《生物与化学原理》DNA的复制
2024-10-02 16:04:30 8 举报AI智能生成
该思维导图是一杨荣武先生的《生物化学原理》为基础，做成的
作者其他创作
大纲/内容
参与复制的酶
DNA聚合酶DNAP
催化机制图解
细菌的DNAP
DNA聚合酶I
具有外切酶和聚合酶的活性
外切酶用于矫正和切除5'段的RNA引物
3'外切酶用于校对
5'外切酶用于切除5'端的引物
复制校对机制
DNA聚合酶II
具有3'外切酶和5'外切酶的活性
主要用于纠错
DNA聚合酶III
结构
滑动钳
保持校正
提高进行性
促进α的二聚体化
图示
DNA聚合酶IV
DNA聚合酶V
真核生物DNA聚合酶
α
用于引物的合成
用于DNA的复制
复制时本身没有校对能力（RNA引物不需要很高的忠实性）
但是复制蛋白ARPA可以与它相互作用稳定结构，减少出错
但是复制蛋白ARPA可以与它相互作用稳定结构，减少出错
β
由于纠错
γ
存在于线粒体中
用于线粒体DNA的复制
δ
与PCNA分裂细胞抗原结合形成滑动钳结构
ε
与δ和PCNA的复合物结合完成DNA的复制
DNA解链酶
SSB单链结合蛋白
可以暂时维持单链状态
防止DNA单链区自发形成双螺旋
防止单链水解
DNA拓扑异构酶
利用DNA的断裂、旋转和重新连接的方式改变DNA的拓扑学性质
现阶段发现的的拓扑异构酶都是通过两次转酯反应完成的
转酯反应
利用这种共价中间复合物的方式既固定了断裂的磷酸二酯键的能量，又大大降低了DNA链上出现永久切口的可能性
按照DNA的断裂方式可分为
I型
只切一条链
用于引入负超螺旋
清除复制时的正超螺旋
不耗能
II型
切开两条链
在DNA复制前引入负超螺旋
将两个缠绕的链分开
耗能
DNA引发酶
是一种RNA聚合酶
负责引物RNA的合成
细菌的引发酶是DnaG蛋白
切除引物的酶
细菌利用DNA聚合酶I和RNaseI
RNaseI主要用于切除RNA和DNA杂交的链
真核生物利用RNaseI和FEN1翼式内切酶
由RNaseI切下大部分RNA剩下一个核苷酸由FEN1来收尾
DNA连接酶
用于缝合相邻的冈崎片段
需要消耗能量
细菌喜欢用NAD
真核喜欢用ATP
端粒酶
用于复制端粒
端粒可以用来
保护染色体
防止染色体融合，重组和降解
DNA复制的详细机制
θ复制
复制起始
结合有ATP的DnaA蛋白四聚体在HU蛋白和整合宿主因子IHF帮助下识别结合oriC的9bp重复序列
HU是细菌内最丰富的DNA结合蛋白，与IHF有相同的结构但是不具有特异性
HU可以用来调节IHF于oriC结合情况
DnaA蛋白之间自助装成蛋白质核心，形成核小体结构
利用DnaA的ATP水解酶活性将13bp富含AT序列进行解链形成长约45bp的开放的起始复合物
在DnaC蛋白和DnaT蛋白的帮助下，将DnaB蛋白招募到解链区形成引发体
解链区不断扩大利用SSB蛋白维持单链
PriA、PriB和PriC蛋白帮助下,DnaG被招募到复制叉，结合
复合体沿着DNA模板链合成RNA引物
复制延伸
形成复制体
前导链的合成
后随链的合成
复制终止
在细菌的DNA上通常会有终止区，终止区利用物质的蛋白质Tus蛋白，会结合在特异性的区域终止复制
最后完成与子代的分离
滚环复制
某些噬菌体和一些质粒以这种方式复制
效率高，不存在拓扑障碍
D环复制
一般是线粒体和叶绿体DNA的方式
是单向复制
真核复制方式
与细菌相比
起始过于复杂
要解决核小体和染色体结构的影响
复制速度偏慢，但合成量比细菌多
具有多个复制子
冈崎片段更小
需要端粒酶解决直链末端合成问题
复制受到严格调控
没有大肠杆菌的特定终止区
步骤
不要求全部掌握，有兴趣可以找我专门出的真核复制方式思维导图（还未完全完成）
复制的常见特征
以亲代链作为模版
以4种:dNTP(dATP、dTTP、dCTP、dGTP)
利用时一般要有Mg的参与
利用时一般要有Mg的参与
屏蔽磷酸基团的负电荷
复制需要解链
半保留复制
通常需要引物
复制方向始终是5'->3'
拥有固定的起始位点
由多个短而重复的序列组成
可以被多个亚基的复制起始区的蛋白结合
通常富含AT碱基对
多为双向复制
存在半不连续复制
高度忠实性
高度进行性
复制的高忠实性
利用核苷酸浓度平衡，抵消浓度导致的不同dNTP更容易进入的现象
DNA聚合酶的高度选择性
聚合酶自我校对（例如DNA聚合酶I）
错配修复
使用RNA引物
虽然RNA不稳定但作为引物不需要多高的忠实性，这样可以避免开始核苷酸高概率错配的问题
DNA复制的调控
细菌
可以利用DNA腺嘌呤甲基转移酶Dam
利用甲基进行调控
真核
利用周期蛋白来激活每一个阶段的工作，保证DNA在一个周期内只完成一次复制
激活后周期蛋白的去路
被水解
泛酰化降解
被增脂蛋白隔离
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