A. DNA生物合成過程中用到那些酶和調控序列
DNA的合成是以4種脫氧核苷三磷酸為反應底物,在DNA聚合酶的催化下,使脫氧核苷酸之間形成3',5'-磷酸二酯鍵,生成脫氧核苷酸長鏈,同時生成焦磷酸。實際上,DNA合成的反應是很復雜的,催化反應的酶和蛋白質因子也有多種,現將參與復制主要的酶和蛋白質因子介紹如下:
(1)DNA聚合酶:①原核細胞:以大腸桿菌為例,已發現DNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ,都是多功能酶,既有5'→3'聚合酶活性,又有3'→5'外切酶活性,DNA聚合酶Ⅰ還有5'→3'外切酶活性。DNA聚合酶Ⅰ的主要功能是修復DNA的損傷,在復制中還能切除RNA引物並填補留下的空隙。DNA聚合酶Ⅱ的作用是損傷修復。DNA聚合酶Ⅲ是DNA的復制酶。新近研究發現的DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ,它們涉及DNA的錯誤傾向修復。
②真核細胞:DNA聚合酶α,β,γ,δ和ε,其中DNA聚合酶α和δ真正具有合成新鏈的復製作用;β和ε參與DNA的損傷修復,γ負責線粒體DNA的復制。
(2)引物合成酶和引發體:引物合成酶又稱引發酶,催化RNA引物的合成,該酶作用時需與另外的蛋白結合形成引發體才具有催化活性。
(3)DNA連接酶:催化雙鏈DNA一條鏈上切口處相鄰5'-磷酸基和3'-羥基生成磷酸二酯鍵的酶。連接酶作用的過程中,在原核細胞中以NAD+提供能量,在真核細胞中以ATP提供能量。
(4)DNA解螺旋酶:催化:DNA雙螺旋解鏈的酶。
(5)DNA單鏈結合蛋白(SSB):與DNA分開的單鏈結合,起穩定DNA的單鏈、阻止復性和保護單鏈不被核酸酶降解的作用。
(6)拓撲異構酶Ⅰ:消除DNA的負超螺旋,改變DNA的超螺旋數。
(7)拓撲異構酶Ⅱ:引入負超螺旋,消除復制叉前進帶來的扭曲張力。
DNA復制的基本規律總結如下:
①復制過程是半保留的;
②細菌或病毒DNA的復制通常是由特定的復制起始位點開始,真核細胞染色體DNA復制則可以在多個不同部位起始;
③復制可以是單向的或是雙向的,以雙向較為常見,兩個方向復制的速度不一定相同;
④兩條DNA鏈合成的方向均是從5'向3'方向進行的;
⑤復制是半不連續的,即其中一條前導鏈的合成是相對連續的,而滯後鏈的合成則是不連續的;
⑥滯後鏈中各短片段在開始復制時,先形成短片段RNA作為DNA合成的引物,這一RNA片段以後被切除,並由DNA聚合酶Ⅰ催化填補餘下的空隙,再由DNA連接酶連接各片段成完整的鏈。
⑦復制的終止是在終止區,由兩個向前移動的復制叉相遇而停止的。
原核細胞DNA的復制只能從一個特定位點開始,在另一個特定位點終止,這種能夠獨立進行復制的單位稱為復制子。其DNA復制過程可概括如下:
①首先由拓撲異構酶解除DNA的超螺旋結構,接著在解鏈酶作用下DNA雙鏈局部解鏈,單鏈結合蛋白立即與其結合,防止再形成雙鏈;
②在復制起點上組裝引發體,其中的引發酶合成RNA引物;
③以親代單鏈DNA為模板,DNA聚合酶Ⅲ在引物3'端按鹼基互補的原則催化合成新的DNA鏈;
④在復制叉上,一條鏈自起點開始以5'→3'的方向連續合成,稱為前導鏈,另一條鏈則首先按5'→3'的方向合成若乾片段(岡崎片段),再由DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物並填補空隙,後由DNA連接酶把這些片段連接成完整的鏈,因此稱為滯後鏈,此種方式被稱為半不連續復制。
⑤復制的終止是在終止區,由兩個向前移動的復制叉相遇而停止。Tus-ter復合物阻擋復制叉的前行。由拓撲異構酶Ⅳ(屬於拓撲異構酶Ⅱ的一種)作用,使復制叉解體,釋放出子鏈DNA。
B. 參與DNA復制的主要酶類有哪些各有何功能
1、DNA解旋酶:
能通過水解ATP獲得能量以解開雙鏈DNA;
2、多種DNA聚合酶:
在大腸桿菌中,DNA Pol III是主要負責DNA復制的聚合酶。它在復制分支上組裝成復制復合體,具有極高的持續性,在整個復制周期中保持完整。相反,DNA Pol I是負責用DNA替換RNA引物的酶;
DNA Pol I除了具有聚合酶活性外,還具有5'至3'外切核酸酶活性,並利用其外切核酸酶活性降解RNA引物。 Pol I在DNA復制中的主要功能是創建許多短DNA片段,而不是產生非常長的片段。在真核生物中,Pol α有助於啟動復制,因為它與引物酶形成復合物;
Pol ε和Pol δ負責前導鏈的合成。Pol δ還負責引物的去除,而Pol ε也參與復制期間DNA的修復;
3、端粒酶:
在生殖細胞中,延伸端粒區域的重復序列以防止降解;
4、DNA連接酶:
將DNA片段連接起來,形成完整的DNA分子。
(2)DNA生物合成中需要哪些酶參與擴展閱讀:
DNA復制過程簡述:
起始階段:解旋酶在局部展開雙螺旋結構的DNA分子為單鏈,引物酶辨認起始位點,以解開的一段DNA為模板,按照5'到3'方向合成RNA短鏈。形成RNA引物。
DNA片段的生成:在引物提供了3'-OH末端的基礎上,DNA聚合酶催化DNA的兩條鏈同時進行復制過程,由於復制過程只能由5'->3'方向合成,因此一條鏈能夠連續合成,另一條鏈分段合成,其中每一段短鏈成為岡崎片段。
RNA引物的水解:當DNA合成一定長度後,DNA聚合酶水解RNA引物,補填缺口。
DNA連接酶將DNA片段連接起來,形成完整的DNA分子。
最後DNA新合成的片段在旋轉酶的幫助下重新形成螺旋狀。
參考資料來源:網路-DNA復制
參考資料來源:網路-脫氧核糖核酸
C. 高中生物DNA復制要什麼酶
DNA可以在體內復制也可以在體外復制,在體內復制需要解旋酶和DNA聚合酶,解旋酶作用是斷開氫鍵,形成兩條DNA單鏈,而DNA聚合酶的作用是與單鏈DNA結合,把游離的脫氧核苷酸連接起來形成子鏈,這樣子鏈與母鏈螺旋在一起就形成子代DNA了。體外DNA復制也就是PCR技術,它只需要耐高溫DNA聚合酶,不需要解旋酶,因為是高溫解旋。
D. 參與dna復制的酶及其蛋白質因子有哪些
參與DNA復制的酶及其蛋白質因子:
1,拓撲異構酶,作用:幫助解開復制叉前後的超螺旋結構。
2,DNA解旋酶,作用:解開螺旋。
3,Rep蛋白,作用:幫助解開雙螺旋結構。
4,引物合成酶,作用:催化RNA引物合成並與DNA鏈互補的反應。
5,單鏈結合蛋白,作用:穩定單連區。
6,DNA聚合酶Ⅰ,作用:消除引物,填滿裂縫。
7,DNA聚合酶Ⅲ,作用:合成DNA。
8,DNA連接酶,作用:連接DNA末端。
9,RNA聚合酶,作用:沿DNA模板轉錄一短的RNA分子。
(4)DNA生物合成中需要哪些酶參與擴展閱讀
DNA復制過程:
(1)DNA雙螺旋的解旋
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
1,單鏈DNA結合蛋白(single—stranded DNA binding protein,ssbDNA蛋白)
ssbDNA蛋白是較牢固結合在單鏈DNA上的蛋白質。原核生物ssbDNA蛋白和DNA結合時表現出協同效應:如果第一個ssbDNA蛋白結合到DNA上去能力為1,第二個的結合能力可高達103;真核生物細胞里的ssbDNA蛋白與單鏈DNA結合時則不表現上述效應。
ssbDNA蛋白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,以四聚體的形式存在於復制叉處,等待單鏈復制後才脫下來,重新循環。因此,ssbDNA蛋白僅保持單鏈的存在,是不起解旋作用。
2,DNA解鏈酶(DNA helicase)
DNA解鏈酶可以通過水解ATP獲得能量以解開雙鏈DNA。這一種解鏈酶分解ATP的活性依賴於單鏈DNA的存在。若雙鏈DNA中有單鏈末端或切口,則DNA解鏈酶能首先結合在這一部分,然後逐步向雙鏈的方向移動。
復制時,大部分DNA解旋酶沿滯後模板的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。因而推測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在復制前不僅為雙螺旋而且處於超螺旋狀態,而超螺旋狀態的存在為解鏈前的必須結構狀態,參與解鏈的除解鏈酶外有一些特定蛋白質,比如大腸桿菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部雙鏈被解開,就必須有ssbDNA蛋白以穩定解開單鏈,保證此局部不會恢復為雙鏈。
兩條單鏈DNA復制的引發過程是有所差異,可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合成
。因此前導鏈和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。
(2)岡崎片段與半不連續復制
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。
在1968年,岡崎用3H脫氧胸苷短時間標記大腸桿菌,提取DNA,變性之後用超離心方法得到了許多3H標記的,被後人稱作為岡崎片段的DNA。延長標記時間之後,岡崎片段可轉變為成熟的DNA鏈,所以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復制過程里首先合成較小的片段,即用DNA連接酶溫度敏感突變株進行的試驗,在連接酶不起作用的溫度中,便產生大量小DNA片段積累,表明DNA復制過程里至少有一條鏈首先合成較短的片段,之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長。深入研究還可證明,前導鏈的連續復制與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。
(3)端粒和端粒酶
在1941年,美籍印度人麥克林托克(Mc Clintock)就提出端粒(telomere)的假說,指出染色體末端必然存在一種特殊結構——端粒。已知染色體端粒的作用至少有2:a.保護染色體末端免受損傷,使染色體保持穩定;b. 與核纖層相連,使染色體得以定位。
參考資料來源
網路-DNA復制
E. DNA復制需要哪些酶
1、DNA解旋酶:
作用是能通過水解ATP獲得能量以解開雙鏈DNA;
2、多種DNA聚合酶:
(1)例如在大腸桿菌中,DNA Pol III是主要負責DNA復制的聚合酶。
(2)DNA Pol I在DNA復制中的主要功能是創建許多短DNA片段,而不是產生非常長的片段。在真核生物中,Pol α有助於啟動復制,因為它與引物酶形成復合物;
(3)Pol ε和Pol δ負責前導鏈的合成。Pol δ還負責引物的去除,而Pol ε也參與復制期間DNA的修復;
3、端粒酶:
主要作用是指在生殖細胞中,延伸端粒區域的重復序列以防止降解;
4、DNA連接酶:
主要作用是將DNA片段連接起來,形成完整的DNA分子。
(5)DNA生物合成中需要哪些酶參與擴展閱讀:
DNA復制的特點:
(1)半保留復制:DNA在復制時,以親代DNA的每一個單鏈作模板,合成完全相同的兩個雙鏈子代DNA,每個子代DNA中都含有一個親代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。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。
參考資料來源:網路-脫氧核糖核酸
參考資料來源:網路-DNA復制
F. dna生物合成中需要以下哪些酶參與.a引物酶 b解旋酶 c解鏈酶 ddna連接酶 edn
abcde
引物酶:合成一小段RNA引物,為DNA新鏈的合成提供3』-OH末端。
單鏈結合蛋白:以四聚體形式存在於復制叉處,只保持單鏈的存在,並不能起解鏈作用。
DNA解鏈酶:能通過水解ATP獲得能量解開雙鏈。
DNA連接酶:通過生成3』5』-磷酸二酯鍵連接兩條DNA鏈。
拓撲異構酶:消除DNA雙鏈的超螺旋堆積。
DNA解旋酶(DNA helicase) 催化DNA雙鏈的解鏈過程。
RNA酶(RNase H 等) 在復制完成後切除RNA引物。
DNA聚合酶:在RNA引物上延伸合成互補鏈
G. DNA復制過程中需要哪些酶和蛋白質參與,各有何功能
1、DNA聚合酶Ⅲ二酯鍵,作用是合成DNA新鏈中的3'-5'磷酸。
2、DNA聚合酶Ⅰ,作用是校讀、切除引物、填補空缺。
3、拓撲異構酶,作用是鬆弛DNA超螺旋結構成雙螺旋。
4、解螺旋酶,作用是解開DNA雙螺旋結構成兩條單鏈。
5、單鏈DNA結合蛋白,作用是維持單鏈DNA處於穩定狀態。
6、引物酶,作用是合成DNA復制所需的RNA引物。
7、DNA連接酶,作用是將隨從鏈中各岡崎片段連接起來。
(7)DNA生物合成中需要哪些酶參與擴展閱讀:
DNA復制主要分為起始、延長和終止三個階段。
1、復制的起始:主要是在拓撲異構酶和解螺旋酶的作用下鬆弛超螺旋和解開雙鏈,並由單鏈DNA結合蛋白保護和穩定單鏈,引物酶識別起始點,按照鹼基配對原則,以DNA鏈為模板,按5'→3'方向合成RNA引物。
2、復制的延長:在DNA聚合酶Ⅲ的作用下,以四種dNTP為原料,以DNA為模板,按照鹼基互補原則,在引物的3'—OH末端合成DNA鏈。其中,一條鏈的合成是連續合成的稱為前導鏈,另一條鏈首先合成岡崎片段稱為隨從鏈。
3、復制的終止:在DNA聚合酶Ⅰ的作用下切除引物並填補引物遺留空缺,最後在DNA連接酶的作用下連接岡崎片段,形成兩個完整的子代DNA分子,從而完成DNA復制。
H. dna生物合成中需要以下哪些酶參與a引物酶b解旋酶
DNA生物合成中需要以下酶參與:
引物酶:合成一小段RNA引物,為DNA新鏈的合成提供3』-OH末端。
單鏈結合蛋白:以四聚體形式存在於復制叉處,只保持單鏈的存在,並不能起解鏈作用。
DNA解鏈酶:能通過水解ATP獲得能量解開雙鏈。
DNA連接酶:通過生成3』5』-磷酸二酯鍵連接兩條DNA鏈。
拓撲異構酶:消除DNA雙鏈的超螺旋堆積。
DNA解旋酶(DNA helicase) 催化DNA雙鏈的解鏈過程。
RNA酶(RNase H 等) 在復制完成後切除RNA引物。
DNA聚合酶:在RNA引物上延伸合成互補鏈
I. 參加DNA復制的有哪些酶和蛋白質因子
參與復制主要的酶和蛋白質因子介紹如下:
(1)DNA聚合酶:①原核細胞:以大腸桿菌為例,已發現DNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ,都是多功能酶,既有5'→3'聚合酶活性,又有3'→5'外切酶活性,DNA聚合酶Ⅰ還有5'→3'外切酶活性。DNA聚合酶Ⅰ的主要功能是修復DNA的損傷,在復制中還能切除RNA引物並填補留下的空隙。DNA聚合酶Ⅱ的作用是損傷修復。DNA聚合酶Ⅲ是DNA的復制酶。新近研究發現的DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ,它們涉及DNA的錯誤傾向修復。
②真核細胞:DNA聚合酶α,β,γ,δ和ε,其中DNA聚合酶α和δ真正具有合成新鏈的復製作用;β和ε參與DNA的損傷修復,γ負責線粒體DNA的復制。
(2)引物合成酶和引發體:引物合成酶又稱引發酶,催化RNA引物的合成,該酶作用時需與另外的蛋白結合形成引發體才具有催化活性。
(3)DNA連接酶:催化雙鏈DNA一條鏈上切口處相鄰5'-磷酸基和3'-羥基生成磷酸二酯鍵的酶。連接酶作用的過程中,在原核細胞中以NAD+提供能量,在真核細胞中以ATP提供能量。
(4)DNA解螺旋酶:催化:DNA雙螺旋解鏈的酶。
(5)DNA單鏈結合蛋白(SSB):與DNA分開的單鏈結合,起穩定DNA的單鏈、阻止復性和保護單鏈不被核酸酶降解的作用。
(6)拓撲異構酶Ⅰ:消除DNA的負超螺旋,改變DNA的超螺旋數。
(7)拓撲異構酶Ⅱ:引入負超螺旋,消除復制叉前進帶來的扭曲張力。
J. 參與DNA復制的主要酶類,究竟都有哪些
DNA的復制和表達對人體而言是非常重要的,我們知道,DNA的復制是一個非常復雜而又精細的過程,那麼,DNA在復制過程中,其主要酶類都有哪些?這些酶都有什麼樣的作用?事實上,涉及到DNA復制的酶類主要有五種,它們分別是解螺旋酶、旋轉酶、引物酶、DNA合成酶、DNA聚合酶等,下面,我就一一為大家極少一下這幾種酶的作用。
最後是DNA聚合酶,這種也包含一個校對機制,稱為「外切酶活性」。這樣就可以切除掉誤添加的核苷酸。