生物化学DNA的复制过程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,目录,CONTENTS,二,真核生物,DNA,的复制过程,一,原核生物,DNA,的复制过程,DNA,的复制过程,三,原核和真核生物复制的异同,DNA,复制的起始阶段，由下列步骤构成。,1,、识别,起始点：,由解螺旋酶,(DnaB,蛋白,),、,DnaC,蛋白、引物酶,(DnaG,蛋白,),和,DNA,复制起始区域形成引发体；,2,、解旋,解链：,由拓扑异构酶和解链酶作用，使,DNA,的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链,DNA,。,3,、,SSB,结合：,单链,DNA,结合蛋白（,SSB,）四聚体结合在两条单链,DNA,上，形成复制叉。,4,、合成,引物：,在引物酶的催化下，以,DNA,为模板，合成一段短的,RNA,片段，从而获得,3,端自由羟基（,3-OH,）。,（一）复制的起始,一、原核生物,DNA,的复制过程,Dna A,Dna B,Dna C,DNA,拓扑异构酶,引物酶,SSB,3,5,3,5,含有解螺旋酶,(DnaB,蛋白,),、,DnaC,蛋白、引物酶和,DNA,复制起始区域的复合结构称为引发体。,引发体的组装形成,3,HO,5,3,5,3,5,引物是由引物酶催化合成的短链,RNA,分子。,引物,引物酶,5,在,原核细胞中，每个,DNA,分子只有一个复制起始点，因而只有一个复制子。,在,真核生物中，,DNA,的复制是从许多起始点同时开始的，所以每个,DNA,分子上有许多个复制子。,5,3,5,dATP,dGTP,dTTP,dCTP,dTTP,dGTP,dATP,dCTP,OH 3,3,DNA-pol,DNA,的复制实际上就是以,DNA,为模板在,DNA,聚合酶作用下，将游离的四种脱氧单核苷酸,dNTP,逐个加入而延长,DNA,新链，其化学反应本质是生成磷酸二酯键。,（二）复制的延长,7,顺着解链方向而生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为,领头链。,1,、领头链连续复制,领头链沿着,5,/,3,/,方向可以连续的延长。,8,2,、随从链的不连续复制,复制的方向与解链方向相反生成的子链称为,随从链。,随从链的复制必须等待模板链解开至足够长度，才能从,5,3,方向生成引物然后复制。随从链在延长时，又要等到下一段暴露出足够长度的模板，再次生成引物而延长,这就是不连续复制。,随从,链的延长,DNA,复制过程简图,在形成双螺旋结构时，,DNA,双链的走向是相反的。复制起始时，母链即已解开，两股单链都是模板，但两股单链在复制叉上走向是相反的。复制，包括引物合成，只能从,5,向,3,延伸，而在同一复制叉上，解链的方向只可能有一个。,复制方向与解链方向不一致，是不连续复制的成因。,在,复制过程中形成的,RNA,引物，需由,RNA,酶,来水解去除；,RNA,引物水解后遗留的缺口，由,DNA,聚合酶,（原核生物）或,DNA,聚合酶,（真核生物）催化延长缺口处的,DNA,，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。,1,、去除,引物，填补,缺口,（三）复制的终止,在,DNA,连接酶的催化下，生成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的双螺旋,DNA,长链后分开。,2,、连接,冈崎片段，分开子代,DNA,哺乳动物的细胞周期,DNA,合成期,G,1,G,2,S,M,二,、真核生物,DNA,的复制过程,真核生物,DNA,复制在细胞周期的,S,期（合成期）进行,，也可分为起始、延长和终止三个阶段，每个阶段的基本过程与原核生物,DNA,复制相似，但存在不少差异。,1,、,真核生物,每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。,2,、,复制,的起始需要,DNA-pol,（引物酶活性）和,pol,（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制,因子,（,RF,）,。,3,、,增殖,细胞核,抗原,在,复制起始和延长中起关键作用。,（一）复制,的起始,3,5,5,3,领头链,3,5,3,5,亲代,DNA,随从链,引物,核小体,（二）复制,的延长,真核生物的聚合酶,催化子链的延长，并有校正功能。引物和,冈崎片段,（,约,200,bp,）,都比较短。,5,3,3,5,5,3,3,5,+,5,3,3,3,3,5,5,1,、,染色体,DNA,呈线状，复制在末端停止。,2,、,复制中,冈崎,片段,的连接，复制子之间的连接。,3,、,染色体,两端,DNA,子链上复制的,RNA,引物，去除后留下空隙。,（三）复制,的终止,（一）共同点,1,、,均,为半保留复制；,2,、,均,为半不连续复制；,3,、,均,需要解旋酶解开双螺旋，并由,SSB,同单链区结合,；,4,、,均,需要拓扑异构酶消除解螺旋形成的扭曲张力,；,5,、均需要,RNA,引物；,6,、新链合成均有校对机制；,7,、复制可以朝一个方向，也可向两个方向进行；,8,、两条链都从,5,端向,3,端延伸；,三、原核和真核生物复制的异同,1,、真核生物有多个复制起始位点，而原核只有一个起始位点；,2,、真核生物复制一旦启动，在完成本次复制前，不能再启动新的复制；而原核复制起始位点可以连续开始新的复制，特别是快速繁殖的细胞；,3,、复制时间：原核在整个细胞周期，真核只在,S,期；,4,、原核生物复制速率比真核生物快。真核生物多复制子，因而整个染色体的复制速度并不比原核的慢；,5,、原核的,DNA,聚合酶,复制时形成二聚体复合物，而真核的聚合酶保持分离状态。,6,、真核生物的聚合酶没有,5,-3,外切酶活性，需要另外的核酸酶切除,5,端引物；原核的,DNA,聚合酶,I,具有,5-3,外切酶活性。,（二）不同点,