您的位置:首页>>公司动态>>行业资讯

DNA复制是如何发生的?涉及的酶有哪些?

发布时间:2022-03-10 10:39:48 阅读:15182次 来源:百度学术

  起始延伸终止 是 DNA 复制的三个主要步骤。现在让我们更详细地了解它们中的每一个:

  第 1 步:启动

  复制开始的点称为复制起点 (oriC)。解旋酶带来了链分离的过程,这导致了复制叉的形成。

  第 2 步:伸长率

  DNA 聚合酶 III 通过读取模板链上的核苷酸并专门添加一个接一个的核苷酸来制造新链。如果它读取模板上的腺嘌呤 (A),它只会添加一个胸腺嘧啶 (T)。

  第 3 步:终止

  当聚合酶 III 向滞后链添加核苷酸并产生冈崎片段时,它有时会在片段之间留下一两个间隙。这些缺口由连接酶填补。它还闭合双链 DNA 中的切口。

  现在让我们更详细地讨论这一切。

  我们都知道,每个人的生命开始时都是一个细胞,分裂形成两个细胞,而这两个细胞继续形成四个!这个过程帮助我们形成我们小小的身体,然后长成一个成年人!现在,当这一切发生时,我们的 DNA 也被分成这些细胞。但是细胞会将现有的 DNA 分成两部分吗?或者它会制作第二份副本?如果你认为是后者,那你就对了!该细胞确实会进行第二次复制,因此当形成两个子细胞时;他们每个人都有一套完整的DNA。

  DNA的结构

  在我们进入复制过程之前,让我们快速了解一下 DNA 的结构。众所周知,DNA是帮助我们的细胞有计划地发育和繁殖的遗传密码。因此,它被称为“生命蓝图”。回到它的结构,DNA由四个核苷酸组成。想一想核苷酸是什么?它们是分子,由磷酸基、糖环和氮碱基组成!这些核苷酸是腺嘌呤 (A)、胸腺嘧啶 (T)、鸟嘌呤 (G) 和胞嘧啶 (C)。 AG 称为嘌呤,而 TC 称为嘧啶。这些词可能会拗口,但经过一点练习,您将能够阅读它们。

嘌呤 嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 胞嘧啶

  DNA由两条链组成。这些链的核苷酸一个接一个地排列,这些核苷酸与另一条链上的核苷酸结合,形成梯状结构!现在核苷酸之间的结合是非常特异性的,并且结合是通过氢键。 A 将与 T结合 ,  C 将与 G 结合。这些核苷酸相互结合并称为 碱基对。因此,我们有它。一个看似永无止境的阶梯,由相互配对的核苷酸组成。但是还有一个变化,拿上那个梯子,把它扭起来!就是这样,我们的 DNA 看起来像一个简单的双螺旋,具有特定的核苷酸结合。容易,对吧?

双链DNA简单图

  DNA 双螺旋(图片来源:Forluvoft / Wikimedia Commons)

  方向性

  这些股线有两个指定的末端,称为 5' 和 3'(您可以将其理解为 5 素数末端和 3 素数末端)。这些数字表示端到端的化学方向。数字 5 和 3 分别代表糖环的第五和第三个碳原子。5' 是末端,它连接了一个磷酸基团,该磷酸基团连接到另一个核苷酸上。3' 末端很重要,因为在复制过程中,新核苷酸会添加到该末端。

  就方向而言,如果从左到右阅读时,一条链是 5' 到 3',则另一条链是 3' 到 5'。简而言之,股线以相反的方向运行。保持该方向以便于相反链的核苷酸之间的结合。

DNA 双螺旋的四个碱基对片段的化学结构。

  DNA 双螺旋的四个碱基对片段的化学结构。(图片来源:Thomas Shafee / Wikimedia Commons)

  复制过程

  复制整个 DNA 并非易事。人类基因组(基因组是指细胞中存在的一整套 基因 )有大约 30 亿个碱基对(核苷酸配对,记得吗?)。所以复制这么长的东西需要很多时间。但事实并非如此!因为我们的细胞有一组酶和蛋白质,可以加快这个过程!

  每种酶和蛋白质都有其特定的功能。让我们一步一步看这个过程。

  引发

  解旋酶——复制开始的点被称为复制起点。解旋酶带来了链分离的过程,这导致了复制叉的形成。它破坏碱基对之间的氢键以分离链。它使用从 ATP 水解获得的能量来执行该功能。

  SSB 蛋白——下一步是单链 DNA 结合蛋白与单链 DNA 结合。它的工作是阻止股线再次结合。

  DNA Primase – 一旦链分离并准备好,就可以开始复制。为此,需要在 Origin 处结合引物。引物是 RNA 的短序列,长度约为 10 个核苷酸。Primase 合成引物。

  伸长

  DNA 聚合酶 III – 这种酶通过读取模板链上的核苷酸并专门添加一个接一个核苷酸来生成新链。如果它读取模板上的腺嘌呤 (A),它只会添加一个胸腺嘧啶 (T)。它只能合成5'到3'方向的新链。它还有助于校对和修复新链。现在你可能会想,为什么聚合酶会继续沿着链工作而不是随机飘走?这是因为一种称为滑动夹的环状蛋白质将聚合酶固定到位。

  现在,当复制叉向前移动并且聚合酶 III 开始合成新链时,出现了一个小问题。如果你还记得的话,我提到过这两条线的走向是相反的。这意味着当两条链都在 5' 到 3' 方向合成时,一条将向复制叉的方向移动,而另一条将向相反方向移动。

  在与复制叉相同的方向合成的链被称为“前导”链。该链的模板沿 3' 到 5' 的方向延伸。聚合酶只需要连接一次,它就可以随着复制叉的前进而继续工作。然而,对于在另一个方向合成的链,即所谓的“滞后”链,聚合酶必须合成一个 DNA 片段。然后随着复制叉向前移动,它必须重新连接到可用的新 DNA 上,然后创建下一个片段。这些碎片被称为冈崎碎片(以发现它们的科学家冈崎玲二命名)。

  终止

  DNA 聚合酶 I – 如果您还记得,我们在 Origin 处添加了 RNA 引物以帮助聚合酶启动该过程。现在,由于已经制作了股线,我们需要移除底漆。这就是聚合酶 I 出现的时候。它需要 RNase H 的帮助来去除引物并填补空白。

  DNA 连接酶——当聚合酶 III 向滞后链添加核苷酸并产生冈崎片段时,它有时会在片段之间留下一两个间隙。这些缺口由连接酶填补。它还闭合双链 DNA 中的切口。

基因复制

  基因复制。(照片来源:LadyofHats Mariana Ruiz / Wikimedia Commons)

  一旦所有引物都被移除并且连接酶已经填补了所有剩余的空白,复制过程最终完成。这个过程为我们提供了两组相同的基因,然后将它们传递给两个子细胞。每个细胞只需一小时即可完成整个过程!花费这么短时间的原因是多个起源。细胞从多个点启动该过程,然后将这些片段连接在一起以创建整个基因组!

本文链接:https://www.zjby-biotech.com/news/hyzx/924.html

注释:[本文仅供阅读]不代表企业及作者的立场,如侵权请联系删除,欢迎分享本文,转载请保留出处!

推荐服务

  • 分子实验

    分子实验平台为广大科研工作提供蛋白、RNA和DNA分子类分析及检测服务···

  • 细胞实验

    细胞实验平台为广大科研工作者提供原代细胞提取、鉴定和培养相关服务···

  • 病理实验

    动物实验平台为广大科研工作者提供动物寄养、疾病模型构建和体内验证···

  • 动物实验

    动物实验平台为广大科研工作者提供科研成果向产品转化的服务,转化方···

  • 精准医疗

    精准医疗平台为癌症患者提供肿瘤移植动物体内服务,模拟患者癌症发展···