DNA的復制

問題探討

沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫到：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著遺傳物質(zhì)進行復制的一種可能的機制?！?/span>

討論

1.堿基互補配對原則暗示DNA的復制機制可能是怎樣的？

2.這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學研究具有什么特點？

對DNA復制的推測

沃森和克里克緊接著發(fā)表了第二篇論文，提出了遺傳物質(zhì)自我復制的假說：DNA復制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈分別作為復制的模板，游離的脫氧核糖核苷酸根據(jù)堿基互補配對的原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到模板的單鏈上。由于新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，這種復制方式稱作半保留復制。

半保留復制

DNA半保留復制的實驗證據(jù)

要證明DNA復制是半保留復制，這就需要通過實驗區(qū)分親代與子代的DNA。

1958年，美國生物學家美塞爾森（M.Meselson,1930—）和斯塔爾（F.Stahl,1929—）以大腸桿菌為實驗材料，運用同位素標記技術(shù)，設(shè)計了一個巧妙的實驗。

實驗

科學家完成上述實驗的結(jié)果是：親代大腸桿菌的DNA經(jīng)離心處理后，試管內(nèi)只出現(xiàn)了一條DNA帶，位置靠近試管的底部，說明密度最大，是15N標記的親代雙鏈DNA（15N/15N-DNA）；將轉(zhuǎn)移培養(yǎng)第一代細菌的DNA離心后，試管也只有一條帶，但位置居中，說明其密度居中，是只有一條單鏈被15N標記的子代DNA（15N/14N-DNA）；將第二代細菌的DNA離心后，試管中出現(xiàn)兩條帶，一條帶位置居中，為15N/14N-DNA，另一條帶的位置更靠上，說明其密度最小，是兩條DNA都沒有被15N標記的子代雙鏈DNA（14N/14N-DNA）。實驗結(jié)果證明：DNA的復制是以半保留的方式進行的。

DNA復制的過程

DNA的復制是指親代DNA為模板合成子代DNA的過程。在真核生物中，這一過程是在細胞分裂前的周期，隨著染色體的復制而完成的。

復制開始時，在細胞提供的能量的驅(qū)動下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開，這個過程叫做解旋。然后，DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以細胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一條子鏈。隨著模板鏈解旋過程的進行，新合成的子鏈也在不斷延伸。同時，每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 這樣，復制結(jié)束后，一個DNA分子就形成了兩個完全相同的DNA分子。新復制出的兩個子代DNA分子，通過細胞分裂分配到子細胞中。

DNA復制的過程

DNA復制是一個邊解旋邊復制的過程，需要模板、原料、能量和酶等基本條件。DNA獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復制提供了精確的模板，通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確的進行。

DNA通過復制，將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。