原核生物DNA復(fù)制的特點(diǎn)

1、 2.4.1 2.4.1原核生物原核生物dnadna的復(fù)制特點(diǎn)的復(fù)制特點(diǎn) - -分子生物學(xué)分子生物學(xué)主講人：羅龍欣主講人：羅龍欣以大腸桿菌為例以大腸桿菌為例一一. .基因組簡介基因組簡介1.1.雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀dnadna分子分子2.2.復(fù)制起始區(qū)位于其復(fù)制起始區(qū)位于其遺傳圖的遺傳圖的84min84min附近附近大腸桿菌染色體的復(fù)制是朝兩個方向進(jìn)大腸桿菌染色體的復(fù)制是朝兩個方向進(jìn)行的，環(huán)形行的，環(huán)形dna復(fù)制時，復(fù)制時，dna會形成類似會形成類似字母字母的形狀，兩個復(fù)制叉在距起始點(diǎn)的形狀，兩個復(fù)制叉在距起始點(diǎn)180處會合。處會合。一、原核生物一、原核生物dna的復(fù)制特點(diǎn)的復(fù)制特點(diǎn) 1、dna雙

2、螺旋的解旋雙螺旋的解旋 2、dna復(fù)制的引發(fā)復(fù)制的引發(fā) 3、dna復(fù)制的延伸復(fù)制的延伸 4、dna復(fù)制的終止復(fù)制的終止 5、dna聚合酶聚合酶 dna dna 復(fù)制時，雙鏈?zhǔn)紫冉忾_，形成復(fù)復(fù)制時，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。質(zhì)參與。將主要的酶和蛋白質(zhì)介紹如下。1 1、dnadna雙螺旋的解旋雙螺旋的解旋1)dna 1)dna 解鏈酶（解鏈酶（ dnahelicase dnahelicase ） 用于把用于把 dna dna 雙鏈解開形成單鏈。雙鏈解開形成單鏈。利利用水解用水解 atp atp 釋

3、放的能量，催化雙鏈釋放的能量，催化雙鏈 dna dna 解鏈解鏈。 ssb ssb 蛋白可牢固地結(jié)合在單鏈蛋白可牢固地結(jié)合在單鏈 dna dna 上，在上，在原核生物中表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，如第一個原核生物中表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，如第一個 ssb ssb 蛋白蛋白結(jié)合到結(jié)合到dna dna 上去的能力為上去的能力為 1 1 ，第二個，第二個 ssb ssb 蛋白蛋白結(jié)合能力則高達(dá)結(jié)合能力則高達(dá) 10103 3 。 ssb ssb 蛋白的蛋白的作用作用是保證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)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)構(gòu)，它以四聚體形式存

4、在于復(fù)制叉處，待單鏈復(fù)制后才掉下，重新循環(huán)。所以，制后才掉下，重新循環(huán)。所以， ssb ssb 蛋白只保持蛋白只保持單鏈的存在，并不起解鏈的作用。單鏈的存在，并不起解鏈的作用。2 2）單鏈結(jié)合蛋白（）單鏈結(jié)合蛋白（ ssb ssb 蛋白）蛋白） dna拓?fù)洚悩?gòu)酶在拓?fù)洚悩?gòu)酶在dna解鏈時在將要打結(jié)或解鏈時在將要打結(jié)或已打結(jié)處作切口。下游的已打結(jié)處作切口。下游的dna穿越切口并穿越切口并作一定程度的旋轉(zhuǎn)，把結(jié)打開或解松，然作一定程度的旋轉(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，雙阻絆而繼續(xù)下去。即使出現(xiàn)打結(jié)現(xiàn)象

5、，雙鏈的局部打開，也會導(dǎo)致鏈的局部打開，也會導(dǎo)致dna超螺旋的其超螺旋的其他部分過度擰轉(zhuǎn)，形成正超螺旋。拓?fù)涿杆糠诌^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)通過切斷、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)超螺旋的轉(zhuǎn)型，即把正超螺旋變成負(fù)超螺旋。超螺旋。3)dna 3)dna 拓?fù)洚悩?gòu)酶（拓?fù)洚悩?gòu)酶（dna topoisomerasedna topoisomerase）2、dna復(fù)制的引發(fā)開始開始dna合成時，都需要合成時，都需要rna引物引發(fā)復(fù)引物引發(fā)復(fù)制，前導(dǎo)鏈只要有一段制，前導(dǎo)鏈只要有一段rna引物，引物，dna聚聚合酶就可以一直合成下去，而

6、后隨鏈的引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。發(fā)過程比較復(fù)雜。后隨鏈的引發(fā)過程后隨鏈的引發(fā)過程 引發(fā)前體引發(fā)前體:它由多種蛋白質(zhì)它由多種蛋白質(zhì)dnaa、dnab、dnac、n、n、n和和i組成。引發(fā)前體組成。引發(fā)前體再與引發(fā)酶再與引發(fā)酶(rna聚合酶聚合酶)結(jié)合組裝成引發(fā)體結(jié)合組裝成引發(fā)體。 引發(fā)體引發(fā)體可以沿模板鏈可以沿模板鏈5 3方向移動方向移動,具具有識別合成起始位點(diǎn)的功能，移動到一定有識別合成起始位點(diǎn)的功能，移動到一定位置上即可引發(fā)位置上即可引發(fā)rna引物的合成。引物的合成。 移動和引發(fā)均需要移動和引發(fā)均需要atp提供能量，提供能量， n蛋白蛋白具有具有atp酶的活力。

7、引發(fā)體的移動與復(fù)制叉酶的活力。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移動的方向相同，與岡崎片段的合成方向相反。相反。3、dna復(fù)制的延伸復(fù)制的延伸 前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成同時進(jìn)行。前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成同時進(jìn)行。 dna 的復(fù)制過程中，所有的復(fù)制過程中，所有dna 聚合酶的方聚合酶的方向都是向都是 5 3 ，而不是，而不是 3 5 。前導(dǎo)鏈?zhǔn)?。前?dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)復(fù)制的，為了解釋連續(xù)復(fù)制的，為了解釋 3 5 是如何合成是如何合成后隨鏈的，岡崎提出了后隨鏈的，岡崎提出了 dna 的半不連續(xù)復(fù)的半不連續(xù)復(fù)制制。即后隨鏈?zhǔn)峭ㄟ^岡崎片段的連接來合。即后隨鏈?zhǔn)峭ㄟ^岡崎片段的連接來合成的，是不連續(xù)的

8、，稱之為成的，是不連續(xù)的，稱之為 dna 的半不連的半不連續(xù)復(fù)制。續(xù)復(fù)制。4、dna復(fù)制的終止5、dna聚合酶dna聚合酶dna聚合酶dna聚合酶 總結(jié)總結(jié) 歸納起來，在歸納起來，在復(fù)制叉處復(fù)制叉處dna的合成可以分的合成可以分為以下幾步：為以下幾步： （1）首先由）首先由解鏈蛋白和解解鏈蛋白和解旋蛋白使旋蛋白使dna雙鏈解開。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issb335355rna引物 （2）前導(dǎo)鏈的合）前導(dǎo)鏈的合成是按成是按5 3方向方向連續(xù)合成（復(fù)制叉連續(xù)合成（復(fù)制叉移動方向）；滯后移動方向）；滯后鏈的合成是：在單鏈的合成是：在單鏈模板的崗奇

9、片段鏈模板的崗奇片段起點(diǎn)上，由起點(diǎn)上，由rna聚聚合酶合成一小段合酶合成一小段rna或結(jié)合一小段或結(jié)合一小段預(yù)先形成的預(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 3）以此）以此rna為引為引物，從物，從5 3方向方向合成合成dna片段（崗片段（崗奇片段），直到另奇片段），直到另一一rna引物的引物的5-末末端。該反應(yīng)由端。該反應(yīng)由dna聚合酶聚合酶或相應(yīng)的或相應(yīng)的dna聚合酶所催化聚合酶所催化。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 4）在）在dna聚合酶聚合酶的的5 3 核酸核酸外切酶作用下，外切酶作用下，水解除去水解除去rna引物引物，所出現(xiàn)的缺口，所出