(二)DNA的复制的必要条件
1、摸板:母链DNA解链成单链后的两条链均可作为摸板。
2、原料:4种脱氧核苷三磷酸。
3、需要一小段RNA作为引物,提供3'-OH末段。
4、需要ATP和无机离子。
5、需要多种酶和蛋白因子:如引物酶、DNA聚合酶、拓扑酶、SSB蛋白等。
以上必要条件中,原核生物和真核生物在DNA的复制所需要引物、酶和蛋白因子等存在差别。其中DNA聚合酶种类存在较大的差别。DNA聚合酶是指以DNA为摸板,在RNA引物3'-OH末段沿5'→3'方向按照碱基互补的原理催化合成DNA链的酶,也称为依赖DNA的DNA聚合酶 。原核生物和真核生物DNA聚合酶的区别主要见下表1
表
1 原核原核生物DNA聚合酶 真核生物DNA聚合酶
生物和DNA-polⅠ 复制过程中的校读,填补缺DNA-polα 起始引发,引物酶活性。
真核生口,修复。 DNA-polβ 低保真复制。
DNA-polⅡ DNA损伤的应急修复。 DNA-polγ 催化线粒体DNA的复制。 物DNADNA-polⅢ 延长新链核苷酸的聚合。 DNA-polδ 延长子链的主要酶,解螺旋聚合酶
的区别 酶活性。
原DNA-polε 填补引物空隙,切除修复,
核生物重组。
三种
DNA聚合酶都有5'→3'聚合活性和3'→5'外切酶活性,不同的是DNA-polⅠ还有5'→3'外切酶活性,即外切酶活性有双方向。真核生物五种DNA聚合酶都有5'→3'外切酶活性,DNA-polα,DNA-polβ无3'→5'外切酶活性,DNA-polβ无5'→3'聚合活性。
(三)DNA复制的过程
原核生物和真核生物DNA的过程大致可分为:起始+延长+终止三个阶段。
1、 起始阶段 表2
(1)解链/旋,解链/旋酶催化。
(2)起始点识别。
(3)原核生物形成复制叉。(真核生物形成多个复制单位)
(4)引物酶催化引物合成。引发体与引物酶结合到DNA链上,在引物酶的作用下合成一小段引物。
表2 原核生物和真核生物DNA复制的起始阶段的特点比较
原核生物 真核生物
复制起始点 一个 OriC 多个
起始点识别 DnaA 可能有“蛋白质-DNA复合物
引物 长、多 参与”
起始点长度 长 短、少
复制单位 一个 双向复制 短
参与的酶和蛋白因子 DnaA 识别复制起始点 多个 双向复制
DnaB 解螺旋酶活性 DNA-polα 起始引发,引物
DnaC 运载和协助DnaB 酶活性
DnaG引物酶活性
SSB 稳定解开的单链
DNA
拓扑酶 理顺DNA双链 DNA-polδ 解螺旋酶活性 增殖细胞核抗原 复制因子 拓扑酶 理顺DNA双链
2、复制的延长
单个核苷酸以3',5'-磷酸二酯键相连与新链上,复制方向从5'→3,合成领头链和随从链。 原核生物复制的延长参与的酶主要是DNA-polⅢ催化,NAD+供能;真核生物DNA-polδ在增殖细胞核抗原的协同下取代DNA-polα的作用合成DNA子链,ATP供能。真核生物以复制子各自进行复制,引物和冈崎片断较原核生物短,且引物除RNA外还有DNA,所以真核生物切除引物需要核内RNA酶,还需要核酸外切酶。
3、复制的终止
原核生物基因为环状的DNA,复制的终止点ter,催化填补空隙为DNA-polⅠ,DNA连接酶连接冈崎片段成DNA链。
真核生物基因为线状的DNA,其复制与核小体的装配同步进行,复制后形成染色体,DNA-polε填补空隙,存在端粒及端粒酶防止DNA的缩短(RNA引物留下的空白无法填补时出现DNA的缩短),其中端粒酶为RNA-蛋白质的复合体,具逆转录酶活性。
(二)DNA的复制的必要条件
1、摸板:母链DNA解链成单链后的两条链均可作为摸板。
2、原料:4种脱氧核苷三磷酸。
3、需要一小段RNA作为引物,提供3'-OH末段。
4、需要ATP和无机离子。
5、需要多种酶和蛋白因子:如引物酶、DNA聚合酶、拓扑酶、SSB蛋白等。
以上必要条件中,原核生物和真核生物在DNA的复制所需要引物、酶和蛋白因子等存在差别。其中DNA聚合酶种类存在较大的差别。DNA聚合酶是指以DNA为摸板,在RNA引物3'-OH末段沿5'→3'方向按照碱基互补的原理催化合成DNA链的酶,也称为依赖DNA的DNA聚合酶 。原核生物和真核生物DNA聚合酶的区别主要见下表1
表
1 原核原核生物DNA聚合酶 真核生物DNA聚合酶
生物和DNA-polⅠ 复制过程中的校读,填补缺DNA-polα 起始引发,引物酶活性。
真核生口,修复。 DNA-polβ 低保真复制。
DNA-polⅡ DNA损伤的应急修复。 DNA-polγ 催化线粒体DNA的复制。 物DNADNA-polⅢ 延长新链核苷酸的聚合。 DNA-polδ 延长子链的主要酶,解螺旋聚合酶
的区别 酶活性。
原DNA-polε 填补引物空隙,切除修复,
核生物重组。
三种
DNA聚合酶都有5'→3'聚合活性和3'→5'外切酶活性,不同的是DNA-polⅠ还有5'→3'外切酶活性,即外切酶活性有双方向。真核生物五种DNA聚合酶都有5'→3'外切酶活性,DNA-polα,DNA-polβ无3'→5'外切酶活性,DNA-polβ无5'→3'聚合活性。
(三)DNA复制的过程
原核生物和真核生物DNA的过程大致可分为:起始+延长+终止三个阶段。
1、 起始阶段 表2
(1)解链/旋,解链/旋酶催化。
(2)起始点识别。
(3)原核生物形成复制叉。(真核生物形成多个复制单位)
(4)引物酶催化引物合成。引发体与引物酶结合到DNA链上,在引物酶的作用下合成一小段引物。
表2 原核生物和真核生物DNA复制的起始阶段的特点比较
原核生物 真核生物
复制起始点 一个 OriC 多个
起始点识别 DnaA 可能有“蛋白质-DNA复合物
引物 长、多 参与”
起始点长度 长 短、少
复制单位 一个 双向复制 短
参与的酶和蛋白因子 DnaA 识别复制起始点 多个 双向复制
DnaB 解螺旋酶活性 DNA-polα 起始引发,引物
DnaC 运载和协助DnaB 酶活性
DnaG引物酶活性
SSB 稳定解开的单链
DNA
拓扑酶 理顺DNA双链 DNA-polδ 解螺旋酶活性 增殖细胞核抗原 复制因子 拓扑酶 理顺DNA双链
2、复制的延长
单个核苷酸以3',5'-磷酸二酯键相连与新链上,复制方向从5'→3,合成领头链和随从链。 原核生物复制的延长参与的酶主要是DNA-polⅢ催化,NAD+供能;真核生物DNA-polδ在增殖细胞核抗原的协同下取代DNA-polα的作用合成DNA子链,ATP供能。真核生物以复制子各自进行复制,引物和冈崎片断较原核生物短,且引物除RNA外还有DNA,所以真核生物切除引物需要核内RNA酶,还需要核酸外切酶。
3、复制的终止
原核生物基因为环状的DNA,复制的终止点ter,催化填补空隙为DNA-polⅠ,DNA连接酶连接冈崎片段成DNA链。
真核生物基因为线状的DNA,其复制与核小体的装配同步进行,复制后形成染色体,DNA-polε填补空隙,存在端粒及端粒酶防止DNA的缩短(RNA引物留下的空白无法填补时出现DNA的缩短),其中端粒酶为RNA-蛋白质的复合体,具逆转录酶活性。