原核生物DNA复制的特点

原核生物DNA的复制特点---《分子生物学》主讲人：罗龙欣本文档共30页；当前第1页；编辑于星期一\13点56分以大肠杆菌为例一.基因组简介1.双链环状DNA分子2.复制起始区位于其遗传图的84min附近本文档共30页；当前第2页；编辑于星期一\13点56分本文档共30页；当前第3页；编辑于星期一\13点56分大肠杆菌染色体的复制是朝两个方向进行的，环形DNA复制时，DNA会形成类似字母θ的形状，两个复制叉在距起始点180ο处会合。

本文档共30页；当前第4页；编辑于星期一\13点56分一、原核生物DNA的复制特点1、DNA双螺旋的解旋2、DNA复制的引发3、DNA复制的延伸4、DNA复制的终止5、DNA聚合酶本文档共30页；当前第5页；编辑于星期一\13点56分DNA复制时，双链首先解开，形成复制叉，复制叉的形成过程有多种酶和蛋白质参与。将主要的酶和蛋白质介绍如下。1、DNA双螺旋的解旋本文档共30页；当前第6页；编辑于星期一\13点56分1)DNA解链酶（DNAhelicase）用于把DNA双链解开形成单链。利用水解ATP释放的能量，催化双链DNA解链。本文档共30页；当前第7页；编辑于星期一\13点56分SSB蛋白可牢固地结合在单链DNA上，在原核生物中表现出协同效应，如第一个SSB蛋白结合到DNA上去的能力为1，第二个SSB蛋白结合能力则高达103。SSB蛋白的作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以四聚体形式存在于复制叉处，待单链复制后才掉下，重新循环。所以，SSB蛋白只保持单链的存在，并不起解链的作用。2）单链结合蛋白（SSB蛋白）本文档共30页；当前第8页；编辑于星期一\13点56分DNA拓扑异构酶在DNA解链时在将要打结或已打结处作切口。下游的DNA穿越切口并作一定程度的旋转，把结打开或解松，然后旋转复位连结。这样解链就不因打结的阻绊而继续下去。即使出现打结现象，双链的局部打开，也会导致DNA超螺旋的其他部分过度拧转，形成正超螺旋。拓扑酶通过切断、旋转和再连接的作用，实现DNA超螺旋的转型，即把正超螺旋变成负超螺旋。3)DNA拓扑异构酶（DNAtopoisomerase）本文档共30页；当前第9页；编辑于星期一\13点56分2、DNA复制的引发开始DNA合成时，都需要RNA引物引发复制，前导链只要有一段RNA引物，DNA聚合酶就可以一直合成下去，而后随链的引发过程比较复杂。本文档共30页；当前第10页；编辑于星期一\13点56分后随链的引发过程引发前体:它由多种蛋白质dnaA、dnaB、dnaC、n、n’、n’’和i组成。引发前体再与引发酶(RNA聚合酶)结合组装成引发体。

引发体可以沿模板链5’→3’方向移动,具有识别合成起始位点的功能，移动到一定位置上即可引发RNA引物的合成。移动和引发均需要ATP提供能量，n’蛋白具有ATP酶的活力。引发体的移动与复制叉移动的方向相同，与冈崎片段的合成方向相反。本文档共30页；当前第11页；编辑于星期一\13点56分本文档共30页；当前第12页；编辑于星期一\13点56分3、DNA复制的延伸前导链和后随链的合成同时进行。DNA的复制过程中，所有DNA聚合酶的方向都是5'→3'，而不是3'→5'。前导链是连续复制的，为了解释3'→5'是如何合成后随链的，冈崎提出了DNA的半不连续复制。即后随链是通过冈崎片段的连接来合成的，是不连续的，称之为DNA的半不连续复制。本文档共30页；当前第13页；编辑于星期一\13点56分本文档共30页；当前第14页；编辑于星期一\13点56分4、DNA复制的终止本文档共30页；当前第15页；编辑于星期一\13点56分5、DNA聚合酶本文档共30页；当前第16页；编辑于星期一\13点56分DNA聚合酶Ⅰ本文档共30页；当前第17页；编辑于星期一\13点56分DNA聚合酶Ⅱ本文档共30页；当前第18页；编辑于星期一\13点56分DNA聚合酶Ⅲ本文档共30页；当前第19页；编辑于星期一\13点56分本文档共30页；当前第20页；编辑于星期一\13点56分本文档共30页；当前第21页；编辑于星期一\13点56分本文档共30页；当前第22页；编辑于星期一\13点56分本文档共30页；当前第23页；编辑于星期一\13点56分

总结归纳起来，在复制叉处DNA的合成可以分为以下几步：（1）首先由解链蛋白和解旋蛋白使DNA双链解开。解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB3´3´5´3´5´5´RNA引物本文档共30页；当前第24页；编辑于星期一\13点56分（2）前导链的合成是按5`→3`方向连续合成（复制叉移动方向）；滞后链的合成是：在单链模板的岗奇片段起点上，由RNA聚合酶合成一小段RNA或结合一小段预先形成的RNA。解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB3´3´5´3´5´5´RNA引物本文档共30页；当前第25页；编辑于星期一\13点56分3）以此RNA为引物，从5`→3`方向合成DNA片段（岗奇片段），直到另一RNA引物的5`-末端。该反应由DNA聚合酶Ⅲ或相应的DNA聚合酶所催化。解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB3´3´5´3´5´5´RNA引物本文档共30页；当前第26页；编辑于星期一\13点56分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，所出现的缺口由聚合酶Ⅰ催化DNA片段的继续延长反应来填补。解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB3´3´5´3´5´5´RNA引物本文档共30页；当前第27页；编辑于星期一