细菌复制与细胞分裂

在细菌分裂之前，它必须复制其整个基因组，并将一个完整的副本分配给每个子细胞。细菌DNA复制始于一个单一的起点，并向两个方向进行，同时细胞生长，然后通过二分裂进行分裂，染色体复制、分离和分裂隔的形成是协调的，从而使每个新细胞都继承一个完整的基因组。

Definition

细菌复制和细胞分裂是细菌通过二分裂从一个确定的起点复制其染色体并将其副本分配到两个子细胞的协调过程。

Scope

本主题涵盖细菌细胞周期：DNA复制的起始和进程、复制体、复制染色体的分离以及通过二分裂进行的细胞分裂，包括分裂机制的组装。它是一个机制性的参考概述，不提供临床指导。

Core questions

• 细菌DNA复制如何以及在哪里开始，以及它如何在染色体周围进行？
• 什么分子机器执行复制，如何确保其准确性？
• 复制的染色体如何分离到细胞的两端？
• 分裂的时间如何与复制的完成协调？

Key concepts

• 复制起点 (oriC)
• 双向、半保留复制
• 复制体和DNA聚合酶III
• 前导链和滞后链合成
• 复制叉和终止点
• 染色体分离
• 二分裂和隔膜形成
• Z环和分裂体

Mechanisms

细菌复制是半保留和双向的：它始于一个单一的确定起点，染色体在此处解旋，两个复制叉向相反方向进行，直到它们在终止点相遇。复制体围绕复制性DNA聚合酶组织，连续复制前导链，不连续复制滞后链，并通过校对和错配修复确保高保真度，正如O'Donnell及其同事所综述的。随着复制的进行，两个子染色体被主动组织并分离到细胞两极，Wang及其同事从染色体组织和分配机制的角度描述了这一过程。随后通过二分裂进行分裂，细胞在中部组装一个收缩环，指导隔膜的合成，并将两个子细胞物理分离，每个子细胞都接收到一个完整的基因组。

Clinical relevance

一些抗菌药物靶点位于复制和分裂机制中，复制和分裂速率有助于细菌群体生长和应对压力的速度。本条目描述了基础生物学，并非药物选择或患者管理的指南。

History

DNA复制的半保留性质和DNA聚合酶的酶学确立了基因组复制的分子基础，大肠杆菌等细菌是主要的实验模型。随后关于复制体、染色体分离和分裂装置的工作，由O'Donnell和Wang及其同事的综述所综合，将复制与细菌细胞周期整合起来。

Key figures

• Arthur Kornberg
• Mike O'Donnell
• David Rudner

Seminal works

• odonnell-2013
• wang-2013

Frequently asked questions

细菌复制是双向的意味着什么？

复制从一个起点开始，两个复制叉围绕环状染色体向相反方向移动，直到它们在终止点相遇，因此整个基因组的复制时间大约是单个复制叉所需时间的一半。

细菌如何分裂？

大多数细菌通过二分裂进行分裂：染色体复制和分离后，一个环状分裂机器在细胞中部组装，并构建一个隔膜，将细胞分裂成两个子细胞。