原核生物DNA復(fù)制的特點(diǎn)

1、 原核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn) -分子生物學(xué)主講人：羅龍欣第一頁(yè)，共三十頁(yè)。以大腸桿菌為例一.基因組簡(jiǎn)介1.雙鏈環(huán)狀DNA分子2.復(fù)制起始區(qū)位于其遺傳圖的84min附近第二頁(yè)，共三十頁(yè)。第三頁(yè)，共三十頁(yè)。大腸桿菌染色體的復(fù)制是朝兩個(gè)方向進(jìn)行的，環(huán)形DNA復(fù)制時(shí)，DNA會(huì)形成類似字母的形狀，兩個(gè)復(fù)制叉在距起始點(diǎn)180處會(huì)合。第四頁(yè)，共三十頁(yè)。一、原核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn)1、DNA雙螺旋的解旋2、DNA復(fù)制的引發(fā)3、DNA復(fù)制的延伸4、DNA復(fù)制的終止5、DNA聚合酶第五頁(yè)，共三十頁(yè)。 DNA 復(fù)制時(shí)，雙鏈?zhǔn)紫冉忾_，形成復(fù)制叉，復(fù)制叉的形成過程有多種酶和蛋白質(zhì)參與。將主要的酶和蛋白質(zhì)介紹如下。1、DN

2、A雙螺旋的解旋第六頁(yè)，共三十頁(yè)。1)DNA 解鏈酶（ DNAhelicase ） 用于把 DNA 雙鏈解開形成單鏈。利用水解 ATP 釋放的能量，催化雙鏈 DNA 解鏈。第七頁(yè)，共三十頁(yè)。 SSB 蛋白可牢固地結(jié)合在單鏈 DNA 上，在原核生物中表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，如第一個(gè) SSB 蛋白結(jié)合到DNA 上去的能力為 1 ，第二個(gè) SSB 蛋白結(jié)合能力則高達(dá) 103 。 SSB 蛋白的作用是保證被解鏈酶解開的單鏈在復(fù)制完成前能保持單鏈結(jié)構(gòu)，它以四聚體形式存在于復(fù)制叉處，待單鏈復(fù)制后才掉下，重新循環(huán)。所以， SSB 蛋白只保持單鏈的存在，并不起解鏈的作用。2）單鏈結(jié)合蛋白（ SSB 蛋白）第八頁(yè)，共三十

3、頁(yè)。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶在DNA解鏈時(shí)在將要打結(jié)或已打結(jié)處作切口。下游的DNA穿越切口并作一定程度的旋轉(zhuǎn)，把結(jié)打開或解松，然后旋轉(zhuǎn)復(fù)位連結(jié)。這樣解鏈就不因打結(jié)的阻絆而繼續(xù)下去。即使出現(xiàn)打結(jié)現(xiàn)象，雙鏈的局部打開，也會(huì)導(dǎo)致DNA超螺旋的其他部分過度擰轉(zhuǎn)，形成正超螺旋。拓?fù)涿竿ㄟ^切斷、旋轉(zhuǎn)和再連接的作用，實(shí)現(xiàn)DNA超螺旋的轉(zhuǎn)型，即把正超螺旋變成負(fù)超螺旋。3)DNA 拓?fù)洚悩?gòu)酶（DNA topoisomerase）第九頁(yè)，共三十頁(yè)。2、DNA復(fù)制的引發(fā)開始DNA合成時(shí)，都需要RNA引物引發(fā)復(fù)制，前導(dǎo)鏈只要有一段RNA引物，DNA聚合酶就可以一直合成下去，而后隨鏈的引發(fā)過程比較復(fù)雜。第十頁(yè)，共三十頁(yè)。后隨鏈

4、的引發(fā)過程引發(fā)前體:它由多種蛋白質(zhì)dnaA、dnaB、dnaC、n、n、n和i組成。引發(fā)前體再與引發(fā)酶(RNA聚合酶)結(jié)合組裝成引發(fā)體。 引發(fā)體可以沿模板鏈5 3方向移動(dòng),具有識(shí)別合成起始位點(diǎn)的功能，移動(dòng)到一定位置上即可引發(fā)RNA引物的合成。移動(dòng)和引發(fā)均需要ATP提供能量， n蛋白具有ATP酶的活力。引發(fā)體的移動(dòng)與復(fù)制叉移動(dòng)的方向相同，與岡崎片段的合成方向相反。第十一頁(yè)，共三十頁(yè)。第十二頁(yè)，共三十頁(yè)。3、DNA復(fù)制的延伸前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成同時(shí)進(jìn)行。DNA 的復(fù)制過程中，所有DNA 聚合酶的方向都是 5 3 ，而不是 3 5 。前導(dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)復(fù)制的，為了解釋 3 5 是如何合成后隨鏈的，岡崎提出

5、了 DNA 的半不連續(xù)復(fù)制。即后隨鏈?zhǔn)峭ㄟ^岡崎片段的連接來(lái)合成的，是不連續(xù)的，稱之為 DNA 的半不連續(xù)復(fù)制。第十三頁(yè)，共三十頁(yè)。第十四頁(yè)，共三十頁(yè)。4、DNA復(fù)制的終止第十五頁(yè)，共三十頁(yè)。5、DNA聚合酶第十六頁(yè)，共三十頁(yè)。DNA聚合酶第十七頁(yè)，共三十頁(yè)。DNA聚合酶第十八頁(yè)，共三十頁(yè)。DNA聚合酶第十九頁(yè)，共三十頁(yè)。第二十頁(yè)，共三十頁(yè)。第二十一頁(yè)，共三十頁(yè)。第二十二頁(yè)，共三十頁(yè)。第二十三頁(yè)，共三十頁(yè)。 總結(jié)歸納起來(lái)，在復(fù)制叉處DNA的合成可以分為以下幾步：（1）首先由解鏈蛋白和解旋蛋白使DNA雙鏈解開。解旋酶DNA聚合酶III解鏈酶RNA引物引物酶和引發(fā)體DNA聚合酶ISSB335355R

6、NA引物第二十四頁(yè)，共三十頁(yè)。（2）前導(dǎo)鏈的合成是按5 3方向連續(xù)合成（復(fù)制叉移動(dòng)方向）；滯后鏈的合成是：在單鏈模板的崗奇片段起點(diǎn)上，由RNA聚合酶合成一小段RNA或結(jié)合一小段預(yù)先形成的RNA。解旋酶DNA聚合酶III解鏈酶RNA引物引物酶和引發(fā)體DNA聚合酶ISSB335355RNA引物第二十五頁(yè)，共三十頁(yè)。3）以此RNA為引物，從5 3方向合成DNA片段（崗奇片段），直到另一RNA引物的5-末端。該反應(yīng)由DNA聚合酶或相應(yīng)的DNA聚合酶所催化。解旋酶DNA聚合酶III解鏈酶RNA引物引物酶和引發(fā)體DNA聚合酶ISSB335355RNA引物第二十六頁(yè)，共三十頁(yè)。4）在DNA聚合酶的5 3 核酸外切酶作用下，水解除去RNA引物，所出現(xiàn)的缺口由聚合酶催化DNA片段的繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)來(lái)填補(bǔ)。解旋酶DNA聚合酶III解鏈酶RNA引物引物酶和引發(fā)體DNA聚合酶