DNA生物合成过程

目前有关复制的知识主要来自于原核生物实验，所以主要以原核生物来叙述。复制是连续的过程，为方便叙述，可人为地把它分为起始、延长和终止三个阶段。

一、复制的起始：

原核生物已固定的起始点开始，同时向各个方向进行复制，复制时双链分开成双股，新链沿张开的模板成Y字形的复制叉（replication fork）以便作为DNA合成的模板。大肠杆菌的复制起始点由DnaA蛋白识别，DnaB蛋白（解螺旋酶）在DnaC蛋白的协同下，使双链解开足够用于复制的长度，并且逐步置换出DnaA蛋白，形成引发前体复合物。DNA TopoⅡ促进复制叉的不断解链。双链解开后，SSB结合到开放的单链上，起到稳定和保护单链模板的作用，引物酶在入进来，组成引发体（primosome），包括双链DnaB、DnaC、解螺旋酶、DnaG即引物酶和DNA起始复合区域）。然后，引物酶5＇→3＇方向合成RNA引物，其3＇-OH成为进一步合成DNA的起点。由DNA-pol Ⅲ的β亚基辨认引物，在DNA-pol Ⅲ催化下将第一个脱氧核苷酸加到引物的3＇-OH上，新DNA链的合成即已开始。

DNA的生物合成（复制）

二、DNA链的延长

在DNA-pol Ⅲ催化下自引物的3＇-OH开始，沿5＇→3＇方向逐个地加入脱氧核苷酸，使DNA链得以延长。DNA聚合酶以3＇→5＇方向模板链为模板时，随着复制叉移动方向，可以连续合成前导链（leading strand）；以5＇→3＇方向模板链为模板合成的互补链也是沿着5＇→3＇方向延伸，但与复制叉的前进方向相反，只能倒着合成冈崎片段（Okaziki fragment），合成冈崎片段时，当DNA链延长到下一个引物前方时，在RNA酶和DNA-polⅠ的作用下，切除引物，并继续延长DNA链，填满切除引物后形成的空隙（gap），最后由DNA连接酶通过生成磷酸二酯键将两个片段连接起来，封闭缺口（nick）。

三、复制的终止

复制的终止与DNA分子的形状有关。对线性DNA，当复制叉到达分子末端时，复制即终止。一般说来，DNA链复制的终止不需要特定的信号。对于环状DNA分子，两个复制叉或在一个特定部位相遇，即一个复制叉在此停止，“等待”另一个移动较慢或需移动较长距离的复制叉，这意味着有一个特异的终止信号。

环状DNA分子的复制方式：

多数原核生物DNA，比如细菌染色体DNA、大肠杆菌的质粒、某些噬菌体基因组、双链DNA病毒基因组以及真核生物的线粒体DNA都为共价闭合环状的DNA分子。

真核生物DNA复制特点除了上述几项之外，还有如下几点：①真核生物DNA复制过程中的引物及冈崎片段的长度均小于原核生物。动物细胞中的引物约为10个核苷酸，冈崎片段约有100_~200个核苷酸；②真核细胞在复制时，还同步合成组蛋白，形成核小体；③真核生物染色体在全部复制完成以前，各个起始点上不能再开始下一轮的DNA复制，而在快速生长的原核生物中，在起始点上可以连续开始新的DNA复制。

端粒及端粒酶：真核生物线性染色体的DNA的两个末段具有特殊的端粒结构，对于染色体DNA的稳定十分重要，当DNA复制完成时，两个新合成的子代链的3＇-OH末段均因RNA引物被水解而产生一段空缺，需要端粒酶的作用才能弥补。

逆转录和其他复制方式

逆转录：是指以RNA为模板，利用宿主细胞中4种dNTP为原料，在引物的3＇端以5＇→3＇方向合成与RNA互补的DNA链的过程，此过程与中心法则方向相反，故称为逆转录（reverse transcription）。在逆转录过程中以RNA指导的DNA聚合酶称为逆转录酶（reverse transcriptase）。

实际上，逆转录并非转录，而是一种复制形式，必须有引物存在才能完成。

逆转录酶（reverse transcriplase）是逆转录病毒RNA编码多功能酶：

具有RNA指导的DNA聚合酶活性；

具有RNA酶H(RNaseH)活性，能特异性水解RNA-DNA杂交体上的RNA；

具有DNA指导的DNA聚合酶活性，以逆转录合成的单链DNA为模板合成互补DNA链。

逆转录酶对DNA没有3＇→5＇外切酶活性，因此它没有校对功能。逆转录的错误率相对较高，这可能是致瘤病毒较快出现新病毒株的一个原因。

逆转录病毒（retroviruses）基因组核酸是RNA，在宿主细胞中须转变成DNA，才能进行基因表达和基因组复制。

逆转录反应过程包括以RNA为模板合成DNA，杂化双链上RNA水解，以及再以单链DNA为模板合成双链DNA三步，逆转录现象的发现，加深了人们对中心法则的认识，括宽了RNA病毒致癌、致病的研究。

在基因工程操作上，还可用逆转录酶制备cDNA。

逆转录方式：