脱氧核糖核酸的复制过程

对DNA复制过程的了解主要是通过细菌的研究得到的，其主要步骤如下述，不同的机体可能在细节上有所不同。
1. 起始点的识别： 首先需要在DNA上确定一个起点。这需要一种特殊蛋白质，在确定的起点上为引发酶提供一个起点，为合成新的DNA链产生一段RNA引物。
2. DNA的解旋及解链： 在复制酶发生作用之前，解旋蛋白将正超螺旋DNA的一股切断，然后再缝合，使DNA变成松弛型。这一过程不需要能量。DNA的双链则由解链酶催化，此过程需ATP供给能量。
3. RNA的引发： 以核苷5′三磷酸为前体，由引发酶催化，以业已解开的两条DNA链，一条名为先导链，另一条名为后随链为模版，分别合成一段与它互补的，长度约为几十个核苷酸的RNA引物。引物合成的方向，在两条链上都是5′→3′。
4. 在RNA引物上生成DNA: 同时以分开的两条链为模版，在聚合酶Ⅲ*-辅聚合酶Ⅲ^*复合物及ATP的存在下，顺着作为引物的RNA的末一个核苷酸的3′-羟基末端，以5′→3′的方向顺序加入脱氧核苷酸，合成新的一条DNA链。一旦DNA链开始生成，辅聚合酶Ⅲ*即行脱落，由聚合酶Ⅲ*完成链的复制。此时解旋蛋白继续前进，将作为模版的DNA双链分开。
两条链 （先导链和后随链）都是由5′向3′进行合成，因此它们的合成方向是相反的。这是因为DNA聚合酶催化的DNA合成只能沿着5′→3′方向进行。先导链的合成方向是5′→ 3′，因此它可以是连续的或基本上是连续的。后随链由于也必须是5′→3′方向合成，因此不可能是连续的，而是先合成由1000～2000残基所组成的片段，称为冈崎片断。这是冈崎等人发现在大肠杆菌中病毒DNA复制时，首先生成的是DNA短片段。其沉降系数为85～105。这种现象带有普遍意义，不仅限于大肠杆菌DNA的复制。这些冈崎片段再由DNA聚合酶Ⅰ催化补齐，连接酶催化连接成一完整的链。

大肠杆菌DNA复制叉上的酶作用，右边的酶催化DNA合成的起始、延长和连接。

5. RNA引物的切除： 不论是连续地或断续地合成的新DNA链，一旦形成之后，引物便从它们的5′末端开始，一个个残基逐步切下。这一过程可能是由DNA聚合酶Ⅰ的5′→3′外切酶活性所催化。
6. DNA短片断的连接： 在DNA模版上所合成的冈崎片段之间的空隙，以及RNA引物切除后所留下的空隙，则由互补的脱氧核苷酸残基，在DNA聚合酶Ⅰ的催化下，加以补齐，然后由DNA连接酶将相邻的5′和3′末端连接起来，形成一条完整的链（图）。
DNA的复制是一个很复杂的过程，有许多酶及蛋白参与。大肠杆菌DNA复制的主要酶及蛋白见表。

大肠杆菌DNA复制的主要酶及蛋白

蛋 白	功能	大小 （千道尔顿）	分子/细胞
dnaB蛋白 引发酶 rep蛋白* ss-结合蛋白** DNA解旋蛋白	促进引发酶启动 合成RNA引物 使双螺旋解旋 稳定单链区 解超螺旋及形成 超螺旋	～250 60 65 74 400	20 100 50 300
DNA聚合酶Ⅲ DNA聚合酶Ⅰ	合成DNA 除去引物及补空 隙	>300 109	20 300
DNA连接酶	连接DNA末端	74	800

*又名解链酶； ^**单链DNA结合蛋白