1、DNA復制的視頻
1.母鏈鏈
2.親代DNA條單鏈
3.含親代雙鏈片段
1.輕帶重帶 排除半保留散復制
2.帶排除全保留能肯定半保留或散復制
3輕帶帶散復制 肯定半保留復制(若散復制則離DNA應處於帶偏)
4輕、排除半保留
2、DNA雙向復制
DNA復制是指DNA雙鏈在細胞分裂以前的分裂間期進行的復制過程,復制的結果是一條雙鏈變成兩條一樣的雙鏈(如果復制過程正常的話),每條雙鏈都與原來的雙鏈一樣。
1、半保留復制
半保留復制(semiconservative replication)是指子代DNA分子中,一條鏈來自親代,另一條鏈為新合成的鏈。
2、雙向復制
原核生物單起點雙向復制
真核生物多起點雙向復制
3、半不連續復制
半不連續復制是指DNA復制時,前導鏈上DNA的合成是連續的,後隨鏈上是不連續的,故稱為半不連續復制,由1968年岡崎提出DNA不連續復制模型。
(2)dna的復制短視頻擴展資料:
DNA復制從起始序列開始單向或雙向進行。合成DNA雙螺旋的兩條鏈是反向平行排列的,其中一條鏈的起始端與另一條鏈的末尾端平行排列在一起,每一個復制叉只有一條鏈是按照從尾到頭的正確方向指導新鏈從頭到尾方向合成。
根據這條指導鏈,DNA復制持續向前合成復制叉。
DNA復制不能沿滯後鏈進行,也就是說,從頭到尾的DNA鏈,直到已經復制了足夠長度的DNA分子,否則DNA復制不會繼續沿著模本鏈進行復制,DNA復制於是從新合成復制叉處分開。
在復制過程中必須暫停並等待更多的親本DNA鏈片段,而此時整個長度只是沿著開始到結束方向前進了一小段距離。
DNA復制為邊解旋邊復制,原核生物一般是單個復制起點,真核生物多個復制起點。
3、DNA分子復制的過程及特點
過程:DNA在復制的時候,在DNA解旋酶的作用下,雙鏈首先解開,形成了復制叉,而復制叉的形成則是由多種蛋白質和酶參與的較復雜的復制過程。
特點:
1、半保留復制
全保留復制模型中,DNA分子解旋形成兩條模板鏈,模板鏈復制形成子鏈,然後兩條模扳鏈DNA彼此結合,恢復原狀,新合成的兩條子鏈彼此互補結合形成一條新的雙鏈DNA分子。
半保留復制模型中,DNA分子解旋形成兩條模板鏈,模板鏈復制形成子鏈,然後兩條模板鏈分別與新合成的子鏈組成子代DNA分子。
最終,科學家證明DNA復制的方式為半保留復制。
2、半不連續復制
DNA雙螺旋由兩條方向相反的單鏈組成,復制開始時,雙鏈打開形成一個復制叉。兩條單鏈分別作為模板,各自合成一條新的DNA鏈。由於DNA分子中一條鏈的走向是5』→3』方向,另一條鏈的走向是3』→5』方向,而且生物體內的DNA聚合酶只能催化DNA從5』→3』的方向合成。所以DNA復制時,其中一條鏈是連續合成的,另外一條鏈是不連續合成的。
(3)dna的復制短視頻擴展資料:
DNA復制從起始序列開始單向或雙向進行。合成DNA雙螺旋的兩條鏈是反向平行排列的,其中一條鏈的起始端與另一條鏈的末尾端平行排列在一起,每一個復制叉只有一條鏈是按照從尾到頭的正確方向指導新鏈從頭到尾方向合成。根據這條指導鏈,DNA復制持續向前合成復制叉。
DNA復制不能沿滯後鏈進行,也就是說,從頭到尾的DNA鏈,直到已經復制了足夠長度的DNA分子,否則DNA復制不會繼續沿著模本鏈進行復制,DNA復制於是從新合成復制叉處分開。
DNA復制過程中必須暫停並等待更多的親本DNA鏈片段,而此時整個長度只是沿著開始到結束方向前進了一小段距離。
DNA復制為邊解旋邊復制,原核生物一般是單個復制起點,真核生物多個復制起點。
4、DNA復制的過程圖解
DNA復制主要包括引發、延伸、終止三個階段。
因為DNA的兩條鏈是反向平行的,所以在復制叉附近解開的DNA鏈,一條為5』—〉3』方向,另一條為3』—〉5』方向,兩個模板極性是不同。
所有已知DNA聚合酶合成方向均為5』—〉3』方向,不為3』—〉5』方向,所以無法解釋DNA的兩條鏈同時進行復制的問題。解釋DNA兩條鏈各自模板合成子鏈等速復制現象,日本的學者岡崎(Okazaki)等人提出了DNA的半不連續復制(semidiscontinuous replication)模型。
(4)dna的復制短視頻擴展資料:DNA復制的特點:
1、半保留復制:DNA在復制時,以親代DNA的每一股作模板,合成完全相同的兩個雙鏈子代DNA,每個子代DNA中都含有一股親代DNA鏈,這種現象稱為DNA的半保留復制。DNA以半保留方式進行復制,是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的實驗所證明。
2、有一定的復制起始點:DNA在復制時,需在特定的位點起始,這是一些具有特定核苷酸排列順序的片段,即復制起始點(復制子)。在原核生物中,復制起始點通常為一個,而在真核生物中則為多個。
3、需要引物(primer):DNA聚合酶必須以一段具有3'端自由羥基(3'-OH)的RNA作為引物,才能開始聚合子代DNA鏈。RNA引物的大小,在原核生物中通常為50~100個核苷酸,而在真核生物中約為10個核苷酸。
4、雙向復制:DNA復制時,以復制起始點為中心,向兩個方向進行復制。但在低等生物中,也可進行單向復制。
5、半不連續復制:由於DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA鏈,因此兩條親代DNA鏈作為模板聚合子代DNA鏈時的方式是不同的。以3'→5'方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在聚合時基本上是連續進行的,這一條鏈被稱為領頭鏈(leading strand)。
5、DNA分子的復制方式?
DNA雙螺旋的解旋 DNA在復制時,其雙鏈首先解開,形成復制叉,而復制叉的形成則是由多種蛋白質及酶參與的較復雜的復制過程 (1)單鏈DNA結合蛋白(single—stranded DNA binding protein, ssbDNA蛋白) ssbDNA蛋白是較牢固的結合在單鏈DNA上的蛋白質。原核生物ssbDNA蛋白與DNA結合時表現出協同效應:若第1個ssbDNA蛋白結合到DNA上去能力為1,第2個的結合能力可高達103;真核生物細胞中的ssbDNA蛋白與單鏈DNA結合時則不表現上述效應。ssbDNA蛋白的作用是保證解旋酶解開的單鏈在復制完成前能保持單鏈結構,它以四聚體的形式存在於復制叉處,待單鏈復制後才脫下來,重新循環。所以,ssbDNA蛋白只保持單鏈的存在,不起解旋作用。 (2)DNA解鏈酶(DNA helicase) DNA解鏈酶能通過水解ATP獲得能量以解開雙鏈DNA。這種解鏈酶分解ATP的活性依賴於單鏈DNA的存在。如果雙鏈DNA中有單鏈末端或切口,則DNA解鏈酶可以首先結合在這一部分,然後逐步向雙鏈方向移動。復制時,大部分DNA解旋酶可沿滯後模板的5』—〉3』方向並隨著復制叉的前進而移動,只有個別解旋酶(Rep蛋白)是沿著3』—〉5』方向移動的。故推測Rep蛋白和特定DNA解鏈酶是分別在DNA的兩條母鏈上協同作用以解開雙鏈DNA。 (3)DNA解鏈過程 DNA在復制前不僅是雙螺旋而且處於超螺旋狀態,而超螺旋狀態的存在是解鏈前的必須結構狀態,參與解鏈的除解鏈酶外還有一些特定蛋白質,如大腸桿菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部雙鏈解開,就必須有ssbDNA蛋白以穩定解開的單鏈,保證此局部不會恢復成雙鏈。兩條單鏈DNA復制的引發過程有所差異,但是不論是前導鏈還是後隨鏈,都需要一段RNA引物用於開始子鏈DNA的合成。因此前導鏈與後隨鏈的差別在於前者從復制起始點開始按5』—3』持續的合成下去,不形成岡崎片段,後者則隨著復制叉的出現,不斷合成長約2—3kb的岡崎片段。 岡崎片段與半不連續復制 因DNA的兩條鏈是反向平行的,故在復制叉附近解開的DNA鏈,一條是5』—〉3』方向,另一條是3』—〉5』方向,兩個模板極性不同。所有已知DNA聚合酶合成方向均是5』—〉3』方向,不是3』—〉5』方向,因而無法解釋DNA的兩條鏈同時進行復制的問題。為解釋DNA兩條鏈各自模板合成子鏈等速復制現象,日本學者岡崎(Okazaki)等人提出了DNA的半連續復制(semidiscontinuous replication)模型。1968年岡崎用3H脫氧胸苷短時間標記大腸桿菌,提取DNA,變性後用超離心方法得到了許多3H標記的,被後人稱作岡崎片段的DNA。延長標記時間後,岡崎片段可轉變為成熟DNA鏈,因此這些片段必然是復制過程中的中間產物。另一個實驗也證明DNA復制過程中首先合成較小的片段,即用DNA連接酶溫度敏感突變株進行試驗,在連接酶不起作用的溫度下,便有大量小DNA片段積累,表明DNA復制過程中至少有一條鏈首先合成較短的片段,然後再由連接酶鏈成大分子DNA。一般說,原核生物的岡崎片段比真核生物的長。深入研究還證明,前導鏈的連續復制和滯後鏈的不連續復制在生物界具有普遍性,故稱為DNA雙螺旋的半不連續復制。
6、DNA是如何復制的?
DNA復制的過程
DNA復制過程大致可以分為復制的引發,DNA鏈的延伸和DNA復制的終止三個階段。
(一)DNA復制的引發
復制的引發(Priming)階段包括DNA復制起點雙鏈解開,通過轉錄激活步驟合成RNA分子,RNA引物的合成,DNA聚合酶將第一個脫氧核苷酸加到引物RNA的3'-OH末端復制引發的關鍵步驟就是前導鏈DNA的合成,一旦前導鏈DNA的聚合作用開始,滯後鏈上的DNA合成也隨著開始,在所有前導鏈開始聚合之前有一必需的步驟就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滯後鏈模板轉錄一短的RNA分子。在有些DNA復制中,(如質粒ColE),該RNA分子經過加式成為DNA復制的引物。但是,在大部分DNA復制中,該RNA分子沒有引物作用。它的作用似乎只是分開兩條DNA鏈,暴露出某些特定序列以便引發體與之結合,在前導鏈模板DNA上開始合成RNA引物,這個過程稱為轉錄激活(transcriptional activation),在前導鏈的復制引發過程中還需要其他一些蛋白質,如大腸桿菌的dnaA蛋白。這兩種蛋白質可以和復制起點處DNA上高度保守的4個9bp長的序列結合,其具體功能尚不清楚。可能是這些蛋白質與DNA復制起點結合後能促進DNA聚合酶Ⅲ復合體的七種蛋白質在復制起點處裝配成有功能的全酶。DNA復制開始時,DNA螺旋酶首先在復制起點處將雙鏈DNA解開,通過轉錄激活合成的RNA分子也起分離兩條DNA鏈的作用,然後單鏈DNA結合蛋白質結合在被解開的鏈上。由復制因子X(n蛋白),復制因子Y(n'蛋白),n"蛋白,i蛋白,dnaB蛋白和dnaC蛋白等6種蛋白質組成的引發前體(preprimosome),在單鏈DNA結合蛋白的作用下與單鏈DNA結合生成中間物,這是一種前引發過程。引發前體進一步與引物酶(primase)組裝成引發體(primosome)。引發體可以在單鏈DNA上移動,在dnaB亞基的作用下識別DNA復制起點位置。首先在前導鏈上由引物酶催化合成一段RNA引物,然後,引發體在滯後鏈上沿5'→3'方向不停的移動(這是一種相對移動,也可能是滯後鏈模板在移動,見後),在一定距離上反復合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成岡崎片段使用,引發體中許多蛋白因子的功能尚不清楚。但是,這些成份必須協同工作才能使引發體在滯後鏈上移動,識別合適的引物合成位置,並將核苷酸在引發位置上聚合成RNA引物。由於引發體在滯後鏈模板上的移動方向與其合成引物的方向相反,所以在滯後鏈上所合成的RNA引物非常短,一般只有3-5個核苷酸長。而且,在同一種生物體細胞中這些引物都具有相似的序列,表明引物酶要在DNA滯後鏈模板上比較特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。
為什麼需要有RNA引物來引發DNA復制呢?這可能盡量減少DNA復制起始處的突變有關。DNA復制開始處的幾個核苷酸最容易出現差錯,因此,用RNA引物即使出現差錯最後也要被DNA聚合酶Ⅰ切除,提高了DNA復制的准確性。RNA引物形成後,由DNA聚合酶Ⅲ催化將第一個脫氧核苷酸按鹼基互補原則加在RNA引物3'-OH端而進入DNA鏈的延伸階段。
(二)DNA鏈的延伸
DNA新生鏈的合成由DNA聚合酶Ⅲ所催化,然而,DNA必須由螺旋酶在復制叉處邊移動邊解開雙鏈。這樣就產生了一種拓撲學上的問題:由於DNA的解鏈,在DNA雙鏈區勢必產生正超螺旋,在環狀DNA中更為明顯,當達到一定程度後就會造成復制叉難再繼續前進,從而終止DNA復制。但是,在細胞內DNA復制不會因出現拓撲學問題而停止。有兩種機制可以防止這種現象發生:[1]DNA在生物細胞中本身就是超螺旋,當DNA解鏈而產生正超螺旋時,可以被原來存在的負超螺旋所中和;[2]DNA拓撲異構酶Ⅰ要以打開一條鏈,使正超螺旋狀態轉變成鬆弛狀態,而DNA拓撲異構酶Ⅱ(旋轉酶)可以在DNA解鏈前方不停地繼續將負超螺旋引入雙鏈DNA。這兩種機制保證了無論是環狀DNA還是開環DNA的復制順利的解鏈,再由DNA聚合酶Ⅲ合成新的DNA鏈。前已述及DNA生長鏈的延伸主要由DNA聚合酶催化,該酶是由7種蛋白質(多肽)組成的聚合體,稱為全酶。全酶中所有亞基對完成DNA復制都是必需的。α亞基具有聚合功能和5'→3'外切酶活性,ε亞基具有3'→5'外切酶活性。另外,全酶中還有ATP分子它是DNA聚合酶Ⅲ催化第一個脫氧核糖核苷酸連接在RNA引物上所必需的,其他亞基的功能尚不清楚。
在DNA復制叉處要能由兩套DNA聚合酶Ⅲ在同一時間分別進行復制DNA前導鏈和滯後鏈。如果滯後鏈模板環繞DNA聚合酶Ⅲ全酶,並通過DNA聚合酶Ⅲ,然後再折向與未解鏈的雙鏈DNA在同一方向上,則滯後鏈的合成可以和前導鏈的合成在同一方向上進行。
這樣,當DNA聚合酶Ⅲ沿著滯後鏈模板移動時,由特異的引物酶催化合成的RNA引物即可以由DNA聚合酶Ⅲ所延伸。當合成的DNA鏈到達前一次合成的岡崎片段的位置時,滯後鏈模板及剛合成的岡崎片斷便從DNA聚合酶Ⅲ上釋放出來。這時,由於復制叉繼續向前運動,便產生了又一段單鏈的滯後鏈模板,它重新環繞DNA聚合酶Ⅲ全酶,並通過DNA聚合酶Ⅲ開始合成新的滯後鏈岡崎片段。通過這樣的機制,前導鏈的合成不會超過滯後鏈太多(最後只有一個岡崎片段的長度)。而且,這樣引發體在DNA鏈上和DNA聚合酶Ⅲ以同一速度移動。
按上述DNA復制的機制,在復制叉附近,形成了以兩套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引發體和螺旋構成的類似核糖體大小的復合體,稱為DNA復制體(replisome)。復制體在DNA前導鏈模板和滯後鏈模板上移動時便合成了連續的DNA前導鏈和由許多岡崎片段組成的滯後鏈。在DNA合成延伸過程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。當岡崎片段形成後,DNA聚合酶Ⅰ通過其5'→3'外切酶活性切除岡崎片段上的RNA引物,同時,利用後一個岡崎片段作為引物由5'→3'合成DNA。最後兩個岡崎片段由DNA連接酶將其接起來,形成完整的DNA滯後鏈。
(三)DNA復制的終止
過去認為,DNA一旦復制開始,就會將該DNA分子全部復制完畢,才終止其DNA復制。但最近的實驗表明,在DNA上也存在著復制終止位點,DNA復制將在復制終止位點處終止,並不一定等全部DNA合成完畢。但目前對復制終止位點的結構和功能了解甚少在NDA復制終止階段令人困惑的一個問題是,線性DNA分子兩端是如何完成其復制的?已知DNA復制都要有RNA引物參與。當RNA引物被切除後,中間所遺留的間隙由DNA聚合Ⅰ所填充。但是,在線性分子的兩端以5'→3'為模板的滯後鏈的合成,其末端的RNA引物被切除後是無法被DNA聚合酶所填充的。
在研究T7DNA復制時,這個問題部分地得到了解決。T7DNA兩端的DNA序列區有160bp長的序列完全相同。而且,在T7DNA復制時,產生的子代DNA分子不是一個單位T7DNA長度,而是許多單位長度的T7DNA首尾連接在一起。T7DNA兩個子代DNA分子都會有一個3'端單鏈尾巴,兩個子代DNA的3'端尾巴以互補結合形成兩個單位T7DNA的線性連接。然後由DNA聚合酶Ⅰ填充和DNA連接酶連接後,繼續復制便形成四個單位長度的T7DNA分子。這樣復制下去,便可形成多個單位長度的T7DNA分子。這樣的T7DNA分子可以被特異的內切酶切開,用DNA聚合酶填充與親代DNA完全一樣的雙鏈T7DNA分子。
在研究痘病毒復制時,發現了線性DNA分子完成末端復制的第二種方式。痘病毒DNA在兩端都形成發夾環狀結構。DNA復制時,在線性分子中間的一個復制起點開始,雙向進行,將發夾環狀結構變成雙鏈環狀DNA。然後,在發夾的中央將不同DNA鏈切開,使DNA分子變性,雙鏈分開。這樣,在每個分子兩端形成一個單鏈尾端要以自我互補,形成完整的發夾結構,與親代DNA分子一樣。在真核生物染色體線性DNA分子復制時,尚不清楚末端的復制過程是怎樣進行的。也可能像痘病毒那樣形成發夾結構而進行復制。但最近的實驗表明,真核生物染色體末端DNA復制是由一種特殊的酶將一個新的末端DNA序列加在剛剛完成復制的DNA末端。這種機制首先在四膜蟲中發現。該生物細胞的線性DNA分子末端有30-70拷貝的5'TTGGGG3'序列,該細胞中存在一種酶可以將TTGGGG序列加在事先已存在的單鍵DNA末端的TTGGGG序列上。這樣有較長的末端單鏈DNA,可以被引物酶重新引發或其他的酶蛋白引發而合成RNA引物,並由DNA聚合酶將其變成雙鏈DNA。這樣就可以避免其DNA隨著復制的不斷進行而逐漸變短。
在環狀DNA的復制的末端終止階段則不存在上述問題。環狀DNA復制到最後,由DNA拓撲異構酶Ⅱ切開雙鏈DNA,將兩個DNA分子分開成為兩個完整的與親代DNA分子一樣的子代DNA。