2.3DNA fuzhi

这是一篇关于2.3DNA fuzhi的思维导图，主要包括半保留复制semiconservative replication和基本概念两部分。

2.3 DNA 复制

• 半保留复制semiconservative replication
  • 定义：DNA在复制过程中，碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋分开，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链，这样每个子代分子的一条链来自秦代DNA，而另一条链则是新合成的，这种方式称为半保留复制
  • 实验：1958年，Meselson 和 Stahl 用同位素标记法和氯化铯密度梯度离心法证实了半保留复制的存在
  • 意义：保证了DNA在代谢上的稳定性，与DNA的遗传功能相符
• 基本概念
  • 复制子和复制叉
    • 复制子：一般把生物体内能独立进行复制的单位称为复制子replicon
    • 复制叉：复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行，复制起始点呈叉子的形式，被称为复制叉replication fork
  • 复制起始点
    • 从复制起始点到终止点的区域称为一个复制子，一个复制子只含一个复制起始点origin
    • 从细菌、酵母、线粒体和叶绿体中鉴定出的复制起始点的共同特征是含有丰富的AT序列
    • 细菌、病毒和线粒体的DNA分子都是作为单个复制子完成复制的，真核生物基因组可以同时在多个复制起点上进行双向复制
  • 复制终止点
    • 复制子中控制复制终止的位点称为复制终止点terminus
  • 复制方向
    • 单向复制：从一个复制起始点开始，只有一个复制叉在移动,如质粒ColE1 DNA
    • 双向复制：复制起始于一个位点，但向两侧分别形成复制叉，向相反方向移动。DNA的复制主要是从固定的起始点以双向等速复制方式进行的
    • 相向复制：从两个起始点分别起始两条链的复制，这种模式虽然有两个复制叉的生长端，但在每个复制叉中只有一条链作为模板合成DNA，如线性DNA病毒（腺病毒）
  • 复制速度
    • 真核生物复制叉的移动速度为1000~3000bp/min,可多个复制子同步进行；
    • 原核生物复制叉移动速度比真核生物快20~50倍，可达5000bp/min，且起始点可以连续发动复制
  • 冈崎片段和半不连续复制
    • Okazaki fragment：是在DNA半不连续复制中产生的长度为1000~2000个碱基的短DNA片段，能被连接成一条完整的DNA链
    • DNA的半不连续复制：DNA复制时，在一个复制叉上同时进行两个方向的DNA复制（都是各自沿5'→3'方向进行的），因此，一条链的合成是连续的，另一条链的合成是不连续的，先合成一系列段片段再由DNA连接酶连接成完整的DNA链
    • 先导链leading strand：连续合成的链；后随连lagging strand：不连续合成的那条链
  • DNA聚合酶的作用机制
    • DNA聚合酶的三个结构域
      • 手掌域：含有催化位点的基本元件，有一个β折叠构成。还负责检查最新加入的核苷酸碱基配对的准确性
      • 手指域：手指域的几个残基可与引入的dNTP结合，当正确的碱基配对形成时，手指域包围住dNTP，使引入的核苷酸和金属离子密切接触，催进催化反应。手指域还能和模板区结合，使模板产生弯曲，仅使催化位点上引物后的第一个模板碱基暴露，避免在下一个核苷酸添加时造成对模板碱基选择的混淆
      • 拇指域：与最新合成的DNA相互作用，一是维持引物以及活性部位的正确位置；二是促进DNA聚合酶与其底物之间的紧密连接，有助于添加更多的dNTP
    • DNA聚合酶的延伸能力processivity
      • 定义：是指每次聚合酶与模板-引物结合时所能添加的核苷酸的平均数
      • DNA聚合酶沿着DNA模板滑行的能力以及DNA聚合酶与完全包围DNA的“滑动夹”蛋白之间的相互作用都有利于提高DNA链的延伸能力
    • 滑动DNA夹极大地增加了DNA聚合酶的延伸能力