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  蕭擎峰 2008-12-28 00:00:00

  高中的教材沒有嗎 ? 書上的一定比我講得仔細(xì)

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  白巧克力0603 2016-07-11 13:20:45

  DNA復(fù)制 DNA復(fù)制是指DNA雙鏈在細(xì)胞分裂以前進(jìn)行的復(fù)制過程，復(fù)制的結(jié)果是一條雙鏈變成兩條一樣的雙鏈（如果復(fù)制過程正常的話），每條雙鏈都與原來的雙鏈一樣。這個過程是通過名為半保留復(fù)制的機(jī)制來得以順利完成的。復(fù)制可以分為以下幾個階段： (一)DNA復(fù)制的引發(fā) 復(fù)制的引發(fā)(Priming)階段包括DNA復(fù)制起點(diǎn)雙鏈解開，通過轉(zhuǎn)錄激活步驟合成RNA分子，RNA引物的合成，DNA聚合酶將diyi個脫氧核苷酸加到引物RNA的3'-OH末端復(fù)制引發(fā)的關(guān)鍵步驟就是前導(dǎo)鏈DNA的合成，一旦前導(dǎo)鏈DNA的聚合作用開始，滯后鏈上的DNA合成也隨著開始，在所有前導(dǎo)鏈開始聚合之前有一必需的步驟就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滯后鏈模板轉(zhuǎn)錄一短的RNA分子。在有些DNA復(fù)制中，(如質(zhì)粒ColE)，該RNA分子經(jīng)過加式成為DNA復(fù)制的引物。但是，在大部分DNA復(fù)制中，該RNA分子沒有引物作用。它的作用似乎只是分開兩條DNA鏈，暴露出某些特定序列以便引發(fā)體與之結(jié)合，在前導(dǎo)鏈模板DNA上開始合成RNA引物，這個過程稱為轉(zhuǎn)錄激活(transcriptional activation)，在前導(dǎo)鏈的復(fù)制引發(fā)過程中還需要其他一些蛋白質(zhì)，如大腸桿菌的dnaA蛋白。這兩種蛋白質(zhì)可以和復(fù)制起點(diǎn)處DNA上高度保守的4個9bp長的序列結(jié)合，其具體功能尚不清楚?？赡苁沁@些蛋白質(zhì)與DNA復(fù)制起點(diǎn)結(jié)合后能促進(jìn)DNA聚合酶Ⅲ復(fù)合體的七種蛋白質(zhì)在復(fù)制起點(diǎn)處裝配成有功能的全酶。DNA復(fù)制開始時，DNA螺旋酶首先在復(fù)制起點(diǎn)處將雙鏈DNA解開，通過轉(zhuǎn)錄激活合成的RNA分子也起分離兩條DNA鏈的作用，然后單鏈DNA結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合在被解開的鏈上。由復(fù)制因子X(n蛋白)，復(fù)制因子Y(n'蛋白)，n"蛋白，i蛋白，dnaB蛋白和dnaC蛋白等6種蛋白質(zhì)組成的引發(fā)前體(preprimosome)，在單鏈DNA結(jié)合蛋白的作用下與單鏈DNA結(jié)合生成中間物，這是一種前引發(fā)過程。引發(fā)前體進(jìn)一步與引物酶(primase)組裝成引發(fā)體(primosome)。引發(fā)體可以在單鏈DNA上移動，在dnaB亞基的作用下識別DNA復(fù)制起點(diǎn)位置。首先在前導(dǎo)鏈上由引物酶催化合成一段RNA引物，然后，引發(fā)體在滯后鏈上沿5'→3'方向不停的移動(這是一種相對移動，也可能是滯后鏈模板在移動，見后)，在一定距離上反復(fù)合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成岡崎片段使用，引發(fā)體中許多蛋白因子的功能尚不清楚。但是，這些成份必須協(xié)同工作才能使引發(fā)體在滯后鏈上移動，識別合適的引物合成位置，并將核苷酸在引發(fā)位置上聚合成RNA引物。由于引發(fā)體在滯后鏈模板上的移動方向與其合成引物的方向相反，所以在滯后鏈上所合成的RNA引物非常短，一般只有3-5個核苷酸長。而且，在同一種生物體細(xì)胞中這些引物都具有相似的序列，表明引物酶要在DNA滯后鏈模板上比較特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。 為什么需要有RNA引物來引發(fā)DNA復(fù)制呢?這可能盡量減少DNA復(fù)制起始處的突變有關(guān)。DNA復(fù)制開始處的幾個核苷酸Z容易出現(xiàn)差錯，因此，用RNA引物即使出現(xiàn)差錯Z后也要被DNA聚合酶Ⅰ切除，提高了DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性。RNA引物形成后，由DNA聚合酶Ⅲ催化將diyi個脫氧核苷酸按堿基互補(bǔ)原則加在RNA引物3'-OH端而進(jìn)入DNA鏈的延伸階段。 (二)DNA鏈的延伸 DNA新生鏈的合成由DNA聚合酶Ⅲ所催化，然而，DNA必須由螺旋酶在復(fù)制叉處邊移動邊解開雙鏈。這樣就產(chǎn)生了一種拓?fù)鋵W(xué)上的問題:由于DNA的解鏈，在DNA雙鏈區(qū)勢必產(chǎn)生正超螺旋，在環(huán)狀DNA中更為明顯，當(dāng)達(dá)到一定程度后就會造成復(fù)制叉難再繼續(xù)前進(jìn)，從而終止DNA復(fù)制。但是，在細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制不會因出現(xiàn)拓?fù)鋵W(xué)問題而停止。有兩種機(jī)制可以防止這種現(xiàn)象發(fā)生:[1]DNA在生物細(xì)胞中本身就是超螺旋，當(dāng)DNA解鏈而產(chǎn)生正超螺旋時，可以被原來存在的負(fù)超螺旋所中和;[2]DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ要以打開一條鏈，使正超螺旋狀態(tài)轉(zhuǎn)變成松弛狀態(tài)，而DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ(旋轉(zhuǎn)酶)可以在DNA解鏈前方不停地繼續(xù)將負(fù)超螺旋引入雙鏈DNA。這兩種機(jī)制保證了無論是環(huán)狀DNA還是開環(huán)DNA的復(fù)制順利的解鏈，再由DNA聚合酶Ⅲ合成新的DNA鏈。前已述及DNA生長鏈的延伸主要由DNA聚合酶催化，該酶是由7種蛋白質(zhì)(多肽)組成的聚合體，稱為全酶。全酶中所有亞基對完成DNA復(fù)制都是必需的。α亞基具有聚合功能和5'→3'外切酶活性，ε亞基具有3'→5'外切酶活性。另外，全酶中還有ATP分子它是DNA聚合酶Ⅲ催化diyi個脫氧核糖核苷酸連接在RNA引物上所必需的，其他亞基的功能尚不清楚。 在DNA復(fù)制叉處要能由兩套DNA聚合酶Ⅲ在同一時間分別進(jìn)行復(fù)制DNA前導(dǎo)鏈和滯后鏈。如果滯后鏈模板環(huán)繞DNA聚合酶Ⅲ全酶，并通過DNA聚合酶Ⅲ，然后再折向與未解鏈的雙鏈DNA在同一方向上，則滯后鏈的合成可以和前導(dǎo)鏈的合成在同一方向上進(jìn)行。 這樣，當(dāng)DNA聚合酶Ⅲ沿著滯后鏈模板移動時，由特異的引物酶催化合成的RNA引物即可以由DNA聚合酶Ⅲ所延伸。當(dāng)合成的DNA鏈到達(dá)前一次合成的岡崎片段的位置時，滯后鏈模板及剛合成的岡崎片斷便從DNA聚合酶Ⅲ上釋放出來。這時，由于復(fù)制叉繼續(xù)向前運(yùn)動，便產(chǎn)生了又一段單鏈的滯后鏈模板，它重新環(huán)繞DNA聚合酶Ⅲ全酶，并通過DNA聚合酶Ⅲ開始合成新的滯后鏈岡崎片段。通過這樣的機(jī)制，前導(dǎo)鏈的合成不會超過滯后鏈太多(Z后只有一個岡崎片段的長度)。而且，這樣引發(fā)體在DNA鏈上和DNA聚合酶Ⅲ以同一速度移動。 按上述DNA復(fù)制的機(jī)制，在復(fù)制叉附近，形成了以兩套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引發(fā)體和螺旋構(gòu)成的類似核糖體大小的復(fù)合體，稱為DNA復(fù)制體(replisome)。復(fù)制體在DNA前導(dǎo)鏈模板和滯后鏈模板上移動時便合成了連續(xù)的DNA前導(dǎo)鏈和由許多岡崎片段組成的滯后鏈。在DNA合成延伸過程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。當(dāng)岡崎片段形成后，DNA聚合酶Ⅰ通過其5'→3'外切酶活性切除岡崎片段上的RNA引物，同時，利用后一個岡崎片段作為引物由5'→3'合成DNA。Z后兩個岡崎片段由DNA連接酶將其接起來，形成完整的DNA滯后鏈。 (三)DNA復(fù)制的終止 過去認(rèn)為，DNA一旦復(fù)制開始，就會將該DNA分子全部復(fù)制完畢，才終止其DNA復(fù)制。但Z近的實(shí)驗(yàn)表明，在DNA上也存在著復(fù)制終止位點(diǎn)，DNA復(fù)制將在復(fù)制終止位點(diǎn)處終止，并不一定等全部DNA合成完畢。但目前對復(fù)制終止位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和功能了解甚少在NDA復(fù)制終止階段令人困惑的一個問題是，線性DNA分子兩端是如何完成其復(fù)制的?已知DNA復(fù)制都要有RNA引物參與。當(dāng)RNA引物被切除后，中間所遺留的間隙由DNA聚合Ⅰ所填充。但是，在線性分子的兩端以5'→3'為模板的滯后鏈的合成，其末端的RNA引物被切除后是無法被DNA聚合酶所填充的。 在研究T7DNA復(fù)制時，這個問題部分地得到了解決。T7DNA兩端的DNA序列區(qū)有160bp長的序列完全相同。而且，在T7DNA復(fù)制時，產(chǎn)生的子代DNA分子不是一個單位T7DNA長度，而是許多單位長度的T7DNA首尾連接在一起。T7DNA兩個子代DNA分子都會有一個3'端單鏈尾巴，兩個子代DNA的3'端尾巴以互補(bǔ)結(jié)合形成兩個單位T7DNA的線性連接。然后由DNA聚合酶Ⅰ填充和DNA連接酶連接后，繼續(xù)復(fù)制便形成四個單位長度的T7DNA分子。這樣復(fù)制下去，便可形成多個單位長度的T7DNA分子。這樣的T7DNA分子可以被特異的內(nèi)切酶切開，用DNA聚合酶填充與親代DNA完全一樣的雙鏈T7DNA分子。 在研究痘病毒復(fù)制時，發(fā)現(xiàn)了線性DNA分子完成末端復(fù)制的第二種方式。痘病毒DNA在兩端都形成發(fā)夾環(huán)狀結(jié)構(gòu)。DNA復(fù)制時，在線性分子中間的一個復(fù)制起點(diǎn)開始，雙向進(jìn)行，將發(fā)夾環(huán)狀結(jié)構(gòu)變成雙鏈環(huán)狀DNA。然后，在發(fā)夾的ZY將不同DNA鏈切開，使DNA分子變性，雙鏈分開。這樣，在每個分子兩端形成一個單鏈尾端要以自我互補(bǔ)，形成完整的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，與親代DNA分子一樣。在真核生物染色體線性DNA分子復(fù)制時，尚不清楚末端的復(fù)制過程是怎樣進(jìn)行的。也可能像痘病毒那樣形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)而進(jìn)行復(fù)制。但Z近的實(shí)驗(yàn)表明，真核生物染色體末端DNA復(fù)制是由一種特殊的酶將一個新的末端DNA序列加在剛剛完成復(fù)制的DNA末端。這種機(jī)制首先在四膜蟲中發(fā)現(xiàn)。該生物細(xì)胞的線性DNA分子末端有30-70拷貝的5'TTGGGG3'序列，該細(xì)胞中存在一種酶可以將TTGGGG序列加在事先已存在的單鍵DNA末端的TTGGGG序列上。這樣有較長的末端單鏈DNA，可以被引物酶重新引發(fā)或其他的酶蛋白引發(fā)而合成RNA引物，并由DNA聚合酶將其變成雙鏈DNA。這樣就可以避免其DNA隨著復(fù)制的不斷進(jìn)行而逐漸變短。 在環(huán)狀DNA的復(fù)制的末端終止階段則不存在上述問題。環(huán)狀DNA復(fù)制到Z后，由DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ切開雙鏈DNA，將兩個DNA分子分開成為兩個完整的與親代DNA分子一樣的子代DNA。 高中生物范疇下的DNA復(fù)制 DNA的復(fù)制是一個邊解旋邊復(fù)制的過程。復(fù)制開始時，DNA分子首先利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開，這個過程叫解旋。然后，以解開的每一段母鏈為模板，以周圍環(huán)境中的四種脫氧核苷酸為原料，按照堿基配對互補(bǔ)配對原則，在DNA聚合酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。隨著解旋過程的進(jìn)行，新合成的子鏈也不斷地延伸，同時，每條子鏈與其母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各形成一個新的DNA分子。這樣，復(fù)制結(jié)束后，一個DNA分子，通過細(xì)胞分裂分配到兩個子細(xì)胞中去！

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