问答题
(南京师范大学2008年考研试题)简述原核生物DNA的复制过程。真核和原核生物DNA的复制有何区别?
【正确答案】正确答案:DNA复制,即DNA生物合成,是以碱基互补为基础的一个严格的脱氧核苷酸分子逻辑组合的过程,对真核细胞来说,它发生在细胞周期的S期。揭示DNA复制的奥秘,起初是从原核细胞开始的,从中积累了丰富的实验依据,发现DNA复制的规律。 (1)原核生物DNA复制(DNA复制)基本上可分起始、延长和终止三个阶段。 第一阶段:复制起始。 (a)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Dna A蛋白辨认结合,Dna B蛋白具有解螺旋作用,Dna C蛋白使Dna B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。 (b)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的模板链上;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。 (c)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’-OH基,使复制开始进行。前导链和后随链均由引物酶合成引物,随从链在复制中需多次合成引物。 第二阶段:复制延长。 (a)复制方向。原核生物如E.coli,只有一个起始点oriC,两个复制义同时向两个方向进行复制,称为双向复制。 (b)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舣链走向相反,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。 第三阶段: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酶切去领头链和随从链中的引物,引物留下的空隙山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5’一P和3’一OH连接起来,成为连续的子链,复制完成。 (2)真核和原核生物DNA的复制有许多区别,主要有: (a)真核牛物中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个复制叉。因此,真核生物复制起始点还受细胞周期时相的控制。 (b)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。 (c)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,DNA pol α及DNA pol δ在细胞核内DNA复制中起主要作用,DNA pol δ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 pol α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 pol γ是线粒体中的复制酶。 (d)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。
【答案解析】