【正确答案】正确答案:(1)与复制有关的酶及蛋白质。 1)拓扑异构酶:通过切断并连接DNA双链中的一股或双股,改变。DNA分子拓扑构象,避免DNA分子打结、缠绕、连环,在复制的全程中都起作用。其种类有:拓扑异构酶I和拓扑异构酶II,拓扑异构酶I能切断DNA双链中一股并再连接断端,反应不需ATP供能;拓扑异构酶II能使DNA双链同时发生断裂和再连接,需ATP供能,并使DNA分子进入负超螺旋。 2)解螺旋酶:DNA进行复制时,需亲代DNA的双链分别作模板来指导子代DNA分子的合成,解螺旋酶可以将DNA双链解开成为单链。大肠杆菌中发现的解螺旋酶为DnaB。 3)单链结合蛋白(SSB):在复制中模板需处于单链状态,SSB可以使模板处于单链状态并保护模板不受核酸酶的降解,随着DNA双链的不断解开,SSB能不断的与之结合、解离。 4)引物酶:是一种RNA聚合酶,在复制的起始点处以DNA为模板,催化合成一小段互补的RNA。DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP聚合反应,若没有引物就不能起始DNA合成。引物酶能直接在单链DNA模板上催化游离的NTP合成一小段RNA,并由这一小段RNA引物提供3’-OH,经DNA聚合酶催化链的延伸。 5)DNA聚合酶:是依赖DNA的DNA聚合酶,简称为DNApol,以DNA为模板,dNTP为原料,催化脱氧核苷酸加到引物或DNA链的3"-OH末端,合成互补的DNA新链,即5’→3’聚合活性。原核生物的DNA聚合酶有DNA pol I、DNA pol Ⅱ和DNA pol Ⅲ,DNA pol Ⅲ是复制延长中真正起催化作用的,除具有5"→3"聚合活性,还有3’→5’核酸外切酶活性和碱基选择功能,能够识别错配的碱基并切除,起即时校读的作用;DNA pol I具有5’→3’聚合活性、3’→5’和5’→3’核酸外切酶活性,5’→3’核酸外切酶活性可用于切除引物以及突变片段,起切除、修复作用。另外,klenow片断是DNA pol I体外经蛋白酶水解后产生的大片段,具有DNA聚合酶和3’→5’外切酶活性,是分子生物学的常用工具酶。DNA pol II在无DNA pol I和DNA pol Ⅲ时起作用,也具有5’→3’和3’→5’核酸外切酶活性。 6)DNA连接酶:DNA连接酶用于连接双链中的单链缺口,使相邻两个DNA片段的3"-OH末端和5’-P末端形成3’,5’磷酸二酯键。DNA连接酶在DNA复制、修复、重组、剪接中用于缝合缺口,是基因工程的重要工具酶。 (2)DNA的复制过程:分为起始、延长和终止三个阶段。 1)复制起始:①辨认起始点,合成引发体:在E.coli,复制起始点称为oriC,具有特定结构能够被DnaA蛋白辨认结合,DnaB蛋白具有解螺旋作用,DnaC蛋白使DnaB蛋白结合于起始点,DNA双链局部被打开,引物酶及其他蛋白加入,形成引发体;②形成单链。DNA进行复制时,首先在拓扑异构酶作用下,使分子的超螺旋构象变化,然后在解链酶的作用下,解开双链,才能开始进行DNA的合成。解螺旋酶在蛋白因子的辅助下打开DNA双链,单链结合蛋白SSB结合于处于单链状态模板链上;拓扑异构酶使DNA分子避免打结、缠绕等,在复制全过程中起作用;③合成引物。引发体中的引物酶催化合成RNA引物,由引物提供3’一OH基,使复制开始进行。领头链和随从链均由引物酶合成引物,随从链在复制中需多次合成引物。 2)复制延长:①复制方向。原核生物如E.coli,只有一个起始点oriC,两个复制叉同时向两个方向进行复制,称为双向复制;②链的延长。按照与模板链碱基配对的原则,在DNA聚合酶Ⅲ的作用下,逐个加入脱氧核糖核酸,使链延长。由于DNA双链走向相反,DNA聚合酶只能催化核苷酸从5’→3’方向合成,领头链的复制方向与解链方向一致,可以连续复制,而另一股模板链沿5’→3’方向解开,随从链的复制方向与解链方向相反,复制只能在模板链解开一定长度后进行,因此随从链的合成是不连续的,形成的是若干个冈崎片段。DNA聚合酶I的即时校读,DNA聚合酶Ⅲ的碱基选择功能,使复制具有保真性。 3)复制终止:原核生物如E.coli,他的两个复制叉的汇合点就是复制的终点。由RNA酶切去前导链和后随链中的引物,引物留下的空隙由DNA聚合酶I催化,四种脱氧核糖三磷酸为原料自5’→3’方向延长填补。最后,DNA连接酶由ATP供能,将两个不连续片段相邻的5’-P和3’一OH连接起来,成为连续的子链,复制完成。 (3)原核生物与真核生物DNA复制过程的不同点: 1)真核生物中DNA进行的速度约为50核苷酸/s,仅为原核生物的1/10。但真核生物染色体上DNA复制起始点有多个,因此可以从几个起始点同时进行复制。如人染色体上平均有100个起始点,其上有200个复制叉进行复制。真核生物复制起始点在发育过程中可以发生变化,如果蝇在胚胎发生早期,其最大染色体上有6000个复制又。因此,真核生物复制起始点还受细胞周期时相的控制。 2)真核生物DNA复制只发生在细胞周期的特定时期,即合成期(S期)。而且真核生物染色体在全部复制完成之前,各个复制点不能开始新的复制,也就是说,每个细胞周期内复制起始点只能发动一次,即核内DNA合成只能进行一次。而原核生物DNA复制起始点却不受这种调控,在一个细胞周期内可以连续开始新的复制事件。 3)真核生物参与DNA复制的DNA聚合酶及蛋白质因子与原核生物有区别。前者的DNA聚合酶中,DNApola及DNA polδ在细胞核内DNA复制中起主要作用,DNA polδ催化前导链及随从链的合成,增殖细胞核抗原(PCNA)参与其作用,DNA pola与引物酶共同引发链的合成。DNA polδ有3’→5’外切酶活性,故有校正功能。DNA polγ是线粒体中的复制酶。 4)真核生物DNA复制过程中的引物及冈崎片段的长度均小于原核生物。动物细胞中的引物约为10个核苷酸,而原核生物中则可高达数十个。真核生物中冈崎片段约有100~200个核苷酸,而原核生物中则可高达1000~2000个核苷酸。 相同点:均为半保留复制;半不连续复制;都有起始、延伸、终止三阶段;具高保真性。
【答案解析】