複製氣泡(replication bubble)和複製分叉(replication fork)的區別

關鍵區別–複製氣泡與複製分叉

複製泡和複製叉是DNA複製過程中形成的兩種結構，複製泡和複製叉的關鍵區別在於複製泡是複製開始時DNA鏈上的一個開口，而複製叉是複製泡中的結構表示實際的複製。

在分子生物學中，DNA複製是一個DNA分子產生兩個完全相同的DNA拷貝的過程。這個生物過程是所有生命形式延續和生物遺傳的基礎。DNA複製發生在所有生物中。複製過程包括不同的技術、酶、生物化合物和複製結構，這些都是為了啟動和處理複製而建立的。複製泡和複製叉是DNA複製過程中形成的結構。在原核生物和真核生物中都存在複製泡和複製叉。

什麼是複製氣泡(replication bubble)？

DNA複製是DNA分子複製並複製自身的過程。複製泡被認為是DNA鏈中在複製開始時出現的開口。在原核生物和真核生物中，複製氣泡的形成是不同的。原核生物包含一個複製泡，而真核生物包含多個複製泡。

由於複製分叉的存在，複製泡沫能夠向兩個方向增長。在每個複製氣泡中，有兩個複製分叉。這是雙親DNA雙螺旋斷裂的地方。在真核生物中，它們包含一個真正的核。真核生物的DNA是線性的。由於這個原因，複製發生在多個位置，導致出現多個複製氣泡。

複製氣泡的功能發生在DNA解旋酶的作用下，這種解旋酶破壞了雙親DNA鏈的含氮鹼基之間的氫鍵。單鏈結合蛋白附著在分離的雙親DNA鏈上，以防止氫鍵重組。

複製氣泡(replication bubble)和複製分叉(replication fork)的區別

圖01：真核生物DNA的複製泡

兩股之間氫鍵的斷裂會導致雙螺旋線的鬆弛，同時由於展開而使分子的張力進一步增加。拓撲異構酶參與破壞複製氣泡下游的雙螺旋磷酸二酯鍵，通過立即重新附著來緩解這些區域的張力。

什麼是複製分叉(replication fork)？

在細胞週期中，DNA複製發生在S期。這個過程從預先定義的DNA序列開始，這些序列被稱為複製起源。在這些區域，複製氣泡形成，觸發DNA複製。前面提到過，每個複製氣泡都包含兩個複製分叉。當DNA複製被觸發時，複製蛋白組織成一個類似於兩叉叉的結構。由於這種結構的形成，這被稱為複製叉。這些複製蛋白協調了DNA複製的整個過程。

DNA解旋酶通過破壞連接兩條鏈含氮鹼基的氫鍵，將雙股親本DNA解離成兩條單鏈。這發生在複製叉的前面，產生單鏈DNA。

複製叉的主要功能是DNA解纏和DNA合成。複製叉上的DNA合成是用DNA聚合酶來實現的。DNA聚合酶根據互補鹼基配對理論將DNA鹼基連接在正確的序列中。

圖02：複製分叉組件

為了防止複製叉停滯，有一種特殊的蛋白質複合物被稱為複製叉保護複合物。這個複合體的主要功能是在複製分叉由於任何原因而停止時重新穩定，它涉及到前導和滯後鏈的合成以及複製檢查點信號的協調。

複製氣泡(replication bubble)和複製分叉(replication fork)的共同點

DNA複製過程中可以看到複製泡和複製叉。
這兩種結構在原核和真核DNA複製中都很常見。
這兩種結構都有助於並觸發DNA複製。

複製氣泡(replication bubble)和複製分叉(replication fork)的區別

複製氣泡與複製分叉
複製泡被定義為複製開始時DNA鏈中出現的一個開口。	複製分叉被定義為存在於複製氣泡中的結構，它表示複製的發生。
原核複製
形成一個複製氣泡。	形成一個複製分叉。
真核複製
形成多個複製氣泡。	形成多個複製分叉。

總結 - 複製氣泡(replication bubble) vs. 複製分叉(replication fork)

DNA複製是一個過程，在這個過程中，一個父DNA鏈會產生兩個完全相同的自身拷貝。複製過程由不同的組件組成。複製泡是DNA鏈的一個開口，在那裡開始複製。在真核生物中，存在多個複製泡，而在原核生物中只有一個複製泡。每個複製氣泡包含兩個複製分叉。複製叉被定義為一組複製蛋白，在雙叉叉中發出警告，確認複製過程的啟動。複製分叉保護複合體的存在是為了在複製分叉暫停時重新啟動。原核生物包含一個複製叉複合體，而在真核生物中，存在多個複製叉。這就是複製氣泡和複製分叉之間的區別。