今天,我们又来谈一个老话题“DNA的复制”,我们从事PCR工作都对这个词熟悉的不能再熟悉,那么各位对DNA的具体复制过程了解多少呢?
我们都知道DNA的复制是指生物体内以亲代DNA为模板,然后按照碱基互补规律合成子代DNA分子的过程。
我们今天就讲DNA的复制方式和参与DNA复制的酶及蛋白因子。
复制方式:DNA的复制方式是以半保留复制为基本特征的。DNA生物合成是以双螺旋结构部分解开形成两条单链,然后以每条单链为模板,然后按照碱基互补规律合成子代DNA分子。每个子代DNA分子中,一条来自亲代,另一条是合成的,保留了亲代的一半,所以称为半保留复制。
参与DNA复制的酶及蛋白因子,这里面的多种酶就比较绕,但是每个酶的名字又比较直指本意。
1、解螺旋酶:诶,我们看到这个词名是不是就懂了一半啦,对的,解螺旋酶的功能就是利用ATP供能将DNA双链之间的氢键解开,使DNA局部形成两条单链。那你知道是怎么发现解螺旋酶的呢?是在对大肠杆菌的研究中发现的。
2、拓扑异构酶:不知道拓扑这个词大家是怎么理解的呢?是指物体或图像作弹性移位而保持物体原来的性质。这个酶广泛存在于原核和真核生物中。我们常见的有两种拓扑异构酶I和Ⅱ两种;而这两种酶的功能分别是:拓扑异构酶I能切断DNA一条链,并且可以理顺超螺旋,不需要ATP供能;拓扑异构酶Ⅱ能够同时切断两条DNA链,将扭结、拧转的超螺旋松解,但是需要ATP供能;这两者之间还是有相当的差别。
3、DNA单链结合蛋白:我们从字面意思就能知道个大概,它能与解开的DNA单链结合,并且稳定DNA单链,同时也保护DNA单链免受核酸酶的水解。
4、引物酶:是复制起始时催化生成RNA引物的酶,但它不同于催化转录过程的RNA聚合酶,它们由不同的基因编码。引物酶是由dnaG基因编码的一种蛋白质称为DnaG,它能在复制的起始位点,催化以3`——5`走向的DNA单链为模板,以4种NTP为原料,然后按照碱基互补规律合成一段RNA引物。然后RNA引物可提供3 ' --OH末端,在后面进行dNTP间的聚合。
5、DNA聚合酶:是复制过程中起关键作用的酶。DNA复制的化学反应是由DNA聚合酶催化,使核苷酸之间形成3`,5`——磷酸二酯键的过程,其底物是dNTP。DNA聚合酶只能在模板的指导下在引物的3`——OH末端上以形成3`,5`——磷酸二酯键的方式逐个添加脱氧核苷酸。
6、DNA连接酶:除了DNA聚合酶,还有DNA连接酶,它能催化结合于同一模板DNA上的两个DNA片段的3`端与5`端之间形成磷酸二酯键,从而把复制过程中随从链形成的多个相邻的DNA片段连成完整的DNA长链。连接酶的这一反应需要消耗ATP
实验证明,连接酶可连接碱基互补双链中的单链缺口,但不能连接独立的DNA单链单或RNA单链的缺口。
7、端粒酶:常附着于真核生物线状染色体两头的端粒上,是由RNA和蛋白质构成的一种复合体,具有逆转录酶的活性,其中的RNA起逆转录模板的作用。真核生物的线状DNA复制时,两条新链5` -末端切除引物后留下的空缺,可由端粒酶催化dNTP间的聚合补全。
DNA的复制看其简单,实则复杂。