原核生物DNA复制的特点
原核生物DNA复制的特点
DNA拓扑异构酶
定义：能够改变 DNA拓扑结构的 酶
功能：在DNA复 制过程中，负责 解开DNA双螺旋 和重新缠绕，确 保复制顺利进行
分类：分为DNA 拓扑异构酶I和 DNA拓扑异构酶 II，具有不同的 酶活性和作用方 式
作用机制：通过 识别和结合DNA， 利 用 AT P 水 解 产 生的能量，改变 DNA的拓扑结构
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汇报人：X，如细胞周期、环境因素等， 以确保DNA复制的时序性和准确性。
复制过程简单
原核生物DNA复制不需要引物，直接以DNA两条链为模板进行复制。
原核生物DNA复制过程中，DNA聚合酶的合成与复制同步进行，不需要额外的调控。
原核生物DNA复制速度较快，可以在短时间内完成大量DNA的合成。
复制终止点的位置： 原核生物DNA复制 的终止点通常位于 复制起始点附近
复制终止点的特征： 复制终止点通常具 有特定的DNA序列， 如 Tu s - Te r 复 合 物
复制终止点的调控： 原核生物通过一系 列复杂的调控机制 来控制复制终止点 的活性
复制终止点的作用： 复制终止点的确定 有助于确保DNA复 制的准确性和完整 性
复制方式为二分裂
复制方式：原核生物DNA复制方式为二分 裂，即DNA分子在分裂时形成两个子代 DNA分子。
复制特点：原核生物DNA复制速度快，且 具有高度的保真性，保证了遗传信息的稳 定传递。
复制机制：原核生物DNA复制过程中， DNA聚合酶催化DNA链的延长，同时与 DNA模板链相互作用，确保复制的准确性。
其他酶类
DNA聚合酶：催化DNA链的合成 解旋酶：解开DNA双螺旋结构 引物酶：合成RNA引物 拓扑异构酶：调节DNA拓扑结构
简述原核生物dna的复制特点
简述原核生物dna的复制特点原核生物是指细菌和蓝细菌等没有真核细胞核的生物。
DNA的复制是细胞分裂的重要过程，保证了遗传物质的传递和维持。
原核生物的DNA复制具有一些特点，包括单一起点、双链复制、快速复制速度和高度准确性等。
原核生物的DNA复制起点是单一的。
在原核生物的染色体上，只有一个起始点（origin of replication），DNA复制是从这个起始点开始的。
这与真核生物的多起点复制不同。
起始点的选择和定位在原核生物中是一个复杂的过程，涉及到一系列的蛋白质和DNA序列的相互作用。
起始点的选择对于细胞的复制速度和准确性都有重要影响。
原核生物的DNA复制是双链复制的。
DNA分子由两条互补的链组成，复制过程中，每条链都作为模板来合成新的链。
复制的过程是半保留的，即每个新生成的DNA分子都包含一个旧链和一个新链。
这种双链复制方式使得复制速度更快，同时也更容易保持DNA序列的准确性。
原核生物的DNA复制速度非常快。
由于原核生物的基因组相对较小，而且没有复杂的细胞结构，因此其DNA复制速度可以达到每分钟几百个碱基对。
这种快速的复制速度是为了适应原核生物短的生命周期和快速繁殖的需求。
原核生物的DNA复制具有高度的准确性。
复制过程中，细胞会校对和修复错误的DNA序列，以保证新生成的DNA分子与模板DNA的一致性。
校对过程涉及到一系列的酶和蛋白质，它们能够检测和修复复制过程中出现的错误。
这种高度准确性的复制机制是保证基因组稳定性和遗传信息传递的重要保证。
除了以上特点之外，原核生物的DNA复制还具有一些其他的特点。
例如，原核生物的DNA分子是环状的，而不是线性的。
这种环状结构使得复制过程更加简化，同时也更容易保持基因组的完整性。
此外，原核生物的DNA复制过程中没有核糖体，所有的复制过程都发生在细胞质中。
这使得复制过程更加灵活和高效。
原核生物的DNA复制具有单一起点、双链复制、快速复制速度和高度准确性等特点。
原核生物的基因组复制机制
原核生物的基因组复制机制原核生物是指由原核细胞组成的生物，其特点是没有细胞核和其他细胞器。
原核生物的基因组复制过程相对于真核生物而言要简单得多，但也有其独特性和需要注意的问题。
一、原核生物的基因组复制基础原核生物的基因组是以环状DNA分子的形式存在的，每个环状DNA分子上大约有2000-4000个核苷酸，比真核生物的基因组大小要小得多。
原核生物往往只有单一的起始点和终止点，从起始点出发的两个复制叉合成了不同的方向，形成了复制眼。
这些复制叉继续向两个方向扩展，最终导致两个复制眼合并在一起，从而完成基因组复制过程。
二、原核生物的DNA复制机制原核生物的DNA复制机制被认为是半保留复制，即每个DNA分子的一个链是新合成的，另一个链是原有的。
在基因组复制开始之前，原核生物细胞必须准备好以下要素：复制起始点、单链结合蛋白、DNA聚合酶等。
细胞首先在复制起始点上作用一种特殊的酶，将DNA的双链分离得到两个单链DNA分子。
然后，单链结合蛋白结合在DNA链上，防止两个单链DNA重缠在一起。
接着，DNA聚合酶将新核苷酸等分子添加到原有DNA链的3'端，形成一个新的DNA链。
这个过程称为细胞DNA的扩展。
在原核生物的基因组复制中，还有一个重要的概念是"原" 与 "后代" 之间的关系。
原意味着来自于过去世代的DNA，而后代是新DNA复制的结果。
原直接与复制起始点相连，是新DNA复制之前的模板。
后代被复制成一个双链分子，并接受各种修改以适应当前环境和退化环境的需要。
三、其他复制相关机制原核生物的DNA复制过程中，还有许多与DNA复制相关的机制。
例如，阻止来自非向心的DNA复制，因为这些复制是电气化的。
一些细胞也有非标准的复制模式，例如可能利用反转录酶进行逆转录，生成组成类似于DNA的反转录产物。
此外，还有复制质量修正机制的存在，这些机制能够在基因组复制过程中修正错误的碱基序列或将自然变异和突变的DNA复制下来。
DNA复制过程有哪些特点
原核生物与真核生物复制的过程原核生物与真核生物复制的过程大体上均分为复制的起始、DNA链的延伸和复制的终止三个过程。
原核生物DNA的复制过程（以大肠杆菌为例）：复制起始：OriC起始位点由四个9个核苷酸（9-mer）的重复序列和三个13个核苷酸（13-mer）的重复序列组成。
DnaA 蛋白结合到9-mer结构上，使DNA形成一个环。
结果，双链DNA在富含A-T碱基的13-mer区域分开成为单链。
随后，DnaB-DnaC复合体结合到复制起始点上，形成预引发复合物。
然后，DnaB利用其解旋酶的活性使解链部分延长，并激发DnaG引发酶，进而形成一段RNA引物，起始DNA的复制（DNA聚合酶只能从3’羟基端起始复制）。
DNA链的延伸：DNA链一般形成两个复制叉进行双向复制。
DNA链的复制是半不连续复制，以3’-5’方向DNA链为模板合成的子链为前导链，另一条为后随链，后随链的合成以合成冈崎片段的方式进行。
延伸过程主要依靠DNA聚合酶III 靠其β夹钳牢固地结合在DNA链上并延DNA链移动。
冈崎片段一端的引物由DNA聚合酶I以切口平移的方式去除，然后由DNA连接酶连接为一体。
复制叉前进时由解旋酶依靠水解ATP的能量（一个ATP一个碱基）打开双链，单链与SSB结合并保持稳定。
DNA拓扑异构酶去除正超螺旋。
复制的终止：复制叉前行，当遇到22个碱基组成的重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus复合物使DnaB停止解链，复制叉前移停止，等相反方向复制叉到达后，由修复方式填补两个复制叉间的空缺。
随后，在DNA拓扑异构酶IV的作用下复制叉解体，释放子链DNA。
真核生物DNA的复制：真核生物DNA的复制过程与原核生物DNA的复制过程大体相同。
复制的起始：真核生物DNA复制从成百上千个起始位点上开始，形成多个复制叉。
DNA链的延伸：前导链由DNA聚合酶δ合成，DNA聚合酶δ是有高度前进能力的酶，后随链的冈崎片段由DNA聚合酶δ或DNA聚合酶ε合成。
原核生物与真核生物DNA复制的特点
原核生物与真核生物DNA复制的特点首先，从DNA复制起始点的角度来看，原核生物和真核生物之间存在巨大的差异。
在原核生物中，DNA复制起初由一个单一的起始点开始，称为复制起始点。
这个点只包含一个起始复制点的序列，因此原核生物的DNA复制过程是单点发起的。
相反，在真核生物中，复制起始点通常以复制起始区（origin of replication）的形式存在，这是由多个起始复制点组成的序列区域。
这意味着真核生物的DNA复制可以同时在多个起始点开始，并同时在整个染色体上进行。
其次，在DNA复制速度方面，原核生物和真核生物也有明显的区别。
原核生物的DNA复制速度相对较快，这是因为它们的基因组较小，通常只有一个环状染色体。
因此，原核生物可以在短时间内完成整个DNA复制过程。
相比之下，真核生物的基因组较大，DNA复制速度相对较慢。
此外，真核生物的DNA复制还受到染色质结构的限制，这需要复制酶能够对DNA 进行谨慎的解缠和拷贝，以确保复制的准确性。
第三，关于DNA复制过程的调控机制，原核生物和真核生物之间也有明显的差异。
在原核生物中，DNA复制是严格依赖于细胞周期的，往往发生在细胞分裂前的特定时间段内。
这是通过细胞表达特定的复制蛋白来实现的，这些复制蛋白会在适当的时间被合成并参与到复制过程中。
相反，真核生物的DNA复制是依赖于一系列复杂的调控步骤，这些步骤包括染色质结构的调整、复制酶的装配和活性调控等。
此外，真核生物的DNA复制还受到细胞周期调控系统的影响，这可确保复制过程能够与其他细胞过程协调进行。
最后，关于DNA复制的准确性和修复机制，原核生物和真核生物也有一些差异。
原核生物在DNA复制过程中存在一些自我校正机制，如核苷酸配对错误的修复和错配鉴别，以确保复制的准确性。
但原核生物的DNA修复机制较为简单，主要依靠限制内切酶和核酸酶来修复损坏的DNA链。
相比之下，真核生物的DNA复制和修复涉及复杂的修复系统和调控机制，包括核修复酶、错配修复酶和DNA损伤应答途径等。
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4、DNA聚合酶
现已发现在大肠杆菌中存在 DNA 聚合酶 I 、 II 、 III
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DNA聚合酶I不是复制大肠杆菌染色体 的主要聚合酶，它有5’→3’核酸外切酶活性 ，保证了DNA复制的准确性。它也可用来除 去冈崎片段5'端RNA引物，使冈崎片段间缺 口消失，保证连接酶将片段连接起来。
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3、DNA复制的引发与终止
A、旋转酶改变双螺旋的构象，解螺旋酶解开链。
B、SSB 结合到解开的单链上。 DNA聚合酶II的活性很低，若以每分钟酶促核苷酸掺入DNA的转化率计算，只有DNA聚合酶I的5%，所以也不是复制中主要的酶。
子（每条染色体上有多个复制起点） 3、真核细胞 DNA 复制的调控
目前认为DNA聚合酶II的生理功能主要是起修复DNA的作用。
成新的 RNA 引物。 真核细胞中 DNA 复制有三个调控点：
这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界是有普遍性的，因而称之为 DNA 的半不连续复制。 DNA聚合酶III包含有7种不同的亚单位和9个亚基，其生物活性形式为二聚体。
G、第二个冈崎片段形成， DNA 聚合酶Ⅰ切去引物， 并加上脱氧核苷三磷酸。
C、引发体合成 RNA 引物。 coli 的起始位点主要是 oriC ，与蛋白相互作用来启动复制。
所有DNA 聚合酶的方向都是 5 '→ 3 '，而不是 3 '→ 5 '。 coli 的起始位点主要是 oriC ，与蛋白相互作用来启动复制。
D、DNA 聚合酶Ⅲ作用下合成先导链。 F、复制叉继续前进，前导链连续合成，滞后链上合
dna复制的一般特点
dna复制的一般特点DNA复制是一种生物学过程，它在细胞分裂或有性繁殖中发生，确保基因信息的传递和遗传稳定性。
DNA复制的一般特点包括半保留复制、快速和准确性。
DNA复制是半保留复制。
在DNA复制过程中，DNA的两条链被分离，并且每条链作为模板用来合成新的互补链。
这意味着复制后的DNA分子包含一个旧的链和一个新的链，保留了原始DNA的信息，同时生成了一个完全相同的复制物。
DNA复制是一个快速的过程。
在细胞分裂中，DNA复制在有限的时间内完成。
这是因为细胞分裂周期有限，需要保证DNA复制在细胞分裂之前完成，以确保每个新细胞都能够获得完整的遗传信息。
DNA复制是一个高度准确的过程。
DNA是生物体内的遗传物质，其中包含着重要的基因信息。
为了保证每个新细胞都能够获得准确的遗传信息，DNA复制需要非常高的精确度。
在DNA复制过程中，有多种校正机制可以检测和修复错误的碱基配对。
这些校正机制可以大大减少复制错误的发生率，确保复制的准确性。
DNA复制的中心扩展是关于DNA复制的具体过程和相关机制的详细描述。
DNA复制的过程可以分为三个主要步骤：解旋、复制和连接。
首先，在解旋阶段，DNA双螺旋结构被酶解开，形成两条单链。
这个过程需要酶类分子，如DNA解旋酶，来打开DNA链。
解旋后，DNA链的两端形成了一个称为复制起点的特殊区域。
接下来是复制阶段。
在这个阶段，DNA复制酶（DNA聚合酶）开始合成新的DNA链。
DNA聚合酶沿着模板链，根据碱基互补配对的原则，向复制起点的方向合成新的DNA链。
具体来说，DNA聚合酶将适应的碱基与模板链上的碱基互补配对，形成新的DNA链。
这个过程是高度选择性的，确保只有正确的碱基被合成到新的DNA链上。
最后是连接阶段。
在复制过程中，DNA链是以不连续的小片段（Okazaki片段）合成的。
在连接阶段，DNA连接酶将这些小片段连接在一起，形成连续的DNA链。
这样，整个DNA复制过程就完成了。
原核生物与真核生物DNA复制过程及异同点
1底物成分：亲代DNA分子为模板，四种脱氧三磷酸核苷(dNTP)为底物，多种酶及蛋白质：DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引物酶、 DNA聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等；2过程：分为起始、延伸、终止三个过程；3聚合方向：5'→3'；4化学键： 3'，5'磷酸二酯键；5遵从碱基互补配对规律；6一般为双向复制、半保留复制、半不连续复制。
原核生物与真核生物DNA复制不同的特点：1真核生物为线性DNA,具有多个复制起始位点，形成多个复制叉，DNA 聚合酶的移动速度较原核生物慢。
原核生物为一般为环形DNA，具有单一复制起始位点。
2真核生物DNA复制只发生在细胞周期的S期，一次复制开始后在完成前不再进行复制，原核生物多重复制同时进行。
3真核生物复制子大小不一且并不同步。
4原核生物有9-mer和13-mer的重复序列构成的复制起始位点，而真核生物的复制起始位点无固定形式。
5真核生物有五种DNA聚合酶，需要Mg+。
主要复制酶为DNA聚合酶δ（ε），引物由DNA聚合酶α合成。
原核生物只有三种，主要复制酶为DNA聚合酶III。
6真核生物末端靠端粒酶补齐，而原核生物以多联体的形式补齐。
7真核生物冈崎片段间的RNA引物由核酸外切酶MF1去除，而原核生物冈崎片段由DNA聚合酶I去除。
8真核生物DNA聚合酶γ负责线粒体DNA合成。
9真核生物DNA聚合酶δ的高前进能力来自于RF-C蛋白与PCNA蛋白的互相作用。
原核生物DNA聚合酶III的前进能力来自与γ复合体（夹钳装载机）与β亚基二聚体（β夹钳）的相互作用。
10原核生物的聚合酶没有5→3外切酶活性，需要一种FEN1的蛋白切除5端引物，原核生物DNA聚合酶工具有5→3外切酶活性。
11原核的DNA Pol─Ⅱ复制时形成二聚体复合物，而真核生物的聚合酶保持分离状态。
原核生物与真核生物基因信息传递过程中的差异。
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---《分子生物学》 主讲人：罗龙欣
以大肠杆菌为例
一.基因组简介 1.双链环状DNA分子 2.复制起始区位于其 遗传图的84min附近
大肠杆菌染色体的复制是朝两个方向进 行的，环形DNA复制时，DNA会形成类 似字母θ的形状，两个复制叉在距起始点 180ο处会合。
3´
5´
RNA引 物
3´
5´
5´
3´
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
• （2）前导链的合 成是按5` → 3`方向 连续合成（复制叉 移动方向）；滞后 链的合成是：在单 链模板的岗奇片段 起点上，由RNA聚 合酶合成一小段 RNA或结合一小段 预先形成的RNA。Fra bibliotekSSB
RNA引物
DNA聚合 酶III DNA聚 合酶I
2、DNA复制的引发
开始DNA合成时，都需要RNA引物引发复 制，前导链只要有一段RNA引物，DNA聚 合酶就可以一直合成下去，而后随链的引 发过程比较复杂。
后随链的引发过程
• 引发前体:它由多种蛋白质dnaA、dnaB、 dnaC、n、n’、n’’和i组成。引发前体 再与引发酶(RNA聚合酶)结合组装成引发体。 • 引发体可以沿模板链5’→ 3’方向移动, 具有识别合成起始位点的功能，移动到一 定位置上即可引发RNA引物的合成。 • 移动和引发均需要ATP提供能量， n’蛋白 具有ATP酶的活力。引发体的移动与复制 叉移动的方向相同，与冈崎片段的合成方 向相反。
被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结 构，它以四聚体形式存在于复制叉处，待单链复 制后才掉下，重新循环。所以， SSB 蛋白只保持 单链的存在，并不起解链的作用。
3)DNA 拓扑异构酶（DNA topoisomerase）
• DNA拓扑异构酶在DNA解链时在将要打结 或已打结处作切口。下游的DNA穿越切口 并作一定程度的旋转，把结打开或解松， 然后旋转复位连结。这样解链就不因打结 的阻绊而继续下去。即使出现打结现象， 双链的局部打开，也会导致DNA超螺旋的 其他部分过度拧转，形成正超螺旋。拓扑 酶通过切断、旋转和再连接的作用，实现 DNA超螺旋的转型，即把正超螺旋变成负 超螺旋。
一、原核生物DNA的复制特点
• • • • • 1、DNA双螺旋的解旋 2、DNA复制的引发 3、DNA复制的延伸 4、DNA复制的终止 5、DNA聚合酶
1、DNA双螺旋的解旋
DNA 复制时，双链首先解开，形成复 制叉，复制叉的形成过程有多种酶和蛋白 质参与。将主要的酶和蛋白质介绍如下。
1)DNA 解链酶（ DNAhelicase ）
5´
RNA引 物
3´
5´
5´
3´
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
• 4）在DNA聚合酶 Ⅰ的5` → 3` 核酸 外切酶作用下， 水解除去RNA引 物，所出现的缺 口由聚合酶Ⅰ催 化DNA片段的继 续延长反应来填 补。
SSB
RNA引物
DNA聚合 酶III DNA聚 合酶I
3´
5´
RNA引 物
3´
5´
3´
5´
RNA引 物
3´
5´
5´
3´
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
• 3）以此RNA为引 物，从5` → 3`方 向合成DNA片段 （岗奇片段），直 到另一RNA引物 的5`-末端。该反 应由DNA聚合酶 Ⅲ或相应的DNA 聚合酶所催化。
SSB
RNA引物
DNA聚合 酶III DNA聚 合酶I
3´
用于把 DNA 双链解开形成单链。利 用水解 ATP 释放的能量，催化双链 DNA 解链。
2）单链结合蛋白（ SSB 蛋白）
SSB 蛋白可牢固地结合在单链 DNA 上，在 原核生物中表现出协同效应，如第一个 SSB 蛋白 结合到DNA 上去的能力为 1 ，第二个 SSB 蛋白
结合能力则高达 103 。 SSB 蛋白的作用是保证
• 5）由DNA连接酶将DNA片段连接起来，成 为大分子DNA链。
望各位批评指正
谢谢
3、DNA复制的延伸
• 前导链和后随链的合成同时进行。 • DNA 的复制过程中，所有DNA 聚合酶的方 向都是 5 '→ 3 '，而不是 3 '→ 5 '。前导链 是连续复制的，为了解释 3 '→ 5 '是如何合 成后随链的，冈崎提出了 DNA 的半不连续 复制。即后随链是通过冈崎片段的连接来 合成的，是不连续的，称之为 DNA 的半不 连续复制。
4、DNA复制的终止
5、DNA聚合酶
DNA聚合酶Ⅰ
DNA聚合酶Ⅱ
DNA聚合酶Ⅲ
总结
• 归纳起来，在 复制叉处 DNA的合成 可以分为以下 几步： • （1）首先由 解链蛋白和解 旋蛋白使 DNA双链解 开。
SSB
5´
3´
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
RNA引物
DNA聚合 酶III DNA聚 合酶I