一复制子构成,因此与唯一起点约180°处就有一个单一终点。
复制子:以单一单位复制的任一段DNA都称为复制子。 起始点:复制子开始其复制的一段DNA序列。
终止点:复制子通常停止其复制的一段DNA序列。 2、半保留复制机制 1958年,Meselson和Stahl研究了经15N 标记的大肠杆菌,首次证明了DNA的半保留复制。
3、半不连续复制
验证试验:E.coli用3H-脱氧胸腺嘧啶(一个具放射活性的DNA前体)标记几秒钟,用碱性蔗糖梯度对新生DNA进行离心,根据分子大小,变性DNA的单链会分开,结果发现大量新合成的1000~2000nt(真核中是100~200nt)长的小片段。如果这些细胞进而在未标记的胸腺嘧啶中培养,这些冈崎片段很快便连成大分子的DNA。
4、RNA引导
对冈崎片段的仔细研究,与前导链的头几个一样,每一片段5’端的头几个核苷酸均是核糖核苷酸,因此DNA合成是由RNA引导的。这些引物在片段连接之前被去掉,产生间隙由DNA填补。用RNA引导DNA复制的原因可能是出于保证DNA复制的高忠实性。
二、DNA复制具体过程
双链DNA的复制是一个涉及酶活动的复杂的聚合反应过程,可分为起始、延伸和终止三个不同的阶段。
·起始阶段:涉及蛋白复合物对复制原点的识别, 在DNA合成开始前,双链DNA必需分离,并维持暂时的单链状态,然后在复制叉处开始子链的合成。
·延伸阶段:由另一蛋白复合物(复制体)负责, 随着复制体沿着DNA移动,母链解链和子链合成开始。
·终止阶段:在复制子的末端有特定的终止序列,复制体到达终止序列时便停止DNA合成,合成终止后,复制的染色体必需分离到子代细胞中。
1、DNA复制过程中所需要的一些酶 (1)DNA解旋酶(DNA Helicases)
(2)单链结合蛋白(DNA single-stranded binding proteins,SSB蛋白) (3)DNA拓扑异构酶(DNA Topoisomerase) (4)DNA 聚合酶(DNA polymerase)
大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的性质比较 5’→3’聚合酶活性 3’→5’外切酶活性 5’→3’外切酶活性 新生链合成 相对分子量(×103) 细胞内分子数 聚合酶Ⅰ + + + - 103 400 聚合酶Ⅱ + + - - 90 ? 聚合酶Ⅲ + + - + 900 10~20 生物学活性 已知的结构基因 1 polA 0.05 polB 15 polC (dnaE,N,Z,X,Q) 真核生物DNA聚合酶的特性比较
相对分子质量(×103) 在细胞内的分布 功能 相对活性 亚基数 DNA聚合酶α DNA聚合酶β DNA聚合酶γ 110~220 核内 DNA复制 约80% 多个 45 核内 DNA损伤修复 10%~15% 1个 60 核和线粒体内 ? 2%~15% 1个 (5)引发酶(Primase) (6)DNA连接酶(DNA Ligase ) 2、DNA复制的一般模式
(1)在DNA旋转酶、DNA螺旋酶以及单链结合蛋白的作用下DNA分子被解旋,准备下面的合成。
(2)游离的3'OH 为复制所必须,但当双链分开后,不存在这样的游离基团,这时合成的RNA引物提供游离的3'OH并开始复制。
(3)复制叉朝一个方向移动,但DNA复制的方向只能是5'→3'进,这通过冈崎片断来解决,形成后随链中不连续的短小片断,而前导链则为一连续的DNA片断。
(4)DNA聚合酶I的外切酶活性,切除RNA引物。
(5)DNA 聚合酶I发挥5'→3'聚合酶活性,补平由RNA引物留下的沟。 (6)DNA 连接酶灾补平最终残留的小缺口。 3、末端复制问题(The end-replication problem)
后随链合成中所需要的引物将被去除。在染色体末端,最后一个引物被去除后,这一段空隙不能合成。因此,后随链与模板相比,至少要少一个引物的长度。这就是