真核生物DNA复制过程
简述dna复制的特点及过程
简述dna复制的特点及过程I. 引言DNA复制是生命中最基本的过程之一，也是细胞分裂和生殖的必要步骤。
在这个过程中，DNA双链分离并被复制成两条完全相同的新链。
本文将详细介绍DNA复制的特点及过程。
II. DNA复制的特点1. 半保留性复制：在DNA复制过程中，每个新合成的双链都包含一个旧链和一个新链，因此它们被称为半保留性。
2. 顺向复制：DNA双链从5'端到3'端依次进行复制，这种方式称为顺向复制。
3. 半连续性复制：在DNA合成中，一个新链被连续地合成，而另一个新链则是不连续地合成，并以小片段（Okazaki片段）的形式出现。
III. DNA复制的过程1. 起始点识别：起始点是开始DNA复制的位置。
在真核生物中，起始点通常由序列AT-rich组成。
起始点识别因子将结合到该区域并启动DNA解旋酶。
2. DNA解旋：解旋酶结合到起始点附近并开始分离双链。
这个过程需要能量，并且会产生张力。
3. 建立原始链：在解旋的DNA链上，一个RNA引物被合成，作为DNA聚合酶的起始点。
DNA聚合酶可以开始在RNA引物上合成新链。
4. DNA聚合：DNA聚合酶沿着模板链向3'端移动，并在新链上依次添加互补碱基对。
这个过程需要能量，并且会产生新的张力。
5. 拼接：Okazaki片段被DNA连接酶粘接在一起，形成一个完整的新链。
6. 终止：当复制到某个特定序列时，复制过程停止，并且酶和其他蛋白质离开DNA。
IV. DNA复制的调控1. 起始点控制：起始点识别因子和其他蛋白质可以通过结合到特定序列来控制起始点位置和频率。
2. 复制泡大小控制：每个起始点会形成一个复制泡，其中包含两个双链。
细胞可以调整复制泡大小来控制复制速率和效率。
3. DNA损伤检测和修复：如果在DNA复制期间发生损伤或错误，细胞可以通过检测和修复损伤来保持基因组稳定性。
V. 结论DNA复制是生命中最基本的过程之一，它确保了每个新生命体的遗传信息得以传递。
原核生物与真核生物DNA复制过程及异同点
原核生物与真核生物DNA复制共同得特点：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复制不同得特点：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聚合酶得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得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与13-mer得重复序列构成得复制起始位点，而真核生物得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得形式补齐。
7真核生物冈崎片段间得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得高前进能力来自于RF-C蛋白与PCNA 蛋白得互相作用。
原核生物DNA聚合酶III得前进能力来自与γ复合体（夹钳装载机）与β亚基二聚体（β夹钳）得相互作用。
10原核生物得聚合酶没有5→3外切酶活性，需要一种FEN1得蛋白切除5端引物，原核生物DNA聚合酶工具有5→3外切酶活性。
11原核得DNA Pol─Ⅱ复制时形成二聚体复合物，而真核生物得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得差异。
原核生物与真核生物DNA复制过程及异同点
原核生物与真核生物DNA复制过程及异同点原核生物和真核生物都有一个共同的目标，即通过DNA复制来传递遗传信息。
然而，它们之间的DNA复制过程在许多方面有很大的异同。
在原核生物中，例如细菌，DNA复制过程通常涉及三个主要步骤：初始化、复制和终止。
在初始化阶段，DNA双链被解旋，并有一个作为起始点的特定序列称为起始点。
在这个区域，DNA链被“解开”，形成两条单链。
然后，在复制阶段，DNA聚合酶酶按照单链的方向在DNA模板上滑动，并通过添加互补的核苷酸来合成新的DNA链。
在这个过程中，每一条互补链成为新的DNA链，利用原有的DNA作为模板进行复制。
最后，在终止阶段，DNA链与模板分离，并两个新合成的DNA被分隔开。
与之不同，真核生物的DNA复制需要更多的步骤和复杂的机制。
真核生物的DNA复制通常涉及以下几个关键过程：初始化、复制和终止。
在初始化阶段，一个复制起始点复合物被形成，这是由一些特定蛋白质组成的复合物，它们负责在DNA双链之间形成一个“开口”。
该起始点通常包含一些保守的序列和其他特征，以帮助DNA聚合酶酶能够选择正确的地方开始复制。
在复制阶段，DNA聚合酶复制酶与其他辅助蛋白一起在DNA模板上滑动，并沿着模板合成新的DNA链。
然而，与原核生物中的DNA聚合酶不同，真核生物中DNA聚合酶复制酶通常有多个亚单位，每个亚单位具有不同的功能，并需要一些配合的蛋白质来完成复制过程。
此外，真核生物的DNA复制过程还涉及DNA拳卷和解旋过程，以帮助DNA复制酶复制DNA链。
这些过程由一些拳卷和解旋酶负责，这些酶能够在复制过程中产生一个单链DNA模板，以便DNA复制酶复制新的DNA链。
在终止阶段，复制过程以类似于原核生物的方式结束。
新合成的DNA 链被分离，复制起始点复合物被解体，然后两个新合成的DNA分隔开。
总结来说1.异同点：原核生物的DNA复制通常涉及三个主要步骤，而真核生物的DNA复制需要更多的步骤和复杂的机制。
原核生物及真核生物DNA复制
真核生物DNA聚合酶及有关蛋白
表 真核生物五种DNA聚合酶
DNA聚合 酶
位置
功能α核 引发 Nhomakorabeaδ
核 合成
ε
核 修复
βγ
核 线粒体 修复 复制
相对活性 80% 分子量 300K
170-230K
250K
亚基
3’→5’ 外切
催化核心（180K） 催化核心
催化核
两个引物酶(60,50K) (125K)
心
一个未知
原核生物及真核生物DNA复制
9、单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein)：稳定已被解开的DNA 单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶 降解。
原核生物及真核生物DNA复制
（三）DNA的复制过程（大肠杆菌为例）
双链的解开
RNA引物的合成
DNA链的延伸
切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的
5、 DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶 ●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物 ●反应需要有模板的指导 ●反应需要有3-OH存在 ●DNA链的合成方向为5 3
原核生物及真核生物DNA复制
原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌）
性质
聚合酶Ⅰ 聚合酶Ⅱ 聚合酶 Ⅲ
3' 5 '外切活性 +
+
+
5' 3 '外切活性 +
在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并 连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的 方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一 条完整的DNA链为原滞核生后物及链真核。生物DNA复制
在DNA复制过程中，前导链能连续合成， 而滞后链只能是断续的合成53 的多 个短片段，这些不连续的小片段称为冈 崎片段。
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。
14.2.2真核生物DNA复制的过程
14.2.2 真核生物DNA 复制的过程复制的过程起始延长终止一、真核生物复制的起始真核生物的复制起始点要比原核生物短真核生物每个染色体有多个起始点,习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon)。
复制子多复制子复制。
复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。
一、真核生物复制的起始DNA-polδ（解螺旋酶活性）DNA-polα（引物酶活性）它与引发酶形成复合物，合成RNA引物，然后再利用其DNA聚合酶活性将引物延伸，产生起始的DNA，从而形成RNA-DNA引物。
拓扑酶复制因子C(replication factor C, RFC)增殖细胞核抗原（proliferation cell nuclear antigen，PCNA）在复制起始和延长中起关键作用。
PCNA 为同源三聚体，具有与E.coli DNA聚合酶Ⅲ的β亚基相同的功能和相似的构象，即形成闭合环形的可滑动DNA夹子，在RFC的作用下PCNA结合于引物－模板链；并且PCNA使polδ获得持续合成能力。
二、真核生物复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换DNA-polδ和polα分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。
在复制叉及引物生成后，DNA-polδ通过PCNA的协同作用，逐步取代polα，在RNA引物的3 -OH基础上连续合成领头链。
随从链引物也由polα催化合成。
然后由PCNA协同，polδ置换polα，继续合成DNA子链。
真核DNA聚合酶转换和后随链合成3'5'5'3'领头链3'5'3'5'亲代DNA后随链引物核小体三、真核生物DNA 合成后立即组装成核小体5’5’3’3’5’5’3’3’真核生物复制叉相遇，终止复制5’3’ori ori 5’3’ori ori真核生物染色体DNA 呈线状，复制在末端停止。
染色体两端DNA 子链上最后复制的RNA 引物，去除后留下空隙。
原核生物与真核生物DNA复制过程及异同点
原核生物与真核生物D N A复制过程及异同点文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）原核生物与真核生物D N A复制共同的特点：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。
真核染色体DNA复制的过程
真核染色体DNA复制的过程DNA复制过程大致可以分为复制的引发，DNA链的延伸和DNA复制的终止三个阶段。
(一)DNA复制的引发复制的引发(Priming)阶段包括：a.DNA复制起点双链解开，b.通过转录激活步骤合成RNA分子，c.RNA引物的合成，d.DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA 的3'-OH末端复制。
引发的关键步骤就是前导链DNA的合成，一旦前导链DNA的聚合作用开始，滞后链上的DNA合成也随着开始，在所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滞后链模板转录一短的RNA分子。
在有些DNA复制中，(如质粒ColE)，该RNA分子经过加式成为DNA复制的引物。
但是，在大部分DNA复制中，该RNA分子没有引物作用。
它的作用似乎只是分开两条DNA链，暴露出某些特定序列以便引发体与之结合，在前导链模板DNA上开始合成RNA引物，这个过程称为转录激活(transcriptional activation)，在前导链的复制引发过程中还需要其他一些蛋白质，如大肠杆菌的dnaA蛋白。
这两种蛋白质可以和复制起点处DNA上高度保守的4个9bp长的序列结合，其具体功能尚不清楚。
可能是这些蛋白质与DNA复制起点结合后能促进DNA聚合酶Ⅲ复合体的七种蛋白质在复制起点处装配成有功能的全酶。
DNA复制开始时，DNA螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA解开，通过转录激活合成的RNA分子也起分离两条DNA链的作用，然后单链DNA结合蛋白质结合在被解开的链上。
由复制因子X(n蛋白)，复制因子Y(n'蛋白)，n"蛋白，i蛋白，dnaB蛋白和dnaC蛋白等6种蛋白质组成的引发前体(preprimosome)，在单链DNA结合蛋白的作用下与单链DNA结合生成中间物，这是一种前引发过程。
引发前体进一步与引物酶(primase)组装成引发体(primosome)。
引发体可以在单链DNA上移动，在dnaB亚基的作用下识别DNA复制起点位置。
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3个序列(B1、B2和B3)可以增加复制起点的效率， 其中B2的9个碱基与上述ARS共有序列相同
真核DNA复制叉主要蛋白质的功能
蛋白质
功能
RPA
单链DNA结合蛋白，激活DNA聚合酶，使解旋酶容易结合DNA
端粒酶（telomerase）是一种核糖核蛋白（RNP），由 RNA和蛋白质组成
端粒酶以自己的RNA组分作为模板，以染色体的3’端 ssDNA（后随链模板）为引物，将端粒序列添加于染色体 的3 端。这些新合成的DNA为单链
端粒酶催化作用的爬行和端粒的延长过程
五、真核生物染色体DNA在每个细胞周 期中只能复制一次
DNA连接酶Ⅰ 连接冈崎片段
DNA解旋酶 DNA双螺旋解链，参与组装引发体
TolⅠ和TolⅡ 拓扑异构酶，去除负超螺旋（使解旋酶容易解旋），去除复制叉前方产生的正 超螺旋
二、真核生物复制的延长发生DNA聚合酶转换
现在认为pol α主要催化合成引物，然后迅速被具 有连续合成能力的DNA pol δ和DNA pol ε所替 换，这一过程称为聚合酶转换。DNA pol δ负责 合成后随链，DNA pol ε负责合成前导链。
复制的起始需要DNA-pol α（引物酶活性）、 pol δ和pol ε参与。还需解螺旋酶活性、拓扑 酶和复制因子(replication factor, RF)
酵母复制起始点
酵母染色体含有多个复制起点。
酵母复制起点为自主复制序列（autonomously replicating sequences，ARS）：
3
5
+
5
3
3
端粒（telomeres）由富含TG的重复序列组成 人的端粒重复序列为5’-(TnGn)x-3 这些重复序列多为双链，但每个染色体的3’
端比5端长，形成单链ssDNA。这一特殊结构 可解决染色体末端复制问题
端粒酶(telomerase)
组成： 端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR) 端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1) 端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT)
DNA合成期
G2
S
M 哺乳动物的 细胞周期
G1
细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关 键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活 性有关
蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子 而实施调控作用
一、真核生物复制的起始与原核基本相似
真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制 子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式 激活而不是同步启动
ORC至少募集两种解旋酶加载 蛋白Cdc6和Cdt1
三种蛋白质一起募集真核细胞 解旋酶Mcm2-7
pre-RC的激活 和组装真核 DNA复制叉
CDK控制pre-RC的形成和激活
真核细胞通过依赖细胞周期蛋白的蛋白激 酶（cyclin-dependent kinases，CDK）严格 控制pre-RC的形成和激活
PCNA
激活DNA聚合酶和RFC的ATPase活性
RFC
有依赖DNA的ATPase活性，结合于引物-模板链，激活DNA聚合酶，
促使PCNA结合于引物-模板链
Pol /引发酶 合成RNA-DNA引物
Pol /
DNA复制，核苷酸切除修复，碱基切除修复
FEN1
核酸酶，切除RNA引物
RNAse H
核酸酶，切除RNA引物
DNA聚合酶/转换
前导链：出现在引发后期 后随链：发生于每个冈崎片段合成之际
发生DNA聚合酶转换的原因是Pol 不具备 持续合成能力
DNA聚合酶转换的关键蛋白是RFC
真核DNA聚 合酶转换和 后随链合成
三、真核生物DNA合成后立即组装成核小体
亲代DNA
5
3
5 3
引物 核小体
第四节
真核生物DNA复制过程
Eukaryotic DNA replication process
真核生物与原核生物DNA复制的差异： 真核生物复制子多、冈崎片段短、复制叉前进速度慢等 DNA复制从引发进入延伸阶段发生DNA聚合酶转换 切除冈崎片段RNA引物的是核酸酶RNAse H和FEN1等
3 5
前导链
后随链
3 5
四、端粒酶参与解决染色体末端复制问题
染色体DNA呈线状，复制在末端停止 复制中冈崎片段的连接，复制子之间的连接 染色体两端DNA子链上最后复制的RNA引物
，去除后留下空隙
切除引物的两种机制
线性DNA复制一次端粒缩短
5
3
3
553源自3553
真核所有染色体DNA复制仅仅出现在细胞 周期的S期，而且只能复制一次
前复制复合物在G1期形成而在S期被激活
复制基因（replicator）是指DNA复制起始 所必需的全部DNA序列
真核细胞DNA复制的起始分两步进行，即复 制基因的选择和复制起点的激活
前复制复合物（pre-RC）的形成
复制起点识别复合物（origin recognition complex， ORC）识别并结合复制基因
Cdk功能： 激活pre-RC，以起始DNA复制 抑制形成新的pre-RC
六、真核生物线粒体DNA按D环方式复 制
D-环复制（D-loop replication）是线粒 体DNA的复制形式
DNA-pol γ dNTP