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DNA复制过程中的酶类及其主要功能(真核 DNA 复制-特征、酶、过程、意义)

2022-01-26 10:11:15
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  DNA复制是生物体将其DNA复制成另一个副本并传递给子细胞的过程。

  复制发生在细胞分裂之前,以确保两个细胞都接收到亲本遗传物质的精确副本。

DNA复制

  真核DNA复制的特点

  复制是双向的,起源于真核生物中的多个复制起点 (Ori C)。

  DNA 复制使用一种半保守的方法,该方法产生具有一条亲本链和一条新子链的双链 DNA。

  它仅发生在 S 期和许多染色体起源。

  发生在细胞核中。

  合成仅发生在 5' 到 3' 方向。

  单个 DNA 链以不同的方向制造,产生前导链和滞后链。

  滞后链是由称为冈崎片段的小 DNA 片段产生的,这些片段最终连接在一起。

  真核细胞拥有五种参与复制过程的聚合酶。

DNA Replisome(真核复制)

  DNA复制的酶

  解旋酶:在复制开始时解开 DNA 螺旋。

  SSB 蛋白:与未缠绕的 DNA 单链结合,以防止复制过程中 DNA 螺旋的重组。

  DNA聚合酶

  真核细胞含有五种不同的 DNA 聚合酶;α、β、γ、δ和ε。

  DNA聚合酶α和δ复制染色体DNA,DNA聚合酶β和ε修复DNA,DNA聚合酶γ复制线粒体DNA。

  DNA 聚合酶 α 和 δ 通过冈崎片段合成滞后链。

  RNA引物由携带引物酶亚基的DNA聚合酶α合成。

  DNA聚合酶δ合成前导链。

  端粒酶是一种 DNA 聚合酶,它包含一个作为自身引物的完整 RNA,用于在染色体末端(端粒)复制 DNA。

  DNA 拓扑异构酶 I:通过在其中一条 DNA 链中产生切口,在复制过程中松弛 DNA 螺旋。

  DNA 拓扑异构酶 II:通过在两条 DNA 链中产生切口,在螺旋中形成超螺旋,从而减轻复制过程中 DNA 螺旋上的应变。

  DNA 连接酶:在相邻的 DNA 片段之间形成 3'-5' 磷酸二酯键。

  真核DNA复制过程

  染色体中每个线性 DNA 分子的复制从多个来源开始,每 30-300 kb 的 DNA 复制一个,取决于物种和组织,并从每个来源双向进行。

  在每个原点,都会形成一个复制气泡,其中包含两个沿相反方向移动的复制叉。在单一来源控制下复制的 DNA 称为复制子。DNA 合成继续进行,直到复制气泡合并在一起。

  在起点,酶解开双螺旋,使其成分易于复制。

  螺旋被解旋酶解开,形成一对复制叉。

  解开的螺旋由 SSB 蛋白和 DNA 拓扑异构酶稳定。

  所需的 RNA 引物由携带引物酶亚基的 DNA 聚合酶 α 制成。

  DNA 聚合酶 α 启动后随链的合成,首先生成 RNA 引物,然后用一小段 DNA 延伸它。

  然后 DNA 聚合酶 δ 合成冈崎片段的其余部分。

  前导链由 DNA 聚合酶 δ 合成。

  前导链在 5' 到 3' 方向上连续合成,而滞后链通过冈崎片段的形成在 5' 到 3' 方向上不连续合成。

  合成完成后,DNA 连接酶封闭冈崎片段之间以及引物周围的断裂,形成连续链。

  DNA校对

  在真核生物中,只有处理延伸(delta 和 epsilon)的聚合酶具有校对能力(3' → 5' 外切核酸酶活性)。

  如果检测到错误,则通过将 3' 到 5' 外切核酸酶活性替换为正确碱基来去除错误碱基。

  切除修复:

  去除由紫外线或其他突变碱基形成的嘧啶二聚体并替换它们。

  真核DNA复制的意义

  DNA复制是一个基本的遗传过程,对细胞生长和分裂至关重要。

  DNA复制涉及产生对生命至关重要的新核酸分子DNA。

  DNA复制对于适当调节细胞的生长和分裂很重要。

  它为下一代保存了整个基因组。

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