DNA的生物合成
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dna生物合成法
dna生物合成法DNA生物合成法是一种基因工程技术，通过人工合成DNA序列，使其具备特定的功能。
它在生物医学、农业和工业领域有着广泛的应用。
本文将从DNA生物合成法的原理、应用以及未来发展等方面进行介绍。
DNA生物合成法基于DNA的化学合成原理，通过化学合成方法合成具有特定序列的DNA。
DNA合成可分为两种主要方法：固相合成和液相合成。
固相合成是将DNA序列逐个碱基单位地合成在固相载体上，然后逐个碱基单位地进行去保护和连接，最终得到完整的DNA序列。
液相合成是将DNA序列逐个碱基单位地合成在液相中，并通过反应条件的调控来实现碱基的合成和连接。
DNA生物合成法在生物医学领域有着重要的应用。
通过人工合成的DNA序列，可以构建特定的基因和基因组，用于研究基因功能、疾病机制以及药物研发。
例如，科学家可以通过合成DNA序列来研究某种基因在细胞生长和分化过程中的作用，从而揭示其调控机制。
此外，DNA生物合成法还可以用于合成人工基因组，用于构建合成生物和人工细胞等研究。
在农业领域，DNA生物合成法也有着广泛的应用。
通过合成DNA 序列，可以改良作物的性状和产量，提高作物的抗病性和适应性。
例如，科学家可以通过合成DNA序列来改良作物的免疫系统，使其对病原体具有更强的抵抗力。
此外，DNA生物合成法还可以用于合成转基因作物，使其具备特定的抗虫性或耐草甘膦等特性。
在工业领域，DNA生物合成法也有着重要的应用。
通过合成DNA 序列，可以构建具有特定功能的酶和代谢途径，用于生物催化合成和生物能源转化等领域。
例如，科学家可以通过合成DNA序列来构建高效的酶催化系统，用于生物催化合成有机化合物。
此外，DNA生物合成法还可以用于合成生物能源，如合成生物柴油和生物氢等。
DNA生物合成法在未来还有着广阔的发展前景。
随着合成生物学和基因工程技术的不断发展，合成DNA序列的合成效率和质量将得到进一步提高。
这将为生物医学、农业和工业领域的研究提供更多的选择和可能性。
DNA的生物合成(精)
第一节 DNA的生物合成
一. DNA的复制
复制部位：
真核生物：细胞核
原核生物：细胞质的核质区
(一) 复制的反应
一. DNA的复制
n1d ATP n2d CTP n3d GTP n4d TTP
DNA聚合酶 DNA模板
DNA +（n1+n2+n3+n4)PPi
PPi随即被焦磷酸酶水解，从 而推动聚合反应的进行。
做半保留复制（semiconservative replication）。
(二) 复制的方式 半保留复制
一. DNA的复制
(二) 复制的方式
一. DNA的复制
如何证明半保留复制
1958年，Meselson 证明：用，15NH4Cl唯一氮源
培养大肠杆菌，之后，用14NH4Cl培养，然后进行
CsCl2进行密度梯度离心。由于15NH4Cl密度大于
双螺旋DNA
3′5′ 带切开的3′ 端单链穿越 与另一条连 接封口 Tyr
一.DNA的复制
TopⅠ被解离 (-) (-)
P OH
2个负超螺旋 DNA-酶中间物
O R HN CH C NH R′ CH 2 Tyrosine N O O O 5′ H Oˉ H P O O P Oˉ (b) O O H H DNA链 N H N NH 2 N
② 随后链的合成
引物的合成：随后链的每个冈崎片段都需要合成
RNA引物。也是由引物酶催化。
冈崎片段的合成： DNA聚合酶 Ⅲ (原核细胞 )在引物的 3'末端使DNA链延伸，直至抵达其 下游的另一个冈崎片段的 RNA引物
的5'端。
（五）复制的过程 3.复制叉的推进-复制叉推进的过程
一. DNA的复制
复制部位：
真核生物：细胞核
原核生物：细胞质的核质区
(一) 复制的反应
一. DNA的复制
n1d ATP n2d CTP n3d GTP n4d TTP
DNA聚合酶 DNA模板
DNA +（n1+n2+n3+n4)PPi
PPi随即被焦磷酸酶水解，从 而推动聚合反应的进行。
做半保留复制（semiconservative replication）。
(二) 复制的方式 半保留复制
一. DNA的复制
(二) 复制的方式
一. DNA的复制
如何证明半保留复制
1958年，Meselson 证明：用，15NH4Cl唯一氮源
培养大肠杆菌，之后，用14NH4Cl培养，然后进行
CsCl2进行密度梯度离心。由于15NH4Cl密度大于
双螺旋DNA
3′5′ 带切开的3′ 端单链穿越 与另一条连 接封口 Tyr
一.DNA的复制
TopⅠ被解离 (-) (-)
P OH
2个负超螺旋 DNA-酶中间物
O R HN CH C NH R′ CH 2 Tyrosine N O O O 5′ H Oˉ H P O O P Oˉ (b) O O H H DNA链 N H N NH 2 N
② 随后链的合成
引物的合成：随后链的每个冈崎片段都需要合成
RNA引物。也是由引物酶催化。
冈崎片段的合成： DNA聚合酶 Ⅲ (原核细胞 )在引物的 3'末端使DNA链延伸，直至抵达其 下游的另一个冈崎片段的 RNA引物
的5'端。
（五）复制的过程 3.复制叉的推进-复制叉推进的过程
第十章 DNA的生物合成(共65张PPT)
配对
方向 引物
DNA(不对称转录）
NTP RNA聚合酶 mRNA,tRNA,rRNA，小RNA
A-U,T-A,G-C
5’ 3’ 不需要
DNA复制与转录的比较
以DNA为模板
相 遵循碱基配对原则 同 都需依赖DNA的聚合酶 点 聚合过程都是生成磷酸二酯键
新链合成方向为5’→3’
重组修复（recombination repair ）
• 又称复制后修复（ postreplication repair）
• 受损伤的DNA在进行复制时，跳 过损伤部位，在子代DNA链与损 伤相对应部位出现缺口。通过分子 间重组，从完整的母链上将相应的 碱基顺序片段移至子链的缺口处， 然后再用合成的多核苷酸来补上母 链的空缺，此过程即重复修复。并 非完全校正。
structures were observed; no single stranded
DNA is visible.
No complete unwinding of the two
parental strands occurred before the
daughter strands are synthesized
• 当DNA受到大剂量紫外线（波长260nm附近）照射 时，可引起DNA链上相邻的两个嘧啶碱基共价聚合 ，形成二聚体，例如TT二聚体。
2. DNA损伤修复
• 光复活 • 切除修复 • 重组修复 • SOS修复
光复活（photoreactivation）
• 可见光（最有效波长 400nm）激活生物界 广泛分布（高等哺乳 动物除外）的光复活 酶，该酶分解嘧啶二 聚体。
二、DNA的复制
dnaA蛋白与起始点形成复合物，促进其他 dna蛋白也与起始点形成复合物。一旦双螺旋 解开成单链，SSB即结合单链。
DNA的生物合成
功能型生物信息
组装
大分子的
第十三章
第十四章
第十五章
DNA的生物合成
RNA的生物合成
蛋白质的生物合成
第十三章
DNA的生物合成
DNA 是
主要的遗传物质
DNA
中心法则
复制
◆ 转录
◆ 翻译
RNA
◆
蛋白质
第十三章 DNA的生物合成
引言
第一节
第二节
中心法则
★
DNA的生物合成
★
DNA的损伤与修复
底物：dNTP
★
（三）DNA的复制过程(大肠杆菌)
（四）真核细胞的DNA复制
★
（五）复制高度准确性的保障
（六）逆转录
（五）复制高度准确性的保障
在碱基互补配对的结构基础上，
细胞通过RNA引物、DNA聚合
酶的识别及外切酶活性、复制组
分的协同作用、端粒酶的作用及
强大的损伤修复系统最终保证了
复制的高保真。
正常生理情况下，错配率在10-10以下。
链的延长具有严格
的方向性：
5’ → 3’
7、DNA的半不连续复制：
酶作用的严格的延长方向
的制约所导致。
7、DNA的半不连续复制：
前导链，后随链。
冈崎片段：
5’→3’，1000~2000bp，
7~11s 的均一小片段。
8、RNA引物的切除与填补
及子链DNA片段的连接：
DNA聚合酶Ⅰ切除引物
并合成DNA填补片段；
半保留
复制的
生物学
意义？
→超螺旋的解旋？
→双螺旋的解旋？
→单核苷酸链的稳定？
→复制的具体过程？
组装
大分子的
第十三章
第十四章
第十五章
DNA的生物合成
RNA的生物合成
蛋白质的生物合成
第十三章
DNA的生物合成
DNA 是
主要的遗传物质
DNA
中心法则
复制
◆ 转录
◆ 翻译
RNA
◆
蛋白质
第十三章 DNA的生物合成
引言
第一节
第二节
中心法则
★
DNA的生物合成
★
DNA的损伤与修复
底物：dNTP
★
（三）DNA的复制过程(大肠杆菌)
（四）真核细胞的DNA复制
★
（五）复制高度准确性的保障
（六）逆转录
（五）复制高度准确性的保障
在碱基互补配对的结构基础上，
细胞通过RNA引物、DNA聚合
酶的识别及外切酶活性、复制组
分的协同作用、端粒酶的作用及
强大的损伤修复系统最终保证了
复制的高保真。
正常生理情况下，错配率在10-10以下。
链的延长具有严格
的方向性：
5’ → 3’
7、DNA的半不连续复制：
酶作用的严格的延长方向
的制约所导致。
7、DNA的半不连续复制：
前导链，后随链。
冈崎片段：
5’→3’，1000~2000bp，
7~11s 的均一小片段。
8、RNA引物的切除与填补
及子链DNA片段的连接：
DNA聚合酶Ⅰ切除引物
并合成DNA填补片段；
半保留
复制的
生物学
意义？
→超螺旋的解旋？
→双螺旋的解旋？
→单核苷酸链的稳定？
→复制的具体过程？
11.DNA的生物合成
The model of DNA-pol III
11/62
DNA pol I
H B
J
小片段 大片段 （Klenow fragment）
5 ‘ →3 ’聚合功能， 3 ' →5 '外切酶活性 5 ' →3 '外切酶活性
12/62
真核细胞中DNA聚合酶
种类： DNA-pol α、β、γ、δ、ε… DNA pol δ：合成领头链
UGA（终止密码子）：Trp AGA/AGG（Arg）：终止密码子 AUA（Ile）：Met（起始密码子）
14/62
3’
5’ 5’ 3’
OH
P
DNA-pol
5’
3’ 5’
3’
DNA-pol 的 5´3´聚合作用
15/62
外切酶与内切酶作用图解
内切酶 （限制性内切酶） 5´ 3´外切 5’ 3´5´外切 3’
4. 冈崎片段（Okazaki fragment）：
不连续复制的片段
38/62
ori 5. 双向复制 以起始点为中 心，向两个方 向进行复制。
6. 复制子(replicon) 真核生物两个相 邻复制起始点之 间的DNA片段。 ori
ori
ori
39/62
滚环复制
是某些病毒，质粒、线粒体 DNA的特殊复制形式。
性质
Ⅲ 20 100000 有 无 有 复制
10/62
Leading strand synthesis
Lagging strand synthesis
’
form the catalytic core
第13章 DNA生物合成(简明生物化学)
引物酶：合成RNA引物（十个bp左右），方向 为5’ 到 3’
Dna A辨认复制启始点，然后引物酶进入（DnaG 蛋白） ，加上解螺旋酶、 DnaB蛋白和DnaC蛋 白等，与DNA的起始复制区域形成引发体。
DNA聚合酶Ⅲ 由其β亚单位辨认引物，新链的 第一个脱氧核苷酸与引物的3-OH形成磷酸二酯键， 开始复制
滚动环式：单向复制，低等生物如质粒 共价闭环双链分子的正链由核酸内切酶在一特
定位点切开，游离出的5’-磷酸基末端固定在细胞膜 上，然后以环状负链为模板，从正链的3’-OH末端 延长形成正链。不需要另外合成引物。
3′ 5′
5′
3′
领头链
5′Leabharlann 5′ 随从链3′ 3′
5′
（二）引发体的生成
复制过程需要引物--短链RNA
拓扑异构酶 单链结合蛋白 解链酶 引物酶及引发体 DNA聚合酶 DNA连接酶 引物
冈崎片段
领头链 3′ 5′
随从链 3′
5′
五、 DNA连接酶（ligase）
• 催化两段DNA之间的连接
′
5P
3′ OH
+ 5′ P
γ
P O-
β
O PO Oα-
3′
OH
DNA
ligase +AMP
5′ P
PPi
O 3′ OH
一种是全部轻的14N-14N。为1∶1； 3代：仍有两种分子，但14N-14N增多，为
1∶3； 4代：两者比为1∶7。
DNA半保留复制的证据
细菌 （含15N-DNA)
普通培养基
第一代
普通培养基
普通DNA
普通DNA 重DNA
第二代
重DNA
Dna A辨认复制启始点，然后引物酶进入（DnaG 蛋白） ，加上解螺旋酶、 DnaB蛋白和DnaC蛋 白等，与DNA的起始复制区域形成引发体。
DNA聚合酶Ⅲ 由其β亚单位辨认引物，新链的 第一个脱氧核苷酸与引物的3-OH形成磷酸二酯键， 开始复制
滚动环式：单向复制，低等生物如质粒 共价闭环双链分子的正链由核酸内切酶在一特
定位点切开，游离出的5’-磷酸基末端固定在细胞膜 上，然后以环状负链为模板，从正链的3’-OH末端 延长形成正链。不需要另外合成引物。
3′ 5′
5′
3′
领头链
5′Leabharlann 5′ 随从链3′ 3′
5′
（二）引发体的生成
复制过程需要引物--短链RNA
拓扑异构酶 单链结合蛋白 解链酶 引物酶及引发体 DNA聚合酶 DNA连接酶 引物
冈崎片段
领头链 3′ 5′
随从链 3′
5′
五、 DNA连接酶（ligase）
• 催化两段DNA之间的连接
′
5P
3′ OH
+ 5′ P
γ
P O-
β
O PO Oα-
3′
OH
DNA
ligase +AMP
5′ P
PPi
O 3′ OH
一种是全部轻的14N-14N。为1∶1； 3代：仍有两种分子，但14N-14N增多，为
1∶3； 4代：两者比为1∶7。
DNA半保留复制的证据
细菌 （含15N-DNA)
普通培养基
第一代
普通培养基
普通DNA
普通DNA 重DNA
第二代
重DNA
DNA的生物合成
DNA聚合酶只能催化DNA链从5'端至3'方向合成，故子链沿着模板复制时，DNA复制的酶学与拓扑学 参与DNA复制的物质 底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP； 聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶，简写为 DNA-pol； 模板(template): 解开成单链的DNA母链； 引物(primer): 提供3'-OH末端使dNTP可以依次聚合； 其他的酶和蛋白质因子。 生成磷酸二酯键是复制的基本化学反应 (dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi 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 DNA聚合酶(依赖DNA的DNA聚合酶)催化核苷酸之间聚合 活性 5'-3' 的聚合活性 核酸外切酶活性 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 原核生物的DNA聚合酶分为三型
双向复制 (bidirectional replication) 定义 原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复 制叉，称为双向复制 原核生物
A. 环状双链DNA及复制起始点（一个复制点） B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点 真核生物
多个复制起点，多起点双复制特征 从一个DNA复制起点起始的DNA复制区域称为复制子 半不连续复制 (semi-discontinuous replication)
拓扑异构分类 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。 拓扑异构酶Ⅱ
双向复制 (bidirectional replication) 定义 原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复 制叉，称为双向复制 原核生物
A. 环状双链DNA及复制起始点（一个复制点） B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点 真核生物
多个复制起点，多起点双复制特征 从一个DNA复制起点起始的DNA复制区域称为复制子 半不连续复制 (semi-discontinuous replication)
拓扑异构分类 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。 拓扑异构酶Ⅱ
DNA的生物合成
母链DNA
复制过程中形成 的复制叉
子代DNA
目录
• 密度梯度实验
梯度离心结果
含重氮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 ——实验结果支持半保留复制的设想。
目录
• 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基础， 但不是绝对的。
目录
（二）真核生物的DNA聚合酶
DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 起始引发，有引物酶活性。 参与低保真度的复制 。 在线粒体DNA复制中起催化作用。 延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。 在复制过程中起校读、修复和填补缺 口的作用。
目录
5' 3'
dCTP
dGTP
dTTP
dATP
dCTP
dATP
dGTP
dTTP
目录
领头链的合成
目录
随从链的合成
目录
目录
目录
目录
目录
目录
（三）复制的终止
• 原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制 片段在复制的终止点(ter)处汇合。
ori
0
ori
50
82
32
ter
SV40
ter
E.coli
全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNAdependent DNA polymerase) 简称：DNA-pol
活性：1. 5'→3' 的聚合酶活性
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3 ’ 5’
一、预防医学的概念、研究对象与内容
1968年，日本科学家冈崎在美国攻读博士期间，发现了DNA的 半不连续复制。
半不连续复制形成的原因：随从链DNA的合成方向与DNA的解 链方向相反。
一、预防医（学四的）概D念N、A复研制究具对有象高与保内真容性
§.严格的碱基配对原则保证复制保真性； §.体内复制叉的复杂结构提高了复制的准确性； §. DNA聚合酶的核酸外切酶活性和校读功能； §.复制后修复系统对错配加以纠正。
一实、验预技防术医：学密的度概梯念度、离研心究对象与内容
高速离心机
密度
用一定的介质(e.g.氯化铯，蔗糖和多聚蔗 糖)在离心管内形成一连续或不连续的密度 梯度
一实、验预材防料医学的概念、研究对象与内容
大肠杆菌
一实、验预过防程医及学结的果概念、研究对象与内容
一代
N15
离心
二代
N14
离心
N14
离心
一、预防医学的概念DN、A研-po究l Ⅰ对象与内容
N端
C端
木瓜蛋白酶
小片段 323个氨基酸 5 核酸外切酶活性
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片段用于实验室合成DNA， 分子生物学研究中常用的工具酶
一原、核预生防物医D学N的A-概p念ol、Ⅰ研的究发对现象与内容
AGCAGCGCAAAAT CA
一、预防医学的概念、研究对象与内容
5’→3’聚合活性
5’
3’
T C GT C GC GU U U U A G T
AGCAGCGCAAAAT CA
一、预防医学的概念、研究对象与内容
3’→5’外切活性
CGT T T G
3’ T CGT CG
GCAAAAT CAAGCAGC
一全、保预留防复医制学与的实概验念结、果研究对象与内容
亲代
一代
二代
章混节合目复标制与实验结果
亲代
一代
二代
一半、保预留防复医制学与的实概验念结、果研究对象与内容
亲代
一代
二代
一、预防医学（的二概）念双、向研复究制对象与内容 复制起点
一、预防医学亲的本概念、研究对复象制与叉内容
复制叉
子一代
环状DNA复制
第13章 DNA的生物合成
章节目标
2.熟悉
真核生物参与DNA 复制的酶及其功能 ；逆转录过程； 端粒；DNA损伤； DNA修复；
1.掌握
DNA复制的基本规律； 原核生物参与DNA复制的 酶及其功能；原核生物 DNA复制的过程；
3.了解
与DNA合成 有关的抗肿瘤 药
一一、、预D防N医A学复的制概的念特、点研究对象与内容
一、预防医学的概念、研究对象与内容
复制子（replicon）是独立完成复制的功能单位，由一个复制起点与 其两边的复制终点构成。
一真、核预生防物医多学复的制概子念复、制研究对象与内容
复制起点
复制起点
复制起点
复制子
一、预防（医三学）的半概不念连、续研复究制对象与内容
3’
5’ DN随A从聚链合酶R的NA聚引合物方向冈5领’崎头片链→断3’
•２个核心酶(, , ) •1个-复合物 （,,,,, ）
•1对-亚基 （可滑动的DNA夹子）
核心酶(α、ε和θ)
τ
τ
γτ
τ
β
δ’ δ
β
γ复合物
一、核预心防酶医的学组的成概及念功、能研究对象与内容
亚基：主要功能是合成DNA 亚基：具有35外切酶活性
（复制保真性所必需）亚基可增强其活性 亚基：可能起组装作用
一、预防医学的概念、研究对象与内容 二、参与DNA复制的酶及蛋白因子
（一）DNA聚合酶
以 dATP 、 dGTP 、 dTTP 和 dCTP 为 底 物 ， 催 化 DNA 沿 5’→3’ 方向合成的一类酶。
一、DN预A防聚医合学酶的概念、研究对象与内容
全称：依赖DNA的DNA聚合酶 DNA-dependent DNA polymerase 英文缩写：DDDP或DNA-pol 合成方向：5’ -3’ 合成需要RNA引物
1956年，美国生物化学家Arthur Kornberg 从大肠杆菌中分离出来， 获得1959年诺贝尔生理医学奖。
作用：对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补
一、预防医学的概念、研究对象与真核内生容物
转录酶
Roger Kornberg
Arthur Kornberg DNA-polⅠ
一、原预核防生医物学DN的A概聚念合、酶研究对象与内容
DNA-polⅠ
DNA-polⅡ
DNA-polⅢ
组成
单体
聚合速度
低
功能
切除引物 填补空缺 修复
单体 低
备用
多聚体 高
复制
一、预防医学的概念、研究对象与内容
PolⅣ Pol Ⅴ
DNA损伤修复, TLS
跨越损伤合成 （translesion sythesis,TLS)
（一）半保留复制 （二）双向复制 （三）半不连续复制 （四）DNA复制具有高保真性
一、预防医学（的一概）念、半研保究留对复象制与内容
模板
模板
子代DNA 亲代DNA 子代DNA
一半、保预防留医复学制的的概证念、实研究对象与内容
全保留
半保留
混合式
一、预防医学的概念、研究对象与内容
1958年，Messelson和Stahl用实验证实了半保留复制。 Watson和Crick称他们的实验是“The most beautiful experiment in biology ”
一、预防医学的概念、研究对象与内容
β亚基：发挥夹稳DNA模板链，并使酶沿模板滑动的作用 -复合物：促进全酶组装至模板上及增强核心酶活性的作用
一、真预核防生医物学DN的A概聚念合、酶研究对象与内容
一原、核预生防物医D学N的A-概p念ol、Ⅰ研究对象与内容
第一个被发现的DNA聚合酶，由927个AA构成的单聚体，有三种酶活性：
5’ →3’ 聚合酶活性 3’ →5’ 外切酶活性 5’ →3’ 外切酶活性
一、预防医学的概念、研究对象与内容
5’→3’外切活性
5’
3’
T C G T C GCpol Ⅲ
Thomas Kornberg
一、预防医学的概念、研究对象与内容
DNA-pol Ⅱ（120kD）
DNA-pol Ⅱ对模板的特异性不高，即使在已发生损伤的DNA模 板上，它也能催化核苷酸聚合。因此认为，它参与DNA损伤的应 急状态修复。
一、预防医D学N的A概聚念合、酶研Ⅲ究全对象酶与结内构容
一、预防医学的概念、研究对象与内容
1968年，日本科学家冈崎在美国攻读博士期间，发现了DNA的 半不连续复制。
半不连续复制形成的原因：随从链DNA的合成方向与DNA的解 链方向相反。
一、预防医（学四的）概D念N、A复研制究具对有象高与保内真容性
§.严格的碱基配对原则保证复制保真性； §.体内复制叉的复杂结构提高了复制的准确性； §. DNA聚合酶的核酸外切酶活性和校读功能； §.复制后修复系统对错配加以纠正。
一实、验预技防术医：学密的度概梯念度、离研心究对象与内容
高速离心机
密度
用一定的介质(e.g.氯化铯，蔗糖和多聚蔗 糖)在离心管内形成一连续或不连续的密度 梯度
一实、验预材防料医学的概念、研究对象与内容
大肠杆菌
一实、验预过防程医及学结的果概念、研究对象与内容
一代
N15
离心
二代
N14
离心
N14
离心
一、预防医学的概念DN、A研-po究l Ⅰ对象与内容
N端
C端
木瓜蛋白酶
小片段 323个氨基酸 5 核酸外切酶活性
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片段用于实验室合成DNA， 分子生物学研究中常用的工具酶
一原、核预生防物医D学N的A-概p念ol、Ⅰ研的究发对现象与内容
AGCAGCGCAAAAT CA
一、预防医学的概念、研究对象与内容
5’→3’聚合活性
5’
3’
T C GT C GC GU U U U A G T
AGCAGCGCAAAAT CA
一、预防医学的概念、研究对象与内容
3’→5’外切活性
CGT T T G
3’ T CGT CG
GCAAAAT CAAGCAGC
一全、保预留防复医制学与的实概验念结、果研究对象与内容
亲代
一代
二代
章混节合目复标制与实验结果
亲代
一代
二代
一半、保预留防复医制学与的实概验念结、果研究对象与内容
亲代
一代
二代
一、预防医学（的二概）念双、向研复究制对象与内容 复制起点
一、预防医学亲的本概念、研究对复象制与叉内容
复制叉
子一代
环状DNA复制
第13章 DNA的生物合成
章节目标
2.熟悉
真核生物参与DNA 复制的酶及其功能 ；逆转录过程； 端粒；DNA损伤； DNA修复；
1.掌握
DNA复制的基本规律； 原核生物参与DNA复制的 酶及其功能；原核生物 DNA复制的过程；
3.了解
与DNA合成 有关的抗肿瘤 药
一一、、预D防N医A学复的制概的念特、点研究对象与内容
一、预防医学的概念、研究对象与内容
复制子（replicon）是独立完成复制的功能单位，由一个复制起点与 其两边的复制终点构成。
一真、核预生防物医多学复的制概子念复、制研究对象与内容
复制起点
复制起点
复制起点
复制子
一、预防（医三学）的半概不念连、续研复究制对象与内容
3’
5’ DN随A从聚链合酶R的NA聚引合物方向冈5领’崎头片链→断3’
•２个核心酶(, , ) •1个-复合物 （,,,,, ）
•1对-亚基 （可滑动的DNA夹子）
核心酶(α、ε和θ)
τ
τ
γτ
τ
β
δ’ δ
β
γ复合物
一、核预心防酶医的学组的成概及念功、能研究对象与内容
亚基：主要功能是合成DNA 亚基：具有35外切酶活性
（复制保真性所必需）亚基可增强其活性 亚基：可能起组装作用
一、预防医学的概念、研究对象与内容 二、参与DNA复制的酶及蛋白因子
（一）DNA聚合酶
以 dATP 、 dGTP 、 dTTP 和 dCTP 为 底 物 ， 催 化 DNA 沿 5’→3’ 方向合成的一类酶。
一、DN预A防聚医合学酶的概念、研究对象与内容
全称：依赖DNA的DNA聚合酶 DNA-dependent DNA polymerase 英文缩写：DDDP或DNA-pol 合成方向：5’ -3’ 合成需要RNA引物
1956年，美国生物化学家Arthur Kornberg 从大肠杆菌中分离出来， 获得1959年诺贝尔生理医学奖。
作用：对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补
一、预防医学的概念、研究对象与真核内生容物
转录酶
Roger Kornberg
Arthur Kornberg DNA-polⅠ
一、原预核防生医物学DN的A概聚念合、酶研究对象与内容
DNA-polⅠ
DNA-polⅡ
DNA-polⅢ
组成
单体
聚合速度
低
功能
切除引物 填补空缺 修复
单体 低
备用
多聚体 高
复制
一、预防医学的概念、研究对象与内容
PolⅣ Pol Ⅴ
DNA损伤修复, TLS
跨越损伤合成 （translesion sythesis,TLS)
（一）半保留复制 （二）双向复制 （三）半不连续复制 （四）DNA复制具有高保真性
一、预防医学（的一概）念、半研保究留对复象制与内容
模板
模板
子代DNA 亲代DNA 子代DNA
一半、保预防留医复学制的的概证念、实研究对象与内容
全保留
半保留
混合式
一、预防医学的概念、研究对象与内容
1958年，Messelson和Stahl用实验证实了半保留复制。 Watson和Crick称他们的实验是“The most beautiful experiment in biology ”
一、预防医学的概念、研究对象与内容
β亚基：发挥夹稳DNA模板链，并使酶沿模板滑动的作用 -复合物：促进全酶组装至模板上及增强核心酶活性的作用
一、真预核防生医物学DN的A概聚念合、酶研究对象与内容
一原、核预生防物医D学N的A-概p念ol、Ⅰ研究对象与内容
第一个被发现的DNA聚合酶，由927个AA构成的单聚体，有三种酶活性：
5’ →3’ 聚合酶活性 3’ →5’ 外切酶活性 5’ →3’ 外切酶活性
一、预防医学的概念、研究对象与内容
5’→3’外切活性
5’
3’
T C G T C GCpol Ⅲ
Thomas Kornberg
一、预防医学的概念、研究对象与内容
DNA-pol Ⅱ（120kD）
DNA-pol Ⅱ对模板的特异性不高，即使在已发生损伤的DNA模 板上，它也能催化核苷酸聚合。因此认为，它参与DNA损伤的应 急状态修复。
一、预防医D学N的A概聚念合、酶研Ⅲ究全对象酶与结内构容