通过电子显微镜及放射自显影技术，可以观察到DNA复制有以下几种不同的形式。
（一）θ复制
在介绍DNA复制基本特点时我们曾提到DNA在复制过程中形成类似“眼形”的结构。环状DNA在复制时复制眼可形成类似希腊字母θ形状，又称之为θ复制（θreplication）。大肠埃希菌、多瘤病毒等环状DNA复制时，多可以观察到θ结构的存在。θ结构实质上是环状DNA在复制过程中产生的一种中间产物。由于θ结构首先由Cairns J．从大肠埃希菌中观察到的，所以又称为Cairns形式。
（二）滚环复制
滚环复制（rolling circle replication）是指一些简单低等生物或染色体以外的DNA采取的特殊复制方式。双链环状DNA以某种方式切断其中一条链，其5′端伸出环外，与特殊蛋白（A蛋白）相连，3′端作为引物不断地由DNA聚合酶催化，以未切断的一条环形链为模板，在被切断的这条链的3′端加上新的核苷酸。由于3′端不断延长，而5′端不断被甩出，好像中间的一个环在不断滚动，因而称为滚环复制（图3-18）。通过滚环复制生成的两个子代分子可以全是环状分子，也可以是环状分子与线性分子并存。有些病毒DNA分子是环状的，但在子代病毒中有环状的也有线状的DNA，原因就在于其进行了滚环复制。
图3-18 滚环复制
（三）D环复制
线粒体DNA也是环状双链，有两个相距很近的复制起始点。复制时，在一个复制起始点打开双链，先以亲代分子中的一条链为模板，合成一条新链，将亲代分子的另一条链置换出来。当新合成的链达到全环的2／3时，从另一起始点开始以置换出来的亲代DNA链为模板合成另一条新链。两条新链的合成方向相反，由于二者的合成起始时间不同，所以复制是不对称进行的，两个子代分子的合成也不是同时结束。从第一起始点开始合成的新链合成到一定阶段时，被置换出的DNA链呈现如D环形状，所以称之D环型。又由于期间有过DNA链的置换，所以取其英文词displacement中的字首D，称之为D环复制（D loop replication）（图3-19）。
图3-19 D环复制
D环包括一段小RNA分子用于引导DNA合成。完成第一条链的合成后，第二条RNA引物结合替代链并开始该链的复制
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