原核生物DNA复制过程讲义

第三部分、分子生物学－信息途径第十六节：DNA的复制、修复和重组中大历年考题：一、填空题1. DNA 复制时，引发前体和引发酶构成____________。

（0828）2. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。

（0724）3. 基因组中能独立复制的单位称__________。

（0725）4. 现已发现大肠杆菌有五种不同的DNA 聚合酶，其中真正负责DNA 复制的是_________。

（0619）5. DNA 复制的两大特点是_________复制和_________复制。

（0501）6. 基因组中能够独立复制的单位称_________。

（0502）7. DNA 连接酶催化的连接反应需要能量供给，大肠杆菌以_________为能量来源，而动物细胞以_________为能量来源。

（0503）8. 大肠杆菌的三种DNA 聚合酶中有5’-3’外切酶活性的是_________。

（0504）9. 真核生物DNA 聚合酶中负责冈崎片段合成的是_________。

（0505）10. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。

（0506）11. DNA 复制后最常见的修饰是某些碱基的___________，目的是自我识别，以免受到自身核酸内切酶的破坏。

（0524）12. 反向重复序列_________（05三7）13. 基因突变________（05三9）14. 复制体________（05三10）15. 基因家族_________（04三5）16. 复制子__________（04三8）二、判断题1. 生物物种随基因组增大，独特基因减少，家族基因增多。

（0820）2. 细胞器基因组都是环状DNA 分子。

（0828）3．小鼠基因组的中性位点的年替换率大于人类的基因组。

（0830）4. 原核生物和真核生物的聚合酶都是以dNTP 为底物。

（0719）5. 噬菌体的整合由整合酶引发，其功能相当于Ⅱ型拓扑异构酶。

原核生物DNA的复制1．与复制有关的酶及蛋白质：(1）拓扑异构酶：通过切断并连接DNA双链中的一股或双股,改变DNA分子拓扑构象,避免DNA分子打结、缠绕、连环,在复制的全程中都起作用.其种类有：拓扑异构酶I和拓扑异构酶II,拓扑异构酶I能切断DNA 双链中一股并再连接断端，反应不需ATP供能；拓扑异构酶II能使DNA双链同时发生断裂和再连接，需ATP 供能,并使DNA分子进入负超螺旋.(2) 解螺旋酶： DNA进行复制时，需亲代DNA的双链分别作模板来指导子代DNA分子的合成，解螺旋酶可以将DNA双链解开成为单链。

大肠杆菌中发现的解螺旋酶为DnaB。

（3）单链结合蛋白（SSB）：在复制中模板需处于单链状态,SSB可以模板的单链状态并保护模板不受核酸酶的降解.随着DNA双链的不断解开，SSB能不断的与之结合、解离。

(4）引物酶：是一种RNA聚合酶，在复制的起始点处以DNA为模板，催化合成一小段互补的RNA。

DNA 聚合酶不能催化两个游离的dNTP聚合反应,若没有引物就不能起始DNA合成。

引物酶能直接在单链DNA模板上催化游离的NTP合成一小段RNA,并由这一小段RNA引物提供3’-OH，经DNA聚合酶催化链的延伸.（5） DNA聚合酶：是依赖DNA的DNA聚合酶，简称为DNA pol，以DNA为模板，dNTP为原料，催化脱氧核苷酸加到引物或DNA链的3’—OH末端，合成互补的DNA新链，即5’→3'聚合活性。

原核生物的DNA 聚合酶有DNA polI、DNA pol II和DNA pol III，DNA pol III是复制延长中真正起催化作用的，除具有5’→3’聚合活性,还有3’→ 5’ 核酸外切酶活性和碱基选择功能,能够识别错配的碱基并切除，起即时校读的作用；DNA pol I具有5'→3’聚合活性、3’→ 5'和5'→3’核酸外切酶活性，5’→3’核酸外切酶活性可用于切除引物以及突变片段,起切除、修复作用。

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）。

第三节原核生物DNA复制过程2015-07-14 71107 0原核生物染色体DNA和质粒等都是共价环状闭合的DNA分子，复制过程具有共同的特点，但并非绝对相同，下面以大肠杆菌DNA复制为例，学习原核生物DNA复制的过程和特点。

一、复制的起始起始是复制中较为复杂的环节，在此过程中，各种酶和蛋白因子在复制起始点处装配引发体，形成复制叉并合成RNA引物。

（一）DNA的解链1．复制有固定起始点复制不是在基因组上的任何部位随机起始。

E．coli上有一个固定的复制起始点，称为oriC，跨度为245bp，碱基序列分析发现这段DNA上有3组串联重复序列和2对反向重复序列（图14-11）。

上游的串联重复序列称为识别区；下游的反向重复序列碱基组成以A、T为主，称为富含AT(ATrich)区。

DNA双链中，AT间的配对只有2个氢键维系，故富含AT 的部位容易发生解链。

图14-11 原核生物的复制起始部位及解链2．DNA解链需多种蛋白质参与DNA的解链过程由DnaA、DnaB、DnaC三种蛋白质共同参与完成。

DnaA蛋白是一同四聚体，负责辨认并结合于oriC的串联重复序列（AT区）上。

然后，几个DnaA蛋白互相靠近，形成DNA蛋白质复合体结构，促使AT区的DNA发生解链。

DnaB蛋白（解旋酶）在DnaC蛋白的协同下，结合并沿解链方向移动，使双链解开足够用于复制的长度，并且逐步置换出DnaA蛋白。

此时，复制叉已初步形成。

SSB（单链结合蛋白）此时结合到DNA单链上，在一定时间内使复制叉保持适当的长度，利于核苷酸依据模板掺入。

3．解链过程中需要DNA拓扑异构酶解链是一种高速的反向旋转，其下游势必发生打结现象。

拓扑异构酶Ⅱ通过切断、旋转和再连结的作用，实现DNA 超螺旋的转型，即把正超螺旋变为负超螺旋。

实验证明：负超螺旋DNA比正超螺旋有更好的模板作用。

从道理上也是可以理解的：扭得不那么紧的超螺旋当然比过度扭紧的更容易解开成单链。

原核生物dna复制过程需要的酶和蛋白质以原核生物DNA复制过程需要的酶和蛋白质为标题，本文将详细介绍在原核生物中DNA复制的过程以及其中涉及到的关键酶和蛋白质。

DNA复制是细胞分裂过程中最为重要的一步，它确保了新生的细胞拥有与母细胞完全相同的遗传信息。

在原核生物中，DNA复制是一个复杂而精确的过程，需要多种酶和蛋白质的协同作用。

DNA复制的第一步是DNA的解旋，这由解旋酶（helicase）完成。

解旋酶能够结合到DNA的双链上，并将其解开，形成两条单链。

解旋酶在DNA复制过程中起到了“拆线员”的作用，为下一步的复制提供了单链DNA。

接下来，DNA复制酶（DNA polymerase）开始介入。

DNA复制酶是一类能够将新的DNA链合成到已有的DNA模板链上的酶。

在原核生物中，有多种类型的DNA复制酶参与DNA复制的不同阶段。

其中，DNA polymerase III是最主要的复制酶，它能够快速而准确地合成新的DNA链。

此外，DNA polymerase I在DNA复制的后期起到了修复和整理DNA的作用。

DNA复制的过程中还需要DNA结合蛋白（SSB），它们能够结合到DNA的单链上，防止DNA链的重新结合和降解。

DNA结合蛋白在DNA复制过程中起到了“保护者”的作用，确保了DNA的完整性和稳定性。

在DNA复制过程中，还有一种酶称为DNA拼接酶（DNA ligase）。

DNA拼接酶能够将DNA链中的断裂连接起来，使DNA形成一个完整的双链。

DNA拼接酶在DNA复制过程中起到了“粘合剂”的作用，保证了新合成的DNA链的连续性。

除了上述酶和蛋白质外，DNA复制还需要DNA引物（primer）和DNA引物合成酶（primase）。

DNA引物是一段短的RNA或DNA 链，它能够提供一个起始点，使DNA复制酶能够开始合成新的DNA链。

DNA引物合成酶能够合成DNA引物，为DNA复制提供必要的起始物质。

在DNA复制过程中，还有其他辅助蛋白质参与其中，如DNA修复酶、拓扑异构酶等。