DNA的复制过程

原核生物dna复制过程

原核生物的DNA复制过程相比真核生物较为简单。以下是原核生物DNA复制的主要步骤：

1. 起始点选择：在原核生物的染色体上，存在一个或多个起始复制点。这些起始点通常由特定的序列或结构标志。启动子和启动因子可以结合到起始点上，形成复制起始复合物。

2. 解旋：在复制起始点处，两个互补的链被分离，形成一个复制泡。解旋是通过解旋酶完成的，解旋酶能够断裂氢键并分开双链。

3. 建立引物：在每个单链上，DNA聚合酶与DNA的5'-3'环状链进行结合，并使用该链作为模板合成一条新的DNA链。DNA聚合酶启动时需要一个短的RNA引物，该引物由RNA聚合酶合成。

4. 延伸引物：利用DNA聚合酶将游离的核苷酸与引物进行配对。DNA聚合酶将新的核苷酸从5'端到3'端添加到引物的3'端。这一步骤称为延伸（elongation）。

5. 修复连接：在延伸引物完成后，RNA引物需要被去除，并由DNA聚合酶填充上相应的DNA。随后，DNA连接酶会将不同DNA分段的缺口连接起来。

6. 复制结束：两条新的DNA链在重复上述步骤下便匹配完全。复制过程在整个染色体上进行，直到到达染色体的另一端。

总的来说，原核生物DNA复制的过程包括起始点选择、解旋、建立引物、延伸引物、修复连接和复制结束。相比真核生物，原核生物的DNA复制过程更为简单，因为它们具有较短的染色体和较少的调控因子。

DNA复制的过程（图）

DNA复制过程大致可以分为复制的引发，DNA链的延伸和DNA复制的终止三个阶段。

(一)DNA复制的引发

复制的引发(Priming)阶段包括DNA复制起点双链解开，通过转录激活步骤合成RNA分子，RNA引物的合成，DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA的3'-OH末端复制引发的关键步骤就是前导链DNA的合成，一旦前导链DNA的聚合作用开始，滞后链上的DNA合成也随着开始，在所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滞后链模板转录一短的RNA分子。在有些DNA复制中，(如质粒ColE)，该RNA分子经过加式成为DNA复制的引物。但是，在大部分DNA复制中，该RNA分子没有引物作用。它的作用似乎只是分开两条DNA链，暴露出某些特定序列以便引发体与之结合，在前导链模板DNA上开始合成RNA引物，这个过程称为转录激活(transcriptional activation)，在前导链的复制引发过程中还需要其他一些蛋白质，如大肠杆菌的dnaA蛋白。这两种蛋白质可以和复制起点处DNA上高度保守的4个9bp长的序列结合，其具体功能尚不清楚。可能是这些蛋白质与DNA复制起点结合后能促进DNA聚合酶Ⅲ复合体的七种蛋白质在复制起点处装配成有功能的全酶。DNA复制开始时，DNA螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA解开，通过转录激活合成的RNA分子也起分离两条DNA链的作用，然后单链DNA结合蛋白质结合在被解开的链上。由复制因子X(n蛋白)，复制因子Y(n'蛋白)，n"蛋白，i蛋白，dnaB蛋白和dnaC蛋白等6种蛋白质组成的引发前体(preprimosome)，在单链DNA结合蛋白的作用下与单链DNA结合生成中间物，这是一种前引发过程。引发前体进一步与引物酶(primase)组装成引发体(primosome)。引发体可以在单链DNA上移动，在dnaB亚基的作用下识别DNA复制起点位置。首先在前导链上由引物酶催化合成一段RNA引物，然后，引发体在滞后链上沿5'→3'方向不停的移动(这是一种相对移动，也可能是滞后链模板在移动，见后)，在一定距离上反复合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成冈崎片段使用，引发体中许多蛋白因子的功能尚不清楚。但是，这些成份必须协同工作才能使引发体在滞后链上移动，识别合适的引物合成位置，并将核苷酸在引发位置上聚合成RNA引物。由于引发体在滞后链模板上的移动方向与其合成引物的方向相反，所以在滞后链上所合成的RNA引物非常短，一般只有3-5个核苷酸长。而且，在同一种生物体细胞中这些引物都具有相似的序列，表明引物酶要在DNA滞后链模板上比较特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。

原核生物与真核生物复制的过程

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。

DNA链的延伸：前导链由DNA聚合酶δ合成，DNA聚合酶δ是有高度前进能力的酶，后随链的冈崎片段由DNA聚合酶δ或DNA聚合酶ε合成。冈崎片段之间的引物由核算外切酶MF1去除，之间的缺口由DNA连接酶I连接。

真核染色体DNA复制的过程

- 1 - 真核染色体DNA复制的过程

DNA复制过程大致可以分为复制的引发，DNA链的延伸和DNA复制的终止三个阶段。

(一)DNA复制的引发

复制的引发(Priming)阶段包括：a.DNA复制起点双链解开，b.通过转录激活步骤合成RNA分子，c.RNA引物的合成，d.DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA的3'-OH末端复制。引发的关键步骤就是前导链DNA的合成，一旦前导链DNA的聚合作用开始，滞后链上的DNA合成也随着开始，在所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滞后链模板转录一短的RNA分子。在有些DNA复制中，(如质粒ColE)，该RNA分子经过加式成为DNA复制的引物。但是，在大部分DNA复制中，该RNA分子没有引物作用。它的作用似乎只是分开两条DNA链，暴露出某些特定序列以便引发体与之结合，在前导链模板DNA上开始合成RNA引物，这个过程称为转录激活(transcriptional activation)，在前导链的复制引发过程中还需要其他一些蛋白质，如大肠杆菌的dnaA蛋白。这两种蛋白质可以和复制起点处DNA上高度保守的4个9bp长的序列结合，其具体功能尚不清楚。可能是这些蛋白质与DNA复制起点结合后能促进DNA聚合酶Ⅲ复合体的七种蛋白质在复制起点处装配成有功能的全酶。DNA复制开始时，DNA螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA解开，通过转录激活合成的RNA分子也起分离两条DNA链的作用，然后单链DNA结合蛋白质结合在被解开的链上。由复制因子X(n蛋白)，复制因子Y(n'蛋白)，n"蛋白，i蛋白，dnaB蛋白和dnaC蛋白等6种蛋白质组成的引发前体(preprimosome)，在单链DNA结合蛋白的作用下与单链DNA结合生成中间物，这是一种前引发过程。引发前体进一步与引物酶(primase)组装成引发体(primosome)。引发体可以在单链DNA上移动，在dnaB亚基的作用下识别DNA复制起点位置。首先在前导链上由引物酶催化合成一段RNA引物，然后，引发体在滞后链上沿5'→3'方向不停的移动(这是一种相对移动，也可能是滞后链模板在移动，见后)，在一定距离上反复合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成冈崎片段使用，引发体中许多蛋白因子的功能尚不清楚。但是，这些成份必须协同工作才能使引发体在滞后链上移动，识别合适的引物合成位置，并将核苷酸在引发位置上聚合成RNA引物。由于引发体在滞后链模板上的移动方向与其合成引物的方向相反，所以在滞后链上所合成的RNA引物非常短，一般只有3-5个核苷酸长。而且，在同一种生物体细胞中这些引物都具有相似的序列，表明引物酶要在DNA滞后链模板上比较特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。