DNA的复制
DNA的复制
1DNA →2DNA单链（母） 单链（ 单链 →（母十子）＋（母十子） ）＋（母十子 （母十子）＋（母十子） → 子 DNA ＋ 子DNA →2DNA
1、将 15N标记的 、 标记的DNA分子放在 14N 的培养基上培养， 的培养基上培养， 标记的 分子放在 15N 的亲代 经过3次复制 次复制， 经过 次复制，在所形成的子代 DNA中，含 中 DNA占总数是（ C ） 占总数是（ 占总数是 ① A．1/16 B．l／8 C．1／4 D．1／2 ． ．／ ． ／ ． ／ 2、下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是（ 子一代 下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是（ B ） DNA复制的说法 DNA复制过程中需要酶的催化 A. DNA复制过程中需要酶的催化 ② DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供 B. DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供 C. DNA 分子是边解旋复制的 子二代 D. DNA 复制过程中两条母链均可作模板
半保留复制 DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开， DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互 分子复制时 分子的双螺旋将解开 补的碱基之间的氢键断裂， 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， 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 补配对原则，通过形成氢键， 的单链上。 的单链上。 由于新合成的每个DNA分子中， 由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原 DNA分子中 来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被 DNA分子中的一条链，因此， 分子中的一条链 称做半保留复制。 称做半保留复制。 半保留复制
复制过程: 复制过程:
复制的条件： 复制的条件： 1. 模板： 解旋的 模板： 解旋的DNA分子； 分子； 分子 2. 原料： 细胞中 种游离的脱氧核苷酸 原料： 细胞中4种游离的脱氧核苷酸 3. 能量：ATP 能量： 4. 酶：解旋酶、 DNA聚合酶等 解旋酶、 聚合酶等 ————可以进行人工模拟复制 可以进行人工模拟复制 复制的特点： 复制的特点： 分子是边解旋边复制 1. DNA分子是边解旋边复制的； 分子是边解旋边复制的 半保留复制； 2. 半保留复制； 3. 多起点复制 4.半不连续复制 4.半不连续复制
第二章DNA的复制
DNA Polymerase-palm domain
1. Contains two catalytic sites, one for addition of dNTPs and one for removal of the mispaired dNTP. 2. The polymerization site: (1) binds to two metal ions that alter the chemical environment around the catalytic site and lead to the catalysis. (2) Monitors the accuracy of base-pairing for the most recently added nucleotides by forming extensive hydrogen bond contacts with minor groove of the newly synthesized DNA. 3. Exonuclease site/proof reading site
原核生物中的三种DNA聚合酶
pol Ⅰ 5'→3'聚合酶活性 5'→3'外切酶活性 3'→5'外切酶活性 生理功能 + + +
去除引物,填补缺口 修复损伤 校正错误
pol Ⅱ + +
未知
pol Ⅲ + +
DNA 复制 校正错误
• 在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶 有五种，分别命名为DNA聚合酶α（pol α），DNA聚合酶β（polβ），DNA聚合 酶γ（polγ），DNA聚合酶δ（pol δ）， DNA聚合酶ε（polε）。 • 参与染色体DNA复制的是polα（延长滞 后链）和polδ（延长前导链），参与线 粒体DNA复制的是polγ，polε与DNA损 伤修复、校读和填补缺口有关，polβ只 在其他聚合酶无活性时才发挥作用。
第三章 DNA的复制
（1）端粒和端粒酶的发现
1978 年 ， Blackburn 发现四膜虫大核中 rDNA 小分 子 末 端 的 端 粒 结 构 为 370520bp 的 (GGGGTT)n 重复片段。
加尾实验 1984
加尾实验 1985
四膜虫抽提液
酵母 末端重复序列
端 粒 酶 的 鉴 定
1985
端粒酶的分离纯化
TA
母代DNA 子代DNA
半保留复制的意义
按半保留复制方式，亲代DNA所含的信 息以极高的准确度传递给子代DNA分子,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基 础，但不是绝对的。
3.1.2 复制叉和复制体
复制叉：发生复制的 位点，或者称为生 长点。
后随链：背向复制叉，一段亲本DNA链先暴露 出来才能以相反方向合成DNA小片段，然后 这些小片段DNA连接形成完整的后随链。
冈崎的实验—脉冲标记实验
lig-突变体
冈崎的实验—脉冲追踪实验
3.1.5复制的起点、方向
复制起点（origin of replication，ori）
原核生物复制起始位点区特点
Dolly 1996-2003
端粒酶和永生
3.3 DNA复制的终止
ColE I
3.4 DNA复制的调控
质 粒 的 复 制 调 控
真核生物的DNA复制的调控
GLN1 GLN2 GLN3
cyclin
p34
MPF
cdc6,cdc8, cdc9,cdc21
3.2.2 多复制子复制的非一致性
每个复制子发动复制的先后时序有很大区别： 同一染色体上不同复制子之间 不同类型细胞之间
复制子的多少与DNA复制的速度有关 基因组的复制完成与细胞、组织及发育状态有 关。
什么是DNA复制
什么是DNA复制随着生物技术的迅速发展，DNA复制成为现代生物研究中经常被使用的技术手段。
但很多人并不了解DNA复制到底是什么，下面就来谈谈它。
一、DNA复制是什么？DNA复制是指将DNA原材料中的数据复制到一个可读的表达形式，大多数情况下，DNA复制是指将DNA原料以链式反应的方式复制成DNA的副本，也叫DNA的复制。
DNA复制同时也包括由蛋白质分子完成的DNA复制等其他方法。
两个最主要的DNA复制模型是终止型和孪生型的复制。
二、DNA复制的作用DNA复制是细胞内生物体生命繁衍的基础，同时DNA复制还可以用于科学实验：1、显示DNA的作用机制：通过DNA复制，可以显示DNA的作用机制，从而为研究DNA各种作用提供物质依据；2、改变DNA结构：通过DNA复制，可以改变DNA结构，从而可以制备一些可改变结构的DNA样品，为后续研究提供物质基础；3、生物工程：DNA复制也可以用于生物工程，比如调控表达工程，制备新的载体等。
三、DNA复制的原理DNA复制是一种可逆的碱基链式反应过程，其原理可分三步走：1、合成步骤：此步骤也被称之为前体合成，它涉及到两个DNA链接在一起；2、用DNA复制酶合成DNA：在这一步，DNA复制酶将两个DNA单链延伸出来，以形成两条双链；3、停止复制：当DNA复制酶结束复制时，它会分解起始点临时连接的DNA链，这样每条DNA单链就可以单独存在了。
四、DNA复制的注意事项首先，要确保所使用的实验材料的质量，如DNA样品的洗涤；其次，要使用正确的实验室环境和操作程序，这样可以准确控制DNA复制的步骤；最后，一定要格外小心地操作，以免任何可能导致DNA复制出错的操作。
综上所述，DNA复制是一项复杂而又有趣的技术，其原理和作用都很重要，但在操作时，一定要格外小心，以确保实验结果的准确性。
DNA分子的复制及图解
DNA分子的复制及图解所谓复制就是新合成的DNA分子与原来的DNA分子结构一致。
能够“自我”复制是遗传物质的重要特征之一。
染色体能够复制，基因能够复制，归根到底是DNA能够复制。
DNA分子的复制发生在细胞的有丝分裂或减数分裂的第一次分裂前的间期。
这时候，一个DNA分子双链之间的氢键断裂，两条链彼此分开，各自吸收细胞内的核苷酸，按照碱基配对原则合成一条新链，然后新旧链联系起来，各自形成一个完整的DNA分子。
复制完毕时，原来的一个DNA分子，即成为两个DNA分子，因为新合成的每条DNA分子都含有一条原来的链和一条新链，所以这种复制方式称为半保留复制。
应该指出，研究工作表明，在复制过程中，DNA的两条母链并不是完全解开以后才合成新的子链，而是在DNA聚合酶的作用下，边解开边合成的(图6-11)，并且这种复制需要RNA作引物，待DNA复制合成后，由核酸酶切掉引物，经DNA聚合酶的修补和连结酶的“焊接”把它们连结成完整的DNA链(图6-12)。
1．DNA的解旋。
亲代DNA分子，利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，氢键断裂，部分双螺旋链解旋为二条平行双链(图6-12，1)。
2．RNA引物的生成。
以单股DNA为模板，在引物酶作用下，合成小段(由几十个核苷酸组成)RNA引物(图6-12，2)。
3．DNA的生成。
以单股DNA为模板，在DNA聚合酶作用下，在RNA引物末端合成DNA(图6-12，3)。
4．切掉引物生成冈崎片段。
在核酸酶作用下切掉引物。
在DNA聚合酶作用下，将引物部位换上DNA，此时的DNA片段(由1 000～2 000个核苷酸组成)称为冈崎片段(1968年日本科学家冈崎等人首先提出的)(图6-12，4)。
5．DNA片段的连结。
在连结酶作用下，将冈崎片段连结起来(图6-12，5)，形成一条完整的新的DNA链，新链与旧链构成DNA双链。
关于DNA分子的复制功能，现已在人工合成DNA分子的实验中获得完全的证实。
dna的复制名词解释
dna的复制名词解释
DNA复制是指DNA分子在细胞分裂或有性生殖过程中产生一个完全相同的复制分子的过程。
在细胞分裂过程中，DNA复制是细胞周期中的一个重要步骤，确保新生成的细胞具有与母细胞相同的遗传信息。
在有性生殖过程中，DNA复制则是个体繁殖和后代遗传信息传递的基础。
DNA复制的过程涉及多个酶和蛋白质的参与，其中最重要的酶是DNA聚合酶。
DNA复制从DNA双链的特定位置开始，通过分离DNA双
链并用新的核苷酸单元在每条模板链上合成一个新的互补链。
这样，每个DNA分子都包含一个原始模板链和一个新合成的互补链，保证了遗传信息的传递。
DNA复制的准确性是非常重要的，因为任何错误都有可能导致基因突变和其他遗传问题。
细胞通过多种机制来确保DNA复制的准确性，如DNA修复系统和核酸酶的监测和修正等。
DNA复制是生物体中维持基因组稳定性和遗传信息传递的关键过程，对细胞的正常功能和个体的发育和繁殖具有重要意义。
第2章 DNA的复制
- 第四节 DNA的复制 真核生物复制的特点
1、复制叉移动速度大约只有50bp/s，不到大肠杆菌得1/20。 2、真核生物每条染色质上可以有多处复制起始点：人类DNA中 每间隔3万－30万个碱基就有一个复制起始点，而原核生物只有 一个起始点； 3、真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起始点上DNA 的复制不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起始点上 可以连续开始新的DNA复制，表现为虽只有一个复制单元，但 可有多个复制叉。 4、真核生物DNA聚合酶的特性：5种DNA聚合酶 5、端粒酶保证染色体复制的完整性。
“多莉”的衰老 研究端粒丢失的速率，预测人类的寿命 研究推测端粒酶与肿瘤的关系
第五节 DNA复制的调控
原核细胞的生长和增殖速度取决于培养条件，在不同
生长和增殖速度的细胞中DNA链延伸的速度几乎是恒定的， 但复制叉的数量不同。迅速分裂的细胞具较多复制叉，而分 裂缓慢的细胞复制叉较少并出现复制的间隙。
第五节 DNA复制的调控
真核细胞的生活周期可分为4个时期：
（1）G1：复制预备期;
（2）S：复制期;
（3）G2：有丝分裂准备期； （4）M：有丝分裂期。
DNA复制只发生在S期。
第五节 DNA复制的调控
真核细胞中DNA复制有3个水平的调控：
1.细胞生活周期水平调控，也称为限制点调控，即决定细
胞停留在G1期， 还是进入S期。——复制起点点火
5’
5’ 3’
+
3’ 复制叉到达末 3’ 端后，一条单
5’ 链被置换出来
末端碱基配对
5’
形成双链体起
3’
始点
5’
以单链为模板
3’
5’ 的DNA合成
3: 腺病毒DNA的复制
高中生物：DNA的复制
一个染色体上有一 个或两个DNA分子
每个DNA分子上 有许多基因
每个基因由成 千上万的脱氧 核苷酸组成
1、下列关于DNA复制过程的正确顺序是：
①以解旋后的母链为模板进行碱基互补
配对
②子链与母链盘旋成双螺旋
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
A、①②③ C、③①②
B、③②① D、②①③
2、用15N 标记的一个DNA分子放在含有 14N的培养基中复制三次，则含有15N 的 DNA分子占全部DNA分子的比例是_____， 占全部DNA单链的比例是______。
1DNA →2DNA单链（母） →（母十子）＋（母十子）
→ 子 DNA ＋ 子DNA →2DNA
二、DNA半保留复制的实验证据
1、科学家采用什么作为实验材料，有何优点？ 大肠杆菌细胞 （大肠杆菌20min繁殖一代）
2、如何让亲代DNA获得15N标记？ 将大肠杆菌放入含15NH4CL培养若干代
3、如何让子代DNA获得14N标记？ 将上述亲代大肠杆菌转入含14NH4CL培养基中
板，经复制后的子链是（
）
A. “－T－A－G－” B. “－U－A－G－”
C. “－T－A－C－” D. “－T－U－G－”
10、下列关于DNA复制的说法，其中不正确 的是（ ）
A. DNA复制过程中需要酶的催化
B. DNA复制过程中需要的能量直接由 糖类提供
C. DNA 分子是边解旋复制的
D. DNA 复制过程中两条母链均可作模 板
7、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
8、DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的 （）
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一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记 的环境中培养，复制5次后，标记的DNA 分子占DNA分子总数的： 答案：C
A、1/10
B、1/5
C、1/16
D、1/25
思考：
细胞内DNA分子具体 的复制是如何进行 的？
三、DNA复制的过程 自学思考如下问题：
1.DNA复制的定义？ 2.DNA分子复制的时间与场所？ 3. DNA分子复制过程有何特点? 4.DNA分子复制过程需要哪些条件? 5.DNA准确复制的原因？ 6:DNA分子复制有何生物学意义?
2、DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨DNA呢？
用N15标记原来的DNA链，然后将它在N14环境中培养，让它
复制，收集并提取DNA再进行密度梯度离心，记录观察。
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：
15 15
15 14
14 14
15N//14N 15N//15N
14N//14N 轻带
(上部)
中带(中)
重带(下部)
同位素示踪法
15N/15N
15 15
15N/14N
15 14
15 14
14N/14N 15N/14N
15 14 14 14
15 14
14 14
得出结论
DNA分子是半保留复制
反馈练习
1、一个DNA分子连续复制4次，可得到几个子代
DNA？其中有几个DNA分子含有原来的DNA链？
DNA的复制
一、对DNA复制的推测
1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；
复制一次
一、对DNA复制的推测
2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
பைடு நூலகம்复制一次
3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的
复制一次
沃森和克里克推测是半保留复制模型
1、如果你是科学家，你的假设是么？
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
原核生物：细胞质
5、DNA复制的过程
①解旋：利用
②合成子链：
细胞呼吸
提供的能量（ATP），在
6、由15N标记细菌的DNA，然后又 将14N来供给这种细菌，于是该细菌便 用 14N 来合成 DNA ，假设细菌连续分裂 三次产生了八个新个体，它们 DNA 中 的 含 14N 的 链 与 15N 的 链 的 比 例 是 （ A ） A、7：1 B、2：1 C、 4：1 D 、 3：1
小结
• 一.对DNA 分子复制的推测 半保留复制 • 二.DNA半保留复制的实验证据 • 三.DNA分子复制的过程 1.定义、时间、场所 2.复制的过程及特点▲▲ 3.复制的条件▲ 4.准确复制的原因▲ 5.复制的生物学意义
4、以DNA的一条链“－A－T－C－”为模板，经复制后的 子链是（ ） A. “－T－A－G－” B. “－U－A－G－” C. “－T－A－C－” D. “－T－U－G－”
5、由15N标记细菌的DNA，然后又 将14N来供给这种细菌，于是该细菌便 用 14N 来合成 DNA ，假设细菌连续分裂 三次产生了八个新个体，在它们中含 14N 的 DNA 与 15N 的 DNA 的比例是（ ） B、2：1 C A、7：1 C、4：1 D 、3：1
★4条件：
能量： ATP （呼吸作用提供） 酶： 解旋酶、DNA聚合酶等
8、准确复制的原因、意义
①DNA分子独特的 双螺旋结构 提供
原因：
精确的模板 ②通过
碱基互补配对
保证了复制
准确无误。
意义：
将遗传信息从亲代传给子代，保持了
遗传信息的稳定性、连续性
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
解旋酶 的作用下，把两条螺旋的双链解开 _________
以解开的每一段母链为 模板，以 _____________________ 四种游离的脱氧核苷酸 为原料，遵循 ________________ 碱基互补配对 原则在 DNA聚合酶的
作用下，合成与母链互补的子链
③形成子代DNA： 双螺旋结构，形成 两 个与亲代 完全相同 ________ 的DNA 每条子链与其对应的模板链盘旋成
6、DNA复制的特点、原则
边解旋边复制 ①是一个___________________ 的过程 ②由于新合成的DNA分子中，都保留了原
半保留复制 DNA的一条链，因此叫___________
★原则： 碱基互补配对原则
7.DNA分子复制的条件
模板： 亲代DNA分子的两条链 原料： 游离的4种脱氧核苷酸（A、G、C、T）