试述大肠杆菌DNA的复制过程以及参与DNA复制的一些酶和蛋白质。
(1)大肠杆菌 DNA的复制过程①复制的起始a.复制的起点和方向原核细胞DNA分子只有一个复制起点,复制起点的碱基序列高度保守,并富含AT,这有利于DNA的解链。复制方向大多数是双向,DNA的两条链在起点分开形成叉子形状,称为复制叉,少数为单向复制。b.起点的识别和双链的解开第一,大肠杆菌的复制起点由245个碱基对(bp)组成,称为oriC。起点中有两个关键序列在复制起始中起作用:4个9bp的重复序列;3个13bp的重复序列(富含AT)。细胞内有识别起点的蛋白质,由DnaA基因编码的 DnaA蛋白识别起始位点。第二,DnaA蛋白首先与4个9bp的重复序列结合,形成起始复合物。第三,HU是类组蛋白,可与DNA结合,促进起始,受其影响,邻近的三个13bp重复序列变性成开链复合物,所需能量由ATP提供。第四,随后DnaB在DnaC帮助下进入解链区,DnaB是解螺旋酶,使双螺旋解开成单链,扩大解链区。这些蛋白质向复制叉移动,逐步置换出DnaA蛋白。一旦双螺旋解开成单链后,单链结合蛋白(SSB)即结合于单链DNA部分,稳定单链DNA。第五,DNA双螺旋的解开还需要拓扑异构酶II(Top II),在解开双螺旋时,由于高速解旋,这部分DNA螺旋松开,造成其后的部分形成正超螺旋,这需Top II通过切口、旋转和再连接的作用,使DNA正超螺旋变为仇超螺旋,然后再解开成单链c. RNA引物的合成在已解链的DNA上,加上Dna B, DnacC,PriA, Pris,PricCHDnaT等蛋白质组成预引发体,再与引发酶组装成引发体才能起引发作用,即合成RNA引物,引发体可沿模板[tex=3.0x1.286]8+KWWWW4Y3+Og4G5SgSqRi0DjJqrM88HAbMbRczXxtw=[/tex]方向移动,它的移动方向与复制又移动的方向一致,移动到一定位置即可引发RNA引物的合成,移动和引发均需ATP提供能量。②链的延伸第一, DNA复制时,由解螺旋酶,单链结合蛋白和拓扑异构酶11将DNA双螺旋解开, RNA引物合成后,DNA聚合酶11 (pol 11)与复制叉结合,形成复制体的大分子复合物,复制体由DNA聚合酶11及其他酶和蛋白质组成,组装于细菌染色体的复制义,并在DNA复制中完成各种各样的反应第二,在RNA引物上,由DNA聚合酶皿催化按照模板[tex=3.0x1.286]wWKLLJRmWqUT3DOeJ1PjRv5sqVC2WV2eq3T5jWvXf24=[/tex]链上的序列在引物,OH端添加相应的脱氧衫苷酸第三,前导链的合成按[tex=3.0x1.286]8+KWWWW4Y3+Og4G5SgSqRi0DjJqrM88HAbMbRczXxtw=[/tex]的方向进行,是连续合成的,它的合成与复制叉的移动保持同步。而后随链的合成是不连续的,合成分段进行,需要不断合成网崎片段的RNA引物,然后由DNA聚合酶11加入脱氧核苷酸。第四,在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶11起作用,当网崎片段形成后,DNA聚合酶1通过其[tex=3.0x1.286]8+KWWWW4Y3+Og4G5SgSqRi0DjJqrM88HAbMbRczXxtw=[/tex]核酸外切酶的活性切除网崎片段上的RNA引物。同时,利用网崎片段作为引物由DNA聚合酶1催化[tex=3.0x1.286]8+KWWWW4Y3+Og4G5SgSqRi0DjJqrM88HAbMbRczXxtw=[/tex]合成DNA,填补切除引物后形成的空隙,最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其连接起来,形成完整的DNA后随链。③复制的终止单向复制的环状DNA,其复制的终点就是其起点。大肠杆菌为环状双链DNA,双向复制,它的两个复制灭最终在与其起点相对的终止区相遇,并停止复制.(2)参与DNA复制的酶和蛋白质有:ODNA聚合酶DNA聚合酶催化合成反应的机制是正在生长的DNA链(或引物链)末端的, OH对另一新来的脱氧核苷三磷酸位的磷酸进行亲核进攻,形成磷酯链,并放出一个焦磷酸,每释放一个焦磷酸,即形成一个磷酸二酯键DNA链就延长一个单位. DNA的合成方向(延长方向)影[tex=3.0x1.286]8+KWWWW4Y3+Og4G5SgSqRi0DjJqrM88HAbMbRczXxtw=[/tex].a. DNA聚合酸!DNA聚合酶工是多功能酶,它的功能:第一,[tex=3.0x1.286]8+KWWWW4Y3+Og4G5SgSqRi0DjJqrM88HAbMbRczXxtw=[/tex].聚合作用(聚合酶活性);第二,由,端水解DNA链([tex=3.0x1.286]wWKLLJRmWqUT3DOeJ1PjRv5sqVC2WV2eq3T5jWvXf24=[/tex]核酸外切酶的话性);第三,由5端水解DNA链([tex=3.0x1.286]8+KWWWW4Y3+Og4G5SgSqRi0DjJqrM88HAbMbRczXxtw=[/tex]核酸外切酶的活性);第四,焦磷酸解作用;第五,焦磷酸基交换作用b. DNA聚合酶IIDNA聚合酶11的活性大约只有DNA聚合酶1活性的5%,它有聚合酶的活性和,[tex=3.0x1.286]wWKLLJRmWqUT3DOeJ1PjRv5sqVC2WV2eq3T5jWvXf24=[/tex]核酸外切酶的活性,但没有,[tex=3.0x1.286]8+KWWWW4Y3+Og4G5SgSqRi0DjJqrM88HAbMbRczXxtw=[/tex]核酸外切酶的活性.c. DNA聚合酶Ⅲ11DNA聚合酶Ⅲ的全酶由.[tex=12.786x1.286]M13MfIfLao6VhRW/tCMhrlam440wzBdYb/FM0c0bwF4t60rNl92Ix/J/6q+Zu0I9J0UuRyh9Pjl8RBgWBK1evB5OHFT7U5tqg4AqmQW5kAdNCpbfkOlcJ4Is1u+rFdGf[/tex]和[tex=0.643x1.286]KzLChlg5X09HwhotO87TbQ==[/tex]10种亚基组成,含有锌原子,其中亚基具有聚合酶的活性s亚基具有—5核酸外切酶的话性,起校对作用;9亚基起组建复合物的作用. DNA聚合酶Ⅲ有聚合酶的活性以及,[tex=3.0x1.286]wWKLLJRmWqUT3DOeJ1PjRv5sqVC2WV2eq3T5jWvXf24=[/tex]核酸外切酶的话性,但无[tex=3.0x1.286]8+KWWWW4Y3+Og4G5SgSqRi0DjJqrM88HAbMbRczXxtw=[/tex]核酸外切酶的活性,它在DNA复制中起主要作用,是原核细胞DNA复制的主要酶,它催化脱氧核苷酸的合成速度达到体内DNA的合成速度②DNA连接酸它可使双链DNA中一条链切口的[tex=3.643x1.286]qULdP/+CprpPrbSraBX0Zw==[/tex]和它相邻的5磷酸之间生成磷酸二酯键,而将切口连接起来。由于连接反应是在[tex=3.643x1.286]qULdP/+CprpPrbSraBX0Zw==[/tex]与5'磷酸之间进行,因此必须由ATP或NAD的水解来提供能量。③使DNA双螺旋解开所需的酶或蛋白质a. DNA解螺旋酶DNA解螺旋酶通过水解DNA获得能量来解开DNA双螺旋,使其成为单链b.单链结合蛋白单链结合蛋白的功能是与解开双螺旋后的单链DNA结合,防止单链DNA重新形成双螺旋,此外,可防止单链DNA被核酸酶降解。c.拓扑异构酶1和拓扑异构酶11拓扑异构酶是一族能使DNA超螺旋链松弛的酶④引发酶任何一种DNA聚合酶都不能“从无到有”进行DNA链的合成,都需要一个引物。引物多数情况下为RNA.催化RNA引物合成的酶称为引发酶.
举一反三
内容
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参与DNA复制的主要酶和蛋白质包括
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参与大肠杆菌DNA复制的酶类和蛋白质因子有哪些?
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试述DNA复制过程,总结DNA复制的基本规律。
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大肠杆菌中,参与DNA复制过程的解旋酶是
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下列酶和蛋白因子中参与DNA复制的是