6.6: 滞后链合成

Lagging Strand Synthesis
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Molecular Biology
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Lagging Strand Synthesis
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01:59 min
November 23, 2020

Overview

在复制过程中,双链 DNA 中的互补链以不同的速率合成。复制首先从前导链开始。 复制开始得较晚,发生速度较慢,并且在滞后链上不连续地进行。

前导链的合成和滞后链的合成之间存在几个主要差异。1)前导链合成发生在复制叉张开的方向上,而滞后链合成发生在相反的方向上。2) 对于前导链合成,需要一个引物,而滞后链合成需要多个 RNA 引物。3) 初始引物合成后,前导链只需要 DNA 聚合酶即可继续复制,而滞后链需要多种酶,包括 DNA 聚合酶 I、RNase H 和连接酶。4) 前导链合成为连续片段,而滞后链合成为一系列较短的片段,称为冈崎片段。因此,滞后链合成是一个多步骤过程,涉及不同分子之间的复杂协调。

由于原核生物和真核生物的基因组大小不同,它们之间的滞后链合成过程不同。最突出的区别是冈崎碎片的长度。原核生物的平均冈崎片段长度约为 1000 至 2000 个核苷酸,但在真核生物中只有 100 至 200 个核苷酸。

Transcript

双链 DNA 中的互补链以不同的速率复制。在一条链上,复制过程是连续且快速的;这条新形成的子链称为前导链。

在另一条链上,复制过程是不连续的,相对较慢,并且开始得稍晚;这条子链被称为滞后链。

DNA 聚合酶只能在 5′ 到 3′ 方向合成 DNA。因此,前导链是连续合成的。

然而,DNA 聚合酶不能在滞后链上沿 3′ 到 5′ 方向合成 DNA。

为了解决这个问题,DNA 合成在 5′ 到 3′ 方向上不连续地进行。

DNA 引物酶存在于复制叉开口附近,随着 DNA 的解旋,它将在滞后链上合成多个 RNA 引物。

然后,DNA 聚合酶在引物末端合成 DNA,直到遇到下一个引物。

这种由引物酶合成引物和随后由聚合酶进行 DNA 延伸的循环沿着滞后链继续进行。由此产生的短 DNA 片段称为冈崎片段。

然后,RNase H 酶去除散布在 Okazaki 片段之间的 RNA 引物。

然后,另一种 DNA 聚合酶填充去除 RNA 引物后留下的空白。

然而,DNA 聚合酶无法填充冈崎片段之间存在的缺口。

最后一项任务由 DNA 连接酶执行,该酶将一个片段的 3′ 端与另一个片段的 5′ 端连接起来,以使不连续的滞后链变成连续的链。

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