13.5: 原核生物的复制

DNA复制有三个主要步骤：起始、延伸和终止。原核生物中的复制始于起始蛋白与细胞圆形染色体上的单个复制起源（ori）结合。然后复制从两个复制叉沿每个方向绕着染色体的整个圆进行，产生两个DNA分子。

许多蛋白质协同工作复制染色体

复制是由许多特殊的蛋白质协调和执行的。拓扑异构酶破坏双链DNA磷酸糖骨架的一侧，使DNA螺旋更迅速地放松，而螺旋酶破坏分叉处碱基对之间的键，将DNA分离成两条模板链。当复制叉沿着染色体移动时，结合单链DNA分子的蛋白质稳定了链。DNA只能在5到3的方向上合成，因此模板的一条链（主要链）被连续拉长，而另一条链（滞后链）被合成成1000-2000碱基对的较短片段，称为冈崎片段。

多聚酶参与伸长

了解原核生物DNA复制的许多研究都是在细菌大肠杆菌中进行的，大肠杆菌是一种常用的模式生物。大肠杆菌有5种DNA聚合酶：Pol I, II, III, IV, 和 V. Pol III。它每秒能聚合1000对碱基。这一惊人的速度使两个复制分叉处的机器能够在大约40分钟内复制出460万对大肠杆菌染色体。DNA聚合酶I也有很好的特性；它的主要作用是从滞后链上的冈崎片段开始移除RNA引物。

当分开超过复制时

在有利的生长条件下，大肠杆菌每20分钟分裂一次，大约是复制基因组所需时间的一半。当两个子细胞都必须有自己的DNA时，这怎么可能呢？科学家发现，在第一轮复制完成之前，细菌可以从复制的起源开始另一轮DNA复制；这意味着子细胞接收到一条已经在复制过程中的染色体，并准备很快再次分裂。

在原核生物中，DNA复制开始 当起始蛋白与复制起源结合时， 一小块含有DNA的区域 一个特定的碱基序列，形成一个复合体。 这个复合物有助于最初分离DNA。 然后DNA螺旋酶与之结合 继续解开DNA 通过破坏氢键 在互补链之间。

新开放地区稳定 单链DNA结合蛋白。 现在每个模板都可以用作模板 用于合成一条新的DNA链。 展开和合成过程 从原点的两个方向， 创建两个复制分叉。

在叉子前面， 拓扑异构酶与DNA结合 当分子松开时减小扭转应变。 一旦股线分开， 另一种酶，引物酶，合成一个RNA引物， 与DNA序列互补的一小段RNA。 底漆提供了一个位置 用于酶DNA聚合酶添加核苷酸 与DNA序列互补， 在一个叫做延伸的过程中产生一条新的DNA链。

DNA聚合酶在分子的五个质数 到三个质数方向合成DNA， 所以合成这种链， 领先的链，不断进行。 另一条链，后滞链， 方向相反。 因此DNA被合成成短片段。

称为冈崎碎片， 从额外的RNA引物拉长 从复制叉的整体移动 方向向后移动。 然后切除RNA引物 被RNA等酶取代，被DNA取代， DNA片段结合在一起 通过酶DNA连接酶，形成一条连续的链。 DNA复制在整个分子周围进行， 产生两个环状DNA分子。 这被认为是一个半服务过程， 因为每个分子都含有一条旧链 还有一条新的线。