DNA复制转录翻译 ppt课件
合集下载
DNA的复制、转录、翻译 ppt课件
● DNA复制的意义：通过复制，
使亲代的遗传信息传给子代，从而 使前后代保持了一定的连续性。
ppt课件
4
关于DNA复制的计算
1、DNA分子复制n次后，子代DNA分子数、 含亲代母链和不含亲代母链的DNA 分 子数分别是
2n 、 2 、 2n –2
2、X为所求核苷酸在亲代DNA中的含量， n为复制的次数，则DNA复制n次所需 游离核苷酸数为
碱基配对原则 DNA RNA
A——U T——C C——G G——C
ppt课件
8
遗传信息与遗传密码
遗传信息：基因中控制遗传性状的 脱氧核苷酸顺序称为遗 传信息。
遗传密码：mRNA上决定一个氨基 酸的三个相邻碱基，称 为遗传密码。
ppt课件
9
RNA翻译形成蛋白质的过程
在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一 定氨基酸顺序的蛋白质的过程
UAG
反密码子
（与mRNA上的密码子配对）
12
RNA翻译形成蛋白质的过程
ppt课件
13
RNA翻译形成蛋白质的过程
在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一 定氨基酸顺序的蛋白质的过程
ppt课件
14Βιβλιοθήκη 原核细胞与真核细胞基因表达的比较
原
真
核
核
细
细
胞
胞
ppt课件
15
20种氨基酸的遗传密码子表
●存在于mRNA 上
●DNA的复制 ●蛋白质的合成
ppt课件
1
DNA的主要功能
1、通过自我复制，在前后代间传递 遗传信息。
2、通过转录、翻译，控制蛋白质的 合成，从而控制生物的性状，表 达遗传信息
ppt课件
使亲代的遗传信息传给子代，从而 使前后代保持了一定的连续性。
ppt课件
4
关于DNA复制的计算
1、DNA分子复制n次后，子代DNA分子数、 含亲代母链和不含亲代母链的DNA 分 子数分别是
2n 、 2 、 2n –2
2、X为所求核苷酸在亲代DNA中的含量， n为复制的次数，则DNA复制n次所需 游离核苷酸数为
碱基配对原则 DNA RNA
A——U T——C C——G G——C
ppt课件
8
遗传信息与遗传密码
遗传信息：基因中控制遗传性状的 脱氧核苷酸顺序称为遗 传信息。
遗传密码：mRNA上决定一个氨基 酸的三个相邻碱基，称 为遗传密码。
ppt课件
9
RNA翻译形成蛋白质的过程
在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一 定氨基酸顺序的蛋白质的过程
UAG
反密码子
（与mRNA上的密码子配对）
12
RNA翻译形成蛋白质的过程
ppt课件
13
RNA翻译形成蛋白质的过程
在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一 定氨基酸顺序的蛋白质的过程
ppt课件
14Βιβλιοθήκη 原核细胞与真核细胞基因表达的比较
原
真
核
核
细
细
胞
胞
ppt课件
15
20种氨基酸的遗传密码子表
●存在于mRNA 上
●DNA的复制 ●蛋白质的合成
ppt课件
1
DNA的主要功能
1、通过自我复制，在前后代间传递 遗传信息。
2、通过转录、翻译，控制蛋白质的 合成，从而控制生物的性状，表 达遗传信息
ppt课件
DNA的复制、转录、翻译的复习课件
二、遗传信息的翻译
1、翻译的定义 2、遗传密码 3、反密码子 4、翻译的过程 DNA上的基因
转录
遗传信息
mRNA的
翻译
遗传密码
蛋白质的氨基酸序列 生物性状
中心法则
遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传 递给蛋白质的转录和翻译过程，以及遗传信 息从DNA传给DNA的复制过程，叫做中心法则。
复 制
3n
3n DNA
DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数 ＝6:3:1。 说明：因为基因中存在有终止密码子等片段，实际上基 因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目 小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。
小结：
基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录
1.转录的定义 2.转录的过程
DNA
转录 逆转录
复 制
RNA
翻译
蛋白质
转录、翻译与DNA复制的比较
转录 翻译 复制 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 DNA的二条链 mRNA DNA的一条链 4种核糖核苷 20种氨基酸 4种脱氧核苷酸 酸 需解旋酶、DNA聚 条件 需RNA聚合酶、 需要酶、 合酶、ATP等 ATP等 ATP、 tRNA A-T T-A A-U U-A 碱基配对 A-U T-A G-C C-G G-C C-G G-C C-G DNA mRNA 产物 多肽链 亲代DNA→子代DNA DNA mRNA 信息传递
二、DNA的复制
1.DNA复制发生在什么时期？
——有丝分裂间期 ——减数第一次分裂间期
二、DNA半保留复制的实验证据
15N 15N
15N
14N
15N
15N
DNA复制、转录和翻译
03
复制
是指以DNA的两条链为模板，合成两条新的DNA分子的过程。
翻译的过程
01
起始
延伸
02
03
终止
核糖体与mRNA结合，并确定起 始密码子所在位置。
核糖体沿着mRNA移动，氨基酸 按照mRNA上的密码子序列连续 加入肽链中。
核糖体遇到终止密码子，肽链合 成停止，核糖体释放mRNA和蛋 白质。
翻译的生物学意义
DNA复制、转录和翻译的共同点
遗传信息的传递
DNA复制、转录和翻译都是遗传信息从DNA传递到蛋白质的过 程，是生物体遗传信息的传递和表达的关键环节。
模板依赖性
DNA复制、转录和翻译都需要以DNA或RNA为模板，按照碱基 互补配对原则进行合成或转录。
酶的参与
DNA复制、转录和翻译都需要酶的参与，这些酶能够催化合成 过程中的化学反应，调节合成速度和准确性。
DNA复制、转录和翻译之间存在相互调控的关系，例如某 些基因的表达受到其他基因的调控，通过调控这些基因的 表达可以影响其他基因的表达。
相互补充
DNA复制、转录和翻译在遗传信息的传递和表达中存在相 互补充的关系，通过不同的方式共同完成遗传信息的传递 和表达。
05 DNA复制、转录和翻译 的调控
DNA复制的调控
细胞周期调控
DNA复制主要发生在细胞周期的S期，受到细胞周期蛋白和周期蛋 白依赖性激酶的调控。
生长因子与激素调控
某些生长因子和激素能够影响DNA复制，如胰岛素、生长激素等。
基因表达调控
某些基因的表达产物能够影响DNA复制，如细胞周期蛋白、DNA 聚合酶等。
转录的调控
转录因子调控
转录因子能够与DNA上的顺式作用元件结合，影响RNA聚合酶的 转录活性。
生物化学-DNA复制、转录、翻译
4、解链、解旋酶类
DNA解链酶
解开DNA双链 每个bp消耗2个ATP
与单链DNA结合,维持单
单DNA结合蛋 白(SSB）
链状态 (“镇纸”)
使其不受核酸酶水解，保 持完整性。
4、DNA拓扑异构酶
改变DNA分子构象，理顺DNA链，使复制能顺利进行。
拓扑异构酶Ⅰ 转轴酶
切断DNA双螺旋中的一 股，张力下降后封闭。
拓扑异构酶Ⅱ 旋转酶
切断DNA双链，使另一 双链经过此缺口，再封闭。
5、引发体
RNA引物的合成和复制的起始必需。
蛋白质 DnaA蛋白
结合到DNA双链复制起始部位
DnaB蛋白 引物酶
解链酶的作用 合成RNA引物
6、DNA连接酶
催化二段DNA链之间3’,5’ 磷酸二酯键的形
DNA互补链取代杂交链中的RNA，恢复双 螺旋结构。
5’
RNA链的延长
合成方向
3’
DNA
5 3
RNA
RNA聚合酶 核糖体
原核生物转录过程中的羽毛状现象
3、终止
RNA聚合酶到达终止位点，聚合反应停止。
分类： 依赖ρ因子（终止子）的转录终止 非依赖ρ因子的转录终止
释放RNA分子
RNA聚合 酶
遗传信息的传递
—DNA、RNA、蛋白质的生物合成
中心法则
复制
转录
翻译
复制 DNA
RNA
蛋白质
逆转录
第一节 DNA的生物合成 — DNA的复制
-概念： 以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的 过程。
-时期： 有丝分裂间期、减数第一次分裂间期
-场所： 细胞核(主要)、叶绿体、线粒体 -碱基互补配对原则： A＝T G≡C
DNA复制转录和翻译-幻灯片(1)
核酸外切酶活性
?
5’ A G C T T C A G G A T A
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
辨认错配的碱基对，将其水解－校对
5 3 外切酶活性
切除引物或突变的DNA片段
真核生物的DNA聚合酶
DNA - pol 后随链合成 DNA - pol DNA修复
35 ’’
dCTP
DNA-pol DNA-poDl NA-pDolNA-pol
5
’
dGTP
dTTP
dATP
dATP dGTP
dCTP dTTP
（二）复制的 半不连续性
5
3
解链方向 ’
3
3
5 ’
5
领头链 ( leading strand )
顺着解链方向生成的子链，其复制是连续 进行的，所得到一条连续片段的子链。
引发体（primosome）
引物酶与其他和复制有关的蛋白质形成的复合 物。
DNA连接酶 ( DNA ligase )
连接DNA链 3- OH末端和相邻DNA链5- P 末端，使二者生成磷酸酯键 ，从而把两段相 邻的DNA链连接成完整的链。
ATP
OH P
DNA连接酶在DNA修复、重组、剪接中也起 连接缺口的作用。
功能：
复制终止时，染色体线性DNA末端确有 可能缩短，但通过端粒酶的作用，可以补 偿这种由除去引物引起的末端缩短。
telomerase
端粒酶与药物
hTR和hTERT 核酶 逆转录酶抑制剂 3-叠氮胸苷（AZT）
四、其他复制方式
DNA复制、转录、翻译(课堂PPT)
遗传信息的传递
—DNA、RNA、蛋白质的生物合成
中心法则
复制
转录
翻译
复制 DNA
RNA
蛋白质
逆转录
1
第一节 DNA的生物合成 — DNA的复制
-概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的 过程。
-时期：有丝分裂间期、减数第一次分裂间期
-场所： 细胞核(主要)、叶绿体、线粒体 -碱基互补配对原则：A＝T G≡C
41
复制和转录的区别
复制
转录
模板 两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
原料 dNTP
NTP
酶
DNA聚合酶 RNA聚合酶（RNA-pol）
产物 子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA （半保留复制）
配对 A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
42
二、转录的模板：
转录是以结构基因作为单位的。 模板链 ：
转录：DNA指导下的RNA合成。
转录Leabharlann DNARNA➢转录的场所： 细胞核 ➢转录的原料：四种 NTP：ATP 、UTP、GTP、 CTP
（NMP）n＋NTP→（NMP）n+l ＋ ppi
➢转录的产物： 信使RNA（mRNA）
核糖体RNA（rRNA）
转运移RNA（tRNA）
40
一、转录与DNA复制的相似之处： 均以DNA为模板； 都是生成3’，5’ —磷酸二酯键； 合成的方向都是5’ →3’； 遵从碱基配对规律。
（常用的工具酶）
19
20
DNA聚合酶的校对作用
依赖于3个聚合酶的3’末端外切酶活性，进行校 对和纠错。
多种蛋白质参与，从而保证了复制的准确性。
21
—DNA、RNA、蛋白质的生物合成
中心法则
复制
转录
翻译
复制 DNA
RNA
蛋白质
逆转录
1
第一节 DNA的生物合成 — DNA的复制
-概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的 过程。
-时期：有丝分裂间期、减数第一次分裂间期
-场所： 细胞核(主要)、叶绿体、线粒体 -碱基互补配对原则：A＝T G≡C
41
复制和转录的区别
复制
转录
模板 两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
原料 dNTP
NTP
酶
DNA聚合酶 RNA聚合酶（RNA-pol）
产物 子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA （半保留复制）
配对 A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
42
二、转录的模板：
转录是以结构基因作为单位的。 模板链 ：
转录：DNA指导下的RNA合成。
转录Leabharlann DNARNA➢转录的场所： 细胞核 ➢转录的原料：四种 NTP：ATP 、UTP、GTP、 CTP
（NMP）n＋NTP→（NMP）n+l ＋ ppi
➢转录的产物： 信使RNA（mRNA）
核糖体RNA（rRNA）
转运移RNA（tRNA）
40
一、转录与DNA复制的相似之处： 均以DNA为模板； 都是生成3’，5’ —磷酸二酯键； 合成的方向都是5’ →3’； 遵从碱基配对规律。
（常用的工具酶）
19
20
DNA聚合酶的校对作用
依赖于3个聚合酶的3’末端外切酶活性，进行校 对和纠错。
多种蛋白质参与，从而保证了复制的准确性。
21
DNA的转录和翻译(课堂PPT)
G
RNA核苷酸一个一个连接起来。
16
A A T C AA T AG U UA G UU
G
RNA核苷酸一个一个连接起来。
17
A A T C AA T AG U UA G UU A
G
RNA核苷酸一个一个连接起来。
18
A A T C AA T AG U UA G UU AU
G
RNA核苷酸一个一个连接起来。
密码子
密码子
密码子
U U A GAU AUC mRNA
28
a、一种氨基酸可以 和多个密码子相对应 b、一个密码子只和 一种氨基酸相对应 c、三个终止密码： UAA、UAG、UGA
d、氨基酸的种类； 20种 密码子的种类：64种
29
思考和讨论：
1、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAU GCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列？反推可以吗?
天冬 氨酸
异亮 氨酸
CU A UAG
反密码子
反密码子 31
细胞质
核糖体
U U A G AU AUC
32
5、mRNA 与核糖体结合。
亮氨酸
A AU U U A G AU AUC
转运RNA上的反密码子与信使RNA上的密码子相结合。
33
亮氨酸
天冬氨 酸
A AU CU A U U A G AU AUC
3
RNA的结构
1、RNA的化学结构——核糖核酸
①基本单位－核糖核苷酸
磷酸
核糖
｛ CGAU（(碱尿胞腺鸟嘧嘌基基啶呤)）
腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C
尿嘧啶U
核糖核苷酸
4
2、核苷酸的种类
A
复制转录翻译 PPT课件
DNA复制的一般特点
• 原料：dNTP • 原则：互补配对原则 • 半保留复制 • 半不连续复制 • 需要引物 • 新链的延伸方向只能是5' →3'
复制起始点
• 复制起始点 replication origin，ori DNA分子的复制是在特定位置开始的，这个位
点称为复制起始点。
• 原核生物DNA只有一个复制起始点。
• 链的延伸 RNA链的延伸是在δ因子释放之后，在RNA聚合酶四聚体核
心酶的催化下进行。因RNA聚合酶同时具有解开DNA双链，并 使其重新闭合的功能。随着RNA的延伸，RNA聚合酶使DNA双 链不断解开和重新闭合。
• 链的终止 当RNA链延伸遇到终止信号（ternination signal）时，RNA
C-端
肽键形成
3´
肽键形成
12
12
GTP 移位
（EF-G）
进位
23
23
肽链合成的 终止及释放
（ 1 ） 释 放 因 子 RF1 或 RF2进入核糖体A位。 （2）多肽链的释放 （3）70S核糖体解离
5
50S 亚基
5
30S亚基
RF
UAG
3
UAG
tRNA
3
多聚核糖体
5ˊ
3ˊmRNA
延伸中的肽链
RNA的复制
• 有些病毒不含DNA，以RNA为遗传物质 • RNA在RNA聚合酶作用下先合成“－”链 • “－”链从“＋”链模板上释放出来 • “－”链作为模板再合成“＋”链
原核细胞的基因结构
接
非编码区 编码区上游
启动子
与RNA聚酶 结合位点
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
• 原料：dNTP • 原则：互补配对原则 • 半保留复制 • 半不连续复制 • 需要引物 • 新链的延伸方向只能是5' →3'
复制起始点
• 复制起始点 replication origin，ori DNA分子的复制是在特定位置开始的，这个位
点称为复制起始点。
• 原核生物DNA只有一个复制起始点。
• 链的延伸 RNA链的延伸是在δ因子释放之后，在RNA聚合酶四聚体核
心酶的催化下进行。因RNA聚合酶同时具有解开DNA双链，并 使其重新闭合的功能。随着RNA的延伸，RNA聚合酶使DNA双 链不断解开和重新闭合。
• 链的终止 当RNA链延伸遇到终止信号（ternination signal）时，RNA
C-端
肽键形成
3´
肽键形成
12
12
GTP 移位
（EF-G）
进位
23
23
肽链合成的 终止及释放
（ 1 ） 释 放 因 子 RF1 或 RF2进入核糖体A位。 （2）多肽链的释放 （3）70S核糖体解离
5
50S 亚基
5
30S亚基
RF
UAG
3
UAG
tRNA
3
多聚核糖体
5ˊ
3ˊmRNA
延伸中的肽链
RNA的复制
• 有些病毒不含DNA，以RNA为遗传物质 • RNA在RNA聚合酶作用下先合成“－”链 • “－”链从“＋”链模板上释放出来 • “－”链作为模板再合成“＋”链
原核细胞的基因结构
接
非编码区 编码区上游
启动子
与RNA聚酶 结合位点
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
- 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)。
遗传信息的传递
—DNA、RNA、蛋白质的生物合成
中心法则
复制
转录
翻译
复制 DNA
RNA
蛋白质
逆转录
DNA复制转录翻译
-概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的 过程。
-时期：有丝分裂间期、减数第一次分裂间期
-场所： 细胞核(主要)、叶绿体、线粒体 -碱基互补配对原则： A＝T G≡C
DNA复制转录翻译
多种蛋白质参与，从而保证了复制的准确性。
DNA复制转录翻译 DNA－pol α，β，γ，δ，ε
DNA－po1δ：延长领头链和随从链； DNA—poIα：合成RNA引物； DNA－polε：校读、修复和填补缺口。 DNA—polβ：在没有其他DNA－pol时发挥催化功能。 DNA—po1γ：催化线粒体DNA的合成。
DNA复制转录翻译
DNA解链酶
解开DNA双链 每个bp消耗2个ATP
与单链DNA结合,维持单
单DNA结合蛋 白(SSB）
链状态 (“镇纸”)
使其不受核酸酶水解，保 持完整性。
4、DNA拓扑异构酶
改变DNA分子构象，理顺DNA链，使复制能顺利进行。
拓扑异构酶Ⅰ 转轴酶
切断DNA双螺旋中的一 股，张力下降后封闭。
前导链为连续的；后滞链为不连续的冈崎片段。
(6)切除引物，补齐缺口：由DNA聚合酶（主要是酶 Ⅰ）催化，切去RNA引物；按碱基互补原则，沿 5’→3’方向，补齐缺口。
(7)连接封口：由DNA连接酶催化，将补齐缺口的3’OH基与下一个冈崎片段的5’-P以磷酸二酯键连接 起来，最终形成完整的、与模板互补的DNA新链。
科学家提出的三种DNA复制模型
DNA复制转录翻译
✓ 将E.Coli培养在以15NH4Cl
为唯一氮源的培养基中生 长；
✓ 提取其DNA 进行密度梯度 离心。
✓ 再移至14N培养基中生长；
✓ 在不同时期提取DNA，进 行密度梯度离心。
Meselson和Stahl 实验
Meselson和Stahl 实验
板，沿5’→3’方向合成一些1000—2000个核苷 酸不连续的小片段，由小片段连接成随从链。
（复制方向与解链方向相反)
冈崎片段：以5’→3’方向的母链作为模板
，沿5’→3’方向合成的一些1000—2000个 核苷酸不连续的小片段。
半不连续复制：领头链连续复制而随从链不连续复制。
3
前导链
5
解链方向
(2)解链：由DNA解螺旋酶催化，SSB与单链DNA结合， 防止双链间氢键再形成；
(3)识别起点：由DNA指导的引物酶完成；
(4)RNA引物合成：以DNA为模板，在引物酶催化下由 DNA转录生成5-10个核糖核苷酸链；
(5)DNA链延长：在引物3’-OH基上，按碱基互补原 则经DNA聚合酶（主要是酶Ⅲ）催化DNA链从 5’→3’延伸。
DNA复制转录翻译
✓复制的起始点： DNA复制要从DNA分子的特定部位开始。
✓原核生物中DNA(环形)的复制只有一个起始点。 ✓真核生物染色体DNA(线形)的复制有多个起始点。
✓DNA的双向复制：
DNA从起始点向两个方向解链，形成两个 延伸方向相反的复制叉。
原核生物的双向复制
真核生物的双向复制
3
冈崎片段
随从链
5
二、参与DNA复制的酶和蛋白质
1、原核生物的DNA聚合酶 2、真核生物的DNA聚合酶 3、解链、解旋酶类 4、DNA拓扑异构酶 5、引发体 6、DNA连接酶
1、原核生物的DNA聚合酶
DNA聚合酶Ⅰ 5’ 3’外切酶 3’ 5’外切酶 5’ 3’聚合酶
DNA聚合酶Ⅱ与Ⅲ
5’ 3’聚合酶 3’ 5’外切酶
DNA聚合酶Ⅲ DNA 复制的主要酶。 DNA聚合酶Ⅰ用于切除RNA引物， 损伤后修复。 DNA聚合酶Ⅱ只是在无pol I及pol Ⅲ的情况下才起作用 。
DNA聚合酶Ⅰ
N
5’ 3’3’ 5’ 5’ 3’
C
外切酶外切酶 聚合酶
小片段
大片段（ klenow片段）
（常用的工具酶）
DNA复制转录翻译
依赖于3个聚合酶的3’末端外切酶活性，进行校对 和纠错。
(8)校正并修复DNA：由DNA聚合酶校正并切除错配， 再按5’→3’方向加上正确核苷酸。
模板DNA
DNA复制转录翻译前导源自模板单链结合蛋白解旋酶 引物
后滞链模板
新合成的 前导链
3、半不连续复制
5’
3’
3’
5’
✓体内仅存在5’ →3’的DNA聚合酶； ✓新链延伸的方向只能是5’→3’ 。
3’
5’
前导链
5’
3’
3’
5’ 岗崎片段
3’
5’ 随从链
前导链：以3’→5’方向的母链作为模板，新
合成的以5’→3’为方向连续合成的链。 （复制方向与解链方向一致）
随从链(滞后链): 以5’→3’方向的母链作为模
-原料： 四种 dNTP：dATP 、dTTP、dGTP、 dCTP
（dNMP）n＋dNTP→（dNMP）n+l ＋ ppi
3’ 3’, 5’-磷酸二酯键
5’
一、DNA复制的特点
1、半保留复制 DNA复制转录翻译 3、半不连续复制
1、DNA的半保留复制
亲代DNA
子代
子代
(1)“半保留复制假说”的提出： 1953年，Watson & Crick在DNA双螺旋基础上提出。
3.一种重要的工具酶: 限制性内切酶切割后形成的粘性末端或平
头末端的连接.
DNA复制转录翻译
1、合成所需材料： ①模板DNA ②原料：合成引物所需NTP
合成DNA所需的dNTP ③酶：
2、合成方向：5’→3’； 模板链解读方向： 3’ → 5’
DNA复制转录翻 译
(1)解旋：由拓扑异构酶Ⅱ解除超螺旋；
形成
5’
3’
O 5’
3’
OH O- P O
O-
有缺口的DNA链
ATP
AMP+PPi
DNA连接酶
5’
O
O PO
O-
3’
缺口封闭
缺口填补: 连接双股DNA分子中一链的缺口 双链DNA分子中双链的缺口 不能连接二分子单链DNA
DNA连接酶的应用:
1.岗崎片段之间的连接.
2.DNA损伤修复中的连接.
拓扑异构酶Ⅱ 旋转酶
切断DNA双链，使另一 双链经过此缺口，再封闭。
DNA复制转录翻译
RNA引物的合成和复制的起始必需。
蛋白质 DnaA蛋白
结合到DNA双链复制起始部位
DnaB蛋白 引物酶
解链酶的作用 合成RNA引物
DNA复制转录翻译
催化二段DNA链之间3’,5’ 磷酸二酯键的
—DNA、RNA、蛋白质的生物合成
中心法则
复制
转录
翻译
复制 DNA
RNA
蛋白质
逆转录
DNA复制转录翻译
-概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的 过程。
-时期：有丝分裂间期、减数第一次分裂间期
-场所： 细胞核(主要)、叶绿体、线粒体 -碱基互补配对原则： A＝T G≡C
DNA复制转录翻译
多种蛋白质参与，从而保证了复制的准确性。
DNA复制转录翻译 DNA－pol α，β，γ，δ，ε
DNA－po1δ：延长领头链和随从链； DNA—poIα：合成RNA引物； DNA－polε：校读、修复和填补缺口。 DNA—polβ：在没有其他DNA－pol时发挥催化功能。 DNA—po1γ：催化线粒体DNA的合成。
DNA复制转录翻译
DNA解链酶
解开DNA双链 每个bp消耗2个ATP
与单链DNA结合,维持单
单DNA结合蛋 白(SSB）
链状态 (“镇纸”)
使其不受核酸酶水解，保 持完整性。
4、DNA拓扑异构酶
改变DNA分子构象，理顺DNA链，使复制能顺利进行。
拓扑异构酶Ⅰ 转轴酶
切断DNA双螺旋中的一 股，张力下降后封闭。
前导链为连续的；后滞链为不连续的冈崎片段。
(6)切除引物，补齐缺口：由DNA聚合酶（主要是酶 Ⅰ）催化，切去RNA引物；按碱基互补原则，沿 5’→3’方向，补齐缺口。
(7)连接封口：由DNA连接酶催化，将补齐缺口的3’OH基与下一个冈崎片段的5’-P以磷酸二酯键连接 起来，最终形成完整的、与模板互补的DNA新链。
科学家提出的三种DNA复制模型
DNA复制转录翻译
✓ 将E.Coli培养在以15NH4Cl
为唯一氮源的培养基中生 长；
✓ 提取其DNA 进行密度梯度 离心。
✓ 再移至14N培养基中生长；
✓ 在不同时期提取DNA，进 行密度梯度离心。
Meselson和Stahl 实验
Meselson和Stahl 实验
板，沿5’→3’方向合成一些1000—2000个核苷 酸不连续的小片段，由小片段连接成随从链。
（复制方向与解链方向相反)
冈崎片段：以5’→3’方向的母链作为模板
，沿5’→3’方向合成的一些1000—2000个 核苷酸不连续的小片段。
半不连续复制：领头链连续复制而随从链不连续复制。
3
前导链
5
解链方向
(2)解链：由DNA解螺旋酶催化，SSB与单链DNA结合， 防止双链间氢键再形成；
(3)识别起点：由DNA指导的引物酶完成；
(4)RNA引物合成：以DNA为模板，在引物酶催化下由 DNA转录生成5-10个核糖核苷酸链；
(5)DNA链延长：在引物3’-OH基上，按碱基互补原 则经DNA聚合酶（主要是酶Ⅲ）催化DNA链从 5’→3’延伸。
DNA复制转录翻译
✓复制的起始点： DNA复制要从DNA分子的特定部位开始。
✓原核生物中DNA(环形)的复制只有一个起始点。 ✓真核生物染色体DNA(线形)的复制有多个起始点。
✓DNA的双向复制：
DNA从起始点向两个方向解链，形成两个 延伸方向相反的复制叉。
原核生物的双向复制
真核生物的双向复制
3
冈崎片段
随从链
5
二、参与DNA复制的酶和蛋白质
1、原核生物的DNA聚合酶 2、真核生物的DNA聚合酶 3、解链、解旋酶类 4、DNA拓扑异构酶 5、引发体 6、DNA连接酶
1、原核生物的DNA聚合酶
DNA聚合酶Ⅰ 5’ 3’外切酶 3’ 5’外切酶 5’ 3’聚合酶
DNA聚合酶Ⅱ与Ⅲ
5’ 3’聚合酶 3’ 5’外切酶
DNA聚合酶Ⅲ DNA 复制的主要酶。 DNA聚合酶Ⅰ用于切除RNA引物， 损伤后修复。 DNA聚合酶Ⅱ只是在无pol I及pol Ⅲ的情况下才起作用 。
DNA聚合酶Ⅰ
N
5’ 3’3’ 5’ 5’ 3’
C
外切酶外切酶 聚合酶
小片段
大片段（ klenow片段）
（常用的工具酶）
DNA复制转录翻译
依赖于3个聚合酶的3’末端外切酶活性，进行校对 和纠错。
(8)校正并修复DNA：由DNA聚合酶校正并切除错配， 再按5’→3’方向加上正确核苷酸。
模板DNA
DNA复制转录翻译前导源自模板单链结合蛋白解旋酶 引物
后滞链模板
新合成的 前导链
3、半不连续复制
5’
3’
3’
5’
✓体内仅存在5’ →3’的DNA聚合酶； ✓新链延伸的方向只能是5’→3’ 。
3’
5’
前导链
5’
3’
3’
5’ 岗崎片段
3’
5’ 随从链
前导链：以3’→5’方向的母链作为模板，新
合成的以5’→3’为方向连续合成的链。 （复制方向与解链方向一致）
随从链(滞后链): 以5’→3’方向的母链作为模
-原料： 四种 dNTP：dATP 、dTTP、dGTP、 dCTP
（dNMP）n＋dNTP→（dNMP）n+l ＋ ppi
3’ 3’, 5’-磷酸二酯键
5’
一、DNA复制的特点
1、半保留复制 DNA复制转录翻译 3、半不连续复制
1、DNA的半保留复制
亲代DNA
子代
子代
(1)“半保留复制假说”的提出： 1953年，Watson & Crick在DNA双螺旋基础上提出。
3.一种重要的工具酶: 限制性内切酶切割后形成的粘性末端或平
头末端的连接.
DNA复制转录翻译
1、合成所需材料： ①模板DNA ②原料：合成引物所需NTP
合成DNA所需的dNTP ③酶：
2、合成方向：5’→3’； 模板链解读方向： 3’ → 5’
DNA复制转录翻 译
(1)解旋：由拓扑异构酶Ⅱ解除超螺旋；
形成
5’
3’
O 5’
3’
OH O- P O
O-
有缺口的DNA链
ATP
AMP+PPi
DNA连接酶
5’
O
O PO
O-
3’
缺口封闭
缺口填补: 连接双股DNA分子中一链的缺口 双链DNA分子中双链的缺口 不能连接二分子单链DNA
DNA连接酶的应用:
1.岗崎片段之间的连接.
2.DNA损伤修复中的连接.
拓扑异构酶Ⅱ 旋转酶
切断DNA双链，使另一 双链经过此缺口，再封闭。
DNA复制转录翻译
RNA引物的合成和复制的起始必需。
蛋白质 DnaA蛋白
结合到DNA双链复制起始部位
DnaB蛋白 引物酶
解链酶的作用 合成RNA引物
DNA复制转录翻译
催化二段DNA链之间3’,5’ 磷酸二酯键的