DNA复制的一般过程

DNA双螺旋是由两条方向相反的单链组成,复制开始时,双链打开,形成一个复制叉(replicative fork,从打开的起点向一个方向形成)或一个复制泡(replicative bubble,从打开的起点向两个方向形成。)两条单链分别做模板。各自合成一条新的DNA链。由于DNA一条链的走向是5′→3′方向,另一条链的走向是3′→5′方向,但生物体内DNA聚合酶只能催化DNA从5′→3′的方向合成。那么,两条方向不同的链怎样才能做模板呢?这个问题由日本学者岗崎先生解决。

原来,在以3′→5′方向的母链为模板时,复制合成出一条5′→3′方向的前导链(leadingstrand),前导链的前进方向与复制叉打开方向是一致的,因此前导链的合成是连续进行的,而另一条母链DNA是5′→3′方向,它作为模板时,复制合成许多条5′→3′方向的短链,叫做随从链(lagging strand),随从链的前进方向是与复制叉的打开方向相反的。随从链只能先以片段的形式合成,这些片段就叫做岗崎片段(Okazaki fragments),原核生物岗崎片段含有1000-2000核苷酸,真核生物一般100?00核苷酸。最后再将多个岗崎片段连接成一条完整的链。由于前导链的合成是连续进行的,而随从链的合成是不连续进行的,所以从总体上看DNA的复制是半不连续复制。

DNA复制的全部过程可以人为地分成三个阶段,第一个阶段为DNA复制的起始阶段,这个阶段包括起始点,复制方向以及引发体的形成,第二阶段为DNA链的延长,包括前导链及随从链的形成和切除RNA引物后填补空缺及连接岗崎片段。第三阶段为DNA复制的终止阶段。在DNA复制的整个过程中需要30多种酶及蛋白质分子参加,我们将在DNA复制的各个阶段中着重介绍它们的作用。