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dna复制过程(dna复制过程中需要的酶)

2023-11-22 本站作者 【 字体:

DNA分子复制的过程和特点 过程:在DNA复制过程中,在DNA解旋酶的作用下,双链DNA首先解旋形成复制叉,而复制叉的形成是一个复杂的复制过程,涉及多种蛋白质和酶。

特点:

1.半保守复制

在全保留复制模型中,DNA分子被拧开形成两条模板链,模板链被复制形成子链,然后两条模板链相互结合恢复原状,新合成的两条子链互补形成新的双链DNA分子。

在半保守复制模型中,DNA分子解卷形成两条模板链,模板链被复制形成子链,然后两条模板链和新合成的子链分别形成子DNA分子。

最后,科学家证明了DNA复制的方式是半保守复制。

2.半不连续复制

DNA双螺旋由两条方向相反的单链组成。复制开始时,双链打开形成复制叉。两条单链被用作模板来合成新的DNA链。因为DNA分子中一条链的方向是5’→3’,另一条链的方向是3’→5’,而生物体内的DNA聚合酶只能催化5’→3’的DNA合成。所以DNA复制的时候,一条链是连续合成的,另一条链是间断合成的。

扩展数据:

DNA复制从初始序列开始是单向或双向的。合成DNA双螺旋的两条链反向平行排列,其中一条链的起始端与另一条链的末端平行排列,每个复制叉只有一条链引导新链从尾到尾以正确的方向合成。按照这个指导链,DNA复制继续前进,合成复制叉。

DNA复制不能沿着滞后链进行,即从DNA链的起点到终点,直到复制了足够长度的DNA分子,否则DNA复制不会沿着原型链继续复制,DNA复制会从新合成的复制叉中分离出来。

在DNA复制的过程中,我们必须暂停,等待母体DNA链的更多片段,而此时整个长度只是沿着从开始到结束的方向前进了一小段距离。

DNA复制就是解旋和复制。原核生物一般只有一个复制起点,而真核生物有多个复制起点。

参考:百度百科-DNA的复制

1 dna复制过程(dna复制过程中需要的酶)(图1)dna复制过程 DNA的复制过程是细胞分裂前DNA双链的复制过程,是由一个原始DNA分子产生两个相同DNA分子的生物学过程。DNA复制是通过半保守复制完成的。DNA复制发生在所有以DNA为遗传物质的生物体内,是生物遗传的基础。

DNA复制的概念

DNA复制是生物遗传的基础,其载体是所有DNA为遗传物质的生物,途径是半保守复制。DNA复制时,以亲本DNA的每一条单链为模板,合成两条相同的双链DNA,每一个子DNA都包含一条亲本DNA链。这种现象被称为DNA的半保守复制。m .梅塞尔森和f .斯塔尔在1958年完成的实验证明了DNA以半保留方式复制。

DNA在复制的时候,需要从特定的位点开始,也就是一些具有特定核苷酸序列的片段,也就是复制起点(复制子)。在原核生物中,复制的起点通常是一个,而在真核生物中,是多个。

简述DNA复制的过程? 这个过程通过半保守复制机制成功完成。

DNA复制主要包括三个阶段:起始、延伸和终止。

DNA的复制是一个边复制边解旋的过程。DNA分子在复制之初,首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下解开双链螺旋,称为解链。然后以每一条解开的母链为模板,以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料,根据碱基配对和互补配对的原理,在DNA聚合酶的作用下,各自合成一条与母链互补的子链。随着解链过程,新合成的子链也不断延伸。同时,每个子链与其母链盘绕成双螺旋结构,从而形成一个新的DNA分子。就这样,复制完成后,一个DNA分子通过细胞分裂,分配给两个子细胞!

DNA复制的过程是怎样的? DNA复制DNA复制是指细胞分裂前DNA双链的复制过程。复制的结果是一条双链变成两条完全相同的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都和原来的双链一样。这个过程是通过一种叫做半保守复制的机制成功完成的。复制可以分为以下几个阶段:

(一)DNA复制的启动

复制的引发阶段包括DNA复制起点双链解链、通过转录激活步骤的RNA分子合成、RNA引物合成和DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸添加到引物RNA的3’-OH末端。复制起始的关键步骤是引导链DNA合成。一旦前导链DNA的聚合开始,滞后链上的DNA合成也将开始。在所有前导链开始聚合之前,有必要通过RNA聚合酶(不是引物酶)沿着滞后链进行模板化。在一些DNA复制中,例如质粒ColE,RNA分子被添加作为DNA复制的引物。然而,在大多数DNA复制中,这种RNA分子没有引物功能。看起来它的作用只是将两条DNA链分开,暴露出一些特定的序列以便引发剂与之结合,并在前导链模板DNA上开始合成RNA引物。这个过程称为转录激活,在前导链的复制起始过程中需要其他蛋白质,如大肠杆菌的dnaA蛋白。这两种蛋白可以与复制起点的四个9bp长的高度保守的DNA序列结合,但它们的具体功能尚不清楚。可能是这些蛋白与DNA复制起点的结合,促使DNA聚合酶ⅲ复合体的七种蛋白在DNA复制起点组装成功能全酶。DNA复制之初,DNA解旋酶解开复制起点的双链DNA,转录激活合成的RNA分子也起到分离两条DNA链的作用,然后与蛋白质结合的单链DNA与解开的链结合。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、dnaC蛋白等六种蛋白组成的前体,在单链DNA结合蛋白的作用下,与单链DNA结合形成中间体,是一个前起始过程。起始前体进一步与引物酶组装形成引物。起始子可以在单链DNA上移动,并在dnaB亚基的作用下识别DNA复制的起点。首先,通过引物酶在前导链中合成一段RNA引物。然后,起始子在滞后链上不断向5’→3’方向移动(这是相对移动,或者说滞后链的模板在移动,见下图),一定距离重复合成RNA引物供DNA聚合酶III合成冈崎片段。引发剂中许多蛋白因子的功能尚不清楚。但这些成分必须协同工作才能使起始子在滞后链上移动,识别合适的引物合成位置,并在起始位置将核苷酸聚合成RNA引物。因为起始子的移动方向与它合成引物的方向相反,所以在滞后链上合成的RNA引物非常短,一般只有3-5个核苷酸长。而且这些引物在同一生物的细胞中具有相似的序列,这说明引物酶需要在DNA滞后链模板上的特定位置(序列)才能合成RNA引物。

为什么需要RNA引物来触发DNA复制?这可能与最小化DNA复制开始时的突变有关。DNA复制开始时的几个核苷酸最容易出错,所以即使RNA引物出现错误,最终也会被DNA聚合酶I去除,提高了DNA复制的准确性。RNA引物形成后,根据碱基互补的原理,在DNA聚合酶III的催化下,在RNA引物的3’-OH端添加第一个脱氧核苷酸,并延伸DNA链。

(DNA链的延伸

DNA新生链的合成由DNA聚合酶ⅲ催化,但DNA在复制叉中运动时必须被解旋酶解开。于是,一个拓扑问题产生了:由于DNA的熔化,在DNA的双链区域必然会产生正超螺旋,这在环状DNA中更为明显。当达到一定程度时,会使复制叉难以继续前进,从而终止DNA复制。但是,细胞内的DNA复制不会因为拓扑问题而停止。防止这种现象的机制有两种:【1】DNA本身是生物细胞中的超螺旋,当DNA融化产生一个正超螺旋时,可以被原来的负超螺旋中和;[2]DNA拓扑异构酶I要打开一条链才能将正超螺旋状态变为松弛状态,而DNA拓扑异构酶II (gyrase)在DNA解链前就能不断将负超螺旋状态引入双链DNA。这两种机制保证了无论是环状DNA还是开环DNA的复制都可以顺利地被熔化,然后由DNA聚合酶ⅲ合成新的DNA链。如前所述,DNA生长链的延伸主要由DNA聚合酶催化,DNA聚合酶是由七种蛋白质(肽)组成的聚合物,称为全酶。整个酶中的所有亚单位都是完成DNA复制所必需的。α亚基具有聚合功能和5’→3’核酸外切酶活性,ε亚基具有3’→5’核酸外切酶活性。此外,全酶中还有ATP分子,是DNA聚合酶ⅲ催化第一个脱氧核苷酸与RNA引物连接所必需的。其他亚单位的功能尚不清楚。

在DNA复制分叉处,两套DNA聚合酶ⅲ应能同时复制DNA前导链和拖尾链。如果滞后链模板围绕DNA聚合酶ⅲ的全酶,通过DNA聚合酶ⅲ,然后与未解链的双链DNA同向弯曲,则滞后链的合成可以与前导链的合成同向进行。

因此,当DNA聚合酶III沿着滞后链模板移动时,由特定引物酶合成的RNA引物可以被DNA聚合酶III延伸。当合成的DNA链到达先前合成的冈崎片段的位置时,延迟的链模板和新合成的冈崎片段从DNA聚合酶III中释放出来。这时,随着复制叉继续向前移动,产生了另一个单链落后链模板,它重新包围了DNA聚合酶III的整个酶,开始通过DNA聚合酶III合成新的落后链冈崎片段。通过这种机制,前导链的合成不会超过滞后链太多(最后只有一个冈崎片段的长度)。此外,起始物在DNA链上以与DNA聚合酶III相同的速度移动。

根据上述DNA复制的机理,在复制叉附近形成了由两套DNA聚合酶ⅲ全酶分子、引发剂和螺旋组成的核糖体大小的复合体,称为DNA复制体。当复制品在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时,它合成了一条连续的DNA前导链和一条由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成和延伸过程中,起主要作用的是DNA聚合酶ⅲ。当冈崎片段形成时,DNA聚合酶I通过其5’→3’核酸外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物,同时以后者冈崎片段为引物,从5’→3’合成DNA。最后两个冈崎片段通过DNA连接酶连接,形成完整的DNA滞后链。

(DNA复制的终止

在过去,人们认为一旦DNA复制开始,在它的DNA复制终止之前,所有的DNA分子都会被复制。但最近的实验表明,DNA上也存在复制终止位点,DNA复制会在复制终止位点停止,不一定是在所有DNA合成完成之后。然而,目前对复制终止位点的结构和功能知之甚少。NDA复制终止阶段一个令人困惑的问题是,一个线性DNA分子的两端是如何完成其复制的?已知RNA引物参与DNA复制。当RNA引物被去除后,中间留下的缺口被DNA聚合ⅰ填补。而在线性分子两端以5’→3’为模板的滞后链合成中,末端的RNA引物被去除后不能被DNA聚合酶填充。

这个问题在研究T7DNA复制时得到了部分解决。T7DNA两端的DNA序列区长160bp,完全相同。而且T7DNA复制时,生成的子DNA分子不是T7DNA长度的一个单位,而是T7DNA的许多单位首尾相连。T7DNA两个子代的DNA分子都有一个3’-末端单链尾,两个子代DNA的3’-末端尾通过互补结合形成两个T7DNA单位的线性连接。然后填充DNA聚合酶I,连接DNA连接酶后,不断复制形成四个单位长度的T7DNA分子。这种复制可以形成多个单位长度的T7DNA分子。这样的T7DNA分子可以被特定的核酸内切酶切割,与亲本DNA完全相同的双链T7DNA分子可以被DNA聚合酶填充。

在痘病毒复制的研究中,发现了线性DNA分子完成末端复制的第二种方式。痘病毒DNA在两端形成发夹环结构。DNA复制时,从线性分子中间的一个复制起点开始,向两个方向进行,将发夹环结构转化为双链环状DNA。然后,在发夹的中心切割不同的DNA链,使DNA分子变性并分离双链。这样每个分子两端的一个单链尾应该是自我互补的,形成一个完整的发夹结构,就像母体DNA分子一样。真核生物的线性DNA分子在复制时,末端的复制过程是如何进行的尚不清楚。也有可能通过形成类似痘病毒的发夹结构进行复制。然而,最近的实验表明,真核生物染色体末端DNA复制是一种特殊的酶,它在新复制的DNA末端添加一个新的末端DNA序列。这种机制首先在四膜虫中被发现。这个生物细胞中的线性DNA分子末端有30-70个拷贝的5’TTGGGG 3’序列,这个细胞中有一种酶可以将TTGGGG序列添加到单键DNA末端预先存在的TTGGGG序列上。这样就有了一个很长的末端单链DNA,它可以被引物酶或其他酶蛋白重新引发合成RNA引物,DNA聚合酶会把它变成双链DNA。这样,可以防止其DNA随着不断复制而变短。

在环状DNA复制的末端终止阶段不存在这个问题。在环状DNA复制结束时,双链DNA被DNA拓扑异构酶II切割,两个DNA分子分离成两个与亲代DNA分子相同的完整子代DNA。

高中生物范畴下的DNA复制

DNA的复制是一个解链和复制的过程。在复制之初,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下解开两个螺旋的双链。这个过程叫做解卷。然后以每条解开的母链为模板,以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料,在DNA聚合酶的作用下,根据碱基配对和互补配对的原理,分别合成一条与母链互补的子链。随着解旋过程,新合成的子链也不断延伸,同时每个子链与其母链盘绕成双螺旋结构,从而形成新的DNA分子。就这样,一个DNA分子经过复制后,通过细胞分裂,分配给两个子细胞!

dna复制的过程 DNA复制的第一步是解链。利用解旋酶把双链打开成两条单链,第二部分是DNA聚合酶结合到双链上,从复制起始位点开始,根据碱基互补配对的原理。新子链合成后,母链和子链再次螺旋。特点是半保守复制。

DNA复制过程 DNA复制的过程分为初始阶段,DNA片段的产生,RNA引物的水解和DNA连接酶连接DNA片段形成完整的DNA分子。最后,新合成的DNA片段在促旋酶的帮助下重新形成螺旋。

DNA复制的结果是一条双链变成两条完全相同的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都和原来的双链一样。这个过程是通过一种叫做半保守复制的机制成功完成的。复制可以分为以下几个阶段:

1.初始阶段:解旋酶开发的双螺旋结构的DNA分子是单链的,引物酶识别起始位点,以解开的DNA为模板,合成5’到3’方向的短RNA链。形成RNA引物。

2.DNA片段的生成:在引物提供的3’-OH端的基础上,DNA聚合酶催化两条DNA同时复制。因为复制过程只能以5'-3 '的方向合成,一条链可以连续合成,另一条链可以分段合成,其中每一条短链就变成一个冈崎片段。

3.RNA引物的水解:当DNA合成到一定长度时,DNA聚合酶水解RNA引物来填补缺口。

4.DNA连接酶将DNA片段连接起来,形成一个完整的DNA分子。

5.最后,新合成的DNA片段在促旋酶的帮助下重新形成螺旋。

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