DNA复制:步骤和机制

脱氧核糖核酸(DNA)可以精确地复制自己，这是DNA最重要的特性。复制是将一个亲本DNA分子复制到两个子DNA分子的过程。DNA的复制有三种模式:半保守、保守和分散。

保留模型:两个亲本链分离成单链。然后每条链自我复制，形成一条旧链和一条新链。每条链都是一个模板，携带着原始DNA分子的所有信息。

保守的模型:复制完成后，两条旧链中的一条被保留。

色散模型:两个亲本链中的物质分布在两个子分子之间。

原核生物DNA的复制

原核生物的DNA复制是半保守型的。双链DNA由两条链组成，每一条都是合成新链的模板。然后形成双链DNA分子，其中一条是新链，另一条是旧链。它产生两个双链子分子，以反平行方向排列，即3 ' - 5 '和5 ' -3 '方向。在快速生长的细菌中大肠杆菌，复制时间为40分钟。

DNA模板是由核苷酸序列(腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶)编码的单链DNA。基于编码的序列，核苷酸被添加到下一条DNA链上。例如，如果腺嘌呤(A)编码在模板DNA中，匹配的核苷酸胸腺嘧啶(T)被添加到下一条DNA链(互补链)。

复制步骤原核生物的DNA

DNA复制有三个步骤:起始、延伸和终止。

初始化

DNA复制从复制的起点，即单个唯一的核苷酸序列(或一个位点)开始。Ori C是在的原点的名称大肠杆菌．它由245个碱基对(bp)组成。13 bp序列有3个重复，9 bp序列有4个重复。在大肠杆菌，存在13个位点，重复一个13 bp位点(GATCTATTATTTT)， 9个位点，重复4个9 bp位点(TTATCCACA)。不同的酶和蛋白质负责复制的启动。它们是:

DnaA蛋白质

4到5个dna蛋白形成一个复合物，并与起始位点的4个9 bp重复序列结合。然后对A=T对丰富的3个13 bp重复序列区域内的DNA进行识别并依次变性。然后生成一个变性区域，称为复制泡沫。

DnaC蛋白质

在变性(未缠绕)区域，DnaC装载解旋酶(Dna B蛋白)。

DNA解旋酶(或DnaB蛋白)

解旋酶装载在每条DNA单链上，双螺旋DNA的解开从双向开始。然后它创建两个复制fork。这个展开过程产生了v型结构，称为复制分叉。

单股装订(SSB)蛋白质

单链结合蛋白只与单链DNA结合。它可以防止双螺旋的再生，并稳定分离的链。SSB还保护DNA免受核酸酶(一种切割ssDNA的酶)的侵害。

DNA拓扑异构酶

当双链开始分离时，DNA区域可能发生超盘绕或超扭曲。超线圈有两种类型:正超线圈和负超线圈。

一个正超螺旋包含更多匝数和线圈在收紧方向的线圈。负超螺旋包含较少的螺旋匝数，它在线圈松动的方向上扭曲。DNA拓扑异构酶分解超线圈。

I型DNA拓扑异构酶同时具有核酸酶(链切割)和连接酶(链密封)活性。它切断双螺旋的单链，重新密封。它不需要ATP。在大肠杆菌，它会放松负超级线圈。

型DNA异构酶(DNA旋回酶)具有核酸酶和连接酶活性。它在超卷中切断两股。负极和正极的超级线圈都会放松。它使用来自ATP水解的能量。

伸长

开始复制过程需要RNA引物。DNA聚合酶将脱氧核糖核苷酸添加到引物中，延伸过程开始。

启动酶(DnaG蛋白)

它在复制起始处制造短RNA引物。这些RNA引物长10-60个核苷酸，带有一个游离的3 '羟基。DNA聚合酶将脱氧核苷酸添加到引物中。

DNA聚合酶III

它催化DNA链的延伸。引物酶合成RNA引物。然后DNA聚合酶III与RNA引物结合，并延伸引物;它不断地加入脱氧核苷酸。子链的合成只发生在5 '到3 '方向上，因为DNA聚合酶III只能在生长链的3 '羟基端添加核苷酸。由于DNA的反平行取向，形成了两种类型的链。

前导链合成:从3 '到5 '方向向复制叉移动的链称为前导链。它沿着复制叉的方向前进，并不断合成。该过程从RNA引物的合成开始，DNA聚合酶在3 ' - OH基团上添加脱氧核苷酸。

滞后链合成:在远离复制叉的方向合成的链称为滞后链。它是不连续合成的。合成发生在冈崎短片段的形成。冈崎岩屑位于100 - 1000 bp之间。

DNA聚合酶I

核糖核酸引物在形成冈崎碎片后被移除。然后DNA聚合酶I加入核苷酸，DNA连接酶密封剩下的缺口。

DNA连接酶

DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成。这个键在一条DNA链末端的3 '羟基和另一条DNA链末端的5 '磷酸之间。

校对新合成的DNA

复制过程中的错误可能会导致188.博金宝 ．所以校对保证了复制的准确性。DNA聚合酶III检查互补碱基的匹配是否正确，并进行校对活动。

终止

循环中的两个复制叉大肠杆菌染色体在末端相遇。它包含一个20 bp序列的多个副本，称为的怪兽(终点站)区域。在染色体上，Ter序列的排列方式为复制分叉创造了陷阱。叉子可以进去，但不能离开。Ter序列是一种叫做摘要(终端使用物质)。的Tus-TerComplex只能从一个方向阻止复制分叉。当一个复制fork遇到一个功能性的tu - ter复合体时，它就会停止，而另一个fork在遇到第一个(被捕获的)fork时就会停止。

然后，两个新合成的DNA的分离需要拓扑异构酶IV。然后在细胞分裂过程中，这些分离的染色体分离成子细胞。

原核生物和真核生物复制的差异

原核生物	真核生物
发生在细胞的细胞质中	发生在细胞核内
复制有一个起源吗	复制有几个来源吗
原核生物的复制涉及五种聚合酶:一，二，三，四，五． 功能: 我:参与RNA引物的合成、校对、修复和去除 2也是一种修复酶 3:是一种主要的聚合酶 4而且V是在特殊条件下的修复酶。	真核生物的复制涉及五种聚合酶:α， β， γ， δ， ε 功能: α:一种聚合酶 β:一种修复酶 γ:线粒体DNA合成 δ:主要聚合酶 ε:函数未知
聚合酶是外切酶	并非所有的聚合酶都是外切酶
冈崎碎片长度为1000-2000个残基。	冈崎碎片长度为150-200个残基。
没有蛋白质(或组蛋白样蛋白)与DNA络合	组蛋白合成DNA
原核复制需要DNA旋回酶。	原核复制不需要DNA旋回酶。
形成两个复制叉。	在不同的复制气泡中形成许多复制叉。
DNA是圆形的。	DNA是线性的。
tu -ter复合体存在于原核生物中。	真核生物中不存在Tus-ter复合体。

引用:

• 马迪根，马丁科，J. M.，斯塔尔，D. A.和克拉克，D. P.(2011)。微生物生物学(第13版)。本杰明Cumming。