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原核生物与真核生物DNA复制共同得特点：1底物成分：亲代DNA分子为模板，四种脱氧三磷酸核苷(dNTP)为底物，多种酶及蛋白质：DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引物酶、DNA聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等；2过程：分为起始、延伸、终止三个过程；3聚合方向：5'→3'；4化学键： 3'，5'磷酸二酯键；5遵从碱基互补配对规律；6一般为双向复制、半保留复制、半不连续复制。
原核生物与真核生物DNA复制不同得特点：1真核生物为线性DNA,具有多个复制起始位点，形成多个复制叉，DNA聚合酶得移动速度较原核生物慢。
原核生物为一般为环形DNA，具有单一复制起始位点。
2真核生物DNA复制只发生在细胞周期得S期，一次复制开始后在完成前不再进行复制，原核生物多重复制同时进行。
3真核生物复制子大小不一且并不同步。
4原核生物有9-mer与13-mer得重复序列构成得复制起始位点，而真核生物得复制起始位点无固定形式。
5真核生物有五种DNA聚合酶，需要Mg+。
主要复制酶为DNA聚合酶δ（ε），引物由DNA聚合酶α合成。
原核生物只有三种，主要复制酶为DNA聚合酶III。
6真核生物末端靠端粒酶补齐，而原核生物以多联体得形式补齐。
7真核生物冈崎片段间得RNA引物由核酸外切酶MF1去除，而原核生物冈崎片段由DNA聚合酶I去除。
8真核生物DNA聚合酶γ负责线粒体DNA合成。
9真核生物DNA聚合酶δ得高前进能力来自于RF-C蛋白与PCNA 蛋白得互相作用。
原核生物DNA聚合酶III得前进能力来自与γ复合体（夹钳装载机）与β亚基二聚体（β夹钳）得相互作用。
10原核生物得聚合酶没有5→3外切酶活性，需要一种FEN1得蛋白切除5端引物，原核生物DNA聚合酶工具有5→3外切酶活性。
11原核得DNA Pol─Ⅱ复制时形成二聚体复合物，而真核生物得聚合酶保持分离状态。
原核生物与真核生物基因信息传递过程中得差异。
真核生物的DNA复制和修饰机制当我们谈论细胞时，通常会谈到DNA的重要性。
DNA是遗传信息的存储库，它是构成所有生命最基本的单元。
DNA拥有许多重要功能，包括DNA复制和修饰。
本文将探讨真核生物的DNA复制和修饰机制。
DNA复制DNA复制是指DNA的双链解开并沿着两个单链模板制造新的双链。
这样的过程不可避免地带来了一些错误。
为了最小化错误的出现，真核生物细胞使用了复杂的机制来完成DNA复制。
DNA聚合酶是复制的主要酶，能够识别模板链，并以合成链。
DNA聚合酶只能在3'端开始合成链。
因此，DNA链只能在5' - 3'方向生长。
这意味着加入新碱基的位置与模板链之间仍有一小段未复制的单链DNA。
通过DNA聚合酶不断往前移动，DNA复制完成。
在细胞内，只有一段DNA链被复制，称为前行链。
另一条链称为滞后链。
滞后链上产生DNA片段，称为Okazaki片段。
他们在DNA聚合过程中由RNA聚合酶合成的RNA片段，该片段是DNA聚合酶通过向3'末端合成链来填充缺失的DNA段。
随后，RNA聚合酶通过3'-5'方向在RNA和DNA交替区域向5'端移动，将枚举RNA断裂并附着到刚合成的DNA链上。
DNA复制还需要一个工具——DNA螺旋酶。
这个酶能够在另一端解开双螺旋DNA。
然而，前行链的复制仅仅是DNA复制过程的一部分。
将DNA复制到整个染色体中的所有区域是一个十分庞大的任务。
在真核生物中，这个任务由数十个蛋白质组成的复合物完成，被称为复制起始复合物。
此外，其他细胞器也参与到DNA复制中。
DNA修饰DNA修饰是指改变化学结构和序列的生物学过程。
这个过程可以影响DNA复制，转录和包装。
DNA修饰在真核生物中发挥了重要的功能，例如遗传调控和表观遗传。
DNA修饰有许多种，其中最常见的是甲基化。
DNA甲基化是指添加一个甲基基团到DNA中。
这个基团可与其他化合物相结合，可能会影响基因转录。
原核生物与真核生物DNA复制过程及异同点原核生物和真核生物都有一个共同的目标，即通过DNA复制来传递遗传信息。
然而，它们之间的DNA复制过程在许多方面有很大的异同。
在原核生物中，例如细菌，DNA复制过程通常涉及三个主要步骤：初始化、复制和终止。
在初始化阶段，DNA双链被解旋，并有一个作为起始点的特定序列称为起始点。
在这个区域，DNA链被“解开”，形成两条单链。
然后，在复制阶段，DNA聚合酶酶按照单链的方向在DNA模板上滑动，并通过添加互补的核苷酸来合成新的DNA链。
在这个过程中，每一条互补链成为新的DNA链，利用原有的DNA作为模板进行复制。
最后，在终止阶段，DNA链与模板分离，并两个新合成的DNA被分隔开。
与之不同，真核生物的DNA复制需要更多的步骤和复杂的机制。
真核生物的DNA复制通常涉及以下几个关键过程：初始化、复制和终止。
在初始化阶段，一个复制起始点复合物被形成，这是由一些特定蛋白质组成的复合物，它们负责在DNA双链之间形成一个“开口”。
该起始点通常包含一些保守的序列和其他特征，以帮助DNA聚合酶酶能够选择正确的地方开始复制。
在复制阶段，DNA聚合酶复制酶与其他辅助蛋白一起在DNA模板上滑动，并沿着模板合成新的DNA链。
然而，与原核生物中的DNA聚合酶不同，真核生物中DNA聚合酶复制酶通常有多个亚单位，每个亚单位具有不同的功能，并需要一些配合的蛋白质来完成复制过程。
此外，真核生物的DNA复制过程还涉及DNA拳卷和解旋过程，以帮助DNA复制酶复制DNA链。
这些过程由一些拳卷和解旋酶负责，这些酶能够在复制过程中产生一个单链DNA模板，以便DNA复制酶复制新的DNA链。
在终止阶段，复制过程以类似于原核生物的方式结束。
新合成的DNA 链被分离，复制起始点复合物被解体，然后两个新合成的DNA分隔开。
总结来说1.异同点：原核生物的DNA复制通常涉及三个主要步骤，而真核生物的DNA复制需要更多的步骤和复杂的机制。
原核生物与真核生物复制的过程及其异同点。
原核生物与真核生物复制的过程大体上均分为复制的起始、DNA链的延伸和复制的终止三个过程。
原核生物DNA的复制过程（以大肠杆菌为例）：复制起始：OriC起始位点由四个9个核苷酸（9-mer）的重复序列和三个13个核苷酸（13-mer）的重复序列组成。
DnaA蛋白结合到9-mer 结构上，使DNA形成一个环。
结果，双链DNA在富含A-T碱基的13-mer 区域分开成为单链。
随后，DnaB-DnaC复合体结合到复制起始点上，形成预引发复合物。
然后，DnaB利用其解旋酶的活性使解链部分延长，并激发DnaG引发酶，进而形成一段RNA引物，起始DNA的复制（DNA 聚合酶只能从3’羟基端起始复制）。
DNA链的延伸：DNA链一般形成两个复制叉进行双向复制。
DNA链的复制是半不连续复制，以3’-5’方向DNA链为模板合成的子链为前导链，另一条为后随链，后随链的合成以合成冈崎片段的方式进行。
延伸过程主要依靠DNA聚合酶III（核心酶由α、θ、ε构成），DNA聚合酶III靠其β夹钳牢固地结合在DNA链上并延DNA链移动。
冈崎片段一端的引物由DNA聚合酶I以切口平移的方式去除，然后由DNA连接酶连接为一体。
复制叉前进时由解旋酶依靠水解ATP的能量（一个ATP一个碱基）打开双链，单链与SSB结合并保持稳定。
DNA拓扑异构酶去除正超螺旋。
复制的终止：复制叉前行，当遇到22个碱基组成的重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus复合物使DnaB停止解链，复制叉前移停止，等相反方向复制叉到达后，由修复方式填补两个复制叉间的空缺。
随后，在DNA拓扑异构酶IV的作用下复制叉解体，释放子链DNA。
真核生物DNA的复制：真核生物DNA的复制过程与原核生物DNA的复制过程大体相同。
复制的起始：真核生物DNA复制从成百上千个起始位点上开始，形成多个复制叉。
真核生物DNA复制只发生在S期。
真核生物复制起始位点难以确定，酵母中称为自主复制序列（ARS）。
1底物成分：亲代DNA分子为模板，四种脱氧三磷酸核苷(dNTP)为底物，多种酶及蛋白质：DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引物酶、 DNA聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等；2过程：分为起始、延伸、终止三个过程；3聚合方向：5'→3'；4化学键： 3'，5'磷酸二酯键；5遵从碱基互补配对规律；6一般为双向复制、半保留复制、半不连续复制。
原核生物与真核生物DNA复制不同的特点：1真核生物为线性DNA,具有多个复制起始位点，形成多个复制叉，DNA 聚合酶的移动速度较原核生物慢。
原核生物为一般为环形DNA，具有单一复制起始位点。
2真核生物DNA复制只发生在细胞周期的S期，一次复制开始后在完成前不再进行复制，原核生物多重复制同时进行。
3真核生物复制子大小不一且并不同步。
4原核生物有9-mer和13-mer的重复序列构成的复制起始位点，而真核生物的复制起始位点无固定形式。
5真核生物有五种DNA聚合酶，需要Mg+。
主要复制酶为DNA聚合酶δ（ε），引物由DNA聚合酶α合成。
原核生物只有三种，主要复制酶为DNA聚合酶III。
6真核生物末端靠端粒酶补齐，而原核生物以多联体的形式补齐。
7真核生物冈崎片段间的RNA引物由核酸外切酶MF1去除，而原核生物冈崎片段由DNA聚合酶I去除。
8真核生物DNA聚合酶γ负责线粒体DNA合成。
9真核生物DNA聚合酶δ的高前进能力来自于RF-C蛋白与PCNA蛋白的互相作用。
原核生物DNA聚合酶III的前进能力来自与γ复合体（夹钳装载机）与β亚基二聚体（β夹钳）的相互作用。
10原核生物的聚合酶没有5→3外切酶活性，需要一种FEN1的蛋白切除5端引物，原核生物DNA聚合酶工具有5→3外切酶活性。
11原核的DNA Pol─Ⅱ复制时形成二聚体复合物，而真核生物的聚合酶保持分离状态。
原核生物与真核生物基因信息传递过程中的差异。
第八节真核生物的DNA复制在上一节中,已经从解决线形DNA复制终止问题的角度讲解了一种真核生物病毒一一腺病毒的DNA复制。
本节将要讲解真核生物的复制原点,复制元和复制元族;真核生物的DNA聚合酶和引发酶;作为真核生物DNA复制模型的SV40的复制原点和大T抗原以及复制过程;真核生物染色体末端的DNA的复制F真核生物复制过程中的核小体结构。
一、真核生物的复制原点,复制元和复制元族在E.coli中,DNA复制速度大约是105bp/分,而真核细胞的DNA聚合酶活性要低得多,复制速度大约为500bp/分~500Obp/分。
这样,如果按典型的哺乳动物染色体DNA(比E.coliDNA大50倍)来计算,则真核DNA的复制时间就会是E.Coli的1000倍即约一个月的时间。
事实上,真核生物DNA复制时间一般为几个小时。
这是通过从许多复制原点同时开始并双向复制而实现的。
用放射自显影方法在哺乳动物染色体上看到许多复制泡,每个复制泡都有固定的起点(复制原点),然后双向伸展,与相邻的复制泡会合。
这样一段段的DNA就称为复制单元,简称复制元（replion)。
复制元的大小是不均一的,从1.3万bp~90万bp不等。
不同生物的复制元大小当然不会相同；就是同一种生物在不同的生长条件下,复制元的大小也不同。
生长快的时候,复制元就小。
例如果蝇大约有5000个复制原点,每个复制元平均大小约3万bpz而在卵受精后,复制起点增加到大约5万个,仅需3分钟就可以将整个基因组复制完毕。
其调节机制目前毫无所知。
几个邻近的复制元可组成复制元族,每个复制元族少至两个复制元,多至250个复制元。
不同的复制元族在复制起始的时间上有先有后,而同一复制元族内各复制元基本上是同步的。
真核生物的复制原点的DNA序列并无固定的模式,但大多包含一个富含AT的序列,可能还有一个特异性蛋白质的结合位点。
二、真核生物的DNA聚合酶和引发酶与真核细胞中多起点复制相应的特点是细胞中DNA的聚合酶分子数目多。
在E.Coli中,只有pol Ⅲ10个~20个分子,而一个典型的动物细胞含有DNA聚合酶α2000个~60000个分子。
DNA聚合酶α可能是真核生物的主要的DNA聚合酶,此外还有DNA聚合酶α和β。
现将四种DNA聚合酶的性质总结于下表。
大多数真核生物DNA聚合酶都只有聚合活性,而不像细菌DNA聚合酶那样除了聚合活性外还有外切酶活性。
而新近发现的DNA聚合酶β不但有聚合酶活性,而且还有3'→5'外切酶活性。
DNA聚合酶α与DNA引发酶结合得相当紧密,甚至在用DNA聚合酶α的抗体进行亲和层析时,这个紧密的复合物也一同被吸附;但DNA引发酶可以被50%乙二醇(ethylene glycol)所洗脱。
因此前几年人们认为DNA聚合酶α兼具引发酶的活性是不恰当的。
实验表明,DNA聚合酶α和DNA引发酶的复合物是复制体系所必需的。
DNA聚合酶α和δ在体外都可以被一种霉菌的抗菌素aphidicolin所抑制,在体内该抗菌素则抑制细胞DNA的复制。
实验表明,在细胞DNA合成期(S期),DNA聚合酶α的含量急剧增加。
而对于DNA聚合酶δ,控制细胞周期的蛋白质cyclin则是它不可缺少的辅助成分(亚基?)。
据此,人们推测,真核生物的DNA复制是由DNA聚合酶α和δ协同进行的。
DNA聚合酶。
在细胞周期中含量变化不大,可能与损伤DNA的修复有关。
DNA聚合酶γ的功能主要是负责线粒体DNA的复制，而它在核内的功能还不清楚。
四种DNA聚合酶的性质前面,我们介绍了真核生物的DNA聚合酶。
现在,我们还必须了解真核生物DNA引发酶的性质。
引发酶分子量大约5OKDa-6OKD。
首先,正如上面所说,引发酶能够与DNA聚合酶α形成紧密的复合物。
这种复合物不但是复制所必需的,而且与结合于复制原点的特异性蛋白质构成了复制体.系的种族特异性。
例如,来自人类HeLa细胞的复制体系,如果用DNA聚合酶α抗体去除体系中的DNA聚合酶α和引发酶的复合物,则复制体系的其余组分不能支持SV40复制原点在体外的复制(在大T抗原存在时)。
如果加人人类HeLa细胞中的这种复合物或猴子COS细胞中的复合物,均能恢复复制能力。
而加入小鼠或牛的复合物以及E.coli DNA聚合酶I或聚合酶Ⅲ全酶均不能奏效。
这可能是该复合物与大T抗原之间的蛋白质-蛋白质的特异性作用有关。
其次,真核生物的DNA引发酶的引物合成方式较为特别。
它的作用是阵发式的,每次作用能拷贝6个-15个核苷酸。
当DNA聚合酶α缺少时,首次阵发性合成产物可以被下几次阵发性合成所延长成为很长的多聚核苷酸。
但是在有活性的DNA聚合酶α和足够的dNTP存在时,引物仅是第一次阵发性合成产物。
最后,DNA引发酶不但能利用rNTP为合成前体,而且还利用dNTP为合成前体。
在一次阵发性合成的引物中,第一个核苷酸总是rA；而以后的核苷酸要么都是核糖核苷酸,要么都是脱氧核糖核苷酸,而不能是二者都有。
由于引发酶能够合成少量的脱氧核糖核苷酸,因此精确确定DNA聚合酶α何时接替引发酶是很困难的。
然而,引物一般只有6个-15个核苷酸,对于SV40体外DNA复制情况的分析,发现它的引物仍然主要为6个-9个核苷酸的RNA。
三、真核生物染色体未端DNA的复制真核生物同样面临着线形DNA复制结束时所产生的5‵末端隐缩的问题。
这一问题的解决有赖于端粒的结构和能够识别或结合端粒的蛋白质和酶。
关于端粒蛋白质的研究正在进展之中,已发现的几种端粒蛋白质（见前述）。
Blackburn等人首先发现四膜虫端粒中存在一种端粒酶(telomerase),这种酶能够将四膜虫端粒结构中单链尾巴5'TTGGGG3'延长,延长的部分仍然是5'TTGGGG3'了。
事实上,各种端粒中这一富含G的序列总是突出12个－16个核昔酸。
后来又发现原生动物游仆虫〈euplotes〉和尖毛虫的端粒酶也能延长其富含G序列5'TTTTGGGG3'。
这种酶是一种核糖核蛋白,由RNA和蛋白质构成。
1990年,Blackburn等人又证明了端粒酶中的RNA是富含G序列的模板。
例如游仆虫的端粒酶RNA含有5'CAAAACCCCAAAACC3'这样的序列,对于拷贝出富含G序列所必需的部分为5'CAAAACCCCAAAA3'了。
这样,端粒酶实际上是一种逆转录酶,与还原病毒逆转录酶的差异只在于这个模板是在酶分子内。
端粒酶中的RNA可能还有别的作用。
这一富含G的单链尾巴的长度是如何控制的以及这一单链尾巴在复制中的功能都还不清楚。
这种单链尾巴可能弯转过来作为引物复制5'末端。
另一种可能性是某种端粒结合蛋白有可能像腺病毒pTP那样结合于最末端的单链重复序列,并作为蛋白质引物复制DNA的5'末端（右图）。
四、真核生物复制过程中的核小体结构真核生物细胞核的体积是很小的,而复制过程完全局限于核内进行,因此DNA必然是处于高度压缩状态下进行复制的。
而复制时必然涉及到核小体的转移与分配,因为DNA是半保留复制。
由于空间狭小,复制可能是分区进行的,这就是各复制元族不同步的原因。
现在人们已经用溴尿嘧啶脱氧核苷酸代替胸腺嘧啶核苷酸渗入到DNA,再用溴尿嘧啶脱氧核苷酸的抗体进行免疫杂交而证实了染色体的分区复制。
组蛋白八聚体是以全保守的方式传给子代分子的,这一结论的实验过程是：组蛋白的合成是在细胞核中与DNA复制同步进行的,因而细胞并不含有明显多余的组蛋白分子。
其精联的机制目前还不清楚。
这个事实对于我们证明组蛋白八聚体的解离与否却有很大的帮助。
老的八聚体是否解离以及如果解离又如何与新合成的组蛋白重组?将细胞置于轻培养基(12C,14N,l H)中生长很长时间。
然后将细胞转移到重培养基(14C, 15N,3H)中生长约1小时,分离组蛋白八聚体,在甲酸饱和的密度梯度中进行平衡离心。
如果是全保留装配的话,则得到一个高密度的放射性带p如果是随机的话,则得到一个高密度到低密度的弥散的放射性带;如果是半保留的话,则在中等密度处得一个单一的放射性带;结果表明,组蛋白八聚体的装配是全保守的。
这些老的八聚体和新的八聚体在两条子代DNA分子上是如何排列的呢?用上述密度梯度平衡离心的办法分析交联的相邻八聚体(16单体聚合物)同样可以证明半保留分布是正确的。
用蛋白质合成的抑制剂放线菌酮(cycloheximide〉可以得到同样的结论。
将这种抑制剂加到正在生长的细胞中,在此之前开始的一轮DNA复制将继续下去。
组蛋白是现用现造,在加人蛋白质合成的抑制剂后,就没有新生的组蛋白八聚体了。
这样在两个复制叉的两边,有一个分校的DNA是裸露的。
另一个分枝继承了亲代的组蛋白八聚体。
用电子显微镜可以看到这种现象。
这一结果表明,组蛋白八聚体在DNA复制时并不离开亲本DNA链。
最后的问题是,亲代的组蛋白八聚体到底与哪条链相结合? 迄今,人们只知道一种动物病毒SV40,它的老八聚体是与先导链相结合的(SV40也是有核小体结构的)。
如果一个复制单元从原点开始双向等速复制,则在子代分子的这一段序列上的组蛋白八聚体半截是老的,半截是新的(上图右)。
