DNA的复制是指以亲代DNA分子的两条链为模板合成各自的互补链,形成两个子代DNA分子的过程。dna复制的过程是半保留模式和不连续的。DNA的复制是由一系列酶和蛋白质参与的。
复制开始时,亲代双螺旋DNA链首先必须解开螺旋,成为两条独立的单链分子,以作模板之用,催化完成这步反应的主要是解螺旋酶,Rep蛋白帮助解开双螺旋。解开的两条单链随即被单链结合蛋白所覆盖,作用是阻止单链本身折叠配对形成双链DNA,并保护单链部分不被核酸酶降解。DNA的复制过程中担任DNA合成的酶是DNA聚合酶,只能从 5′→3′的方向逐个连入核苷酸。因此只能利用3′→5′方向的模板链合成子链,合成方向为 5′→3′,称为前导链。由于亲代DNA双链中只有一条链的方向为3′→5′,故另一条链(5′→3′)的复制只能先合成多个小片段DNA(称为冈崎片段),然后连接成长的链,称为滞后链。合成冈崎片段之前需由引物合成酶先合成一小段RNA引物。在此引物3′-OH端由DNA聚合酶III沿5′→3′的方向催化合成小的冈崎片段。之后由DNA聚合酶I切除RNA引物,并填补修复缺口。最后由DNA连接酶将多个小片段DNA连接成长链。而3′→5′方向的模板链可以在一个引物上连续进行5′→3′方向的链合成。而模板链可以在一个引物上连续进行5′→3′方向的链合成。
DNA复制过程的简单描述(总结)
生物个体成长需要经历细胞分裂,当细胞进行分裂时,必须将自身基因组中的DNA复制,才能使子细胞拥有和亲代相同的遗传讯息。DNA的双股结构可供DNA复制机制进行,在此复制过程中,两条长链会先分离,之后一种称为DNA聚合酶的酵素,会分别以两条长链为依据,合成出互补的DNA序列。酵素可找出正确的外来互补碱基,并将其结合到模板长链上,进而制造出新的互补长链。由于DNA聚合酶只能以5到3的方向合成DNA链,因此双螺旋中平行但方向相反的两股,具有不同的合成机制。旧长链上的碱基序列决定了新长链上的碱基序列,使细胞得以获得完整的DNA复制品。
DNA的复制过程所需的酶和蛋白质
酶和蛋白质 |
作用 |
拓扑异构酶 |
帮助解开复制叉前后的超螺旋结构 |
DNA解螺旋酶 |
解开超螺旋 |
Rep蛋白 |
帮助解开双螺旋 |
引物合成酶 |
合成RNA引物 |
单链结合蛋白 |
稳定单连区 |
DNA聚事酶III |
合成DNA |
DNA聚合酶I |
消除引物,填满裂隙 |
DNA连接酶 |
连接DNA末端 |