|
半不连续复制（冈崎假说） 2019版高中生物学必修二只标注了DNA两条单链复制的方向，没有提到不连续复制。那什么是半不连续复制？ 半不连续复制是指DNA复制时，前导链上DNA的合成是连续的，后随链上是由间断合成的短片段连接而成的，不连续的，故称为半不连续复制。DNA复制的最主要特点是半保留复制，另外，它还是半不连续复制。半不连续模型是DNA复制的基本过程。 DNA两条链反向平行，一条链走向为5‘→3‘，另一条链也为5‘→3‘，但与复制叉移动方向相反，但所有DNA聚合酶合成方向都是在引物3‘-OH上合成，使链从5‘→3‘延长，那么5‘→3‘链是如何同时作为模板复制呢？ 1968年冈崎提出DNA不连续复制模型，认为新合成的3‘→5‘走向的DNA链实际上是有许多5‘→3‘方向合成的DNA片断连接起来的。(如图1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷添加到大肠杆菌的培养基中，在2 s、7 s、15 s、30 s、60 s、120 s后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。
(1)将3H标记的脱氧核苷添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是什么？提示：标记的脱氧核苷被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以在噬菌体DNA中检测到放射性。 (2)图2中，与60 s结果相比，120 s结果中短链片段减少的原因是什么？该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是什么？提示：短链片段连接形成长片段，所以短链片段减少；在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段。
DNA合成启动时的引物
DNA解旋酶和复制叉
复制叉处的合成情形 复制叉处的DNA到底怎么复制的呢？前面已经说过，复制总是从5'→3'进行，是生长链的3'-OH上添加新核苷酸的过程。因此两条链的互补链合成过程是不同的，一条新链叫前导链，DNA一直连续合成，而另一条新链叫后随链，DNA合成是不连续发生的，因为在复制叉上没有3'-OH。因此，后随链合成过程中，引发酶必须合成多个RNA引物，在DNA聚合酶的作用下合成多个短的DNA片段，这些片段随后组合成一个连续的DNA链。在复制叉处形成的不连续合成的DNA片段有个鼎鼎的大名，叫做冈崎片段
后随链的合成和闭环 例题： 日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说:DNA复制时,一条子链是连续形成,另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1所示)后再连接成长链片段。为验证假说,冈崎进行了如下实验:让T4噬菌体在20℃时侵染大肠杆菌70min后,将3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中,在15s、30s、60s、120s时,分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA全部解旋,再进行密度梯度离心,以DNA单链片段分布位置确定片段大小,发现DNA单链片段越小离试管口距离越近。检测相应位置DNA单链片段的放射性,结果如图2所示。下列说法正确的是( )
A. 子代噬菌体DNA中检测到放射性的原因是标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收,成为噬菌体DNA复制的原料 B. 通过加热破坏了DNA分子中的氢键,起到的作用跟DNA酶类似 C. 120s时结果中短链片段减少的原因是短链片段逐步连接成长链片段 D. 实验中能检测到较多的短链片段为冈崎假说提供了有力证据 答案：ACD |