目录简述原核生物DNA的合成过程 原核生物dna复制过程及特点 原核生物dna复制过程图片 原核生物DNA复制时间 影响dna损伤的因素有哪些
原核生物DNA复制
1.DNA双螺旋的解旋
拓扑异构酶解开负超螺旋,并与解链酶共同作用,在复制起始神亮点处解开双链。一旦局部解开双链,SSB蛋白稳定解开的单链。
(大部分DNA解链酶可沿后随链5'→3'方向并随着复制叉前进而誉瞎正移动,只有另一种解链是沿前导链3'→5'方向移动;SSB蛋白与DNA结合时表现出协同效应,以四聚体形式存在复制叉处,单链复制完成后离开)
2.DNA复制的引发与延伸
前导链的引发与延伸:引发酶(一种特殊的RNA聚合酶)在DNA模板上合成一段RNA链,提供引发末端,后DNA聚合酶从RNA引物3'端开始合成新的DNA链。
后随链的引发与延伸:引发前体把6种蛋白质n,n’,n”,Dna B,C合在一起并与引发酶组装成引发体,引发体在后随链分叉方向前进,断断续续引发后随链的引物RNA短链,再DNA聚合酶Ⅲ作用合成DNA,直至遇到下一个引物或者冈崎片段。由RNase H降解RNA引物并由DNA聚合酶Ⅰ将缺口补齐,再由DNA连接酶将两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA。 3.复制的终止
复制叉遇到约22个碱基的重复性终庆悔止子序列(Ter)时,Ter-Tus复合物能使DnaB不再将DNA解链,复制叉不能前进,等反方向的复制叉到达后,其间未被复制的50~100bp由DNA修复机制填补空缺。拓扑异构酶Ⅳ使复制叉解体,释放子链DNA。
性质 DNA聚合酶Ⅰ DNA聚合酶Ⅱ DNA聚合酶Ⅲ 3'→5' + + + 5'→3' + - - 新生链合成 - - + 3'→5'核酸外切酶:从核酸的3'游离羟基端逐一水解核酸链(能辨认错配的碱基并水解)
5'→3'核酸外切酶:从5'游离磷酸基团端逐一水解核苷酸链(切除突变DNA片段)
DNA的复制顺序是从5’到3’。
DNA的复制过程
1、起始阶段:解旋酶在局部展开双螺旋结构的DNA分子为单链,引物酶辨认起始位点,以解开的一段DNA为模板,按照5'到3'方向合成RNA短链。形成RNA引物。
2、DNA片段的生成:在引物提供了3'-OH末端的基础上,DNA聚合酶催化DNA的两条链同时进行复制过程,由于复制过程只能由5'->3'方向合成,因此一条链能够连续合成,另一条链分段合成,其中每一段短链成为冈崎片段(Okazaki fragments)。
3、RNA引物的水解:当DNA合成一定长度后,DNA聚合酶水解RNA引物,补填缺口。
4、DNA连接酶将DNA片段连接起来,形成完整的DNA分子。
5、最后DNA新合成的片段在旋转酶的帮助下重新形成螺旋状。
扩展资料
DNA复制的特点
1、半保留复制:DNA在复制时,以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保留复制。DNA以半保留方式进行复制,是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。
2、有一定的复制起始点:DNA在复制时,需在特定的位点起始,这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段,即复制起始点(复制子)。在原核生物中扰运局,复制起始点通常为一个,而在真核生物中则为多个。
3、需要引物(primer):DNA聚合酶必须以一悄备段具有3'端自由羟基(3'-OH)的RNA作为引物,才能开始聚合子代DNA链。RNA引物的大小,在原核生物中通常为50~100个核苷酸,而在真核生物中约为10个核苷酸。
4、双向复制:DNA复制时,以复制起始点为中心,向两个方向进行复制。但在低等缓让生物中,也可进行单向复制。
5、半不连续复制:由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链,因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。
参考资料来源:-DNA复制
以原核生物DNA复制过程予以简要说明 1.DNA双螺旋的解旋 DNA在复制时,其双链首先解开,形成复制叉,而复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程 (1)单链DNA结合蛋白(single—stranded DNA binding protein,ssbDNA蛋白) ssbDNA蛋白是较牢固的结合在单链DNA上的蛋白质。原核生物ssbDNA蛋白与DNA结合时表现出协同效应:若第1个ssbDNA蛋白结合到DNA上去能力为1,第2个的结合能力可高达103;真核生物细胞中的ssbDNA蛋白与单链DNA结合时则不表现上述效应。ssbDNA蛋白的作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构,它以四聚体的形式存在于复制叉处,待单链辩肢复制后才脱下来,重新循环。所以,ssbDNA蛋白只保持单链的存在,不起解旋作用。(2)DNA解链酶(DNA helicase) DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。这种解链酶分解ATP的活性依赖于单链DNA的存在。如果双链DNA中有单链末端或切口,则DNA解链酶可以首先结合在这一部分,然后逐步向双链方向移动。复制时,大部分DNA解旋酶可沿滞后模板的5’—〉3’方向并随着复制叉的前进而移动,只有个别解旋酶(Rep蛋白)是沿着3’—〉5’方向移动的。故推测Rep蛋白和特定DNA解链酶是分别在DNA的两条母链上协同作用以解开双链DNA。(3)DNA解链过程 DNA在复制前不仅是双螺旋而且处于超螺旋状态,而超螺旋状态的存在是解链前的必须结构状态,参与解链的除解链酶外还有一些特定蛋白质,如大肠杆菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部双链解开,就必须有ssbDNA蛋白以稳定解开的单链,保证此局部不会恢复成双链。两条单链DNA复制的引发过程有所差异,但是不论是前导链还是后随链,都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’—3’持续的合成下去,不形成冈崎片段,后者则随着复制叉的出现,不断合成长约2—3kb的冈崎片段。 2.冈崎片段与半不连续复制 因DNA的两条链是反向平行的,故在复制叉附近解开的DNA链,一条是5’—〉3’方向,另一条是3’—〉5’方向,两个模板极性不同。所有已知DNA聚合酶合成方向均是5’—〉3’方向,不是3’—〉5’方向,因而无法解释DNA的两条链同时进行复制的问题。为解释DNA两条链各自模板合成子链等速复制现象,日本学者冈崎(Okazaki)等人提出了DNA的半连续复制(semidiscontinuous replication)模型。1968年冈崎用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆菌,提取DNA,变性后用超离心方法得到了许多3H标记的,被后人称作冈崎片段的DNA。延长标记时间后,冈崎片段可转变为成熟DNA链,因此这些片段必然是复制过程中的中间产物。另一个实验也证明DNA复制过程中首先合成较小的片段,即用DNA连接酶温度敏感突变株进行试验,在连接酶不起作用的温度下,便有大量小DNA片段积累,表明DNA复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段,然后再由连接酶链成大分子DNA。一般说,原核生物的冈崎片段比真核生物的长。深入研究还证明,前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界具有普遍性,故称为DNA双螺旋的半不连续复制。 3.复制的引发和终止 所有的DNA的复制都是从一个固定的起始点开始的,而DNA聚合酶只能延长已存在的DNA链,不能从头合成DNA链,新DNA的复制是如何形成的?经大量实验研究证明,DNA复制时,往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物,再拦凯由聚合酶从RNA引物3’端开始合成新的DNA链。对于前导链来说,这一引发过程比较简单,只要有一段RNA引物,DNA聚合酶就能以此为起点,一直合成下去。对于后随链,引发过程较为复杂,需要多种蛋白质和酶参与。后随链的引发过程由引发体来完成。引发体由6种蛋白质构成,预引体或引体前体把这6种蛋白质结合在一起并和引发酶或引物过程酶进一步组装形成引发体。引发体似火车头一样在后随链分叉的方向前进,并在模板上断断续续的引发生成滞后链的引物RNA短链,再由DNA聚合酶 III 作用合成DNA,直至遇到下一个携衡世引物或冈崎片段为止。由RNA酶H降解RNA引物并由DNA聚合酶 I 将缺口补齐,再由DNA连接酶将每两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA.。
DNA复制时以半保留复制和半不连续复制两种方式进行的。原核生物的复制与真核生物复制的不同关键在于两者的DNA和DNA聚合酶的不同。原核生物复制过程如下:首先是DNA解旋酶在ATP提供能量的情况下,将DNA
的两条链解开变为单链,它与拓扑异构酶催化歼蚂解负超螺旋的协同作用下,完成解链过程:接着就是DNA单链模板与RNA引物结合,催化DNA复制起始,在前导链的复轮改物制中,引物由RNA
聚合酶生成。在滞后链的复制中,腊液引物由引发体产生;然后就是DNA的延伸阶段,在DNA聚合酶的作用下,新链会以模板从5’-3‘合成。这就是复制过程
1、引发阶段
DNA复制始于基因组中的特定位置(复制起点),即启动蛋白的靶册返燃标位点。启动州虚蛋白识别“富含AT”(富含腺嘌呤和胸腺嘧啶碱基)的序列,因为AT碱基对具有两个氢键(而不是CG对中形成的三个),因此更易于DNA双链的分离。
一旦复制起点被识别,启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物,从而解开双链DNA,形成复制叉。复制叉的形成是多种蛋白质及酶参与的较复杂的过程。
2、延伸过程
多种DNA聚合酶在DNA复制过程中扮演不同的角色。在大肠杆菌中,DNA Pol III是主要负责DNA复制的聚合酶。它在复制分支上组装成复制复合体,具有极高的持续性,在整个复制周期中保持完整。相反,DNA Pol I是负责用DNA替换RNA引物的酶。
DNA Pol I除了具有聚合酶活性外,还具有5'至3'外切核酸酶活性,并利用其外切核酸酶活性降解RNA引物。 Pol I在DNA复制中的主要功能是创建许多短DNA片段,而不是产生非常长的片段。在真核生物中,Pol α有助于启动复制,因为它与引物酶形成复合物。
3、终止
真核生物在染色体的多个点开始DNA复制,因此复制叉在染色体的许多点处相遇并终止。由于真核生物具有线性染色体,DNA复制无法到达染色体的最末端。由于这个问题,在染色体末端的DNA在每个复制周期中都会丢失。
端粒是接近末端的重复DNA区域,有助于防止由于这种基因丢失。端粒缩短是体细胞中的正常过程,它缩短了子DNA染色体的端粒。因此,在DNA丢失阻止进一步分裂之前,细胞只能分裂一定次数。在生殖细胞中,端粒酶延伸端粒区域的重复序列以防止降解。
DNA以双链结构存在,两条链都缠绕在一起形成特征性的双螺旋。DNA的每条单链都是四种核苷酸的链。DNA中的核苷酸含有脱氧核糖、磷酸和核碱基。四种类型的核苷酸分别对应腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶的四个核碱基 ,通常缩写为A、C、G和T.腺嘌呤和鸟嘌呤是嘌呤碱基。
而胞嘧啶和胸腺嘧啶是嘧啶。这些核苷酸形式磷酸二世扒酯键,形成DNA双螺旋的磷酸-脱氧核糖主链,其核碱基指向内(即,指向相对链)。核碱基通过氢键在链之间匹配,形成碱基对。腺嘌呤与胸腺嘧啶配对(两个氢键),鸟嘌呤与胞嘧啶配对(三个氢键)。