核心酶由、和亚基组成： 亚基（130 000）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
两侧的β亚基发挥夹稳DNA模板链，并使酶沿模 板滑动的作用
-复合物由6种亚基组成：、、、、、
2个-亚基分别和1个核心酶相互作用， 其柔性连接区可以确保在复制叉1个全酶分子 的2个核心酶能够相对独立运动，分别负责合 成前导链和后随链
第二代
半保留复制的意义:
依据半保留复制的方式，子代DNA中保留了亲代的全部遗 传信息，亲代与子代DNA之间碱基序列的高度一致 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
母链DNA
C
G
C
G
A
T
C
G
T
A
5´ A G C T T C A G G A T A
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
（一）原核生物有3种DNA聚合酶 ➢ DNA-pol Ⅰ ➢ DNA-pol Ⅱ ➢ DNA-pol Ⅲ
原核生物的DNA聚合酶
DNA-pol Ⅰ
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
109 单肽链
400 有 可能
DNA-pol Ⅱ
DNA-pol Ⅲ
120 ？ ？ 无 不可能
250 多亚基不对称二聚体
20 无 可能
DNA聚合酶Ⅲ全酶结构:
全酶结构包括：
•２个核心酶 •1个-复合物（、、 、、、 6种亚 基） •1对-亚基（可滑动 的DNA夹子）
第十二章
DNA合成
作者 : 齐炜炜 高国全
单位 : 中山大学中山医学院
目录
第一节 DNA复制的基本规律 第二节 DNA复制的酶学和拓扑学 第三节 原核生物DNA复制过程 第四节 真核生物DNA复制过程 第五节 逆转录
重点难点
掌握 掌握DNA复制体系的组成、半保留复制的特点及其意义；掌 握DNA复制的基本规律， DNA聚合酶的类型及功能特点
高保真度DNA聚合酶利用严格的碱基配对原则是保证复 制保真性的机制之一；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以 及复制后修复系统对错配加以纠正
第二节
DNA复制的酶学和拓扑学
Enzymology and topology of DNA replication
熟悉 DNA复制的过程，原核DNA复制与真核DNA复制的主要区 别；真核生物DNA端粒及端粒酶
了解 非染色体DNA复制的其他形式；了解逆转录的发现发展了中 心法则
第一节
DNA复制的基本规律
The basic law of DNA replication
DNA复制的主要特征:
➢ 半保留复制(semi-conservative replication) ➢ 双向复制(bidirectional replication) ➢ 半不连续复制(semi-discontinuous replication)
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
复制中的放射自显影图象
ori ter
A
B
C
A. 环状双链DNA及复制起始点 B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点(termination, ter)
真核生物每个染色体又有多个起点，呈多起点双向复制特 征。每个起点产生两个移动方向相反的复制叉，复制完成 时，复制叉相遇并汇合连接。从一个DNA复制起点起始 的DNA复制区域称为复制子（replicon）。复制子是含 有一个复制起点的独立完成复制的功能单位
一、DNA以半保留方式进行复制
半保留复制的概念:
在复制时，亲代双链DNA解开为两股单链，各自作为模板， 依据碱基配对规律，合成序列互补的子链DNA双链
子链继承母链遗传信息的几种可能方式:
全保留式
半保留式
混合式
密度梯度实验:
含15N-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
(dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合
➢ 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase) ➢ 简称：DNA-pol ➢ 活性：
1. 5’3’的聚合活性 2. 核酸外切酶活性
核酸外切酶活性:
5’
ori
3’
ori
ori
ori
3’
5’
5’
ori
ori
3’
5’ 3’
5’ 3’
复制
ori
ori
3’
5’
3’ 5’
3’ 5’
三、DNA复制以半不连续方式进行
3
领头链 (leading strand)
5 解链方向
3
后随链 (lagging strand)
5
➢ 沿着解链方向生成的子链DNA的合成是连续进行的，这股链称为前导链（leading strand） ➢ 另一股链因为复制方向与解链方向相反，不能连续延长，只能随着模板链的解开，逐段地从
5′→3′生成引物并复制子链。模板被打开一段，起始合成一段子链；再打开一段，再起始合 成另一段子链，这一不连续复制的链称为后随链（lagging strand） ➢ 沿着后随链的模板链合成的新DNA片段被命名为冈崎片段（Okazaki fragment）
四、DNA复制具有高保真性
“半保留复制”确保亲代和子代DNA分子之间信息传递 的绝对保真性
G
C
G
C
复制过程中形成 的复制叉
AT
AT
GC
GC
GC
GC
TA
TA
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC + GC
CG
CG
CG
CG
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC
GC
GC
GC
子代DNA
二、DNA复制从起始点双向进行
原核生物基因组是环状DNA，只有一个复制起点 （origin）。复制从起点开始，向两个方向进行解链，进 行的是单点起始双向复制