原核生物DNA復(fù)制的特點

原核生物DNA的復(fù)制特點---《分子生物學(xué)》主講人：羅龍欣目前一頁\總數(shù)三十頁\編于十八點以大腸桿菌為例一.基因組簡介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附近目前二頁\總數(shù)三十頁\編于十八點目前三頁\總數(shù)三十頁\編于十八點大腸桿菌染色體的復(fù)制是朝兩個方向進行的，環(huán)形DNA復(fù)制時，DNA會形成類似字母θ的形狀，兩個復(fù)制叉在距起始點180ο處會合。

目前四頁\總數(shù)三十頁\編于十八點一、原核生物DNA的復(fù)制特點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聚合酶目前五頁\總數(shù)三十頁\編于十八點DNA復(fù)制時，雙鏈首先解開，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、DNA雙螺旋的解旋目前六頁\總數(shù)三十頁\編于十八點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。目前七頁\總數(shù)三十頁\編于十八點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SSB蛋白結(jié)合到DNA上去的能力為1，第二個SSB蛋白結(jié)合能力則高達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）目前八頁\總數(shù)三十頁\編于十八點DNA拓撲異構(gòu)酶在DNA解鏈時在將要打結(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，也會導(dǎo)致DNA超螺旋的其他部分過度擰轉(zhuǎn)，形成正超螺旋。拓撲酶通過切斷、旋轉(zhuǎn)和再連接的作用，實現(xiàn)DNA超螺旋的轉(zhuǎn)型，即把正超螺旋變成負超螺旋。3)DNA拓撲異構(gòu)酶（DNAtopoisomerase）目前九頁\總數(shù)三十頁\編于十八點2、DNA復(fù)制的引發(fā)開始DNA合成時，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。目前十頁\總數(shù)三十頁\編于十八點后隨鏈的引發(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,具有識別合成起始位點的功能，移動到一定位置上即可引發(fā)RNA引物的合成。移動和引發(fā)均需要ATP提供能量，n’蛋白具有ATP酶的活力。引發(fā)體的移動與復(fù)制叉移動的方向相同，與岡崎片段的合成方向相反。目前十一頁\總數(shù)三十頁\編于十八點目前十二頁\總數(shù)三十頁\編于十八點3、DNA復(fù)制的延伸前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成同時進行。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)鏈是連續(xù)復(fù)制的，為了解釋3'→5'是如何合成后隨鏈的，岡崎提出了DNA的半不連續(xù)復(fù)制。即后隨鏈是通過岡崎片段的連接來合成的，是不連續(xù)的，稱之為DNA的半不連續(xù)復(fù)制。目前十三頁\總數(shù)三十頁\編于十八點目前十四頁\總數(shù)三十頁\編于十八點4、DNA復(fù)制的終止目前十五頁\總數(shù)三十頁\編于十八點5、DNA聚合酶目前十六頁\總數(shù)三十頁\編于十八點DNA聚合酶Ⅰ目前十七頁\總數(shù)三十頁\編于十八點DNA聚合酶Ⅱ目前十八頁\總數(shù)三十頁\編于十八點DNA聚合酶Ⅲ目前十九頁\總數(shù)三十頁\編于十八點目前二十頁\總數(shù)三十頁\編于十八點目前二十一頁\總數(shù)三十頁\編于十八點目前二十二頁\總數(shù)三十頁\編于十八點目前二十三頁\總數(shù)三十頁\編于十八點

總結(jié)歸納起來，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ISSB3′3′5′3′5′5′RNA引物目前二十四頁\總數(shù)三十頁\編于十八點（2）前導(dǎo)鏈的合成是按5`→3`方向連續(xù)合成（復(fù)制叉移動方向）；滯后鏈的合成是：在單鏈模板的崗奇片段起點上，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ISSB3′3′5′3′5′5′RNA引物目前二十五頁\總數(shù)三十頁\編于十八點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Ⅲ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ISSB3′3′5′3′5′5′RNA引物目前二十六頁\總數(shù)三十頁\編于十八點4）在DNA聚合酶Ⅰ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Ⅰ催化DNA片段的繼續(xù)延長反應(yīng)來填補。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ISSB3′3′5′3′5′5′RNA