原核细胞dna的复制
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原核细胞生长过程中DNA复制和细胞周期的调控机制原核细胞是指不具有真核细胞核膜的细胞,其所有的DNA和蛋白质都存在于细胞质中。
原核细胞的生长过程中,DNA复制和细胞周期是十分重要的,这些过程必须得到精细的调控,以确保细胞能够正常生长和繁殖。
DNA复制DNA复制是指细胞中DNA的双链被解开,原有双链分离成两个单链后,每个单链分别作为模板和引线,合成两个与原始DNA相同的新双链的过程。
在原核细胞中,DNA复制的开始位置是单个起始位点,在细胞周期的过程中,该起始位点被复制成两个,随后两个起始位点分别向两个方向扩展,形成两个生长点。
这种起始位点的复制方式被称为“单次复制模式”。
DNA复制需要复制酶、引导蛋白、单链结合蛋白等多种蛋白质协同作用,在复制前,该复制的起始位点被特定酶附着,附着的酶在复制过程中指导复制单元加入模板,形成复制产物,最终产生完整的双链DNA。
在复制过程中,需要不断补充核苷酸、引导蛋白等辅助物质,以支持复制的进行。
细胞周期的调控细胞周期是指生物体细胞从一个分裂后的离子到另一个离子的过程。
细胞在周期的不同阶段有不同的生化、形态和功能特征,整个周期被分为四个阶段:G1期、S期、G2期和M期。
G1期是细胞周期的第一个阶段,在此期间,细胞准备进入DNA复制的S期。
细胞中蛋白质的合成和新的细胞器的形成,都是在该期进行的。
在G1期末期,细胞质内会累积一小段的RNA和蛋白质,形成一个叫做“Restriction Point”的断点,细胞若要进入下一个阶段,必须通过这个细胞周期的关键点。
S期是DNA合成期,在该期间,细胞DNA复制,从而形成两个相同的DNA 子代,该期要经过两次“Event Point”(事件点),即起始位点复制以及所有核苷酸复制完成。
G2期是最后一个生长期,在该期间,细胞为接下来的分裂做好准备。
该期中分裂酶的合成开始增强,细胞内的各个分子和蛋白质都变得更加稳定。
M期是细胞分裂期,包括有丝分裂和无丝分裂两个阶段。
DNA复制,即DNA生物合成,是以碱基互补为基础的一个严格的脱氧核苷酸分子逻辑组合的过程,对真核细胞来说,它发生在细胞周期的S期。
揭示DNA复制的奥秘,起初是从原核细胞开始的,从中积累了丰富的实验依据,发现DNA复制的规律。
随后的研究进一步证明,真核生物DNA复制的过程与原核生物基本相似。
因此,本节主要叙述的是原核生物DNA复制过程。
DNA复制基本上可分为解链、引发、延长及终止四个阶段。
一、DNA复制的一般特点1.DNA的双螺旋的两条链在局部需要解开,以利于每条链作模板。
2. DNA的局部解旋引起周围区域过度缠绕, 拓朴异构酶使超螺张力释放.3.DNA聚合酶以5`到3`方向合成。
DNA的两条链方向相反,因此,,一条链的合成是连续的,而另一条链的合成则是不连续的。
不连续链每个片段的合成都是独立进行的,然后各片段再连接起来。
4. DNA复制必须高度精确, DNA复制错误率大约是1/1010,校正机制保证新合成的NA的正确性。
5. DNA的合成必须非常迅速, 其合成速度与基因组的大小及细胞分裂速度有关。
6. 复制器本身不能复制线性DNA的末端,一种特殊的端粒酶参与端粒的复制。
二、复制的起始DNA复制的起始阶段,由下列两步构成。
(一)预引发:1.解旋解链,形成复制叉由拓扑异构酶和解链酶作用,使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开,碱基间氢键断裂,形成两条单链DNA。
单链DNA结合蛋白(SSB)结合在两条单链DNA上,形成复制叉。
图10-21 复制叉的三维作用结构(二)引发体组装:由蛋白因子(如dnaB等)识别复制起始点,并与其他蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。
图10-22 引发体形成1.dnaA结合于复制起始点(oric)2.dnaA与DNA形成复合物引起DNA的解链3.dnaA在dnaC的辅助下推动DNA双链解开三、复制的延长(一)聚合子代DNA:1. 需要引物参与DNA复制的DNA聚合酶,必须以一段具有3’端自由羟基(3’-OH)的RNA 作为引物(primer) ,才能开始聚合子代DNA链。