中文名：DNA半保留复制

时期：DNA在进行复制的时候

经过：一系列酶

一条链：来自亲代DNA

子代DNA分子其中的一条链来自亲代DNA ，另一条链是新合成的，这种方式称半保留复制。

半保留复制的意义：遗传稳定性的分子机制。

从美国科学家沃森（J.D.Waston）和英国科学家克里克 （F.Crick）建立DNA结构的双螺旋模型开始，关于DNA复制原理的轮廓就已经诞生，正如他们二人给《Nature》杂志的第一封信中所写：“我们并没有忽视，从我们所架设的特异的配对方式可以提出一个关于遗传物质可能的复制机制的建议来”。然而，实际的过程却远为复杂，至今人们对于复杂的DNA复制过程还没有了解清楚。DNA复制过程的复杂性在于：

（1）复制过程需要能量供应以解开双螺旋链；

（2）已经解开的单链也可能产生链内碱基配对；

（3）一种酶只能催化有限的物理化学反应；

（4）复制过程必须设计若干安全保障以防止复制的错误，并纠正已发生的错误（尽管极少）；

（5）巨大的DNA分子特别是环形分子给复制带来许多几何学的问题，比如E.coli复制速度为105bp/分，如果DNA模板以此速度解旋的话，则相当于每小时开70英里的汽车引擎转动的速度；

（6）对于所有含有双螺旋DNA的生物有机体，并没有单一的可以普遍适用复制的机制。然而，各种生物的DNA复制还是有共同点的，例如新生的DNA链总是按A、T，G、C这样的碱基配对规律与母体互补，新生的DNA链的单体总是由DNA聚合酶一个一个地加在这条新生链的3'-OH末端。

DNA的半保留复制

沃森和克里克最早提出DNA的半保留复制机理,就是在复制过程中各以双螺旋DNA的其中一条链为模板合成其互补链，新生的互补链与母链构成子代DNA分子。

这一假说于1957年得到Matthew Meselson和Franklin Stahl所设计的精巧的实验所证实 。

这一实验有力地支持了半保留复制的假说,它不但否定了全保留复制假说，而且也排除了弥散复制假说。所谓弥散复制就是说子代DNA的每一条链都是由亲本链的片断与新合成的片断随机拼接而成。

第二节 复制原点、方向和方式

很多实验都证明了复制是从DNA分子上的特定位置开始的，这一位置叫复制原点，常用ori或O表示。例如大肠杆菌的复制原点位于ilv基因附近，是一个包括大约245bp的一个区段。现已证明，除fd组的噬菌体以外，许多生物的复制原点都是双螺旋DNA呼吸作用强烈的区段，即经常开放的区段(frequently opening region)，亦即富含A·T的区段。这一区段产生的瞬时单链与ssb蛋白(single-stranded DNA binding protein)结合，对复制的起始十分重要。在所有的原核生物中，复制都是从特定的位置开始的，迄今尚未发现例外。

复制原点的性质所决定DNA复制从特定位置开始，大多数双向进行，也有一些单向的，或以不对称的双向方式进行的。

用遗传学方法可以证明E coli的复制是从ilv基因附近开始，以双向等速进行复制的。细菌染色体复制一次的时间相当于细胞繁殖一代所需要的时间。利用温度突变种能使DNA复制同步进行。这种突变在25℃时能正常繁殖，而在42℃时虽能完成复制之中的DNA合成，但不能开始新的一轮复制。如果每个细菌从原点同时开始复制，在一定时刻,靠近复制原点的基因复制得多些，而远离复制原点的基因就复制得少些。假如复制是单向进行的，基因频率在基因图上呈单向梯度，最高频率的基因和最低频率的基因应该是连锁的(因为是双链环状染色体)。如果是双向复制，基因频率将以O点为中心出现双向梯度。测定了E-coli的许多基因频率，发现是以ilv为中心双向下降。这说明E coli的复制原点在ilv基因附近。

噬菌体μ能插入大肠杆菌染色体上不同的位置，而噬菌体λ只能插入一个特定的位置。在对数生长期可以测定噬菌体μ和k的数量。实验结果表明,噬菌体μ插入到ilv附近，不论是在右边或左边，相对产量都是最高,而插入ilv的180°的位置，产量最低。从这个实验可以得出结论：E.coli DNA的复制从ilv基因开始，双向等速进行，用放射自显影方法也可以得到有关复制原点和方向的资料。

用电子显微镜观察噬菌体T7DNA复制，总是在离一端17%处出现一个复制眼,然后向两边伸展。实验表明，真核生物DNA的复制也是从特定位置开始，以双向等速进行，只不过是一个DNA分子上有许多个特定的复制原点。

也有一些例外的情况。例如在枯草杆菌中，复制从原点开始双向复制，但两个复制叉的移动不对称，一个移动1/5的距离便停下来，然后另一个复制叉走完4/5的距离。

质粒R6K复制的早期是单向进行的，可是这一复制叉在离起点1/5处停下来，然后从相反的方向启动第二个复制叉。

线粒体DNA的复制也是不对称的，DNA双链中的一条先复制成双链环态，而另一条亲本链被置换出来成为单链状态，叫做置换噜噗，又叫D噜噗（displacement loop)。一条链复制67%，另一条链才开始复制。这一复制方式的生物学意义还不太清楚。

质粒ColE1的复制完全是单向的。从体内或体外系统中分离到的复制中间体，其一个“复制叉”（其实就是复制原点）总是离开EcoRI切点17%左右，而另一个复制叉离开EcoRI切点的距离却是可变的。因此ColEI的复制是从特定位置开始，单方向进行。

DNA半保留复制运用的游离的某一种碱基遵循2的n次方-1。