DNA的複製

生物學記錄 發佈 2023-01-17T12:03:42.197692+00:00

關注問題探討沃森和克里克在發表DNA雙螺旋結構的那篇著名短文的結尾處寫到:「值得注意的是,我們提出的這種鹼基特異性配對方式,暗示著遺傳物質進行複製的一種可能的機制。」討論1.鹼基互補配對原則暗示DNA的複製機制可能是怎樣的?2.這句話中為什麼要用「可能」二字?

關注

問題探討

沃森和克里克在發表DNA雙螺旋結構的那篇著名短文的結尾處寫到:「值得注意的是,我們提出的這種鹼基特異性配對方式,暗示著遺傳物質進行複製的一種可能的機制。」

討論

1.鹼基互補配對原則暗示DNA的複製機制可能是怎樣的?

2.這句話中為什麼要用「可能」二字?這反映科學研究具有什麼特點?

對DNA複製的推測

沃森和克里克緊接著發表了第二篇論文,提出了遺傳物質自我複製的假說:DNA複製時,DNA雙螺旋解開,互補的鹼基之間的氫鍵斷裂,解開的兩條單鏈分別作為複製的模板,游離的脫氧核糖核苷酸根據鹼基互補配對的原則,通過形成氫鍵,結合到模板的單鏈上。由於新合成的每個DNA分子中,都保留了原來DNA分子中的一條鏈,因此,這種複製方式稱作半保留複製。


DNA半保留複製的實驗證據

要證明DNA複製是半保留複製,這就需要通過實驗區分親代與子代的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,設計了一個巧妙的實驗。


科學家完成上述實驗的結果是:親代大腸桿菌的DNA經離心處理後,試管內只出現了一條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);將轉移培養第一代細菌的DNA離心後,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離心後,試管中出現兩條帶,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)。實驗結果證明:DNA的複製是以半保留的方式進行的。

DNA複製的過程

DNA的複製是指親代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,隨著染色體的複製而完成的。

複製開始時,在細胞提供的能量的驅動下,解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開,這個過程叫做解旋。然後,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,按照鹼基互補配對原則,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,每條新鏈與其對應的模板鏈盤繞成雙螺旋結構。 這樣,複製結束後,一個DNA分子就形成了兩個完全相同的DNA分子。新複製出的兩個子代DNA分子,通過細胞分裂分配到子細胞中。


DNA複製是一個邊解旋邊複製的過程,需要模板、原料、能量和酶等基本條件。DNA獨特的雙螺旋結構,為複製提供了精確的模板,通過鹼基互補配對,保證了複製能夠準確的進行。

DNA通過複製,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性。

關鍵字: