DNA复制的时候解旋酶具体是怎么作用于DNA上的
利用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—strandeddnabindingprotein,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(dnahelicase)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。
DNA复制时需要的酶
DNA聚合酶解旋酶解旋酶:把两条螺旋的双链解开DNA的复制是一个边解旋边复制的过程。复制开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫解旋。然后,以解开的每一段母链为模板,以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料,按照碱基配对互补配对原则,在DNA聚合酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。随着解旋过程的进行,新合成的子链也不断地延伸,同时,每条子链与其母链盘绕成双螺旋结构,从而各形成一个新的DNA分子。这样,复制结束后,一个DNA分子,通过细胞分裂分配到两个子细胞中去!注:复制时遵循碱基互补配对原则,复制发生在细胞分裂的间期
dna复制的主要酶是什么?
参与DNA复制的主要酶类有:DNA聚合酶、拓扑异构酶、解旋酶、单链结合蛋白、引物酶、DNA连接酶。1、DNA聚合酶:催化核苷酸之间生成磷酸二酯键,也具有一定的校正功能;2、拓扑异构酶:催化DNA超螺旋解开,使之变为双螺旋;3、解旋酶:解开DNA双链,使之变为单链;4、单链结合蛋白:和单链DNA结合,使之变为能够作为复制模板的稳定单链;5、引物酶:以解旋后的单链DNA为模板,催化合成一小段带有3'-OH的RNA;6、DNA连接酶:催化DNA双链中的一条单链缺口处游离的3'末端-OH与5'末端磷酸形成磷酸二酯键,从而把两段相邻的DNA链连成完整的链。参考资料来源:百度百科-DNA复制
如何证明生物的DNA复制方式是半保留复制
利用同位素标记的方法用含有氮15的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌,获得含有氮15标记的大肠杆菌,然后将大肠杆菌转到含氮14的普通培养液中,并在不同时刻提取大肠杆菌DNA进行密度梯度离心,由于氮15比氮14重,会出现分层的现象,人为地将试管分为上中下三层,会发现第一次测量大部分被标记DNA都在下层,第二次会集中出现在中层,第三次会出现在上和中,说明上层是不含氮15的,中层还含有氮15,但是不在下层,说明DNA复制的方式是半保留复制的,自己理解一下,不会可以追问,望采纳
复制叉式的dna复制是不是半保留复制
目前人体生物体都是dna半保留复制,全保留复制只是个猜想,后来证明是错的。dna有两条链,以其中一条链作为模板复制的方式叫半保留复制,产生的两个新dna里都各包含着一条旧链和一条新链、全保留复制则是一两条链为模板复制的,产生的两个新dna,要不都包含着两条旧链,要不就是两条新链。
DNA复制是半保留复制吗?
是的,DNA复制一般都是半保留复制
DNA复制两大特点
半保留复制、双向复制等。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(semiconservativereplication).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,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.但在低等生物中,也可进行单向复制。
如何通过实验证实DNA复制是半保留复制
人的细胞先在含氮15的培养基和普通培养基上扩增,得到含氮15的DNA和不含氮15的氮14DNA的两种细胞下一步是将含氮15DNA的细胞取适量转移至普通培养基,经过一代后,用氯化铯密度梯度离心等数量的三种细胞(只经过氮十四培养的、只经过氮十五培养的和两种都经历的),因为同位素的密度不同,一半氮十五一半氮十四的DNA分子会在氮十五和氮十四的DNA分子之间出现一个新的区带,两代后的细胞离心和一代的比较会发现含有两种氮的杂合的DNA并不会增加,而氮十四的会加倍,这说明DNA在复制时会分成两部分分别构成子代DNA的一半,这些DNA在多代后仍然保持其完整性或者用放射性同位素标记法~!用DNA中含有的P ,S等进行标记`
如何通过实验证实DNA复制是半保留复制
人的细胞先在含氮15的培养基和普通培养基上扩增,得到含氮15的dna和不含氮15的氮14dna的两种细胞下一步是将含氮15dna的细胞取适量转移至普通培养基,经过一代后,用氯化铯密度梯度离心等数量的三种细胞(只经过氮十四培养的、只经过氮十五培养的和两种都经历的),因为同位素的密度不同,一半氮十五一半氮十四的dna分子会在氮十五和氮十四的dna分子之间出现一个新的区带,两代后的细胞离心和一代的比较会发现含有两种氮的杂合的dna并不会增加,而氮十四的会加倍,这说明dna在复制时会分成两部分分别构成子代dna的一半,这些dna在多代后仍然保持其完整性
什么是dna复制中的半保留复制
你好!一般dna分子是由两条链组成的,在产生子代dna时,这两条链就会解开,然后分别以一条链为模板再复制一条新的链,这样子产生的新的两个dna分子就各自有一条链是原来dna分子的。就好比两条铁线a和b缠绕在一起,然后把它们分开,有另外两条铁线c和d,然后让a和c缠绕在一起,b和d缠绕在一起。那么原来的ab就被分到另外两个去了。所以叫半保留复制。
如何利用分子克隆技术获得dna复制起始区
如何利用分子克隆技术获得dna复制起始区 由于DNA分子是一个独特的双螺旋结构,是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成,在复制时,以亲代DNA分子的两条链分别为模板合成子代DNA分子,所以DNA分子的复制是半保留复制. 1. 复制的起始点与方向 DNA分子复制时,在亲代分子一个特定区域内双链打开,随之以两股单链为模板复制生成两个子代DNA双链分子。开始时,复制起始点呈现一叉形(或Y形),称之为复制叉(replication fork)。复制进行中,复制叉乃向前移动。 (1)复制的起始点 DNA复制要从DNA分子的特定部位开始,此特定部位称为复制起始点(origin of replication),可以ori表示。在原核生物中复制起始点常位于染色体的一个特定部位,即只有一个起始点。真核生物的染色体中是在几个特定部位上进行DNA复制的,是有几个复制起始点。 (2)复制的方向 复制的方向可以有三种不同的机制,其一是从两个起始点开始,各以相反的单一方向生长出一条新链,形成两个复制叉【图示1】,例如腺病毒DNA的复制。其二是从一个起始点开始,以同一方向生长出两条链,形成一个复制叉【图示2】,例如质粒ColEI。其三是从一个起始点开始,沿两个相反的方向各生长出两条链,形成两个复制叉【图示3】。这种方式最为常见,因此也是最重要的双向复制(bidirectional replicatim)。故答案为:半保留复制
DNA复制与RNA转录各有何特点
一、DNA复制的特点1、需要引物:DNA聚合酶必须以一段具有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。2、半保留复制:是以最开始的双链分子中的一条作为模板进行DNA复制,产生两个完全一致的DNA分子。3、DNA复制不能沿滞后链进行:从头到尾的DNA链,直到已经复制了足够长度的DNA分子,否则DNA复制不会继续沿着模本链进行复制,DNA复制于是从新合成复制叉处分开。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。但在低等生物中,也可进行单向复制。5、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,复制起始点通常为一个,而在真核生物中则为多个。二、DNA转录的特点1、以特定的DNA片段作为模板:转录中,一个基因会被读取并复制为mRNA。以特定的DNA片段作为模板,以DNA依赖的RNA合成酶作为催化剂,合成前体mRNA。2、转录产生引物:在体内,转录是基因表达的第一阶段,并且是基因调节的主要阶段。转录可产生DNA复制的引物,在反转录病毒感染中也起到重要作用。3、转录仅以DNA的一条链作为模板:被选为模板的单链叫模板链,又称无义链;另一条单链叫非模板链,又称编码链、有义链、信息链。扩展资料DNA复制与转录的区别:1、过程不同复制的过程:DNA解旋,以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链螺旋化。转录的过程:DNA解旋,以其一条链为模板,按碱基互补配对原则,形成mRNA单链,进入细胞质与核糖体结合。2、发生的过程不同对具有细胞结构的生物而言,DNA复制发生于细胞分裂过程中,转录则发生于细胞分裂、分化等过程。3、形式不同DNA复制是边解旋边复制,半保留复制。转录是边解旋边转录,DNA双链全保留。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,并不是一个DNA分子通过转录可生成一个RNA分子,实际上,转录是以基因的一条链为模板合成RNA的过程。参考资料来源:百度百科-DNA复制参考资料来源:百度百科-转录
转录和DNA复制有什么相同点和不同点?
一、DNA复制与转录的不同:1、过程不同DNA 复制的过程为解旋、配对、合成:DNA解旋,以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链螺旋化。而转录的过程是解旋、配对、形成单链,DNA解旋,以其一条链为模板,按碱基互补配对原则,形成mRNA单链,进入细胞质与核糖体结合。2、发生的过程不同对具有细胞结构的生物而言,DNA复制发生于细胞分裂过程中,转录则发生于细胞分裂、分化等过程。3、形式和特点不同DNA复制是边解旋边复制,半保留复制。转录是边解旋边转录,DNA双链全保留。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,并不是一个DNA分子通过转录可生成一个RNA分子,实际上,转录是以基因的一条链为模板合成RNA的过程。二、相同点1、进行的过程都需要模板;2、除了模板之外,都需要原料、特定的酶的催化和能量;3、DNA复制和转录均在细胞内进行,都是生物遗传物质传递的重要组成部分。参考资料来源:百度百科-DNA复制参考资料来源:百度百科-转录
DNA复制时从3’端到5’端,想知道具体过程……
DNA复制过程大致可以分为复制的引发,DNA链的延伸和DNA复制的终止三个阶段。 (一)DNA复制的引发 复制的引发(Priming)阶段包括DNA复制起点双链解开,通过转录激活步骤合成RNA分子,RNA引物的合成,DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA的3"-OH末端复制引发的关键步骤就是前导链DNA的合成,一旦前导链DNA的聚合作用开始,滞后链上的DNA合成也随着开始,在所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滞后链模板转录一短的RNA分子。在有些DNA复制中,(如质粒ColE),该RNA分子经过加式成为DNA复制的引物。但是,在大部分DNA复制中,该RNA分子没有引物作用。它的作用似乎只是分开两条DNA链,暴露出某些特定序列以便引发体与之结合,在前导链模板DNA上开始合成RNA引物,这个过程称为转录激活(transcriptional activation),在前导链的复制引发过程中还需要其他一些蛋白质,如大肠杆菌的dnaA蛋白。这两种蛋白质可以和复制起点处DNA上高度保守的4个9bp长的序列结合,其具体功能尚不清楚。可能是这些蛋白质与DNA复制起点结合后能促进DNA聚合酶Ⅲ复合体的七种蛋白质在复制起点处装配成有功能的全酶。DNA复制开始时,DNA螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA解开,通过转录激活合成的RNA分子也起分离两条DNA链的作用,然后单链DNA结合蛋白质结合在被解开的链上。由复制因子X(n蛋白),复制因子Y(n"蛋白),n"蛋白,i蛋白,dnaB蛋白和dnaC蛋白等6种蛋白质组成的引发前体(preprimosome),在单链DNA结合蛋白的作用下与单链DNA结合生成中间物,这是一种前引发过程。引发前体进一步与引物酶(primase)组装成引发体(primosome)。引发体可以在单链DNA上移动,在dnaB亚基的作用下识别DNA复制起点位置。首先在前导链上由引物酶催化合成一段RNA引物,然后,引发体在滞后链上沿5"→3"方向不停的移动(这是一种相对移动,也可能是滞后链模板在移动,见后),在一定距离上反复合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成冈崎片段使用,引发体中许多蛋白因子的功能尚不清楚。但是,这些成份必须协同工作才能使引发体在滞后链上移动,识别合适的引物合成位置,并将核苷酸在引发位置上聚合成RNA引物。由于引发体在滞后链模板上的移动方向与其合成引物的方向相反,所以在滞后链上所合成的RNA引物非常短,一般只有3-5个核苷酸长。而且,在同一种生物体细胞中这些引物都具有相似的序列,表明引物酶要在DNA滞后链模板上比较特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。 为什么需要有RNA引物来引发DNA复制呢?这可能尽量减少DNA复制起始处的突变有关。DNA复制开始处的几个核苷酸最容易出现差错,因此,用RNA引物即使出现差错最后也要被DNA聚合酶Ⅰ切除,提高了DNA复制的准确性。RNA引物形成后,由DNA聚合酶Ⅲ催化将第一个脱氧核苷酸按碱基互补原则加在RNA引物3"-OH端而进入DNA链的延伸阶段。(二)DNA链的延伸 DNA新生链的合成由DNA聚合酶Ⅲ所催化,然而,DNA必须由螺旋酶在复制叉处边移动边解开双链。这样就产生了一种拓扑学上的问题:由于DNA的解链,在DNA双链区势必产生正超螺旋,在环状DNA中更为明显,当达到一定程度后就会造成复制叉难再继续前进,从而终止DNA复制。但是,在细胞内DNA复制不会因出现拓扑学问题而停止。有两种机制可以防止这种现象发生:[1]DNA在生物细胞中本身就是超螺旋,当DNA解链而产生正超螺旋时,可以被原来存在的负超螺旋所中和;[2]DNA拓扑异构酶Ⅰ要以打开一条链,使正超螺旋状态转变成松弛状态,而DNA拓扑异构酶Ⅱ(旋转酶)可以在DNA解链前方不停地继续将负超螺旋引入双链DNA。这两种机制保证了无论是环状DNA还是开环DNA的复制顺利的解链,再由DNA聚合酶Ⅲ合成新的DNA链。前已述及DNA生长链的延伸主要由DNA聚合酶催化,该酶是由7种蛋白质(多肽)组成的聚合体,称为全酶。全酶中所有亚基对完成DNA复制都是必需的。α亚基具有聚合功能和5"→3"外切酶活性,ε亚基具有3"→5"外切酶活性。另外,全酶中还有ATP分子它是DNA聚合酶Ⅲ催化第一个脱氧核糖核苷酸连接在RNA引物上所必需的,其他亚基的功能尚不清楚。 在DNA复制叉处要能由两套DNA聚合酶Ⅲ在同一时间分别进行复制DNA前导链和滞后链。如果滞后链模板环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ,然后再折向与未解链的双链DNA在同一方向上,则滞后链的合成可以和前导链的合成在同一方向上进行。 这样,当DNA聚合酶Ⅲ沿着滞后链模板移动时,由特异的引物酶催化合成的RNA引物即可以由DNA聚合酶Ⅲ所延伸。当合成的DNA链到达前一次合成的冈崎片段的位置时,滞后链模板及刚合成的冈崎片断便从DNA聚合酶Ⅲ上释放出来。这时,由于复制叉继续向前运动,便产生了又一段单链的滞后链模板,它重新环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ开始合成新的滞后链冈崎片段。通过这样的机制,前导链的合成不会超过滞后链太多(最后只有一个冈崎片段的长度)。而且,这样引发体在DNA链上和DNA聚合酶Ⅲ以同一速度移动。 按上述DNA复制的机制,在复制叉附近,形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体,称为DNA复制体(replisome)。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后,DNA聚合酶Ⅰ通过其5"→3"外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物,同时,利用后一个冈崎片段作为引物由5"→3"合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来,形成完整的DNA滞后链。(三)DNA复制的终止 过去认为,DNA一旦复制开始,就会将该DNA分子全部复制完毕,才终止其DNA复制。但最近的实验表明,在DNA上也存在着复制终止位点,DNA复制将在复制终止位点处终止,并不一定等全部DNA合成完毕。但目前对复制终止位点的结构和功能了解甚少在NDA复制终止阶段令人困惑的一个问题是,线性DNA分子两端是如何完成其复制的?已知DNA复制都要有RNA引物参与。当RNA引物被切除后,中间所遗留的间隙由DNA聚合Ⅰ所填充。但是,在线性分子的两端以5"→3"为模板的滞后链的合成,其末端的RNA引物被切除后是无法被DNA聚合酶所填充的。 在研究T7DNA复制时,这个问题部分地得到了解决。T7DNA两端的DNA序列区有160bp长的序列完全相同。而且,在T7DNA复制时,产生的子代DNA分子不是一个单位T7DNA长度,而是许多单位长度的T7DNA首尾连接在一起。T7DNA两个子代DNA分子都会有一个3"端单链尾巴,两个子代DNA的3"端尾巴以互补结合形成两个单位T7DNA的线性连接。然后由DNA聚合酶Ⅰ填充和DNA连接酶连接后,继续复制便形成四个单位长度的T7DNA分子。这样复制下去,便可形成多个单位长度的T7DNA分子。这样的T7DNA分子可以被特异的内切酶切开,用DNA聚合酶填充与亲代DNA完全一样的双链T7DNA分子。 在研究痘病毒复制时,发现了线性DNA分子完成末端复制的第二种方式。痘病毒DNA在两端都形成发夹环状结构。DNA复制时,在线性分子中间的一个复制起点开始,双向进行,将发夹环状结构变成双链环状DNA。然后,在发夹的中央将不同DNA链切开,使DNA分子变性,双链分开。这样,在每个分子两端形成一个单链尾端要以自我互补,形成完整的发夹结构,与亲代DNA分子一样。在真核生物染色体线性DNA分子复制时,尚不清楚末端的复制过程是怎样进行的。也可能像痘病毒那样形成发夹结构而进行复制。但最近的实验表明,真核生物染色体末端DNA复制是由一种特殊的酶将一个新的末端DNA序列加在刚刚完成复制的DNA末端。这种机制首先在四膜虫中发现。该生物细胞的线性DNA分子末端有30-70拷贝的5"TTGGGG3"序列,该细胞中存在一种酶可以将TTGGGG序列加在事先已存在的单键DNA末端的TTGGGG序列上。这样有较长的末端单链DNA,可以被引物酶重新引发或其他的酶蛋白引发而合成RNA引物,并由DNA聚合酶将其变成双链DNA。这样就可以避免其DNA随着复制的不断进行而逐渐变短。 在环状DNA的复制的末端终止阶段则不存在上述问题。环状DNA复制到最后,由DNA拓扑异构酶Ⅱ切开双链DNA,将两个DNA分子分开成为两个完整的与亲代DNA分子一样的子代DNA。
dna复制有方向性吗?
DNA复制 DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程,复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样。这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。复制可以分为以下几个阶段: (一)DNA复制的引发 复制的引发(Priming)阶段包括DNA复制起点双链解开,通过转录激活步骤合成RNA分子,RNA引物的合成,DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA的3"-OH末端复制引发的关键步骤就是前导链DNA的合成,一旦前导链DNA的聚合作用开始,滞后链上的DNA合成也随着开始,在所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滞后链模板转录一短的RNA分子。在有些DNA复制中,(如质粒ColE),该RNA分子经过加式成为DNA复制的引物。但是,在大部分DNA复制中,该RNA分子没有引物作用。它的作用似乎只是分开两条DNA链,暴露出某些特定序列以便引发体与之结合,在前导链模板DNA上开始合成RNA引物,这个过程称为转录激活(transcriptional activation),在前导链的复制引发过程中还需要其他一些蛋白质,如大肠杆菌的dnaA蛋白。这两种蛋白质可以和复制起点处DNA上高度保守的4个9bp长的序列结合,其具体功能尚不清楚。可能是这些蛋白质与DNA复制起点结合后能促进DNA聚合酶Ⅲ复合体的七种蛋白质在复制起点处装配成有功能的全酶。DNA复制开始时,DNA螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA解开,通过转录激活合成的RNA分子也起分离两条DNA链的作用,然后单链DNA结合蛋白质结合在被解开的链上。由复制因子X(n蛋白),复制因子Y(n"蛋白),n"蛋白,i蛋白,dnaB蛋白和dnaC蛋白等6种蛋白质组成的引发前体(preprimosome),在单链DNA结合蛋白的作用下与单链DNA结合生成中间物,这是一种前引发过程。引发前体进一步与引物酶(primase)组装成引发体(primosome)。引发体可以在单链DNA上移动,在dnaB亚基的作用下识别DNA复制起点位置。首先在前导链上由引物酶催化合成一段RNA引物,然后,引发体在滞后链上沿5"→3"方向不停的移动(这是一种相对移动,也可能是滞后链模板在移动,见后),在一定距离上反复合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成冈崎片段使用,引发体中许多蛋白因子的功能尚不清楚。但是,这些成份必须协同工作才能使引发体在滞后链上移动,识别合适的引物合成位置,并将核苷酸在引发位置上聚合成RNA引物。由于引发体在滞后链模板上的移动方向与其合成引物的方向相反,所以在滞后链上所合成的RNA引物非常短,一般只有3-5个核苷酸长。而且,在同一种生物体细胞中这些引物都具有相似的序列,表明引物酶要在DNA滞后链模板上比较特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。 为什么需要有RNA引物来引发DNA复制呢?这可能尽量减少DNA复制起始处的突变有关。DNA复制开始处的几个核苷酸最容易出现差错,因此,用RNA引物即使出现差错最后也要被DNA聚合酶Ⅰ切除,提高了DNA复制的准确性。RNA引物形成后,由DNA聚合酶Ⅲ催化将第一个脱氧核苷酸按碱基互补原则加在RNA引物3"-OH端而进入DNA链的延伸阶段。 (二)DNA链的延伸 DNA新生链的合成由DNA聚合酶Ⅲ所催化,然而,DNA必须由螺旋酶在复制叉处边移动边解开双链。这样就产生了一种拓扑学上的问题:由于DNA的解链,在DNA双链区势必产生正超螺旋,在环状DNA中更为明显,当达到一定程度后就会造成复制叉难再继续前进,从而终止DNA复制。但是,在细胞内DNA复制不会因出现拓扑学问题而停止。有两种机制可以防止这种现象发生:[1]DNA在生物细胞中本身就是超螺旋,当DNA解链而产生正超螺旋时,可以被原来存在的负超螺旋所中和;[2]DNA拓扑异构酶Ⅰ要以打开一条链,使正超螺旋状态转变成松弛状态,而DNA拓扑异构酶Ⅱ(旋转酶)可以在DNA解链前方不停地继续将负超螺旋引入双链DNA。这两种机制保证了无论是环状DNA还是开环DNA的复制顺利的解链,再由DNA聚合酶Ⅲ合成新的DNA链。前已述及DNA生长链的延伸主要由DNA聚合酶催化,该酶是由7种蛋白质(多肽)组成的聚合体,称为全酶。全酶中所有亚基对完成DNA复制都是必需的。α亚基具有聚合功能和5"→3"外切酶活性,ε亚基具有3"→5"外切酶活性。另外,全酶中还有ATP分子它是DNA聚合酶Ⅲ催化第一个脱氧核糖核苷酸连接在RNA引物上所必需的,其他亚基的功能尚不清楚。 在DNA复制叉处要能由两套DNA聚合酶Ⅲ在同一时间分别进行复制DNA前导链和滞后链。如果滞后链模板环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ,然后再折向与未解链的双链DNA在同一方向上,则滞后链的合成可以和前导链的合成在同一方向上进行。 这样,当DNA聚合酶Ⅲ沿着滞后链模板移动时,由特异的引物酶催化合成的RNA引物即可以由DNA聚合酶Ⅲ所延伸。当合成的DNA链到达前一次合成的冈崎片段的位置时,滞后链模板及刚合成的冈崎片断便从DNA聚合酶Ⅲ上释放出来。这时,由于复制叉继续向前运动,便产生了又一段单链的滞后链模板,它重新环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ开始合成新的滞后链冈崎片段。通过这样的机制,前导链的合成不会超过滞后链太多(最后只有一个冈崎片段的长度)。而且,这样引发体在DNA链上和DNA聚合酶Ⅲ以同一速度移动。 按上述DNA复制的机制,在复制叉附近,形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体,称为DNA复制体(replisome)。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后,DNA聚合酶Ⅰ通过其5"→3"外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物,同时,利用后一个冈崎片段作为引物由5"→3"合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来,形成完整的DNA滞后链。 (三)DNA复制的终止 过去认为,DNA一旦复制开始,就会将该DNA分子全部复制完毕,才终止其DNA复制。但最近的实验表明,在DNA上也存在着复制终止位点,DNA复制将在复制终止位点处终止,并不一定等全部DNA合成完毕。但目前对复制终止位点的结构和功能了解甚少在NDA复制终止阶段令人困惑的一个问题是,线性DNA分子两端是如何完成其复制的?已知DNA复制都要有RNA引物参与。当RNA引物被切除后,中间所遗留的间隙由DNA聚合Ⅰ所填充。但是,在线性分子的两端以5"→3"为模板的滞后链的合成,其末端的RNA引物被切除后是无法被DNA聚合酶所填充的。 在研究T7DNA复制时,这个问题部分地得到了解决。T7DNA两端的DNA序列区有160bp长的序列完全相同。而且,在T7DNA复制时,产生的子代DNA分子不是一个单位T7DNA长度,而是许多单位长度的T7DNA首尾连接在一起。T7DNA两个子代DNA分子都会有一个3"端单链尾巴,两个子代DNA的3"端尾巴以互补结合形成两个单位T7DNA的线性连接。然后由DNA聚合酶Ⅰ填充和DNA连接酶连接后,继续复制便形成四个单位长度的T7DNA分子。这样复制下去,便可形成多个单位长度的T7DNA分子。这样的T7DNA分子可以被特异的内切酶切开,用DNA聚合酶填充与亲代DNA完全一样的双链T7DNA分子。 在研究痘病毒复制时,发现了线性DNA分子完成末端复制的第二种方式。痘病毒DNA在两端都形成发夹环状结构。DNA复制时,在线性分子中间的一个复制起点开始,双向进行,将发夹环状结构变成双链环状DNA。然后,在发夹的中央将不同DNA链切开,使DNA分子变性,双链分开。这样,在每个分子两端形成一个单链尾端要以自我互补,形成完整的发夹结构,与亲代DNA分子一样。在真核生物染色体线性DNA分子复制时,尚不清楚末端的复制过程是怎样进行的。也可能像痘病毒那样形成发夹结构而进行复制。但最近的实验表明,真核生物染色体末端DNA复制是由一种特殊的酶将一个新的末端DNA序列加在刚刚完成复制的DNA末端。这种机制首先在四膜虫中发现。该生物细胞的线性DNA分子末端有30-70拷贝的5"TTGGGG3"序列,该细胞中存在一种酶可以将TTGGGG序列加在事先已存在的单键DNA末端的TTGGGG序列上。这样有较长的末端单链DNA,可以被引物酶重新引发或其他的酶蛋白引发而合成RNA引物,并由DNA聚合酶将其变成双链DNA。这样就可以避免其DNA随着复制的不断进行而逐渐变短。 在环状DNA的复制的末端终止阶段则不存在上述问题。环状DNA复制到最后,由DNA拓扑异构酶Ⅱ切开双链DNA,将两个DNA分子分开成为两个完整的与亲代DNA分子一样的子代DNA。 高中生物范畴下的DNA复制 DNA的复制是一个边解旋边复制的过程。复制开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫解旋。然后,以解开的每一段母链为模板,以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料,按照碱基配对互补配对原则,在DNA聚合酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。随着解旋过程的进行,新合成的子链也不断地延伸,同时,每条子链与其母链盘绕成双螺旋结构,从而各形成一个新的DNA分子。这样,复制结束后,一个DNA分子,通过细胞分裂分配到两个子细胞中去!
dna复制的原理是什么?
DNA复制 DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程,复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样。这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。复制可以分为以下几个阶段: (一)DNA复制的引发 复制的引发(Priming)阶段包括DNA复制起点双链解开,通过转录激活步骤合成RNA分子,RNA引物的合成,DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA的3"-OH末端复制引发的关键步骤就是前导链DNA的合成,一旦前导链DNA的聚合作用开始,滞后链上的DNA合成也随着开始,在所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滞后链模板转录一短的RNA分子。在有些DNA复制中,(如质粒ColE),该RNA分子经过加式成为DNA复制的引物。但是,在大部分DNA复制中,该RNA分子没有引物作用。它的作用似乎只是分开两条DNA链,暴露出某些特定序列以便引发体与之结合,在前导链模板DNA上开始合成RNA引物,这个过程称为转录激活(transcriptional activation),在前导链的复制引发过程中还需要其他一些蛋白质,如大肠杆菌的dnaA蛋白。这两种蛋白质可以和复制起点处DNA上高度保守的4个9bp长的序列结合,其具体功能尚不清楚。可能是这些蛋白质与DNA复制起点结合后能促进DNA聚合酶Ⅲ复合体的七种蛋白质在复制起点处装配成有功能的全酶。DNA复制开始时,DNA螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA解开,通过转录激活合成的RNA分子也起分离两条DNA链的作用,然后单链DNA结合蛋白质结合在被解开的链上。由复制因子X(n蛋白),复制因子Y(n"蛋白),n"蛋白,i蛋白,dnaB蛋白和dnaC蛋白等6种蛋白质组成的引发前体(preprimosome),在单链DNA结合蛋白的作用下与单链DNA结合生成中间物,这是一种前引发过程。引发前体进一步与引物酶(primase)组装成引发体(primosome)。引发体可以在单链DNA上移动,在dnaB亚基的作用下识别DNA复制起点位置。首先在前导链上由引物酶催化合成一段RNA引物,然后,引发体在滞后链上沿5"→3"方向不停的移动(这是一种相对移动,也可能是滞后链模板在移动,见后),在一定距离上反复合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成冈崎片段使用,引发体中许多蛋白因子的功能尚不清楚。但是,这些成份必须协同工作才能使引发体在滞后链上移动,识别合适的引物合成位置,并将核苷酸在引发位置上聚合成RNA引物。由于引发体在滞后链模板上的移动方向与其合成引物的方向相反,所以在滞后链上所合成的RNA引物非常短,一般只有3-5个核苷酸长。而且,在同一种生物体细胞中这些引物都具有相似的序列,表明引物酶要在DNA滞后链模板上比较特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。 为什么需要有RNA引物来引发DNA复制呢?这可能尽量减少DNA复制起始处的突变有关。DNA复制开始处的几个核苷酸最容易出现差错,因此,用RNA引物即使出现差错最后也要被DNA聚合酶Ⅰ切除,提高了DNA复制的准确性。RNA引物形成后,由DNA聚合酶Ⅲ催化将第一个脱氧核苷酸按碱基互补原则加在RNA引物3"-OH端而进入DNA链的延伸阶段。 (二)DNA链的延伸 DNA新生链的合成由DNA聚合酶Ⅲ所催化,然而,DNA必须由螺旋酶在复制叉处边移动边解开双链。这样就产生了一种拓扑学上的问题:由于DNA的解链,在DNA双链区势必产生正超螺旋,在环状DNA中更为明显,当达到一定程度后就会造成复制叉难再继续前进,从而终止DNA复制。但是,在细胞内DNA复制不会因出现拓扑学问题而停止。有两种机制可以防止这种现象发生:[1]DNA在生物细胞中本身就是超螺旋,当DNA解链而产生正超螺旋时,可以被原来存在的负超螺旋所中和;[2]DNA拓扑异构酶Ⅰ要以打开一条链,使正超螺旋状态转变成松弛状态,而DNA拓扑异构酶Ⅱ(旋转酶)可以在DNA解链前方不停地继续将负超螺旋引入双链DNA。这两种机制保证了无论是环状DNA还是开环DNA的复制顺利的解链,再由DNA聚合酶Ⅲ合成新的DNA链。前已述及DNA生长链的延伸主要由DNA聚合酶催化,该酶是由7种蛋白质(多肽)组成的聚合体,称为全酶。全酶中所有亚基对完成DNA复制都是必需的。α亚基具有聚合功能和5"→3"外切酶活性,ε亚基具有3"→5"外切酶活性。另外,全酶中还有ATP分子它是DNA聚合酶Ⅲ催化第一个脱氧核糖核苷酸连接在RNA引物上所必需的,其他亚基的功能尚不清楚。 在DNA复制叉处要能由两套DNA聚合酶Ⅲ在同一时间分别进行复制DNA前导链和滞后链。如果滞后链模板环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ,然后再折向与未解链的双链DNA在同一方向上,则滞后链的合成可以和前导链的合成在同一方向上进行。 这样,当DNA聚合酶Ⅲ沿着滞后链模板移动时,由特异的引物酶催化合成的RNA引物即可以由DNA聚合酶Ⅲ所延伸。当合成的DNA链到达前一次合成的冈崎片段的位置时,滞后链模板及刚合成的冈崎片断便从DNA聚合酶Ⅲ上释放出来。这时,由于复制叉继续向前运动,便产生了又一段单链的滞后链模板,它重新环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ开始合成新的滞后链冈崎片段。通过这样的机制,前导链的合成不会超过滞后链太多(最后只有一个冈崎片段的长度)。而且,这样引发体在DNA链上和DNA聚合酶Ⅲ以同一速度移动。 按上述DNA复制的机制,在复制叉附近,形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体,称为DNA复制体(replisome)。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后,DNA聚合酶Ⅰ通过其5"→3"外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物,同时,利用后一个冈崎片段作为引物由5"→3"合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来,形成完整的DNA滞后链。 (三)DNA复制的终止 过去认为,DNA一旦复制开始,就会将该DNA分子全部复制完毕,才终止其DNA复制。但最近的实验表明,在DNA上也存在着复制终止位点,DNA复制将在复制终止位点处终止,并不一定等全部DNA合成完毕。但目前对复制终止位点的结构和功能了解甚少在NDA复制终止阶段令人困惑的一个问题是,线性DNA分子两端是如何完成其复制的?已知DNA复制都要有RNA引物参与。当RNA引物被切除后,中间所遗留的间隙由DNA聚合Ⅰ所填充。但是,在线性分子的两端以5"→3"为模板的滞后链的合成,其末端的RNA引物被切除后是无法被DNA聚合酶所填充的。 在研究T7DNA复制时,这个问题部分地得到了解决。T7DNA两端的DNA序列区有160bp长的序列完全相同。而且,在T7DNA复制时,产生的子代DNA分子不是一个单位T7DNA长度,而是许多单位长度的T7DNA首尾连接在一起。T7DNA两个子代DNA分子都会有一个3"端单链尾巴,两个子代DNA的3"端尾巴以互补结合形成两个单位T7DNA的线性连接。然后由DNA聚合酶Ⅰ填充和DNA连接酶连接后,继续复制便形成四个单位长度的T7DNA分子。这样复制下去,便可形成多个单位长度的T7DNA分子。这样的T7DNA分子可以被特异的内切酶切开,用DNA聚合酶填充与亲代DNA完全一样的双链T7DNA分子。 在研究痘病毒复制时,发现了线性DNA分子完成末端复制的第二种方式。痘病毒DNA在两端都形成发夹环状结构。DNA复制时,在线性分子中间的一个复制起点开始,双向进行,将发夹环状结构变成双链环状DNA。然后,在发夹的中央将不同DNA链切开,使DNA分子变性,双链分开。这样,在每个分子两端形成一个单链尾端要以自我互补,形成完整的发夹结构,与亲代DNA分子一样。在真核生物染色体线性DNA分子复制时,尚不清楚末端的复制过程是怎样进行的。也可能像痘病毒那样形成发夹结构而进行复制。但最近的实验表明,真核生物染色体末端DNA复制是由一种特殊的酶将一个新的末端DNA序列加在刚刚完成复制的DNA末端。这种机制首先在四膜虫中发现。该生物细胞的线性DNA分子末端有30-70拷贝的5"TTGGGG3"序列,该细胞中存在一种酶可以将TTGGGG序列加在事先已存在的单键DNA末端的TTGGGG序列上。这样有较长的末端单链DNA,可以被引物酶重新引发或其他的酶蛋白引发而合成RNA引物,并由DNA聚合酶将其变成双链DNA。这样就可以避免其DNA随着复制的不断进行而逐渐变短。 在环状DNA的复制的末端终止阶段则不存在上述问题。环状DNA复制到最后,由DNA拓扑异构酶Ⅱ切开双链DNA,将两个DNA分子分开成为两个完整的与亲代DNA分子一样的子代DNA。 高中生物范畴下的DNA复制 DNA的复制是一个边解旋边复制的过程。复制开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫解旋。然后,以解开的每一段母链为模板,以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料,按照碱基配对互补配对原则,在DNA聚合酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。随着解旋过程的进行,新合成的子链也不断地延伸,同时,每条子链与其母链盘绕成双螺旋结构,从而各形成一个新的DNA分子。这样,复制结束后,一个DNA分子,通过细胞分裂分配到两个子细胞中去!
什么是DNA复制过程?
DNA复制 DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程,复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样。这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。复制可以分为以下几个阶段: (一)DNA复制的引发 复制的引发(Priming)阶段包括DNA复制起点双链解开,通过转录激活步骤合成RNA分子,RNA引物的合成,DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA的3"-OH末端复制引发的关键步骤就是前导链DNA的合成,一旦前导链DNA的聚合作用开始,滞后链上的DNA合成也随着开始,在所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滞后链模板转录一短的RNA分子。在有些DNA复制中,(如质粒ColE),该RNA分子经过加式成为DNA复制的引物。但是,在大部分DNA复制中,该RNA分子没有引物作用。它的作用似乎只是分开两条DNA链,暴露出某些特定序列以便引发体与之结合,在前导链模板DNA上开始合成RNA引物,这个过程称为转录激活(transcriptional activation),在前导链的复制引发过程中还需要其他一些蛋白质,如大肠杆菌的dnaA蛋白。这两种蛋白质可以和复制起点处DNA上高度保守的4个9bp长的序列结合,其具体功能尚不清楚。可能是这些蛋白质与DNA复制起点结合后能促进DNA聚合酶Ⅲ复合体的七种蛋白质在复制起点处装配成有功能的全酶。DNA复制开始时,DNA螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA解开,通过转录激活合成的RNA分子也起分离两条DNA链的作用,然后单链DNA结合蛋白质结合在被解开的链上。由复制因子X(n蛋白),复制因子Y(n"蛋白),n"蛋白,i蛋白,dnaB蛋白和dnaC蛋白等6种蛋白质组成的引发前体(preprimosome),在单链DNA结合蛋白的作用下与单链DNA结合生成中间物,这是一种前引发过程。引发前体进一步与引物酶(primase)组装成引发体(primosome)。引发体可以在单链DNA上移动,在dnaB亚基的作用下识别DNA复制起点位置。首先在前导链上由引物酶催化合成一段RNA引物,然后,引发体在滞后链上沿5"→3"方向不停的移动(这是一种相对移动,也可能是滞后链模板在移动,见后),在一定距离上反复合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成冈崎片段使用,引发体中许多蛋白因子的功能尚不清楚。但是,这些成份必须协同工作才能使引发体在滞后链上移动,识别合适的引物合成位置,并将核苷酸在引发位置上聚合成RNA引物。由于引发体在滞后链模板上的移动方向与其合成引物的方向相反,所以在滞后链上所合成的RNA引物非常短,一般只有3-5个核苷酸长。而且,在同一种生物体细胞中这些引物都具有相似的序列,表明引物酶要在DNA滞后链模板上比较特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。 为什么需要有RNA引物来引发DNA复制呢?这可能尽量减少DNA复制起始处的突变有关。DNA复制开始处的几个核苷酸最容易出现差错,因此,用RNA引物即使出现差错最后也要被DNA聚合酶Ⅰ切除,提高了DNA复制的准确性。RNA引物形成后,由DNA聚合酶Ⅲ催化将第一个脱氧核苷酸按碱基互补原则加在RNA引物3"-OH端而进入DNA链的延伸阶段。 (二)DNA链的延伸 DNA新生链的合成由DNA聚合酶Ⅲ所催化,然而,DNA必须由螺旋酶在复制叉处边移动边解开双链。这样就产生了一种拓扑学上的问题:由于DNA的解链,在DNA双链区势必产生正超螺旋,在环状DNA中更为明显,当达到一定程度后就会造成复制叉难再继续前进,从而终止DNA复制。但是,在细胞内DNA复制不会因出现拓扑学问题而停止。有两种机制可以防止这种现象发生:[1]DNA在生物细胞中本身就是超螺旋,当DNA解链而产生正超螺旋时,可以被原来存在的负超螺旋所中和;[2]DNA拓扑异构酶Ⅰ要以打开一条链,使正超螺旋状态转变成松弛状态,而DNA拓扑异构酶Ⅱ(旋转酶)可以在DNA解链前方不停地继续将负超螺旋引入双链DNA。这两种机制保证了无论是环状DNA还是开环DNA的复制顺利的解链,再由DNA聚合酶Ⅲ合成新的DNA链。前已述及DNA生长链的延伸主要由DNA聚合酶催化,该酶是由7种蛋白质(多肽)组成的聚合体,称为全酶。全酶中所有亚基对完成DNA复制都是必需的。α亚基具有聚合功能和5"→3"外切酶活性,ε亚基具有3"→5"外切酶活性。另外,全酶中还有ATP分子它是DNA聚合酶Ⅲ催化第一个脱氧核糖核苷酸连接在RNA引物上所必需的,其他亚基的功能尚不清楚。 在DNA复制叉处要能由两套DNA聚合酶Ⅲ在同一时间分别进行复制DNA前导链和滞后链。如果滞后链模板环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ,然后再折向与未解链的双链DNA在同一方向上,则滞后链的合成可以和前导链的合成在同一方向上进行。 这样,当DNA聚合酶Ⅲ沿着滞后链模板移动时,由特异的引物酶催化合成的RNA引物即可以由DNA聚合酶Ⅲ所延伸。当合成的DNA链到达前一次合成的冈崎片段的位置时,滞后链模板及刚合成的冈崎片断便从DNA聚合酶Ⅲ上释放出来。这时,由于复制叉继续向前运动,便产生了又一段单链的滞后链模板,它重新环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ开始合成新的滞后链冈崎片段。通过这样的机制,前导链的合成不会超过滞后链太多(最后只有一个冈崎片段的长度)。而且,这样引发体在DNA链上和DNA聚合酶Ⅲ以同一速度移动。 按上述DNA复制的机制,在复制叉附近,形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体,称为DNA复制体(replisome)。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后,DNA聚合酶Ⅰ通过其5"→3"外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物,同时,利用后一个冈崎片段作为引物由5"→3"合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来,形成完整的DNA滞后链。 (三)DNA复制的终止 过去认为,DNA一旦复制开始,就会将该DNA分子全部复制完毕,才终止其DNA复制。但最近的实验表明,在DNA上也存在着复制终止位点,DNA复制将在复制终止位点处终止,并不一定等全部DNA合成完毕。但目前对复制终止位点的结构和功能了解甚少在NDA复制终止阶段令人困惑的一个问题是,线性DNA分子两端是如何完成其复制的?已知DNA复制都要有RNA引物参与。当RNA引物被切除后,中间所遗留的间隙由DNA聚合Ⅰ所填充。但是,在线性分子的两端以5"→3"为模板的滞后链的合成,其末端的RNA引物被切除后是无法被DNA聚合酶所填充的。 在研究T7DNA复制时,这个问题部分地得到了解决。T7DNA两端的DNA序列区有160bp长的序列完全相同。而且,在T7DNA复制时,产生的子代DNA分子不是一个单位T7DNA长度,而是许多单位长度的T7DNA首尾连接在一起。T7DNA两个子代DNA分子都会有一个3"端单链尾巴,两个子代DNA的3"端尾巴以互补结合形成两个单位T7DNA的线性连接。然后由DNA聚合酶Ⅰ填充和DNA连接酶连接后,继续复制便形成四个单位长度的T7DNA分子。这样复制下去,便可形成多个单位长度的T7DNA分子。这样的T7DNA分子可以被特异的内切酶切开,用DNA聚合酶填充与亲代DNA完全一样的双链T7DNA分子。 在研究痘病毒复制时,发现了线性DNA分子完成末端复制的第二种方式。痘病毒DNA在两端都形成发夹环状结构。DNA复制时,在线性分子中间的一个复制起点开始,双向进行,将发夹环状结构变成双链环状DNA。然后,在发夹的中央将不同DNA链切开,使DNA分子变性,双链分开。这样,在每个分子两端形成一个单链尾端要以自我互补,形成完整的发夹结构,与亲代DNA分子一样。在真核生物染色体线性DNA分子复制时,尚不清楚末端的复制过程是怎样进行的。也可能像痘病毒那样形成发夹结构而进行复制。但最近的实验表明,真核生物染色体末端DNA复制是由一种特殊的酶将一个新的末端DNA序列加在刚刚完成复制的DNA末端。这种机制首先在四膜虫中发现。该生物细胞的线性DNA分子末端有30-70拷贝的5"TTGGGG3"序列,该细胞中存在一种酶可以将TTGGGG序列加在事先已存在的单键DNA末端的TTGGGG序列上。这样有较长的末端单链DNA,可以被引物酶重新引发或其他的酶蛋白引发而合成RNA引物,并由DNA聚合酶将其变成双链DNA。这样就可以避免其DNA随着复制的不断进行而逐渐变短。 在环状DNA的复制的末端终止阶段则不存在上述问题。环状DNA复制到最后,由DNA拓扑异构酶Ⅱ切开双链DNA,将两个DNA分子分开成为两个完整的与亲代DNA分子一样的子代DNA。 高中生物范畴下的DNA复制 DNA的复制是一个边解旋边复制的过程。复制开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫解旋。然后,以解开的每一段母链为模板,以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料,按照碱基配对互补配对原则,在DNA聚合酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。随着解旋过程的进行,新合成的子链也不断地延伸,同时,每条子链与其母链盘绕成双螺旋结构,从而各形成一个新的DNA分子。这样,复制结束后,一个DNA分子,通过细胞分裂分配到两个子细胞中去!
DNA复制之初参与从超螺旋结构解开双股链的酶是什么?
是解旋酶。解旋酶能在DNA复制时把DNA的双链解旋成两条单链,作用部位是碱基之间的氢键,也就是说把氢键打开。 解旋酶是一类解开氢键的酶,由水解ATP来供给能量它们常常依赖于单链的存在,并能识别复制叉的单链结构。在细菌中类似的解旋酶很多,都具有ATP酶的活性。大部分的移动方向是5"→3",但也有3"→5"移到的情况,如n"蛋白在φχ174以正链为模板合成复制形的过程中,就是按3"→5"移动。
在DNA复制过程中,超螺旋结构是如何解开的?
DNA拓扑异构酶作用下解开。Ⅰ型拓扑异构酶不需要ATP的能量而催化异构体化,作为反应的中间产物,在原核生物来说是游离型的5′-OH末端扣3′-磷酸末端与酶形成共价键,而真核生物是3′-OH末端5′-磷酸末端与酶形成共价键。此酯键中所贮存的能量,可能在切断端的再结合上起着作用。Ⅰ型拓扑异构化酶催化的反应有下列各种:使超螺旋DNA在每一切断—结合反应中,使L数(参见DNA拓扑学异构体)发生一种变化,即松弛(relaxation)。将互补的单链环状DNA转变成具有螺旋结构的双链环状DNA,使单链DNA打结(topological knot)或解结。另外在二个环状双链DNA一个分子的一个链切断时,形成链环状二聚体的分子(ca-tenane)。在Ⅱ型拓扑异构酶中,DNA促旋酶可单独催化闭环状DNA产生超螺旋,这是独特的。其它二个型的酶,除可使超螺旋松弛也需要ATP的能量外,还可催化促旋酶的催化反应。真核细胞的拓扑异构酶Ⅰ,参与核小体的形成,细菌的ω蛋白参与转录和某种转位子的插入。促旋酶和T4拓扑异构酶Ⅱ参与DNA的复制和转录过程。
DNA复制的拓扑性质是什么?
DNA复制的拓扑性质是催化DNA拓扑学异构体相互转变的酶之总称。1、催化DNA链断开和结合的偶联反应,为了分析体外反应机制,用环状DNA为底物。在闭环状双链DNA的拓扑学转变中,要暂时的将DNA的一个链或两个链切断,根据异构体化的方式而分为二个型。切断一个链而改变拓扑结构的称为Ⅰ型拓扑异构酶(top-oisomeraseⅠ),通过切断二个链来进行的称为Ⅱ型拓扑异构酶(topoisomeraseⅡ)。属于Ⅰ型的拓扑异构酶,有大肠杆菌的ω蛋白(ω-protein,由分子量11万的单个多肽链所成)及各种真核细胞中存在的切断-结合酶(nicking-closingenzyme,分子量约6万5千—7万的及分子量约10万的)。2、Ⅱ型拓扑异构酶,有存在于细菌中的DNA促旋酶、噬菌体T4的拓扑异构酶Ⅱ以及真核细胞中依赖ATP的拓扑异构酶Ⅱ等。另外,噬菌体λ的irt基因产物和噬菌体φX174的基因A的产物等也具有切断—结合酶的活性,可认为是拓扑异构酶之一种。3、Ⅰ型拓扑异构酶不需要ATP的能量而催化异构体化,作为反应的中间产物,在原核生物来说是游离型的5′-OH末端扣3′-磷酸末端与酶形成共价键,而真核生物是3′-OH末端5′-磷酸末端与酶形成共价键。此酯键中所贮存的能量,可能在切断端的再结合上起着作用。4、Ⅰ型拓扑异构化酶催化的反应有下列各种:使超螺旋DNA在每一切断—结合反应中,使L数(参见DNA拓扑学异构体)发生一种变化,即松弛,使单链DNA打结(topologicalknot)或解结。另外在二个环状双链DNA一个分子的一个链切断时,形成链环状二聚体的分子(ca-tenane)。在Ⅱ型拓扑异构酶中,DNA促旋酶可单独催化闭环状DNA产生超螺旋,这是独特的。5、其它二个型的酶,除可使超螺旋松弛也需要ATP的能量外,还可催化促旋酶的催化反应。真核细胞的拓扑异构酶Ⅰ,参与核小体的形成,细菌的ω蛋白参与转录和某种转位子的插入。促旋酶和T4拓扑异构酶Ⅱ参与DNA的复制和转录过程。
大肠杆菌DNA复制起始的步骤?
①解旋:复制刚开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫做解旋。②复制:以解开的每一段母链为模板,以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸(分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸4种)为原料,按照碱基互补配对原则,在有关酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。③复旋:随着解旋过程的进行,新合成的子链也不断延伸,同时每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构,从而各形成一个新的DNA分子。这就是DNA分子的复制过程,复制结束后,一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子,通过细胞分裂分配到子细胞中去。扩展资料:DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程,复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样。这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。DNA复制不能沿滞后链进行,也就是说,从头到尾的DNA链,直到已经复制了足够长度的DNA分子,否则DNA复制不会继续沿着模本链进行复制,DNA复制于是从新合成复制叉处分开。在复制过程中必须暂停并等待更多的亲本DNA链片段,而此时整个长度只是沿着开始到结束方向前进了一小段距离。DNA复制为边解旋边复制,原核生物一般是单个复制起点,真核生物多个复制起点。旋转酶的作用是解开由解旋酶切断DNA链产生的超螺旋化,解旋酶使DNA链旋转并释放超螺旋体,使它们重新加入到DNA链中。旋转酶最常见于复制叉的上游,形成超螺旋的位置。由于DNA聚合酶只能连接DNA链(不能开始),所以由引物酶引导指导链进行复制。引物酶将与模本链互补的RNA引物加到DNA链上开始复制冈崎片段。单链结合蛋白绑定在暴露的碱基上竭力防止DNA链的不稳定并保证单链DNA之间不会由氢键形成危险的发夹结构。DNA合成酶包含一个校对机制,通常指的是“外切核酸酶活性”,即将错误添加的核酸去除掉。参考资料来源:百度百科——DNA复制
DNA复制的链的延伸
DNA新生链的合成由DNA聚合酶Ⅲ所催化,然而,DNA必须由螺旋酶在复制叉处边移动边解开双链。这样就产生了一种拓扑学上的问题:由于DNA的解链,在DNA双链区势必产生正超螺旋,在环状DNA中更为明显,当达到一定程度后就会造成复制叉难再继续前进,从而终止DNA复制。但是,在细胞内DNA复制不会因出现拓扑学问题而停止。有两种机制可以防止这种现象发生:[1]DNA在生物细胞中本身就是超螺旋,当DNA解链而产生正超螺旋时,可以被原来存在的负超螺旋所中和;[2]DNA拓扑异构酶Ⅰ要以打开一条链,使正超螺旋状态转变成松弛状态,而DNA拓扑异构酶Ⅱ(旋转酶)可以在DNA解链前方不停地继续将负超螺旋引入双链DNA。这两种机制保证了无论是环状DNA还是开环DNA的复制顺利的解链,再由DNA聚合酶Ⅲ合成新的DNA链。前已述及DNA生长链的延伸主要由DNA聚合酶催化,该酶是由7种蛋白质(多肽)组成的聚合体,称为全酶。全酶中所有亚基对完成DNA复制都是必需的。α亚基具有聚合功能和5"→3"外切酶活性,ε亚基具有3"→5"外切酶活性。另外,全酶中还有ATP分子它是DNA聚合酶Ⅲ催化第一个脱氧核糖核苷酸连接在RNA引物上所必需的,其他亚基的功能尚不清楚。在DNA复制叉处要能由两套DNA聚合酶Ⅲ在同一时间分别进行复制DNA前导链和滞后链。如果滞后链模板环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ,然后再折向与未解链的双链DNA在同一方向上,则滞后链的合成可以和前导链的合成在同一方向上进行。这样,当DNA聚合酶Ⅲ沿着滞后链模板移动时,由特异的引物酶催化合成的RNA引物即可以由DNA聚合酶Ⅲ所延伸。当合成的DNA链到达前一次合成的冈崎片段的位置时,滞后链模板及刚合成的冈崎片断便从DNA聚合酶Ⅲ上释放出来。这时,由于复制叉继续向前运动,便产生了又一段单链的滞后链模板,它重新环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ开始合成新的滞后链冈崎片段。通过这样的机制,前导链的合成不会超过滞后链太多(最后只有一个冈崎片段的长度)。而且,这样引发体在DNA链上和DNA聚合酶Ⅲ以同一速度移动。按上述DNA复制的机制,在复制叉附近,形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体,称为DNA复制体(replisome)。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后,DNA聚合酶Ⅰ通过其5"→3"外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物,同时,利用后一个冈崎片段作为引物由5"→3"合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来,形成完整的DNA滞后链。
DNA复制过程中的酶有哪些?
参与复制主要的酶和蛋白质因子介绍如下: (1)DNA聚合酶:①原核细胞:以大肠杆菌为例,已发现DNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ,都是多功能酶,既有5"→3"聚合酶活性,又有3"→5"外切酶活性,DNA聚合酶Ⅰ还有5"→3"外切酶活性。DNA聚合酶Ⅰ的主要功能是修复DNA的损伤,在复制中还能切除RNA引物并填补留下的空隙。DNA聚合酶Ⅱ的作用是损伤修复。DNA聚合酶Ⅲ是DNA的复制酶。新近研究发现的DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ,它们涉及DNA的错误倾向修复。 ②真核细胞:DNA聚合酶α,β,γ,δ和ε,其中DNA聚合酶α和δ真正具有合成新链的复制作用;β和ε参与DNA的损伤修复,γ负责线粒体DNA的复制。 (2)引物合成酶和引发体:引物合成酶又称引发酶,催化RNA引物的合成,该酶作用时需与另外的蛋白结合形成引发体才具有催化活性。 (3)DNA连接酶:催化双链DNA一条链上切口处相邻5"-磷酸基和3"-羟基生成磷酸二酯键的酶。连接酶作用的过程中,在原核细胞中以NAD+提供能量,在真核细胞中以ATP提供能量。 (4)DNA解螺旋酶:催化:DNA双螺旋解链的酶。 (5)DNA单链结合蛋白(SSB):与DNA分开的单链结合,起稳定DNA的单链、阻止复性和保护单链不被核酸酶降解的作用。 (6)拓扑异构酶Ⅰ:消除DNA的负超螺旋,改变DNA的超螺旋数。 (7)拓扑异构酶Ⅱ:引入负超螺旋,消除复制叉前进带来的扭曲张力。
dna复制过程中参与的酶和因子有哪些?
DNA的合成是以4种脱氧核苷三磷酸为反应底物,在DNA聚合酶的催化下,使脱氧核苷酸之间形成3",5"-磷酸二酯键,生成脱氧核苷酸长链,同时生成焦磷酸。实际上,DNA合成的反应是很复杂的,催化反应的酶和蛋白质因子也有多种,现将参与复制主要的酶和蛋白质因子介绍如下: (1)DNA聚合酶:①原核细胞:以大肠杆菌为例,已发现DNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ,都是多功能酶,既有5"→3"聚合酶活性,又有3"→5"外切酶活性,DNA聚合酶Ⅰ还有5"→3"外切酶活性。DNA聚合酶Ⅰ的主要功能是修复DNA的损伤,在复制中还能切除RNA引物并填补留下的空隙。DNA聚合酶Ⅱ的作用是损伤修复。DNA聚合酶Ⅲ是DNA的复制酶。新近研究发现的DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ,它们涉及DNA的错误倾向修复。 ②真核细胞:DNA聚合酶α,β,γ,δ和ε,其中DNA聚合酶α和δ真正具有合成新链的复制作用;β和ε参与DNA的损伤修复,γ负责线粒体DNA的复制。 (2)引物合成酶和引发体:引物合成酶又称引发酶,催化RNA引物的合成,该酶作用时需与另外的蛋白结合形成引发体才具有催化活性。 (3)DNA连接酶:催化双链DNA一条链上切口处相邻5"-磷酸基和3"-羟基生成磷酸二酯键的酶。连接酶作用的过程中,在原核细胞中以NAD+提供能量,在真核细胞中以ATP提供能量。 (4)DNA解螺旋酶:催化:DNA双螺旋解链的酶。 (5)DNA单链结合蛋白(SSB):与DNA分开的单链结合,起稳定DNA的单链、阻止复性和保护单链不被核酸酶降解的作用。 (6)拓扑异构酶Ⅰ:消除DNA的负超螺旋,改变DNA的超螺旋数。 (7)拓扑异构酶Ⅱ:引入负超螺旋,消除复制叉前进带来的扭曲张力。 DNA复制的基本规律总结如下: ①复制过程是半保留的; ②细菌或病毒DNA的复制通常是由特定的复制起始位点开始,真核细胞染色体DNA复制则可以在多个不同部位起始; ③复制可以是单向的或是双向的,以双向较为常见,两个方向复制的速度不一定相同; ④两条DNA链合成的方向均是从5"向3"方向进行的; ⑤复制是半不连续的,即其中一条前导链的合成是相对连续的,而滞后链的合成则是不连续的; ⑥滞后链中各短片段在开始复制时,先形成短片段RNA作为DNA合成的引物,这一RNA片段以后被切除,并由DNA聚合酶Ⅰ催化填补余下的空隙,再由DNA连接酶连接各片段成完整的链。 ⑦复制的终止是在终止区,由两个向前移动的复制叉相遇而停止的。 原核细胞DNA的复制只能从一个特定位点开始,在另一个特定位点终止,这种能够独立进行复制的单位称为复制子。其DNA复制过程可概括如下: ①首先由拓扑异构酶解除DNA的超螺旋结构,接着在解链酶作用下DNA双链局部解链,单链结合蛋白立即与其结合,防止再形成双链; ②在复制起点上组装引发体,其中的引发酶合成RNA引物; ③以亲代单链DNA为模板,DNA聚合酶Ⅲ在引物3"端按碱基互补的原则催化合成新的DNA链; ④在复制叉上,一条链自起点开始以5"→3"的方向连续合成,称为前导链,另一条链则首先按5"→3"的方向合成若干片段(冈崎片段),再由DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物并填补空隙,后由DNA连接酶把这些片段连接成完整的链,因此称为滞后链,此种方式被称为半不连续复制。 ⑤复制的终止是在终止区,由两个向前移动的复制叉相遇而停止。Tus-ter复合物阻挡复制叉的前行。由拓扑异构酶Ⅳ(属于拓扑异构酶Ⅱ的一种)作用,使复制叉解体,释放出子链DNA。
DNA复制之初参与从超螺旋结构解开双股链的酶是什么?
是解旋酶. 解旋酶能在DNA复制时把DNA的双链解旋成两条单链,作用部位是碱基之间的氢键,也就是说把氢键打开. 解旋酶是一类解开氢键的酶,由水解ATP来供给能量它们常常依赖于单链的存在,并能识别复制叉的单链结构.在细菌中类似的解旋酶很多,都具有ATP酶的活性.大部分的移动方向是5"→3",但也有3"→5"移到的情况,如n"蛋白在φχ174以正链为模板合成复制形的过程中,就是按3"→5"移动.
DNA复制过程中有什么重要的意义?
①解旋:复制刚开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫做解旋。②复制:以解开的每一段母链为模板,以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸(分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸4种)为原料,按照碱基互补配对原则,在有关酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。③复旋:随着解旋过程的进行,新合成的子链也不断延伸,同时每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构,从而各形成一个新的DNA分子。这就是DNA分子的复制过程,复制结束后,一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子,通过细胞分裂分配到子细胞中去。扩展资料:DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程,复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样。这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。DNA复制不能沿滞后链进行,也就是说,从头到尾的DNA链,直到已经复制了足够长度的DNA分子,否则DNA复制不会继续沿着模本链进行复制,DNA复制于是从新合成复制叉处分开。在复制过程中必须暂停并等待更多的亲本DNA链片段,而此时整个长度只是沿着开始到结束方向前进了一小段距离。DNA复制为边解旋边复制,原核生物一般是单个复制起点,真核生物多个复制起点。旋转酶的作用是解开由解旋酶切断DNA链产生的超螺旋化,解旋酶使DNA链旋转并释放超螺旋体,使它们重新加入到DNA链中。旋转酶最常见于复制叉的上游,形成超螺旋的位置。由于DNA聚合酶只能连接DNA链(不能开始),所以由引物酶引导指导链进行复制。引物酶将与模本链互补的RNA引物加到DNA链上开始复制冈崎片段。单链结合蛋白绑定在暴露的碱基上竭力防止DNA链的不稳定并保证单链DNA之间不会由氢键形成危险的发夹结构。DNA合成酶包含一个校对机制,通常指的是“外切核酸酶活性”,即将错误添加的核酸去除掉。参考资料来源:百度百科——DNA复制
DNA复制过程中的酶类及其主要功能分别是什么?
1.DNA聚合酶 DNA的复制过程极为复杂,但其速度极快,这是由于许多酶和蛋白质因子参与了复制过程。其中,DNA聚合酶起着重要作用。在原有DNA模板链存在情况下,DNA聚合酶催化四种脱氧核苷酸(dATP、dTTP、dGTP、dCTP),通过与模板链的碱基互补配对,合成新的对应DNA链,故此酶又称为DNA指导的DNA聚合酶(DNA directed DNA polymerase,缩写为 DDDP)。DNA聚合酶的特点是不能自行从头合成DNA链,而必须有一个多核苷酸链作为引物,DNA聚合酶只能在此引物的端催化dNTP与末端作用,形成磷酸二酯键,从而逐步合成DNA链。因此,DNA链的合成是有方向性的,即从5'端→3'端方向进行。这一特点在DNA复制过程中具有重要意义。无论在原核细胞或真核细胞中,都存在多种DNA聚合酶,它们的性质和作用不完全相同。在真核细胞中至少有5种DNA聚合酶,即DNA聚合酶α、β、γ、δ和线粒体聚合酶。其中DNA聚合酶α在细胞中活性最强,在复制中起关键作用,而DNA聚合酶β主要在DNA损伤的修复中起作用。在DNA复制过程中,若有 dNTP与亲代DNA链中相应碱基错误配对时,某些DNA聚合酶还具有核酸外切酶的活性,切去错误配对的核苷酸,以保证DNA复制的忠实性,称为“校对”作用。DNA复制的这一特性也具有重要意义。除了上述的三种酶,DNA复制还需要一些其它的酶和蛋白质因子,它们主要参与DNA的解旋和解链过程。因为DNA具有超螺旋结构,复制时必然要松弛DNA模板的超螺旋结构,并使DNA的双链分开,暴露碱基,才能发挥模板作用。 (1)松弛DNA超螺旋结构的酶是拓扑异构酶。 (2)解开DNA双链的酶是解链酶。 (3)还有一些蛋白质因子结合在解开的单链DNA链上,保持模板链处于单链状态,便于复制,称为DNA结合蛋白。 2.DNA连接酶 DNA连接酶也是DNA复制过程中不可缺少的酶。因为复制过程中DNA链的合成方向只能由端5'→3'端方向进行,因此其中有一条新链的合成是不连续的,起初生成的只是许多短链的DNA片段(对这点的理解十分重要)。此种片段须在DNA连接酶的催化下,首尾相连,才能成为一条完整的DNA长链。实际上,DNA连接酶是将一片段DNA链上的-OH末端与相邻另一片段DNA链上的P末端连接起来,使二者生成磷酸二酯键,从而将两个片段的DNA链连接起来。 3.引物酶 引物酶是DNA复制的另一种重要的酶。如上所述,DNA聚合酶不能自行从头合成DNA链,因此,在复制过程中首先需要合成一小段多核苷酸链作为引物(Primer)。实验证明,这段引物是RNA链片段,在这段引物的3'端引导DNA链的合成。催化引物链合成的酶称为引物酶,实际上它是一种特殊的RNA聚合酶。此酶以相应复制起始部位的DNA链为模板,合成短片段的RNA引物。
参加DNA复制的有哪些酶和蛋白质因子
参与复制主要的酶和蛋白质因子介绍如下:(1)DNA聚合酶:①原核细胞:以大肠杆菌为例,已发现DNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ,都是多功能酶,既有5"→3"聚合酶活性,又有3"→5"外切酶活性,DNA聚合酶Ⅰ还有5"→3"外切酶活性。DNA聚合酶Ⅰ的主要功能是修复DNA的损伤,在复制中还能切除RNA引物并填补留下的空隙。DNA聚合酶Ⅱ的作用是损伤修复。DNA聚合酶Ⅲ是DNA的复制酶。新近研究发现的DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ,它们涉及DNA的错误倾向修复。②真核细胞:DNA聚合酶α,β,γ,δ和ε,其中DNA聚合酶α和δ真正具有合成新链的复制作用;β和ε参与DNA的损伤修复,γ负责线粒体DNA的复制。(2)引物合成酶和引发体:引物合成酶又称引发酶,催化RNA引物的合成,该酶作用时需与另外的蛋白结合形成引发体才具有催化活性。(3)DNA连接酶:催化双链DNA一条链上切口处相邻5"-磷酸基和3"-羟基生成磷酸二酯键的酶。连接酶作用的过程中,在原核细胞中以NAD+提供能量,在真核细胞中以ATP提供能量。(4)DNA解螺旋酶:催化:DNA双螺旋解链的酶。(5)DNA单链结合蛋白(SSB):与DNA分开的单链结合,起稳定DNA的单链、阻止复性和保护单链不被核酸酶降解的作用。(6)拓扑异构酶Ⅰ:消除DNA的负超螺旋,改变DNA的超螺旋数。(7)拓扑异构酶Ⅱ:引入负超螺旋,消除复制叉前进带来的扭曲张力。
噬菌体病毒DNA复制只能发生在宿主细胞内吗 注意“只能”
是的。一旦离开了宿主细胞,噬菌体既不能生长,也不能复制。一个典型的噬菌体的侵染细菌的过程,可以分为三个阶段:感染阶段、增殖阶段和成熟阶段。1、感染阶段:噬菌体侵染寄主细胞的第一步是“吸附”,即噬菌体的尾部附着在细菌的细胞壁上,然后进行“侵入”。噬菌体先通过溶菌酶的作用在细菌的细胞壁上打开一个缺口,尾鞘像肌动球蛋白的作用一样收缩,露出尾轴,伸入细胞壁内,如同注射器的注射动作,噬菌体只把头部的DNA注入细菌的细胞内,其蛋白质外壳留在壁外,不参与增殖过程。2、增殖阶段:噬菌体DNA进入细菌细胞后,会引起一系列的变化:细菌的DNA合成停止,酶的合成也受到阻抑,噬菌体逐渐控制了细胞的代谢。噬菌体巧妙地利用寄主(细菌)细胞的酶和其它物质,大量地复制子代噬菌体的DNA和蛋白质,并形成完整的噬菌体颗粒。噬菌体的形成是借助于细菌细胞的代谢机构,由本身的核酸物质操纵的。据观察,当噬菌体侵入细菌细胞后,细菌的细胞质里很快便充满了DNA细丝,十分钟左右开始出现完整的多角形头部结构。噬菌体成熟时,这些DNA高分子聚缩成多角体,头部蛋白质通过排列和结晶过程,把多角形DNA聚缩体包围,然后头部和尾部相互吻合,组装成一个完整的子代噬菌体。3、成熟阶段:噬菌体成熟后,在潜伏后期,溶解寄主细胞壁的溶菌酶逐渐增加,促使细胞裂解,从而释放出子代噬菌体。在光学显微镜下观察培养的感染细胞,可以直接看到细胞的裂解现象。T2噬菌体在37 ℃下大约只需四十分就可以产生100~300个子代噬菌体。子代噬菌体释放出来后,又去侵染邻近的细菌细胞,产生子二代噬菌体。
(2014?江苏)羟胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶,导致DNA复制时发生错配(如图).若一个DNA片段的两
A、若同一条链上的两个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶,根据DNA半保留复制可知,该片段复制后的子代DNA分子中,有一半DNA分子上的碱基序列会发生改变,故A选项错误;B、由图可知,胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶后与腺嘌呤配对,而不是与鸟嘌呤配对,因此该片段复制后的子代DNA分子中G-C碱基对与总碱基对的比下降,故B选项正确;C、胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶属于基因突变,由于密码子的简并性等原因,基因突变不一定会引起编码的蛋白质结构改变,故C选项错误;D、DNA主要分布在细胞核中,此外在细胞质中也含有少量的DNA,因此在细胞核与细胞质中均可发生如图所示的错配,故D选项正确.故选:BD.
DNA复制的时期是有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期,具有____复制和____复制的特点。
减数第一次分裂间期发生同源染色体联会,减数第一次分裂前的间期,发生DNA复制,染色质高度螺旋化为染色体。
什么是中心法则比较dna复制与rna转录的区别
是指遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质,即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA,即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制(如烟草花叶病毒等)和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程(某些致癌病毒)是对中心法则的补充。复制和转录的模板不同,前者是DNA的两条链,后者是DNA的一条链。原料不同,前者是脱氧核苷酸,后者是核糖核苷酸。酶不同,前者是解旋酶,DNA聚合酶,后者是RNA聚合酶。产物不同,前者是DNA,后者是RNA。碱基配对方式不同,前者是A-T,T-A,C-G,G-C;后者是A-U,T-A,C-G,G-C.
中心法则是什么意思? DNA复制又是什么意思?
中心法则(英语:genetic central dogma),又译成分子生物学的中心教条(英语:The central dogma of molecular biology),首先由佛朗西斯·克里克于1958年提出。中心法则是指:遗传信息的标准流程大致可以描述为DNA制造RNA,RNA制造蛋白质,蛋白质反过来协助前两项流程,并协助DNA自我复制”,或者更简单的“DNA → RNA →蛋白质”。所以整个过程可以分为三大步骤:转录、翻译和DNA复制。1、转录。转录(Transcription)是遗传信息由DNA转换到RNA的过程。转录是信使RNA(mRNA)以及非编码RNA(tRNA、rRNA等)的合成步骤。转录中,一个基因会被读取、复制为mRNA;这个过程由RNA聚合酶(RNA polymerase)和转录因子(transcription factor)所共同完成。2、剪接。在真核细胞中,原始转录产物(mRNA前体Pre-mRNA)还要被加工:一个或多个序列(内含子)被剪出除去。选择性剪接的机制使之可产生出不同的成熟的mRNA分子,这取决于哪段序列被当成内含子而哪段又作为存留下来的外显子。并非全部有mRNA的活细胞都要经历这种剪接;剪接在原核细胞中是不存在的。3、转译。最终,成熟的mRNA接近核糖体,并在此处被翻译。原核细胞没有细胞核,其转录和翻译可同时进行。而在真核细胞中,转录的场所和翻译的场所通常是分开的(前者在细胞核,后者在细胞质),所以mRNA必须从细胞核转移到细胞质,并在细胞质中与核糖体结合。核糖体会以三个密码子来读取mRNA上的信息,一般是从AUG开始,或是核糖体连接位下游的启始甲硫氨酸密码子开始。启始因子及延长因子的复合物会将氨酰tRNA(tRNAs)带入核糖体-mRNA复合物中,只要mRNA上的密码子能与tRNA上的反密码子配对,即可按照mRNA上的密码序列加入氨基酸。当一个个氨基酸串连成多肽的肽链后,就会开始折叠成正确的构形。这个折叠的过程会一直进行,直到原先的多肽的肽链从核糖体释出,并形成成熟的蛋白质。在一些情况下,新合成的多肽的肽链需要经过额外的处理才能成为成熟的蛋白质。正确的折叠过程是相当复杂的,且可能需要其他称为分子伴侣的帮忙。有时蛋白质本身会进一步被切割,此时内部被“舍弃”的部分即称为内含肽。4、DNA复制。作为中心法则的最后一步,DNA必须忠实地进行复制才能使遗传密码从亲代转移至子代。复制是由一群复杂的蛋白质完成的;这些蛋白质打开超螺旋结构、DNA双螺旋结构,并利用DNA聚合酶及其相关蛋白。拷贝或复制原模板,以使新代细胞或机体能重复“DNA → RNA →蛋白质”的过程。 DNA分子存在着构型多样性,在遗传信息的传递和表达过程中,DNA构象存在着左手螺旋及右手螺旋向右手螺旋的转变过程,因此应赋有核酸构象的转换形式。5、只有RNA基因组的病毒。有些病毒含有整套以RNA形式编码的基因组,因此他们只有RNA→蛋白质的编译形式。6、拟逆转录(病毒DNA整合到宿主DNA)。近年在植物体内发现了拟逆转录病毒(pararetrovirus),这种病毒的遗传物质是双链DNA,能像逆转录病毒一样,通过把自己的DNA整合到寄主的基因组DNA中去,再进行复制。扩展资料:克里克在上述那篇1970年的文章中指出,中心法则虽然对指导实验很有用,但不应该被当成教条。自从克里克发表1970年那篇文章以来,很多新发现说明了中心法则补充和发展的必要。1、转译后修饰对于大部分的蛋白质来说,这是蛋白质生物合成的最后步骤。蛋白质的翻译后修饰会附上其他的生物化学官能团、改变氨基酸的化学性质,或是造成结构的改变来扩阔蛋白质的功能。酶可以从蛋白质的N末端移除氨基酸,或从中间将肽链剪开。举例来说,胰岛素是肽的激素,它会在建立双硫键后被剪开两次,并在链的中间移走多肽前体,而形成的蛋白质包含了两条以双硫键连接的多肽链。其他修饰,就像磷酸化,是控制蛋白质活动机制的一部分。蛋白质活动可以是令酶活性化或钝化。2、蛋白质的内含子蛋白质有自剪接现象,与mRNA相同,一些蛋白质前体具有内含子(intein)序列,多肽序列中间的某些区域被加工切除,剩余部分的蛋白质外显子(extein)重新连接为蛋白质分子。3、DNA甲基化表观遗传学研究在没有细胞核DNA序列改变的情况时,基因功能的可逆的、可遗传的改变。这些改变包括DNA的修饰(如甲基化修饰)、RNA干扰、组蛋白的各种修饰等。也指生物发育过程中包含的程序的研究。在这两种情况下,研究的对象都包括在DNA序列中未包含的基因调控信息如何传递到(细胞或生物体的)下一代这个问题。其主要研究内容包括大致两方面内容。一类为基因选择性转录表达的调控,有DNA甲基化,基因印记,组蛋白共价修饰,染色质重塑。另一类为基因转录后的调控,包含基因组中非编码的RNA,微小RNA,反义RNA,内含子及核糖开关等。4、DNA甲基化DNA甲基化为DNA化学修饰的一种形式,能在不改变DNA序列的前提下,改变遗传表现。为外遗传编码(epigenetic code)的一部分,是一种外遗传机制。DNA甲基化过程会使甲基添加到DNA分子上,例如在胞嘧啶环的5"碳上:这种5"方向的DNA甲基化方式可见于所有脊椎动物。5、蛋白质可作为合成DNA的模板来自美国Mount.Sinai医院的研究人员发现了一种叫Rev1 DNA聚合酶的蛋白质,它可以为DNA复制提供编码信息。许多致癌物质会倾向于破坏DNA的鸟嘌呤(G),或者是破坏鸟嘌呤与胞嘧啶(C)的配对,这些都会导致DNA错配的发生。新发现的蛋白质可以以自身为模板在复制链上加一个胞嘧啶,这个胞嘧啶无论鸟嘌呤是否在DNA链中存在都会被Rev1加上去的,在DNA复制时可以利用一条单链,根据碱基配对原则复制出新的DNA链。细胞利用这种崭新的机制在含有致癌物质的情况下对受损的DNA进行复制。这是第一次发现蛋白质可以作为一种合成DNA的模板。6、朊病毒。朊病毒是通过改变其他蛋白质的构象来进行自身精确复制的一类蛋白质。也就是:蛋白质→蛋白质。这种具有感染性的因子主要由蛋白质组成。具有感染性的因子PrpSC与正常因子PrPC在形状上有一点不同。科学家推测这种变形的蛋白质会引起正常的PrPC转变成具有感染性的蛋白质,这种连锁反应使得正常的蛋白质和致病的蛋白质因子都成为新病毒。参考资料来源:百度百科-中心法则
DNA复制时为什么要使用脱氧核苷三磷酸而不是脱氧核苷酸?
你好!脱氧核苷三磷酸中有两个高能磷酸键水解提供能量我的回答你还满意吗~~
与DNA复制起始有关的序列是
楼下的D肯定是错的,启动子是转录不是负责。而着丝点和动粒式DNA分离的时候有关的。端粒是DNA复制结束时候有关的。因此答案只有C 复制源是对的