什么是DNA复制的三大关键因子?
参与DNA复制的酶及其蛋白质因子:
1,拓扑异构酶,作用:帮助解开复制叉前后的超螺旋结构。
2,DNA解旋酶,作用:解开螺旋。
3,Rep蛋白,作用:帮助解开双螺旋结构。
4,引物合成酶,作用:催化RNA引物合成并与DNA链互补的反应。
5,单链结合蛋白,作用:稳定单连区。
6,DNA聚合酶Ⅰ,作用:消除引物,填满裂缝。
7,DNA聚合酶Ⅲ,作用:合成DNA。
8,DNA连接酶,作用:连接DNA末端。
9,RNA聚合酶,作用:沿DNA模板转录一短的RNA分子。
扩展资料
DNA复制过程:
(1)DNA双螺旋的解旋
DNA在复制的时候,在DNA解旋酶的作用下,双链首先解开,形成了复制叉,而复制叉的形成则是由多种蛋白质和酶参与的较复杂的复制过程
1,单链DNA结合蛋白(single—stranded DNA binding protein,ssbDNA蛋白)
ssbDNA蛋白是较牢固结合在单链DNA上的蛋白质。原核生物ssbDNA蛋白和DNA结合时表现出协同效应:如果第一个ssbDNA蛋白结合到DNA上去能力为1,第二个的结合能力可高达103;真核生物细胞里的ssbDNA蛋白与单链DNA结合时则不表现上述效应。
ssbDNA蛋白作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构,以四聚体的形式存在于复制叉处,等待单链复制后才脱下来,重新循环。因此,ssbDNA蛋白仅保持单链的存在,是不起解旋作用。
2,DNA解链酶(DNA helicase)
DNA解链酶可以通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。这一种解链酶分解ATP的活性依赖于单链DNA的存在。若双链DNA中有单链末端或切口,则DNA解链酶能首先结合在这一部分,然后逐步向双链的方向移动。
复制时,大部分DNA解旋酶沿滞后模板的5’—〉3’方向并随着复制叉的前进而移动,只有个别解旋酶(Rep蛋白)是沿着3’—〉5’方向移动。因而推测Rep蛋白和特定DNA解链酶是分别在DNA的两条母链上协同作用以解开双链DNA。
3,DNA解链过程
DNA在复制前不仅为双螺旋而且处于超螺旋状态,而超螺旋状态的存在为解链前的必须结构状态,参与解链的除解链酶外有一些特定蛋白质,比如大肠杆菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部双链被解开,就必须有ssbDNA蛋白以稳定解开单链,保证此局部不会恢复为双链。
两条单链DNA复制的引发过程是有所差异,可是不论是前导链还是后随链,都需要一段RNA引物用于开始子链DNA合成
。因此前导链和后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’—3’持续的合成下去、不形成冈崎片段、后者则随着复制叉的出现、不断合成长约2—3kb的冈崎片段。
(2)冈崎片段与半不连续复制
因为DNA的两条链是反向平行的,所以在复制叉附近解开的DNA链,一条为5’—〉3’方向,另一条为3’—〉5’方向,两个模板极性是不同。所有已知DNA聚合酶合成方向均为5’—〉3’方向,不为3’—〉5’方向,所以无法解释DNA的两条链同时进行复制的问题。
解释DNA两条链各自模板合成子链等速复制现象,日本的学者冈崎(Okazaki)等人提出了DNA的半不连续复制(semidiscontinuous replication)模型。
在1968年,冈崎用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆菌,提取DNA,变性之后用超离心方法得到了许多3H标记的,被后人称作为冈崎片段的DNA。延长标记时间之后,冈崎片段可转变为成熟的DNA链,所以这些片段必然是复制过程中的中间产物。
另一个实验也证明DNA复制过程里首先合成较小的片段,即用DNA连接酶温度敏感突变株进行的试验,在连接酶不起作用的温度中,便产生大量小DNA片段积累,表明DNA复制过程里至少有一条链首先合成较短的片段,之后再由连接酶链成大分子DNA。
一般说,原核生物的冈崎片段比真核生物长。深入研究还可证明,前导链的连续复制与滞后链的不连续复制在生物界具有普遍性,故称为DNA双螺旋的半不连续复制。
(3)端粒和端粒酶
在1941年,美籍印度人麦克林托克(Mc Clintock)就提出端粒(telomere)的假说,指出染色体末端必然存在一种特殊结构——端粒。已知染色体端粒的作用至少有2:a.保护染色体末端免受损伤,使染色体保持稳定;b. 与核纤层相连,使染色体得以定位。
参考资料来源
百度百科-DNA复制
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