《现代分子生物学》课程教学课件（PPT讲稿）第二章 染色体与DNA（2/2）

第二章 染色体与DNA

1 第二章 染色体与DNA

DNA的复制 DNA Replication) 。由于DNA分子由两条多核苷酸链组成，两条链 上的碱基 G只能与C相配对，A只能与T相 配对，所以，两条链是互补的，一条链上的核 苷酸排列顺序决定了另一条链上的核苷酸排列 顺序。 2

2 DNA的复制 (DNA Replication) • 由于DNA分子由两条多核苷酸链组成，两条链 上的碱基——G只能与C相配对，A只能与T相 配对，所以，两条链是互补的，一条链上的核 苷酸排列顺序决定了另一条链上的核苷酸排列 顺序

DNA的半保留复制 (semi-conservative replication) ·DNA在复制过程中，每条链分别作为模板合成新 链，产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA 分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。因此， 每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条链 则是新合成的，这种复制方式被称为DA的半保 留复制

4 DNA的半保留复制 （semi-conservative replication） • DNA在复制过程中，每条链分别作为模板合成新 链，产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA 分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。因此， 每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链 则是新合成的，这种复制方式被称为DNA的半保 留复制

Generation 2 is hybrid light DNA的半保留复制 Semi-conservative mechanism Gen eration1 ishybid density Hybrid 15N labeling experiment ParetalDNA is heavy de nsty 1958年，Meselson和Stahl研究了经15N 标记3个世代的大肠杆菌DNA,首次证 Light 明了DNA的半保留复制。 Relicate in liont density medium Light DNA的半保留复制保证了DNA在代 谢上的稳定性，与DNA的遗传功 能相符合。 Hy brid 5

5 DNA的半保留复制 Semi-conservative mechanism 15N labeling experiment 1958年，Meselson和Stahl研究了经15N 标记3个世代的大肠杆菌DNA，首次证 明了DNA的半保留复制。 DNA的半保留复制保证了DNA在代 谢上的稳定性，与DNA的遗传功 能相符合

DNA的半不连续复制 (semi-discontinuous replication) ·由于DNA双螺旋的两条链是反向平行的，因此在复 制叉附近解开的DNA链一条是5→3'方向，另一条 是3'→5方向，两个模板极性不同。而所有已知 DNA聚合酶的合成方向都是5'→3'，两条链无法同 时进行复制。为了解释DNA的等速复制现象，日本 学者冈崎(Okazaki)等提出了DNA的半不连续复 制模型。 6

6 DNA的半不连续复制 （semi-discontinuous replication） • 由于DNA双螺旋的两条链是反向平行的，因此在复 制叉附近解开的DNA链一条是5'→3'方向，另一条 是3'→5'方向，两个模板极性不同。而所有已知 DNA聚合酶的合成方向都是5'→3'，两条链无法同 时进行复制。为了解释DNA的等速复制现象，日本 学者冈崎（Okazaki）等提出了DNA的半不连续复 制模型

Lagging strand synthesis后随链的合成 Prev ious fragment Last fragment Single strand P arental DNA 3 Lagging strand 3 Leading strand. 3 Leading strand synthesis前导链的合成 Nucleotides added continuously to 3'end

7 后随链的合成 前导链的合成

半不连续复制Semi-discontinuous replication: 冈崎片段Okazaki fragment Motion of replication fork 5 3 5 Leading strand Lagging strand (Okazaki fragments) 000 3 Parental strands 8

8 半不连续复制Semi-discontinuous replication: 冈崎片段Okazaki fragment

·1、用H脱氧胸苷短时间标记后提取DNA,得到不 少平均长度为2-3 kb DNA片段。 ·2、用DNA连接酶温度敏感突变株进行实验，在连 接酶不起作用的温度下，有大量小片段累积，说 明复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段， 然后再生成大分子DNM。 ·3、前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在 生物界是有普遍性的，因而称之为DNA的半不连 续复制。 9

9 • 1、用3H脱氧胸苷短时间标记后提取DNA，得到不 少平均长度为2-3kb DNA片段。 • 2、用DNA连接酶温度敏感突变株进行实验，在连 接酶不起作用的温度下，有大量小片段累积，说 明复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段， 然后再生成大分子DNA。 • 3、前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在 生物界是有普遍性的，因而称之为DNA的半不连 续复制

生勒化学教学课件 生不连猿复制 31 前导链的连续合成 复制叉移动方向 3 半不连续复制 6 5 冈崎片段 53 3 滞后链的不连续合成 6 ◆不管是DNA还是RNA,核苷酸链的合成方向都是5'→3 ◆因此DNA两条链在沿复制叉移动时，子链合成的方向是相反的 ◆其中1条链合成方向与复制叉同向，该链是连续复制的，称前导链 ◆而另一条链合成方向与复制叉方向相反，并且是不连续的，该链称 滞后链（随后链）

10 半不连续复制 生物化学教学课件

DNA聚合酶延长子链 ◆DNA聚合酶不能从头合成子链，只能延长子链 ◆DNA聚合酶有多种 ◆DNA聚合酶有多种活性 31 53 连鳞合成的DNA子链（前导链） RNA引物 DNA聚合酶 半不连续复制 →①自5狗3'延长DNA子链 ②自5向3'水解RNA引物 3 ①自3狗5水解错配成基 不连鳞合成的DNA子链（滞后链） (冈崎片段) 3 冈崎片段：间断的后随链片段

11 半不连续复制 冈崎片段：间断的后随链片段