• DNA分子在代谢上是稳定的
• 1.3 生物学意义：
保证DNA代谢的稳定性。经过多代的复制，子代DNA 仍可以保持与最初亲本的一致性。 • 稳定性是相对的，变异是绝对的
在各种理化因素的作用下，DNA会发生损伤； 在复制、转录的过程中，DNA会发生错误； 在生长发育的过程中，DNA可能进行修饰、删 除、扩增和重排。
2.2 复制起点：一般富含AT？？
复 根据：越靠近origin 的基因转导的频率越高
制
aob
起
ca o b d
点
e ca o b d f
g e ca o b d f h
的
确
定
4a 4b
实
3c 3d 2e 2f
验
1g 1h
分子杂交确定各 基因片段的频率
复制的不同步性、 断裂的随机性
replication origin:在基因a和b之间
合成的。
1.2 实验依据： Meselson & Stahl (1958)
E.coli :放射性同位素（15N）标记&CsCl密度梯度离心
• DNA分子上每一条链都含有合成它的互补 链所必需的全部遗传信息
• 半保留复制是双链DNA普遍采用的复制机 制
• 在半保留复制中碱基配对是核酸分子间传 递遗传信息的结构基础
▪糖苷酶变异株，DNA中的U不再被切除→新合成DNA一
• Rifampin 是E.coli RNA polymerase 的抑制剂
Conclusion
• M13 RF的形成需要 RNA polymerase合成一段 RNA分子作为引物； • RF启动后，RNA引物已经形成，Rifampin 的抑 制无效。
The first evidence supporting RNA priming
• 真核生物染色体DNA
线性双链 多复制子
• 病毒DNA 形态多样（环形、线形、双链或单链）
复制方式多样（双向、单向、对称或不对称）
• 生物染色体多为双向对称式复制
例外：Bs—双向，但两复制叉移动距离不同
• 滚动环式（噬菌体X174DNA）和D－环式（线粒 体DNA）是单向复制的特殊形式。
3 复制速度
2.3 复制方式：具有多样性
单起点或多起点; 单向或双向; 对称或不对称
单起点、单方向 多起点、单方向
单起点、双方向
多起点、双方向
确定复制方向实验autoradiography E.coli
实验步骤：
▪ E.coli先用低放射性的3H-dTTP标记； ▪ 几分钟后，E.coli转移入高放射性的3H-dTTP培
养基中继续标记；
▪ 提取DNA进行放射自显影； ▪ 根据底片感光银粒密度的分布判断复制的方向
。 结论：
▪ 单向复制 → 银粒的密度：一端高，一端低；
Different densities of radioactive labeling can be used to distinguish unidirectional and bidirectional replication.
DNA复制需要RNA引物的发现
S.S. DNA virus
RF
M13 +
表达、组装、释放
Rifampin E.coli
[ Rif S ]
E.coli
[ Rif S ] + M13
Rifampin E.coli
[ Rif R ]
M13 Rifampin
M13
无M13 RF 有M13 RF 有M13 RF
2020/4/28
遗传物质的分子机制 分子生物学的核心
Watson & Crick：一种遗传物质，必须能行使 两种功能，即自我复制和对细胞的高度特异性 的影响。
遗传物质的基本属性：自我复制 控制性状的表达 产生突变
DNA是生物遗传的主要物质基础：
• 生物体的遗传信息以密码的形式编码在DNA分子 上，表现为特定的核苷酸排列顺序；
引物
• RNA引物（多数） • DNA引物 • 引物蛋白
5 DNA的半不连续复制（ semidiscontinuous replication ） 3’
5’
OK !
5’
3’
3’
5’
How ?
3’
5’
5.1 半不连续复制的发现
▪ 1968年，冈崎：3H-dTTP标记 &A中有大量1000nt的DNA小片 段；一段时间后，检测到 DNA大片段。
• 遗传信息通过DNA的复制由亲代传递给子代； • DNA双螺旋模型的提出是DNA复制的理论基础
。
复制的复杂性
dsDNA
ssDNA的能量供求
构型的变化 超螺旋
线状，开环状
多种酶类的互作
Replisome
复制的准确性 （修复，校正）
研究试材的特殊性 （温度敏感型，突变抑制体系） DNA复制速度 （E.coli 105bp/min）
• 真核生物复制叉移动的速度～1000-
3000bp/min;
• 原核生物复制叉移动的速度～50,000bp/min • 真核生物比原核生物慢?
（复制时解开核小体，复制后又重新形成核小体）
4、引物（primer）
• 所有DNA聚合酶均不能起始DNA的合成
• 引物是一段同模板DNA配对的短核酸序 列，为DNA合成提供3’-OH末端
2、复制单位、起点和复制方 式
• 2.1 复制单位：复制子
• A unit of the genome in which DNA contain a region from origin（复制起 点） to terminus（复制终点）.
• 基因组中能独立复制的单位
• 原核生物单复制子，真核生物多复制子
缺乏统一的模式 （dsDNA，ssDNA，Linear DNA等）
DNA复制起始控制机理知之甚少
1 DNA的半保留复制（semi-conservative ~
）
• 1.1 概念
复制时，DNA两条链解开，以 每条链为摸板，按碱基互补配对 原则合成互补链，形成的两个子 代DNA分子与原来的亲代DNA分 子完全相同，每个子代DNA分子 中一条链来自亲本，一条链为新
▪ DNA ligase 变异的温度敏感菌株，在ligase不起作
用的温度下，有大量的DNA短片段积累。
▪ 说明：DNA复制中先合成较短片段（冈崎片段），再
连成长链DNA。
▪冈崎片段的数量>新合成DNA的一半，原因：U代替T
掺入到DNA中造成。DNA中的U被糖苷酶切除，随后进 行修复。此过程可产生一些小片段。