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DNA的复制是你想象不到的更精彩 dna复制特点

dna复制的特征(DNA复制比你想象的更令人兴奋)
高中生物:DNA复制比你想象的更精彩！
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DNA复制最重要的特征是半保守复制和半不连续复制 。

在复制的过程中，原来双螺旋的两股没有被破坏 。它们被分成独立的链，每个旧链被用作模板来合成新链 。这样，两个新合成的DNA分子中，一条链是旧的，另一条链是新的，所以这种复制方式叫做半保守复制 。
DNA的两条链是反向平行的，一条是5’→3’，一条是3’→5’ 。在复制的起点，两条链解开形成复制泡)，DNA DNA复制到两边形成两个复制叉 。
随着DNA的不断解旋，两条链变成了单链，可以作为模板合成新的互补链 。然而，生物细胞中所有的DNA聚合酶都只能催化5’→3’延伸 。因此，当以3\'→5\ '链为模板链时，DNA聚合酶可以沿着5\'→3\ '方向合成一条互补的新链，称为前导链 。当另一条链作为模板时，不能连续合成新的链，这条链称为滞后链 。
这时，DNA聚合酶开始从复制叉的位置向远离复制叉的方向合成一条新的1?2 kb链 。复制叉向前移动相应距离后，重复这一过程，合成另一条大小相似的新链，称为冈崎片段 。
最后，另一种DNA聚合酶和DNA连接酶负责去除这些冈崎片段之间的RNA引物，并填补缺口，使冈崎片段连接成完整的DNA链 。这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物细胞中很常见，称为DNA的半不连续复制 。
1.参与DNA复制的物质
DNA复制是一个复杂的过程，需要模板、原材料——脱氧核苷三磷酸(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)、酶和蛋白质的参与 。
(1)解旋酶
DNA复制涉及的第一个问题是DNA的两条单链应该在复制叉位置解开 。双链DNA不会自动解开 。细胞中有一种特殊的蛋白质，可以让DNA在复制叉处打开 。这是螺旋酶 。解旋酶可与单链DNA和ATP结合，ATP水解为ADP产生的能量沿DNA链前移，促进双链DNA打开 。
(2)单链DNA结合蛋白(SSB)
解旋酶沿着复制叉的方向前进，产生单链区域，但这种单链DNA极不稳定，很快会再次配对形成双链DNA或被核酸酶降解 。细胞内存在大量的单链DNA结合蛋白(SSB ),能快速与单链DNA结合，防止其重新配对或降解 。SSB与单链DNA结合后，使DNA拉伸，有利于复制 。当一条新的DNA链合成到某个位置时，该位置的SSB就会脱落，脱落的SSB可以重新利用 。
(3)DNA拓扑异构酶
DNA在细胞中往往以超螺旋状态存在，DNA拓扑异构酶催化同一DNA分子在不同超螺旋状态之间的转化 。有两种DNA拓扑异构酶 。DNA拓扑异构酶I的作用是暂时切断一条DNA链，形成酶-DNA共价中间体，松弛超螺旋DNA，然后在没有任何辅助因素的情况下，将切断的单链DNA连接起来；DNA拓扑异构酶ⅱ能在DNA分子中引入负超螺旋，能暂时切割并重新连接双链DNA，同时需要ATP水解提供能量，如大肠杆菌中的DNAgyrase 。
(4)引发酶
起始酶在复制起点合成RNA引物，并起始DNA复制 。它与RNA聚合酶的不同之处在于，起始子可以催化核糖核苷酸和脱氧核苷酸的聚合，而RNA聚合酶只能催化核糖核苷酸的聚合 。其功能是启动DNA转录合成RNA，将遗传信息从DNA转移到RNA 。
(5)DNA聚合酶
DNA聚合酶首先在大肠杆菌中发现，后来在其他原核生物中也发现了 。它们的共同性质是:以脱氧核苷三磷酸(dNTP)为前体催化DNA合成；需要模板和引物的存在；无法启动新DNA链的合成；催化dNTP添加到延伸的DNA链的3’-OH末端；催化DNA合成的方向是5’→3’ 。
(6)DNA连接酶
1967年三个实验室同时发现了DNA连接酶 。它是一种闭合DNA链中缺口的酶，ATP或NAD水解提供的能量催化DNA链的5’-磷酸基团末端和另一条DNA链的3’-0h生成磷酸二酯键 。只有两条相邻的DNA链可以被DNA连接酶连接 。
2.DNA复制的引发
所有的DNA复制都是从一个固定的起点开始的，而已知的DNA聚合酶只能延伸现有的DNA链，而不能从头合成DNA链 。那么新DNA的复制是如何开始的呢？发现当DNA复制时，一段RNA引物首先由DNA模板上的起始子合成，然后由DNA聚合酶从RNA引物的3’端合成一条新的DNA链 。对于主链，这个引发过程相对简单 。只要有RNA引物，就可以从中合成DNA聚合酶 。但对于lag链来说，起始过程非常复杂，需要各种蛋白质和酶的协同作用，还涉及冈崎片段的形成和连接 。
链滞后的引发过程通常由引发剂完成 。引发剂由六种蛋白质组成，只有引发剂前体和引发剂酶组装成引发剂才能发挥作用 。起始子可以沿着滞后链分叉的方向移动，间歇地在滞后链的模板上触发滞后链的引物RNA 。由于起始子在滞后链模板上的运动方向与其合成引物的运动方向相反，所以在滞后链上合成的RNA引物很短，一般只有35个核苷酸长 。


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