段连续复制3次，第三 次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为（ ）
6. 细胞的放射性部位主要在细胞质中
6. DNA
课时作业
1.（2009年汕头二模）甲图表示某种哺乳动物细胞在 正常培养时，所测得的细胞中DNA含量在整个细胞群体中 的分布情况。当用某种化合物处理该细胞并培养几小时， DNA含量的分布如下图乙所示，该化合物所起的作用是（ ）
温度 、pH
亲代DNA分子的两条链
4板.复，制以的脱过氧程核：苷D酸NA解为旋单，位以通过碱基互补配对 链与相应的母链盘绕子成代__D__N__A____分子。
作为模 合成子链，子
5.复制的特点：边 解旋
边__复___制_____（不是2条母链完全
解开后才合成新的子链），
半保留复制 （新合成的每个DNA分子中，都保留着原来DNA分 子中的一条链）。
答案： AC
半保留复制
基础梳理
半保留复制
定义：DNA分子复制的特点是 __________，即一个DNA分子复制成 的两个子代D母N链A分子中各有一条链是原来的 __________，而另一条 链是新与链母链互补的 __________ 特别说明：
如果对亲代DNA分子用15N标记，然后在不含15N的环境中让 其复制，不管复制多少次，总有两个DNA分子含有15N，总有两条 链含有15N。
1
解析：根据题意可知，在整个过程中DNA复制了两次，一共 得到四个DNA分子，由于只有①链发生改变，因此以②链为 模板复制出的两个DNA分子结构并没有发生任何改变，而①
-IGTUGDNA碱基序列为-CCAAC-。
2
答案： C
二．（2009年惠州三模）某个DNA片段由500对碱基组成， G+C占碱基总数的34%，若该DNA片段连续复制3次，第三 次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为（ ）
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
第二章 DNA的复制-分子生物学
25
错配碱基
切除错配 核苷酸
正确 核苷酸
复制方向
3´ 5´ 3´ 3´ 5´
DNA聚合酶Ⅰ的校对功能(3’-5’ 外切酶活性)
26
5’－3‘外切酶活性： ♦ 从5’-P端依次切除，可 连续切除多个核苷酸； ♦ 只切配对的5’-P末端核 苷酸； ♦ 既可切除脱氧核苷酸 也可切除核苷酸； ♦ 对只有5’末端的切口也 有活性。
Pol C: polymerase
Dimerizing Units
Sliding Clamp the clamp loader
32
33
34
35
B 真核生物聚合酶
五种 • DNA聚合酶α • DNA聚合酶δ • DNA聚合酶γ
• DNA聚合酶β、ε
功能： • 参与随从链的合成 • 参与前导链的合成 • 参与线粒体DNA的合成 • 参与DNA的修复
21
4）DNA聚合酶（DNA Polymerase）： • 以dNTP为前体催化合成DNA • 需要模板和引物的存在 • 不能起始合成新的DNA链
• 催化dNTP加到生长中的DNA链的3’-OH末端
• 催化DNA合成的方向是5'→3'
22
A 原核生物聚合酶 • DNA聚合酶有5种
• 具有多种酶活性的多功能酶 • 参与DNA复制的主要是polⅢ和polⅠ。 DNA聚合酶Ⅰ（DNA PolymeraseⅠ， PolⅠ） • Kornberg酶（1956年）
连续的小片段的链称为随从链。
（复制方向与解链方向相反)
61
♦ 冈崎片段（Okazaki）： DNA复制时，一股以5’ 3’方向的母链作为模板， 指导新合成的链沿5’ 3’合成1000—2000个核苷酸不连
分子生物学课件DNA的复制
DNA聚合酶VIII：负责 复制DNA链，参与 DNA复制
DNA聚合酶X：负责复 制DNA链，参与DNA
复制
DNA聚合酶I：负责修 复DNA损伤，参与 DNA复制
DNA聚合酶III：负责 复制DNA链，参与 DNA复制
DNA聚合酶V：负责复 制DNA链，参与DNA
复制
DNA聚合酶VII：负责 复制DNA链，参与 DNA复制
全过程
调控机制：细胞周期与DNA复 制的调控机制主要包括细胞周 期蛋白依赖性激酶（CDK）和
细胞周期蛋白（Cyclin）
细胞周期蛋白（Cyclin）：与 CDK结合形成复合物，调控细
胞周期进程
DNA复制的启动和终止
启 动 ： 需 要 特 定 的 启 动 子 序 列 ， 如 TATA 盒 和 C A AT 盒 终 止 ： 需 要 特 定 的 终 止 子 序 列 ， 如 T TA G G 和 TA A G G 调控机制：包括正调控和负调控，如转录因子、DNA结合蛋白等 复制过程：包括DNA解旋、引物合成、DNA聚合酶作用等步骤
复制速度：通过复制速率调控因子控制复制速度 复制方向：通过复制方向调控因子控制复制方向
复制保真性：通过复制保真性调控因子控制复制保真性 复制调控网络：通过复制调控网络调控DNA复制的各个
环节
Part Five
DNA复制的异常与 疾病
DNA复制异常的原因
基因突变：DNA复制过程中发生错误，导致基因突变 染色体异常：染色体数目或结构异常，影响DNA复制 环境因素：辐射、化学物质等环境因素影响DNA复制 遗传因素：家族遗传性疾病，影响DNA复制
分子生物学课件DNA的 复制
,
汇报人：
目录
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ01 添 加 目 录 项 标 题
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精选
8
DNA的半不连续复制
脉冲标记实验：被3H-T标记的
新
航打金农民太热空工业可以看见法合成的DNA片段
任何额外刚刚过热而二个如果戈伟几乎都为10~20s，
是公司公司如果我国俄国人给我而即均1000~2000
核酸大小
核酸大小
冈崎实验
脉冲追踪实验：小片段已被连接 成 豆腐乳热热太热越狱兔突然虎头70~120s的大片 段
在存在dUTPase的情况下，仍有dUTP分子以1/1200的
概
率掺入到DNA分子中，当细胞中没有了
dUTPase
时，这一概率将会加大。
精选
19
• UNG酶缺陷型突变体不能合成尿嘧啶-N-糖苷酶，
精选
20
• dut-(dUTP酶缺陷型)突变体
由于dUMP掺入的概率增加，dUMP片段将变短。
· ung- (UNG酶缺陷型)突变体
由于以掺入dUMP被切除的概率降低， dUMP片段将变长。
精选
15
DNA复制的起点
影放 射 自 显
•复制开始时，用低放射-脱氧胸苷标记·，将来感光 还原的银密度低； •再转移到含高放射-脱氧胸苷培养基，则继续合成区 的银密度高；
多dUMP，从而避免了dUTP作为底物而掺入到DNA分子中。
但仍有dUTP分子约以1/1200的概 率逃逸分解掺入到DNA分子中
精选
13
细胞内的第二道防线：
形成一个无嘌呤或碱基的Ap位点
Ap内切酶进一步将Ap位点酶解成缺口
精选
14
dUMP片段
• dUTP有1/1200的概率掺入到DNA中，则约1200个核苷酸 就有一个dUMP被剪切的可能，被剪切后则会与冈崎片段相 似大小的1000~2000核苷酸的片段。
•如果：单向复制，则密度为：高低 双向复制，密度为：中间低，两侧高
精选
16
精选
17
• 结束
• 谢谢倾听
精选
18
由dut基因编码的dUTP酶能有效地将dUTP,dUDP分解为 dUMP，从而避免了dUTP作为底物而掺入到DNA分子中。
dUTP酶缺陷型突变体不能合成dUTP酶，故不能分解细 胞中的dUTP。
精选
9
冈崎片段
DNA聚合酶Ⅰ 具有5，→3，外切酶活 性，它可以及时切除复制起始合成的RNA 引物，并填补切除引物的裂隙。
精选
10
dUMP片段
•形成原因： 1、dUMP会掺入到DNA分子中去； 2、细胞通过两道防线阻止了dUMP掺
入到DNA分子的过程； 3、第二道防线中的“尿嘧啶-N-糖苷酶”
和“Ap内切酶”会将新合成的DNA链酶切成 片段。
精选
11
dUMP片段
•dUMP掺入到DNA分子中的机制：
1、细胞内存在dUMP和dTTP两种类似物，而DNA 而我聚合酶Ⅲ又不能区分这两者，故会错将U当成T加入到合 而我成的DNA新链中；
2、新合成的链中会有C因氧化脱氨而成为U；
精选
12
dUMP片段
•细胞内的第一道防线： DNA复制的底物为:dNTP（即dATP,dTTP,dGTP,dCTP)； dUMP与dTTP类似，在错配的情况下可以掺入DNA中； 由dut基因编码的dUTP酶能有效地将dUTP,dUDP分解为
蒋尚蓉
精选
1
DNA复制的特点
1.半保留复制
精选
on和Stahl的重氮实验
精选
4
精选
5
DNA按5’→3’方向延伸
精选
6
•三个磷酸基团的强 大斥力是dNTP难以 靠近带有三个磷酸基 团的5’端
•空间位阻，带有三 个磷酸基团的5’端不 能与模板配对
精选
7
• 在出现错配时就要修复,如果是从3’ → 5’,切 除错配的核苷酸后就剩下的5端就是单磷酸 腺苷,就必须再加两个磷酸基团上去,成为三 磷酸腺苷,这样就浪费了能量