分子遗传学
第一章 遗传物质
1953年，由 Watson Crick阐明的 DNA结构是遗传学
历史上最重大的发现之一。当时对基因和 DNA的认
识有以下几点,
（ 1）基因：是由孟德尔提出的遗传因子。它与特定
的性状相连系，但其物质基础不清。
（ 2）“一个基因一种酶”的学说推测基因控制蛋白
质的结构。
（ 3）基因位于染色体上。染色体由 DNA和蛋白组成
（ 4）早先由 Griffith后由 Avery指出 DNA是遗传物质
第一节 DNA是遗传物质
有 3个重要的实验证明遗传物
质是 DNA,
? 1．细菌转化实验
? 2,T2噬菌体的感染实验
? 3．病毒重建实验
Griffith,s细
菌转化实验
Greffith’s
transformatio
n experiment
实验提示：加热杀死的 S型有毒品系中一定有一种因子能使无
毒的 R品系转化为有毒的 S品系 （ transformation） 。 16年实验证
明, R转化为 S的物质是 DNA。
□ 1944年, 美国学者 Avery等证明将 R无毒品系转化为有毒 S
品系的物质是 DNA。
（ S）
加热杀死
多糖 脂类 RNA 蛋白质 DNA
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
R 型 细 菌
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
S
R R R R R
美国学者 Avery等证明转化因子是 DNA。 Summary of Avery,s
experiment which demonstrated that DNA is the transforming
principle,
结 论
在 S型细胞的各种组分中，只有 DNA能引
起 R型细胞的转化,DNA是 S型细胞多糖荚膜和
病源特征的决定因子，只要给 R型细胞提供 S型
细菌的 DNA，就等于是提供了 S基因 。
意义：第一次证明基因是由 DNA组成的,DNA
是遗传物质。转化已成为基因工程的重要手段
二,The Hershey-
Chase实验
T2噬菌体的生活周期
Life cycle of a T-even
bacteriophage
The Hershey-Chase实验要回答的
问题
? 噬菌体的感染过程涉及病毒复制的特异
信息转入到细菌中去的过程 。 要问转入
细菌中去的信息物是 DNA还是蛋白质？
? 1952年, 用 T2噬菌体标记的感染实验说
明转入细菌中去的信息物是 DNA。
The Hershey-Chase实验的关键点,
1.蛋白质中没有磷，磷是 DNA中的主要成分，在
T2的 DNA中占 99%
2.硫存在于蛋白质中,在 DNA中从未发现有硫,
3.用 32P和 35S分别标记两个噬菌体的培养物中的
DNA和蛋白质,
The Hershey-
Chase实验
Demonstrating that
DNA,and not
protein,is
responsible for
directing the
reproduction of
phage T2 during the
infection of E.coli,
The Hershey-Chase实验的结论
只有噬菌体 DNA进入细菌, 蛋白质外壳从
不进入细胞 。 噬菌体蛋白只是结构上的
包装物 。 当 DNA进入细菌后蛋白质外壳就
留在了外边 。
意义：说明 DNA是遗传物质 。
三、病毒重建实验
? 有些病毒没有 DNA而只有 RNA，它
们的遗传物质是什么？
? 1956年,Fraenkel-Conrat和 Singer用
TMV和 HRV建成杂合病毒作感染实
验回答了这一问题。
HRV
外
壳
蛋
白
R
N
A
杂合病毒
能感染出现
HRV病灶 病毒失活不能感染
TMV抗体
TMV
分离出病毒
病毒重建实验结论,复制和繁殖新
的病毒颗粒所需的遗传物质是 RNA而不是
蛋白质
HRV抗体
子代病毒能
被 HRV抗体
失活，说明
子代病毒不
但具有 HRV
的 RNA，而
且具有 HRV
的蛋白
总 结
以上三个实验说明,DNA是遗
传物质，在不具有 DNA而只有
RNA的生物中,RNA是遗传物
质 。
第二节 DNA的结构
? DNA由四种基本的分子脱氧核苷酸组成 。 每种
核苷酸由磷酸, 脱氧核糖和四种碱基之一组成 。
四种碱基的名称：腺嘌呤 （ Adenine,A）, 鸟
嘌呤 （ Guanine,G）, 胞嘧啶 （ Cytosine,C）,
胸腺嘧啶 （ Thymine,T） 。
?四种核苷酸的名称是,
脱氧腺苷酸 dAMP或 A；
脱氧鸟苷酸 dGMP或 G；
脱氧胞苷酸 dCMP或 C；
脱氧胸苷酸 dTMP或 T,
DNA和 RNA中的碱基和糖的结构
Watson Crick根据两个线索,
（ 1） DNA结构的 X光衍射资料, 表明 DNA由
两条互相平行的链组成, 两条链呈螺旋状；
（ 2） Chargaff关于不同生物 DNA组成成份的
规律,
A+G=T+C Pu=Py
A=T G=C
A+T并不一定等于 G+C
双螺旋 （ The doudle helix） 要点
1,双螺旋的每一条链是一条核苷酸长链 。 每个核苷
酸之间由磷酸二酯键相连接 （ phosphodiester bands）
。 两条链之间由氢键相连 。 配对原则是,A－ T,
G－ C。
2．两条链的走向方向相反，它们是反向平行的（
Antiparallel）一条是 5’→3’，另一条是 3’→5’。
3．由于 G－ C对有三个氢键,A－ T对只有两个氢键，
因此富含 G－ C对的 DNA比富含 A－ T对的 DNA更加稳
定。
每个核苷酸之间由
磷酸二酯键相连
接。
(a)Linkage of two
nucleotides by
the formation of
a C-3,—C-5’ (3'-
5’)
phosphodiester
bond,producing
a dinucleotide,
(b) Shorthand
notation for a
polynucleotide
chain,
Waster Crick DNA双螺旋模型
双螺旋的几种形式
目前已知有三种不同形式 DNA,
1,B— form：即 Watson-Crick模型, 在正常的细胞生活
状态时存在, 右手螺旋, 碱基的平面对 DNA的中轴是
垂直的, DNA分子每转一圈是 10.4bp。
2,A— form：在高盐或脱水状态时存在，右手螺旋，
碱基对倾斜并偏离双螺旋中轴，转一圈 11bp。
3,Z— form：在合成制备的 DNA晶体中发现的新构型
，,Z”字骨架，左手螺旋，每转一圈 12bp。
双螺旋的
几种形式
目前已知有三
种 不 同 形 式
DNA
DNA结构的含义,
1,该结构预示了 DNA复制的一种明显
方式
2．预示了 DNA分子中的核苷酸对的顺
序可能决定着蛋白质中氨基酸的顺序，
即可能存有某种类型的遗传密码。
第三节 DNA的复制
由 Watson-Crick模型预言的 DNA复制是半保留
式的。 半保留复制（ semiconservative
Replication）：每个子代 DNA分子含有一条旧
链和一条新链。
半保留复制
Semiconservative Replication
每个子代 DNA分子含有一
条旧链和一条新链。
Generalized model
of semiconservative
replication of DNA
DNA的复制
□ DNA是遗传物质, 作为遗传物质的首要条件是必须能自我
复制 。
□ Watson和 Crick阐明的 DNA模型预示了 DNA具有复制的能力
,通过氢键配对的方式复制新链 。
□ 曾设想有三种复制方式：（ 1）半保留式；（ 2）保留式；
（ 3）分散式。
(1)
+
(2)
+
(3)
+
曾设想有三种复制方式：保留式,半保留式，分散式
二, Meselson-stahl实验
1958年, Meselson等证明 DNA的复制是半保留式的 。
1,氯化铯超离心技术的原理
DNA在 CsCl溶液中经超速离心后, 最终停留在某一
位置上, 这时离心力的大小正好等于 DNA分子在 CsCl
梯度中的浮力 。 DNA的浮力是由其密度决定的 。 根据
离心后 DNA在梯度中达到的平衡位置的不同可以将不
同密度的 DNA分子分开, 例如,15NDNA和 14NDNA。
2,将 E.coli培养在含有, 重, 同位素 15N的培养基中, 经多个世代后
,细胞中 DNA就标记上, 重, 同位素 。 然后将细胞转到 14N培养基
中, 经过一个或两个细胞分裂周期后, 分离 DNA,再进行 CsCl离心
。
3,结果：经一个世代后, DNA形成了一条中间密度带 。 其位于, 重
” 带和, 轻, 带之间 。 经两个世代培养后, DNA形成两条带, 一条
中间带, 一条轻带 。 更直接的证据是将在 14N中生长一代的细胞
DNA（ 15N14N） 变性后离心, 可以得到一条重带和一条轻带 。 说明
第一代杂种分子是半保留复制的产物 。 双链中一条是亲代 15N,另一
条是新合成 14N,DNA为 15N14N。
Meselson-stahl实验
The Meselson-Stahl experiment
Meselson-stahl实验结果的解释
三, 真核生
物染色体的
复制
1958年, Taylor用
蚕豆根尖细胞染
色体作实验, 表
明在染色体水平
上, DNA复制也
是半保留式的 。
四, 复制叉
The Replication
Fork
Watson-Crick模型预言,
在复制过程中 DNA分子
会形成一个分叉 。 1963
年, Cairns用实验证实了
复制叉的存在 。
起始点
3,3,
3,3,
复制叉
生长 生长
五、复制的起始
大肠杆菌染色体 DNA复制从一固定点起始，然后按两个方向
进行，即随复制叉向两端移动作双向复制。
起始点
高等生物细胞的 DNA复制有多个起始点，
即具有多个同时复制的区域。
放射自显影显示的真核 DNA复制模型,
在一条双链 DNA上有多个复制起点
放射自显影
解释
复制子 （ replicon）
具有一个复制起始点和两个终止点的具有独立
复制功能的 DNA片段 。 大肠杆菌, 质粒, 噬菌
体的 DNA都是独立复制的, 这样独立的复制单
位称为复制子 。
高等生物的染色体是多复制子 Multi—
replicon
Human DNA from Hela cell illustrating the replication
bubble that characterizes DNA replication within a
single replicon
真核生物细胞的 DNA复制有多个起始点,
即具有多个同时复制的区域。
六, DNA复制中的酶和蛋白质
50年代末, Kornberg首次分离到 DNA聚合酶, 能催化复制反应,
dATP DNA聚合酶
亲代 DNA+引物 + dGTP——————————— 子代 DNA
dCTP
dTTP
The chemical reaction catalyzed by DNA
polymerase I
11-8 Demonstration of 5,-to-3,synthesis of DNA
1,双螺旋的转动和解链
DNA拓朴异构酶,催化 DNA拓朴异构体的转化 。 如 DNA促旋酶
（ DNA gyrase） 能使松驰形 DNA形成超螺旋 DNA（ Supercoiling
DNA） 。 也能使正超螺旋 DNA转变为负超螺旋 DNA,后者有利
于双螺旋的解开 。
解螺旋酶 （ helicase）,, rep”蛋白起解螺旋作用 。
单链结合蛋白 （ Single-stranded DNA-binding protein,SSB）,
游离单链易降解, 单链结合蛋白起保护作用 。
2,所有的 DNA聚合酶只能以 5’→3’方向合成新
链,当一条链由 DNA聚合酶 III连续地合成时,
另一条链是以片段方式合成的 。 然后由 DNA聚
合酶 I填补空缺 。 再由 DNA连接酶 （ Ligase） 连
接 。 这就是 不连续复制学说 。 冈崎在细胞中证
实了这种方式, 这样的 DNA短链称为 冈崎片段
。
11-11
Because the two strand
of DNA run antiparallel
to one another and DNA
polymerase III
synthesizes only in one
direction,
On the lagging
strand,synthessis must be
discontinuous,resulting
the production of
Okazaki fragment,On
the leading strand,
synthesis is continuous,
RNA primers initiate
synthesis on both strands
3,DNA聚合酶 I和 III具有 3’→5’外切酶活性, 具
有切割和修补功能 。
4,DNA合成必须有一个短的双链区作为引物
（ primer） 。 聚合酶不可能在一条单链模板上起动合成一条
新链 。 因此需要有引物合成酶 （ primase） 与 dnaB蛋白一起作用
合成一个 RNA引物, 保证 DNA聚合酶 III在引物的 3’端起动 DNA
合成 。
11-13
Summary of DNA synthesis at a single
replication fork,
The ends of eukaryotic
chromosomes are replicated
by a telomerase
The ends of eukaryotic chromosomes are replicated by a
telomerase
端粒末端复制的困难
telomeric DNA sequences have been highly conserved
throughout evolution,reflicting the critical function of
telomeres,
DNA polymerase cannot replicate the terminal DNA
segment of the lagging strand of a linear chromosome,
there would be no DNA strand to provide a free 3,-OH
for DNA extenssion after the RNA primer of the terminal
Okazaki fragment has been excised,
线型染色体 DNA末端复制的困难，后随链复制后会留下一个
空缺。
端粒酶的作用
对热,蛋白酶 K和 RNA酶都敏感
The unique feature of telomererase is that it contains a
built-in RNA strand template,after several telomere repeat
units are added by telomerase,DNA polymerase catalyzes
the synthesis the complementary strand,
Without telomerase activity,linear chromosomes would
become progressively shorter.if the resulting terminal
deletions extended into an essential gene or genes,this
chromosome shortening would be lethal,
Telomerase resolves the terminal primer problem
端粒酶和细胞衰老
telomere shortening has been linked to a molecular
mechanism involved in the aging process of cells,
in most eukaryotic somatic cells,telomerase is not
active,and thus with each cell division,the telomeres of
each chromosome shorten,after many divisions,the
telomere is seriously eroded and the cell loses the
capacity for further division,
Malignant cells maintain telomerase activity and are
immortalized
Most human somatic cells lack telomerase activity,when they are
grown in culture,they divide only 20 to 70 cell generations, Cancer
cells contain telomerase activity,they are immortal
正常 肿瘤细胞
Progerias(早老症 ).the somatic cells of individuals with progeria
have short telomores and exhibit decreased proliferative
capacity when grown in culture,
8岁 9岁
端粒和人类衰老
? At present,the relationship between telomere
length and cell senescence is entirely correlative,
? There is no direct evidence indicating that
telomere shortening causes aging,
? Nevertheless,the correlation is striking,and
the hypothesis that telomere shortening
contributes to the aging process in humans
warrants further study,
第一章 遗传物质
1953年，由 Watson Crick阐明的 DNA结构是遗传学
历史上最重大的发现之一。当时对基因和 DNA的认
识有以下几点,
（ 1）基因：是由孟德尔提出的遗传因子。它与特定
的性状相连系，但其物质基础不清。
（ 2）“一个基因一种酶”的学说推测基因控制蛋白
质的结构。
（ 3）基因位于染色体上。染色体由 DNA和蛋白组成
（ 4）早先由 Griffith后由 Avery指出 DNA是遗传物质
第一节 DNA是遗传物质
有 3个重要的实验证明遗传物
质是 DNA,
? 1．细菌转化实验
? 2,T2噬菌体的感染实验
? 3．病毒重建实验
Griffith,s细
菌转化实验
Greffith’s
transformatio
n experiment
实验提示：加热杀死的 S型有毒品系中一定有一种因子能使无
毒的 R品系转化为有毒的 S品系 （ transformation） 。 16年实验证
明, R转化为 S的物质是 DNA。
□ 1944年, 美国学者 Avery等证明将 R无毒品系转化为有毒 S
品系的物质是 DNA。
（ S）
加热杀死
多糖 脂类 RNA 蛋白质 DNA
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
R 型 细 菌
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
S
R R R R R
美国学者 Avery等证明转化因子是 DNA。 Summary of Avery,s
experiment which demonstrated that DNA is the transforming
principle,
结 论
在 S型细胞的各种组分中，只有 DNA能引
起 R型细胞的转化,DNA是 S型细胞多糖荚膜和
病源特征的决定因子，只要给 R型细胞提供 S型
细菌的 DNA，就等于是提供了 S基因 。
意义：第一次证明基因是由 DNA组成的,DNA
是遗传物质。转化已成为基因工程的重要手段
二,The Hershey-
Chase实验
T2噬菌体的生活周期
Life cycle of a T-even
bacteriophage
The Hershey-Chase实验要回答的
问题
? 噬菌体的感染过程涉及病毒复制的特异
信息转入到细菌中去的过程 。 要问转入
细菌中去的信息物是 DNA还是蛋白质？
? 1952年, 用 T2噬菌体标记的感染实验说
明转入细菌中去的信息物是 DNA。
The Hershey-Chase实验的关键点,
1.蛋白质中没有磷，磷是 DNA中的主要成分，在
T2的 DNA中占 99%
2.硫存在于蛋白质中,在 DNA中从未发现有硫,
3.用 32P和 35S分别标记两个噬菌体的培养物中的
DNA和蛋白质,
The Hershey-
Chase实验
Demonstrating that
DNA,and not
protein,is
responsible for
directing the
reproduction of
phage T2 during the
infection of E.coli,
The Hershey-Chase实验的结论
只有噬菌体 DNA进入细菌, 蛋白质外壳从
不进入细胞 。 噬菌体蛋白只是结构上的
包装物 。 当 DNA进入细菌后蛋白质外壳就
留在了外边 。
意义：说明 DNA是遗传物质 。
三、病毒重建实验
? 有些病毒没有 DNA而只有 RNA，它
们的遗传物质是什么？
? 1956年,Fraenkel-Conrat和 Singer用
TMV和 HRV建成杂合病毒作感染实
验回答了这一问题。
HRV
外
壳
蛋
白
R
N
A
杂合病毒
能感染出现
HRV病灶 病毒失活不能感染
TMV抗体
TMV
分离出病毒
病毒重建实验结论,复制和繁殖新
的病毒颗粒所需的遗传物质是 RNA而不是
蛋白质
HRV抗体
子代病毒能
被 HRV抗体
失活，说明
子代病毒不
但具有 HRV
的 RNA，而
且具有 HRV
的蛋白
总 结
以上三个实验说明,DNA是遗
传物质，在不具有 DNA而只有
RNA的生物中,RNA是遗传物
质 。
第二节 DNA的结构
? DNA由四种基本的分子脱氧核苷酸组成 。 每种
核苷酸由磷酸, 脱氧核糖和四种碱基之一组成 。
四种碱基的名称：腺嘌呤 （ Adenine,A）, 鸟
嘌呤 （ Guanine,G）, 胞嘧啶 （ Cytosine,C）,
胸腺嘧啶 （ Thymine,T） 。
?四种核苷酸的名称是,
脱氧腺苷酸 dAMP或 A；
脱氧鸟苷酸 dGMP或 G；
脱氧胞苷酸 dCMP或 C；
脱氧胸苷酸 dTMP或 T,
DNA和 RNA中的碱基和糖的结构
Watson Crick根据两个线索,
（ 1） DNA结构的 X光衍射资料, 表明 DNA由
两条互相平行的链组成, 两条链呈螺旋状；
（ 2） Chargaff关于不同生物 DNA组成成份的
规律,
A+G=T+C Pu=Py
A=T G=C
A+T并不一定等于 G+C
双螺旋 （ The doudle helix） 要点
1,双螺旋的每一条链是一条核苷酸长链 。 每个核苷
酸之间由磷酸二酯键相连接 （ phosphodiester bands）
。 两条链之间由氢键相连 。 配对原则是,A－ T,
G－ C。
2．两条链的走向方向相反，它们是反向平行的（
Antiparallel）一条是 5’→3’，另一条是 3’→5’。
3．由于 G－ C对有三个氢键,A－ T对只有两个氢键，
因此富含 G－ C对的 DNA比富含 A－ T对的 DNA更加稳
定。
每个核苷酸之间由
磷酸二酯键相连
接。
(a)Linkage of two
nucleotides by
the formation of
a C-3,—C-5’ (3'-
5’)
phosphodiester
bond,producing
a dinucleotide,
(b) Shorthand
notation for a
polynucleotide
chain,
Waster Crick DNA双螺旋模型
双螺旋的几种形式
目前已知有三种不同形式 DNA,
1,B— form：即 Watson-Crick模型, 在正常的细胞生活
状态时存在, 右手螺旋, 碱基的平面对 DNA的中轴是
垂直的, DNA分子每转一圈是 10.4bp。
2,A— form：在高盐或脱水状态时存在，右手螺旋，
碱基对倾斜并偏离双螺旋中轴，转一圈 11bp。
3,Z— form：在合成制备的 DNA晶体中发现的新构型
，,Z”字骨架，左手螺旋，每转一圈 12bp。
双螺旋的
几种形式
目前已知有三
种 不 同 形 式
DNA
DNA结构的含义,
1,该结构预示了 DNA复制的一种明显
方式
2．预示了 DNA分子中的核苷酸对的顺
序可能决定着蛋白质中氨基酸的顺序，
即可能存有某种类型的遗传密码。
第三节 DNA的复制
由 Watson-Crick模型预言的 DNA复制是半保留
式的。 半保留复制（ semiconservative
Replication）：每个子代 DNA分子含有一条旧
链和一条新链。
半保留复制
Semiconservative Replication
每个子代 DNA分子含有一
条旧链和一条新链。
Generalized model
of semiconservative
replication of DNA
DNA的复制
□ DNA是遗传物质, 作为遗传物质的首要条件是必须能自我
复制 。
□ Watson和 Crick阐明的 DNA模型预示了 DNA具有复制的能力
,通过氢键配对的方式复制新链 。
□ 曾设想有三种复制方式：（ 1）半保留式；（ 2）保留式；
（ 3）分散式。
(1)
+
(2)
+
(3)
+
曾设想有三种复制方式：保留式,半保留式，分散式
二, Meselson-stahl实验
1958年, Meselson等证明 DNA的复制是半保留式的 。
1,氯化铯超离心技术的原理
DNA在 CsCl溶液中经超速离心后, 最终停留在某一
位置上, 这时离心力的大小正好等于 DNA分子在 CsCl
梯度中的浮力 。 DNA的浮力是由其密度决定的 。 根据
离心后 DNA在梯度中达到的平衡位置的不同可以将不
同密度的 DNA分子分开, 例如,15NDNA和 14NDNA。
2,将 E.coli培养在含有, 重, 同位素 15N的培养基中, 经多个世代后
,细胞中 DNA就标记上, 重, 同位素 。 然后将细胞转到 14N培养基
中, 经过一个或两个细胞分裂周期后, 分离 DNA,再进行 CsCl离心
。
3,结果：经一个世代后, DNA形成了一条中间密度带 。 其位于, 重
” 带和, 轻, 带之间 。 经两个世代培养后, DNA形成两条带, 一条
中间带, 一条轻带 。 更直接的证据是将在 14N中生长一代的细胞
DNA（ 15N14N） 变性后离心, 可以得到一条重带和一条轻带 。 说明
第一代杂种分子是半保留复制的产物 。 双链中一条是亲代 15N,另一
条是新合成 14N,DNA为 15N14N。
Meselson-stahl实验
The Meselson-Stahl experiment
Meselson-stahl实验结果的解释
三, 真核生
物染色体的
复制
1958年, Taylor用
蚕豆根尖细胞染
色体作实验, 表
明在染色体水平
上, DNA复制也
是半保留式的 。
四, 复制叉
The Replication
Fork
Watson-Crick模型预言,
在复制过程中 DNA分子
会形成一个分叉 。 1963
年, Cairns用实验证实了
复制叉的存在 。
起始点
3,3,
3,3,
复制叉
生长 生长
五、复制的起始
大肠杆菌染色体 DNA复制从一固定点起始，然后按两个方向
进行，即随复制叉向两端移动作双向复制。
起始点
高等生物细胞的 DNA复制有多个起始点，
即具有多个同时复制的区域。
放射自显影显示的真核 DNA复制模型,
在一条双链 DNA上有多个复制起点
放射自显影
解释
复制子 （ replicon）
具有一个复制起始点和两个终止点的具有独立
复制功能的 DNA片段 。 大肠杆菌, 质粒, 噬菌
体的 DNA都是独立复制的, 这样独立的复制单
位称为复制子 。
高等生物的染色体是多复制子 Multi—
replicon
Human DNA from Hela cell illustrating the replication
bubble that characterizes DNA replication within a
single replicon
真核生物细胞的 DNA复制有多个起始点,
即具有多个同时复制的区域。
六, DNA复制中的酶和蛋白质
50年代末, Kornberg首次分离到 DNA聚合酶, 能催化复制反应,
dATP DNA聚合酶
亲代 DNA+引物 + dGTP——————————— 子代 DNA
dCTP
dTTP
The chemical reaction catalyzed by DNA
polymerase I
11-8 Demonstration of 5,-to-3,synthesis of DNA
1,双螺旋的转动和解链
DNA拓朴异构酶,催化 DNA拓朴异构体的转化 。 如 DNA促旋酶
（ DNA gyrase） 能使松驰形 DNA形成超螺旋 DNA（ Supercoiling
DNA） 。 也能使正超螺旋 DNA转变为负超螺旋 DNA,后者有利
于双螺旋的解开 。
解螺旋酶 （ helicase）,, rep”蛋白起解螺旋作用 。
单链结合蛋白 （ Single-stranded DNA-binding protein,SSB）,
游离单链易降解, 单链结合蛋白起保护作用 。
2,所有的 DNA聚合酶只能以 5’→3’方向合成新
链,当一条链由 DNA聚合酶 III连续地合成时,
另一条链是以片段方式合成的 。 然后由 DNA聚
合酶 I填补空缺 。 再由 DNA连接酶 （ Ligase） 连
接 。 这就是 不连续复制学说 。 冈崎在细胞中证
实了这种方式, 这样的 DNA短链称为 冈崎片段
。
11-11
Because the two strand
of DNA run antiparallel
to one another and DNA
polymerase III
synthesizes only in one
direction,
On the lagging
strand,synthessis must be
discontinuous,resulting
the production of
Okazaki fragment,On
the leading strand,
synthesis is continuous,
RNA primers initiate
synthesis on both strands
3,DNA聚合酶 I和 III具有 3’→5’外切酶活性, 具
有切割和修补功能 。
4,DNA合成必须有一个短的双链区作为引物
（ primer） 。 聚合酶不可能在一条单链模板上起动合成一条
新链 。 因此需要有引物合成酶 （ primase） 与 dnaB蛋白一起作用
合成一个 RNA引物, 保证 DNA聚合酶 III在引物的 3’端起动 DNA
合成 。
11-13
Summary of DNA synthesis at a single
replication fork,
The ends of eukaryotic
chromosomes are replicated
by a telomerase
The ends of eukaryotic chromosomes are replicated by a
telomerase
端粒末端复制的困难
telomeric DNA sequences have been highly conserved
throughout evolution,reflicting the critical function of
telomeres,
DNA polymerase cannot replicate the terminal DNA
segment of the lagging strand of a linear chromosome,
there would be no DNA strand to provide a free 3,-OH
for DNA extenssion after the RNA primer of the terminal
Okazaki fragment has been excised,
线型染色体 DNA末端复制的困难，后随链复制后会留下一个
空缺。
端粒酶的作用
对热,蛋白酶 K和 RNA酶都敏感
The unique feature of telomererase is that it contains a
built-in RNA strand template,after several telomere repeat
units are added by telomerase,DNA polymerase catalyzes
the synthesis the complementary strand,
Without telomerase activity,linear chromosomes would
become progressively shorter.if the resulting terminal
deletions extended into an essential gene or genes,this
chromosome shortening would be lethal,
Telomerase resolves the terminal primer problem
端粒酶和细胞衰老
telomere shortening has been linked to a molecular
mechanism involved in the aging process of cells,
in most eukaryotic somatic cells,telomerase is not
active,and thus with each cell division,the telomeres of
each chromosome shorten,after many divisions,the
telomere is seriously eroded and the cell loses the
capacity for further division,
Malignant cells maintain telomerase activity and are
immortalized
Most human somatic cells lack telomerase activity,when they are
grown in culture,they divide only 20 to 70 cell generations, Cancer
cells contain telomerase activity,they are immortal
正常 肿瘤细胞
Progerias(早老症 ).the somatic cells of individuals with progeria
have short telomores and exhibit decreased proliferative
capacity when grown in culture,
8岁 9岁
端粒和人类衰老
? At present,the relationship between telomere
length and cell senescence is entirely correlative,
? There is no direct evidence indicating that
telomere shortening causes aging,
? Nevertheless,the correlation is striking,and
the hypothesis that telomere shortening
contributes to the aging process in humans
warrants further study,
