启动子:RNA聚合酶识别、结合并开始转录所必需的一段DNA序列。
不同的启动子都存在保守的共同序列,包括RNA聚合酶识别位点和结合位点。
(1)、-10序列在转录起点上游大约-10处,有一个6bp的保守序列TATAAT,称Pribnow框。此段序列出现在-4到-13bp之间,每个位点的保守性在45%-100%。
频度: T89 A89 T50 A65 A65 T100
据预测,Pribnow框中,一开始的TA和第6位最保守的T在结合RNA聚合酶时起十分重要的作用。
目前认为,Pribnow框决定转录方向。酶在此部位与DNA结合形成稳定的复合物,Pribnow框中DNA序列在转录方向上解开,形成开放型起始结构,它是RNA聚合酶牢固的结合位点,是启动子的关键部位。
RNA聚合酶的结合,诱导富含AT的Pribnow框的双链解开,然后进一步扩大成17个核苷酸长度的泡状物,在泡状物中RNA聚合酶从模板链开始转录RNA产物。
(2)、-35序列
只含-10序列的DNA不能转录,在-10序列上游还有一个保守序列,其中心约在-35位置,称为-35序列,此序列为RNA酶的识别区域。
各碱基出现频率如下:T85 T83 G81 A61 C69 A52 ,其中TTG十分保守。
-35序列的功能:它是原核RNA聚合酶全酶依靠σ因子的初始识别位点。因此,-35序列对RNA聚合酶全酶有很高的亲和性。-35序列的核苷酸结构,在很大程度上决定了启动子的强度,RNA聚合酶易识别强的启动子。
-35序列提供RNA聚合酶识别信号,
-10序列有助于DNA局部双链解开, 启动子结构的不对称性决定了转录的方向。
【原核生物和真核生物DNA复制的共同点】
作为遗传信息载体的DNA分子,必须能进行自我复制,并把信息准确无误地分配到子代细胞中,才能保证物种的连续性。生物界中DNA复制的方式多种多样,甚至同一细胞中存在有不同的复制方式。但有证据表明真核生物和原核生物DNA复制的基本特征是相同的。主要表现在以下三个方面:
(1)DNA的半保留复制 即在DNA复制过程中,碱基间氢键首先断裂,双螺旋解旋和分开,每条链分别作为模板,按碱基配对原则合成其互补链,从而形成两个新的双链分子。因新形成的DNA分子中,各保留一条亲代的DNA单链,故名半保留复制,也因此保证了遗传信息的稳定性。此假说最先由Waston和Crick提出,后经Meselson、Stahl(1957)设计的氯化铯密度梯度离心实验,以及Taylor(1957)、Cairns(1963)的放射自显影实验所证实,现已为大家所公认,成为原核生物和真核生物DNA复制的普遍规律。
(2)DNA的半不连续复制 1968年日本学者冈崎等提出了DNA半不连续复制的模型,后又用同位素标记技术,令人信服地解释了两条互补反向平行的DNA单链是如何同时作为模板进行复制的。他认为,在DNA复制过程中,一股模板上DNA的合成是连续的;另一模板上DNA链的合成是不连续的,是首先合成较短的DNA片段(即冈崎片断),然后再由连接酶连成大片段。同时,不连续合成的这条链总是落后于连续合成的那条链,称为滞后链;连续合成的链称为前导链。前导链前进的方向与复制叉前进方向相同;滞后链合成方向与复制叉前进方向相反。因此,DNA聚合酶的反应方向始终保持5′~3′。
(3)DNA复制的起始、延伸和终止 许多实验表明,DNA的半保留复制是从DNA分子的特定位点开始的,即复制原点(用ori或o表示)。现已证明,除fd组噬菌体外,许多生物的复制原点都是富含A-T的区段。由于此区段的键能较低,易于形成瞬时单链,便于单链结合蛋白与之结合。
Hubermen、Riggs(1968)首次采用同位素标记放射自显影法追踪DNA复制的轨迹,表明原核生物和真核生物中普遍存在DNA双向复制。也有单向或不对称复制,这是由复制原点的性质所决定的。
原核生物和真核生物DNA的复制都是以复制子为单位进行复制的。每个复制子都含有控制复制起始的起点,可能还有终止复制的终点。同一机体各种细胞复制的速度是不变的。
现在知道,DNA复制时,需在模板上先由引物合成酶合成一段引物,然后,DNA聚合酶从引物的3'- OH端开始合成新的DNA链。在延伸过程中,底物前体dNTP总是在DNA聚合酶的作用下逐个添加在多核苷酸链的3'- OH端。
DNA复制是一非常复杂的酶学过程,它需要多种酶和蛋白质协同作用。原核生物和真核生物DNA复制均涉及到拓扑异构酶、解旋酶、单链结合蛋白、引物合成酶、DNA聚合酶及连接酶等酶和蛋白质的参与。
关于DNA复制的终止,目前尚不清楚。
【原核生物和真核生物DNA复制的不同点】
1) 原核生物基因组DNA有1个复制子,真核生物有多个复制子
2) 原核生物比真核生物DNA复制速度快
3) 原核生物引物由引酶催化合成的,真核生物引物由DNA聚合酶α催化合成的
4) 原核生物与真核生物DNA聚合酶不同
5) 真核生物端粒DNA的合成由端粒酶催化合成的,原核生物不存在这种情况。
【原核生物和真核生物复制的对比】
原核生物在许多方面均与真核生物不同。现在让我们来看看彼此在DNA复制上的同异处。
1. 原核生物的DNA复制
原核生物的DNA形状为一个圆形,在细胞分裂之前,需先行复制。有些细胞DNA的复制是单一方向的。而有些则是从一原点分两个方向来进行复制且分裂(如图所示)。原核生物在进行细胞分裂之前,其染色体会碰触到细胞膜,之后,细胞加长且里头的染色体复制,两相同的染色体各自分开,细胞中间形成细胞膜而把彼此分开,因而形成了两个完全相同的的细胞。此种分化称为对半分裂(binary fission)。细菌能够在40分钟就可复制完全相同的染色体,因为它的DNA复制速率每分钟可达10。
2. 真核生物的DNA复制
真核生物的DNA复制是沿著染色体上的多点处开始,而所谓的复制是像泡状物的东西向两边展开直到它们接合为止(replication bubbles spread bidirectionally )。当其泡状物形状两边各成"V″形时,表示DNA开始复制,这就是所谓的 replication fork。虽然真核生物DNA复制的速率较原核生物慢,速率是每分钟500到5000对碱基对,但是因为真核生物的分裂起始点是多点一起分裂,因此细胞在数小时之内即可分裂完成。真核生物在细胞分裂之前即行复制。细胞分裂的循环起始於间期(Interphase),间期时细胞进行有丝分裂、染色体复制,而后细胞进行分裂,有丝分裂的纺锤体里包含有微管(microtubules),其功用是把子染色体分开至两个子细胞核中。
没有思维,不会说话,一个嘴吃,这个嘴拉屎。