参加原核生物DNA复制转录过程有关的酶类 蛋白质因子有哪些？
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上海宇玫博生物科技有限公司
2023-08-27
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复制的过程和参与酶及因子
复制的过程分四个阶段。第一阶段，亲代DNA分子超螺旋的构象变化及双螺旋的解链，将复制的模板展现出来。第二阶段为复制的引发阶段，有引物RNA进行5′～3′方向的合成。第三阶段为DNA链的延长，在引物RNA合成基础上，进行DNA链的5′～3′方向合成，前导链连续地合成出一条长链，随从链合成出冈崎片段。去除RNA引物后，片段间形成了空隙，DNA聚合酶作用使各个片段靠近。在连接酶作用下，各片段连接成为一条长链。第四阶段为终止阶段，复制叉行进到一定部位就停止前进，最后前导链与随从链分别与各自的模板形成两个子代DNA分子，到此复制过程就完成了。
螺旋的松弛与解链 包括超螺旋的构象变化及双螺旋的解链，参与者主要为拓扑异构酶、解链酶及单链结合蛋白等。
DNA聚合酶
在原核生物及真核生物，DNA聚合酶有几种类型。
（1）原核生物大肠杆菌DNA聚合酶
1)DNA聚合酶Ⅰ。在随从链合成时，先合成了许多冈崎片段，而后由于RNA引物的去除形成了空隙，此时DNA PolⅠ它催化聚合反应，延长了各个片段，从而填补了片段间的间隙，使以上片段得以靠近，为片段连接成长链创造了条件。所以DNA polⅠ的聚合作用主要是在填补随从链片段间空隙上发挥作用。
DNA PolⅠ还具有3′→5′外切酶活性可识别并去除错误的碱基。这种活性在DNA复制中起了校对功能。DNA PolⅠ的校对活性对DNA复制的准确性起着重要作用。
DNA PolⅠ还具有5′→3′外切酶活性。5′→3′外切酶活性也有修正错误的功能，补充其3′→5′外切酶修正错误的作用。例如紫外照射产生的嘧啶二聚体，就是在其5′→3′切酶作用下切除的。
DNA Pol Ⅲ结构中不对称的二聚体，同时分别催化着前导链和随从链的合成。
DNA Pol Ⅲ也具有3′→5′外切酶活性，所以对于DNA复制也有校对的功能，可停止加入或除去错误的核苷酸然后继续加正确的核苷酸。因此，DNA PolⅢ配合DNAPolI可将复制的错误率大大地降低，从10-4降为10-6或更少。 当此片段接近前方的片段时，由DNA Pol Ⅲ的5′→3′外切酶活性切除了RNA引物，造成了片段间的空间；继而DNA PolI催化进行5′→3′方向的聚合作用，填补了片段间的空隙。
PolⅠ
PolⅡ
PolⅢ
酶活性
5′→3′聚合作用
3′→5′外切酶活性
5′→3′外切酶活性
+
+
+
+
+
-
+
+
+
体外链延长速度(核苷酸/分)
600
30
9000
分子数/细胞
400
不详
10～20
功能
修复合成
去除引物填补空隙
校对
不详
复制
校对
（2）真核生物DNA聚合酶。 真核生物DNA Pol有α、β、γ、δ及 ε五种。
真核生物的DNA复制是在DNA聚合酶α与DNA聚合酶δ互配合下催化进行的，还有一些酶及蛋白质因子参与反应。DNA Polα与引发酶共同起引发作用，然后由DNA Polδ催化前导链及随从链的合成。DNA Polγ是线粒体中DNA复制酶。
DNA Polδ及ε均有外切酶活性，因此也有编辑功能，校正复制中的错误。它们的5′→3′外切酶活性可能在切除引物RNA中有作用。（2）真核生物DNA聚合酶。 真核生物DNA Pol有α、β、γ、δ及 ε五种。
酶活性
5′→3′聚合作用
3′→5′外切作用
α
β
γ
δ
ε
+
-
+
-
+
+
+
+
+
+
细胞内定位
功能
核
复制、引发
核
修复
线粒体
复制
核
复制
核
复制
真核生物DNA的复制特点
真核生物中复制进行的速度约为50个核苷酸／秒，仅为原核生物的1／10，但真核生物染色体上DNA复制起始点有多个，因此可以从几个起始点上同时进行复制。
三 修复
（一）DNA复制过程中的校正修复
DNA复制过程中会发生错误的，这可以由DNA聚合酶来修正错误。在大肠杆菌DNA复制过程中，如果有错误核苷酸掺入，DNA聚合暂时停止催化聚合作用，而是由DNA PolⅠ或 Pol的Ⅲ 3′→5′外切酶活性切除错误的碱基，然后继续再催化正确的聚合作用。真核生物DNA Polδ也具有此种校对作用。所以DNA聚合酶的校对作用是DNA复制中的修复形式，可使错配率下降至10－6。
其他能够保证DNA复制准确性的机制在于：
（1）以亲代DNA为模板，按碱基互补配对方式进行DNA复制。
（2）细胞内DNA错配修复机制，可使错配减少至10-9以下。
（二）DNA的损伤修复
修复是指针对已发生了的缺陷而施行的补救机制，DNA的修复机制的有数种方式，有光修复、切除修复、重组修复、SOS修复等，其中以切除修复最为重要。
1光修复
通过光修复酶催化而完成的，仅需300-600nm波长照射即可活化，普遍存在于各种生物，人体细胞中也有发现。通过此酶作用，可使环丁基二聚体分解为原来的非聚合状态，DNA完全恢复正常。
2切除修复 切除修复是指对DNA损伤部位先行切除，继而进行正确的合成，补充被切除的片段。大肠杆菌有两种切除修复方式。
3重组修复 当DNA分子的损伤面较大，还来不及修复完善就进行复制时，损伤部位因无模板指引，复制出来的新子链会出现缺口，这时，就靠重组蛋白recA的核酸酶活性将别一股健康的母链与缺口部分进行交换，以填补缺口。
4 SOS修复 指DNA损伤时，应急而诱导产生的修复作用，称为SOS修复。在正常情况下，修复蛋白的合成是处于低水平状态的，这是由于它们的mRNA合成受到阻遏蛋白的抑制。
复制的过程分四个阶段。第一阶段，亲代DNA分子超螺旋的构象变化及双螺旋的解链，将复制的模板展现出来。第二阶段为复制的引发阶段，有引物RNA进行5′～3′方向的合成。第三阶段为DNA链的延长，在引物RNA合成基础上，进行DNA链的5′～3′方向合成，前导链连续地合成出一条长链，随从链合成出冈崎片段。去除RNA引物后，片段间形成了空隙，DNA聚合酶作用使各个片段靠近。在连接酶作用下，各片段连接成为一条长链。第四阶段为终止阶段，复制叉行进到一定部位就停止前进，最后前导链与随从链分别与各自的模板形成两个子代DNA分子，到此复制过程就完成了。
螺旋的松弛与解链 包括超螺旋的构象变化及双螺旋的解链，参与者主要为拓扑异构酶、解链酶及单链结合蛋白等。
DNA聚合酶
在原核生物及真核生物，DNA聚合酶有几种类型。
（1）原核生物大肠杆菌DNA聚合酶
1)DNA聚合酶Ⅰ。在随从链合成时，先合成了许多冈崎片段，而后由于RNA引物的去除形成了空隙，此时DNA PolⅠ它催化聚合反应，延长了各个片段，从而填补了片段间的间隙，使以上片段得以靠近，为片段连接成长链创造了条件。所以DNA polⅠ的聚合作用主要是在填补随从链片段间空隙上发挥作用。
DNA PolⅠ还具有3′→5′外切酶活性可识别并去除错误的碱基。这种活性在DNA复制中起了校对功能。DNA PolⅠ的校对活性对DNA复制的准确性起着重要作用。
DNA PolⅠ还具有5′→3′外切酶活性。5′→3′外切酶活性也有修正错误的功能，补充其3′→5′外切酶修正错误的作用。例如紫外照射产生的嘧啶二聚体，就是在其5′→3′切酶作用下切除的。
DNA Pol Ⅲ结构中不对称的二聚体，同时分别催化着前导链和随从链的合成。
DNA Pol Ⅲ也具有3′→5′外切酶活性，所以对于DNA复制也有校对的功能，可停止加入或除去错误的核苷酸然后继续加正确的核苷酸。因此，DNA PolⅢ配合DNAPolI可将复制的错误率大大地降低，从10-4降为10-6或更少。 当此片段接近前方的片段时，由DNA Pol Ⅲ的5′→3′外切酶活性切除了RNA引物，造成了片段间的空间；继而DNA PolI催化进行5′→3′方向的聚合作用，填补了片段间的空隙。
PolⅠ
PolⅡ
PolⅢ
酶活性
5′→3′聚合作用
3′→5′外切酶活性
5′→3′外切酶活性
+
+
+
+
+
-
+
+
+
体外链延长速度(核苷酸/分)
600
30
9000
分子数/细胞
400
不详
10～20
功能
修复合成
去除引物填补空隙
校对
不详
复制
校对
（2）真核生物DNA聚合酶。 真核生物DNA Pol有α、β、γ、δ及 ε五种。
真核生物的DNA复制是在DNA聚合酶α与DNA聚合酶δ互配合下催化进行的，还有一些酶及蛋白质因子参与反应。DNA Polα与引发酶共同起引发作用，然后由DNA Polδ催化前导链及随从链的合成。DNA Polγ是线粒体中DNA复制酶。
DNA Polδ及ε均有外切酶活性，因此也有编辑功能，校正复制中的错误。它们的5′→3′外切酶活性可能在切除引物RNA中有作用。（2）真核生物DNA聚合酶。 真核生物DNA Pol有α、β、γ、δ及 ε五种。
酶活性
5′→3′聚合作用
3′→5′外切作用
α
β
γ
δ
ε
+
-
+
-
+
+
+
+
+
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细胞内定位
功能
核
复制、引发
核
修复
线粒体
复制
核
复制
核
复制
真核生物DNA的复制特点
真核生物中复制进行的速度约为50个核苷酸／秒，仅为原核生物的1／10，但真核生物染色体上DNA复制起始点有多个，因此可以从几个起始点上同时进行复制。
三 修复
（一）DNA复制过程中的校正修复
DNA复制过程中会发生错误的，这可以由DNA聚合酶来修正错误。在大肠杆菌DNA复制过程中，如果有错误核苷酸掺入，DNA聚合暂时停止催化聚合作用，而是由DNA PolⅠ或 Pol的Ⅲ 3′→5′外切酶活性切除错误的碱基，然后继续再催化正确的聚合作用。真核生物DNA Polδ也具有此种校对作用。所以DNA聚合酶的校对作用是DNA复制中的修复形式，可使错配率下降至10－6。
其他能够保证DNA复制准确性的机制在于：
（1）以亲代DNA为模板，按碱基互补配对方式进行DNA复制。
（2）细胞内DNA错配修复机制，可使错配减少至10-9以下。
（二）DNA的损伤修复
修复是指针对已发生了的缺陷而施行的补救机制，DNA的修复机制的有数种方式，有光修复、切除修复、重组修复、SOS修复等，其中以切除修复最为重要。
1光修复
通过光修复酶催化而完成的，仅需300-600nm波长照射即可活化，普遍存在于各种生物，人体细胞中也有发现。通过此酶作用，可使环丁基二聚体分解为原来的非聚合状态，DNA完全恢复正常。
2切除修复 切除修复是指对DNA损伤部位先行切除，继而进行正确的合成，补充被切除的片段。大肠杆菌有两种切除修复方式。
3重组修复 当DNA分子的损伤面较大，还来不及修复完善就进行复制时，损伤部位因无模板指引，复制出来的新子链会出现缺口，这时，就靠重组蛋白recA的核酸酶活性将别一股健康的母链与缺口部分进行交换，以填补缺口。
4 SOS修复 指DNA损伤时，应急而诱导产生的修复作用，称为SOS修复。在正常情况下，修复蛋白的合成是处于低水平状态的，这是由于它们的mRNA合成受到阻遏蛋白的抑制。
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本回答由Sigma-Aldrich提供
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参与DNA复制的酶及其蛋白因子 1，拓扑异构酶 作用 帮助解开复制叉前后的超螺旋结构 2，DNA解旋酶 作用 解开螺旋 3，Rep蛋白 作用 帮助解开双螺旋结构 4，引物合成酶 作用 催化RNA引物合成并与DNA链互补的反应 5，单链结合蛋白 作用 稳定单连区 6，DNA聚合酶l 作用 消除引物 填满裂缝 7，DNA聚合酶lll 作用 合成DNA 8，DNA连接酶 作用 连接DNA末端 9，RNA聚合酶 作用 沿DNA模板转录一短的RNA分子
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