基因診斷與性病/DNA的復(fù)制
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DNA作為遺傳物質(zhì)的基本特點(diǎn)就是能夠準(zhǔn)確地自我復(fù)制，而DNA的互補(bǔ)雙螺旋結(jié)構(gòu)對于維持這類遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性和復(fù)制的準(zhǔn)確性都是極為重要的。
（一）DNA復(fù)制的方式
從前面的內(nèi)容可知，DNA是由兩條互補(bǔ)的多核苷酸鏈組成的，其中一條鏈上的核苷酸排列順序可以決定另一條鏈上的核苷酸順序。據(jù)此推測，在復(fù)制過程中，首先DNA雙螺旋的兩條多核苷酸鏈之間氫鍵斷裂，雙鏈解開，然后每條鏈各自作為模板，以脫氧核糖核苷酸為原料，按照堿基配對規(guī)律，合成新的互補(bǔ)鏈。這樣形成的兩個子代DNA分子與原來的親代DNA分子的核苷酸順序完全相同。在此過程中，每個子代分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的。這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。實驗證明，DNA半保留復(fù)制的方式是正確的。由于DNA在代謝上的穩(wěn)定性，經(jīng)過許多代的復(fù)制，DNA分子上的遺傳信息仍可傳給后代。
（二）參與復(fù)制的酶類
DNA的復(fù)制過程極為復(fù)雜，但其速度甚快，這是由于許多酶參與了復(fù)制過程。
1．DNA聚合酶（DNApolymerase）。四種脫氧核糖核苷酸（dNTP，N代表A、T、G、C四種堿基）是DNA合成的原料。在原有DNA模板鏈存在時，DNA聚合酶催化四種dNTP通過與模板鏈的堿基互補(bǔ)規(guī)律，合成新的DNA鏈，故此酶又被稱為DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶（DNa directed DNA polymerase，縮寫為DDDP）。
值得注意的是，DNA聚合酶不能自行從頭合成DNA鏈，而必須有一個原有的多核苷酸鏈作為引物，DNA聚合酶只能在引物的3′末端上逐步合成DNA鏈。由此可見，DNA鏈的合成方向是從5′端至3′端進(jìn)行的。
無論在原核細(xì)胞或真核細(xì)胞中，均存在著多種DNA聚合酶，它們的性質(zhì)不完全相同。目前認(rèn)為，在真核細(xì)胞中，DNA聚合酶α在復(fù)制中起關(guān)鍵作用，而DNA聚合酶β主要在DNA損傷的修復(fù)中起作用。
2． 引物酶。由于DNA聚合酶不能自行從頭合成DNA鏈，因此在復(fù)制過程中首先需要合成一小段RNA的多核苷酸鏈作引物，在這段RNA引物的基礎(chǔ)上引導(dǎo)DNA鏈的合成，催化RNA引物合成的酶是引物酶，實際上它是一種特殊的RNA聚合酶。
3．DNA連接酶。因為復(fù)制過程中，DNA鏈的合成方向只能由5′端→3′端方向進(jìn)行，因此其中有一條新鏈的合成是不連續(xù)的。起初生成的是許多短鏈。需要DNA連接酶將它們連接起來。
4．參與DNA解旋、解鏈的酶及因子。已知DNA具有超螺旋結(jié)構(gòu)。復(fù)制時必須松弛DNA模板的超螺旋結(jié)構(gòu)，并使DNA的雙鏈分開，暴露堿基，否則不可能在模板上按堿基配對原則合成新的互補(bǔ)DNA鏈。松馳模板DNA超螺旋，分開雙鏈主要由拓?fù)洚悩?gòu)酶，解鏈酶及DNA結(jié)合蛋白等來完成。
（三）DNA復(fù)制的過程
DNA復(fù)制大致可分為以下幾個階段。
1．起始與引物RNA的合成
DNA復(fù)制有固定的起始部位，在真核細(xì)胞DNA雙鏈上有多個起始部位。復(fù)制時，解鏈酶等先使DNA的一段雙鏈解開，形成復(fù)制點(diǎn)。這個復(fù)制點(diǎn)的形狀象一個叉子，故稱為復(fù)制叉。引物酶能辯認(rèn)起始部位，并以四種核糖核苷酸為底物，以解開的一段DNA鏈為模板，按5′-3′方向合成RNA片段。在這一階段只合成了引物RNA，為DNA鏈的合成做好了準(zhǔn)備工作。
2．DNA片段的生成
在細(xì)胞內(nèi)，DNA的兩條鏈都可作為模板，同時合成兩條DNA鏈。由于DNA兩條鏈?zhǔn)?a href="/index.php?title=%E5%8F%8D%E5%90%91%E5%B9%B3%E8%A1%8C&action=edit&redlink=1" class="new" title="反向平行（尚未撰寫）" rel="nofollow">反向平行的，即一條鏈?zhǔn)?′→3′方向，而另一條鏈則是3′→5′方向。但是，DNA聚合酶催化DNA鏈的合成只能順著5′→3′方向進(jìn)行。因此，在新的DNA鏈中有一條連續(xù)合成的（稱前導(dǎo)鏈），而另一條是不連續(xù)合成的（稱隨從鏈。在隨從鏈合成過程中，先合成的是較短的片段（稱為岡崎片段），然后將這些片段再連結(jié)起來，形成完整的DNA鏈。岡崎片段的合成方向仍然是5′→3′，反應(yīng)直至下一個引物RNA的5′端為止。
3．RNA引物的水解
DNA片段合成一定長度后，鏈中的RNA引物被核酸酶水解而切掉。此時出現(xiàn)的缺口由DNA片段繼續(xù)延長而填補(bǔ)。
4．完整的DNA分子的形成
相鄰的兩個DNA片段在DNA連接酶作用下連接起來，形成大分子DNA鏈，與其對應(yīng)的模板DNA鏈一起生成子代雙螺旋DNA，即完整的DNA分子。
DNA復(fù)制過程十分準(zhǔn)確，極少發(fā)生錯誤，由此保證了子代DNA與親代DNA分子完全相同，這是遺傳穩(wěn)定性的重要基礎(chǔ)。某些因素可使DNA結(jié)構(gòu)改變，則導(dǎo)致子代DNA結(jié)構(gòu)的相應(yīng)變化，稱為遺傳的變異。
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