DNA雙螺旋是由兩條方向相反的單鏈組成

2020-12-04 小小寧阿

DNA雙螺旋是由兩條方向相反的單鏈組成,複製開始時,雙鏈打開,形成一個複製叉(replicative fork,從打開的起點向一個方向形成)或一個複製泡(replicative bubble,從打開的起點向兩個方向形成。)兩條單鏈分別做模板。各自合成一條新的DNA鏈。由於DNA一條鏈的走向是5′→3′方向,另一條鏈的走向是3′→5′方向,但生物體內DNA聚合酶只能催化DNA從5′→3′的方向合成。那麼,兩條方向不同的鏈怎樣才能做模板呢?這個問題由日本學者岡崎先生解決。

原來,在以3′→5′方向的母鏈為模板時,複製合成出一條5′→3′方向的前導鏈(leadingstrand),前導鏈的前進方向與複製叉打開方向是一致的,因此前導鏈的合成是連續進行的,而另一條母鏈DNA是5′→3′方向,它作為模板時,複製合成許多條5′→3′方向的短鏈,叫做隨從鏈(lagging strand),隨從鏈的前進方向是與複製叉的打開方向相反的。隨從鏈只能先以片段的形式合成,這些片段就叫做崗崎片段(Okazaki fragments),原核生物崗崎片段含有1000-2000核苷酸,真核生物一般100?00核苷酸。最後再將多個崗崎片段連接成一條完整的鏈。由於前導鏈的合成是連續進行的,而隨從鏈的合成是不連續進行的,所以從總體上看DNA的複製是半不連續複製.

DNA複製的全部過程可以人為地分成三個階段,第一個階段為DNA複製的起始階段,這個階段包括起始點,複製方向以及引發體的形成,第二階段為DNA鏈的延長,包括前導鏈及隨從鏈的形成和切除RNA引物後填補空缺及連接崗崎片段。第三階段為DNA複製的終止階段。在DNA複製的整個過程中需要30多種酶及蛋白質分子參加,我們將在DNA複製的各個階段中著重介紹它們的作用。

DNA複製起始點有結構上的特殊性,例如:大腸桿菌染色體DNA複製起始點Oric由422個核苷酸組成,是一系列對稱排列的反向重複序列,即迴文結構(palindrome),其中有9個核苷酸或13個核苷酸組成的保守序列,這些部位是大腸桿菌中DnaA蛋白識別的位置,大腸桿菌染色體DNA是環狀雙鏈DNA,它的複製是典型的「θ」型複製(由於形狀像希臘字母θ)。從一個起點開始,同時向兩個方向進行複製,當兩個複製方向相遇時,複製就停止。而有些生物的DNA複製起始區是一段富含A·T的區段。這些特殊的結構對於在DNA複製起始過程中參與的酶和許多蛋白質分子的識別和結合都是必須的。

相關焦點

  • DNA的雙螺旋結構
    Crick, 1916—2004 )提出的DNA雙螺旋結構模型的主要內容如下。在DNA分子中,兩條DNA單鏈圍繞一個假想的共同軸心形成右手雙螺旋結構,雙螺旋的螺距為3.4nm,百徑為2.0nm;雙螺旋的外側是DNA鏈的骨架(backbone),由交替出現的、親水的脫氧核糖和磷酸構成;鹼基位於雙螺旋的內側,兩條單鏈中的嘌呤和嘧啶以疏水的、近於平面的環形結構彼此接近,平面與雙螺旋的長軸相垂直;一股鏈中的嘌呤鹼基與另一股鏈中位於同一平面的嘧啶鹼基之間以氫鍵相連,稱為鹼基互補配對或鹼基配對
  • 結果表明,在達到Tm值時,兩條DNA單鏈分離開
    假定在一個雙鏈DNA分子內某些片段含有較多G-C鹼基對,根據它們局部Tm值差,用電子顯微鏡就可以觀察和測量到這些片段,如在DNA某一片段內含有較多的A-T鹼基對,在某一個溫度時就可能出現雙鏈解離的現象。但在同一溫度下,含G-C對較多部分仍然保持雙鏈結構。這是一種非常有用的技術。
  • DNA雙鏈複製存在極大的隨機性
    通過使用複雜的成像技術和付出很大的耐心,這些研究人員能夠在來自大腸桿菌的DNA複製時觀察它,並且測量複製體(replisome)如何在不同的DNA單鏈上發揮作用。DNA複製基礎知識DNA雙螺旋是由兩條方向相反的DNA單鏈組成的。每條單鏈是由一系列鹼基(A、T、C和G)組成的。兩條單鏈按照鹼基配對(A→T,C→G)的原則形成DNA雙鏈。
  • 我的年度書單:《雙螺旋——發現DNA結構的個人經歷》,只此一本
    現在一口氣讀完一本書的體驗越來越少了,但我無意之中撿起的《雙螺旋:發現DNA結構的個人經歷》(三聯出版社,2001年科學人文系列之一),卻讓我愛不釋手,花了兩晚讀完。詹姆斯沃森和他的夥伴,主要通過模型建構的科學研究方法,攻克了發現DNA雙螺旋結構的難題,二十多歲取得的科學貢獻一舉成名獲得諾貝爾獎。
  • 顛覆教科書,DNA複製方式或遭改寫
    儘管這段11秒的視頻看起來像是一款上個世紀的視頻遊戲,但它清楚地記錄下DNA複製時散發螢光的單鏈由左向右延伸的過程。   此前人們一直認為,DNA聚合酶構建DNA雙鏈的過程是相互協調以某種方式協同工作的。然而,這項新研究卻有一些意外發現。有時候,一條單鏈會不可預測地停止延伸,而另一條單鏈還在持續;DNA複製的過程也會突然改變速率。
  • RNA單鏈局部小雙螺旋結構即是RNA的二級結構
    2.三級結構已發現線粒體、葉綠體、細菌、質粒及一些病毒的DNA雙螺旋分子尚可形成封閉環狀,天然狀態的環狀DNA分子多扭曲成麻花狀的超螺旋結構(superhelix),這些比螺旋更為複雜的結構即DNA分子的三級結構。
  • DNA不僅有雙螺旋結構!
    DNA雙螺旋結構這一具有跨時代意義的重大發現,是在1953年由兩位年輕的科學家沃森(Watson)、克裡克(Crick)提出的。他們通過羅莎林德·富蘭克林在1951年11月拍攝的一張十分漂亮的DNA晶體X射線衍射照片獲得靈感,確定了DNA是螺旋結構,並結合富蘭克琳和威爾金斯的判斷,並加以補充:磷酸根在螺旋的外側構成兩條多核苷酸鏈的骨架,方向相反;鹼基在螺旋內側,兩兩對應。最終,在辦公室裡用鐵皮和鐵絲搭建了第一個DNA雙螺旋結構模型。
  • DNA結構不止雙螺旋一種,你可能上了個「假學」
    每次撰寫有關DNA的文章時,總會有莫名的喜感,愉悅之情源於DNA雙螺旋結構的發現過程,不亞於一場「清宮大戲」。眾所周知,揭示DNA雙螺旋結構的是沃森和克裡克兩人,沃森和克裡克也因此獲得1962年諾貝爾獎,而事實是雙螺旋結構的發現,要再加上富蘭克林、威爾金斯和葛斯林三人。
  • 談及DNA,仍然只想起雙螺旋結構,那你Out了!
    2016年6月21日/生物谷BIOON/--提起DNA,我們還是想起經典的雙螺旋結構?那就Out了。利用DNA中的鹼基配對原則,科學家們能夠利用DNA分子構建出各種各樣的結構,而且這些結構具有遠非我們能夠想像的用途。DNA是大自然中一種最為神奇的分子之一。從微觀而言,它攜帶的遺傳指令是產生地球上幾乎任何一種生物所必需的。
  • 雙螺旋DNA進一步扭曲而成的超螺旋稱為DNA的三級結構
    Z構象是唯一存在的左手雙螺旋構象。DNA鏈上的四種鹼基也非均勻分布,因而產生了一些特異的序列。迴文序列是許多限制性核酸內切酶和調控蛋白的識別位點;富含A/T序列則是許多分子遺傳學過程所不可缺少的;嘌呤和嘧啶的排列順序對雙螺旋的穩定性也有重大影響。DNA在熱或其他變性劑的作用下,雙螺旋結構遭到破壞,雙鏈發生分離,即變性。
  • 【2017課標教材】 第2節 DNA的結構
    (1) DNA是由幾條鏈構成的?它具有怎樣的立體結構?【答案】DNA是由兩條鏈構成的。它的立體結構為:DNA是由兩條單鏈組成的,這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。(2) DNA的基本骨架是由哪些物質組成的?它們分別位於DNA的什麼部位?【答案】DNA的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸,它們排列在DNA的外側。
  • DNA複製與想像不同
    DNA雙螺旋結構是由兩條方向相反的鏈構成。複製的第一步是在解旋酶(helicase)的作用下將雙螺旋結構拆成兩條單鏈。然後,在引物酶(primase)的作用下,每條單鏈獲得了開始複製所需的引物(primer)。接著,在DNA聚合酶的作用下,以母鏈為模板,以四種脫氧核苷酸為原料,合成與母鏈互補的子鏈,最終形成新的雙螺旋DNA。
  • 15年前「DNA之父」逝世 雙螺旋結構揭開了生命科學的新篇章
    弗朗西斯·克裡克最重要的成就,無疑是1962年與詹姆斯·沃森(James Watson)共同發現了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結構。二人也因此與維爾金斯(Maurice Wilkins)共同獲得了1962年的諾貝爾生理及醫學獎。
  • 科學大發現 DNA不只雙螺旋
    DNA雙螺旋結構是初中生都知道的生物知識,但科學界這次發現了全新的結構,並發表在《自然化學》雜誌上。DNA雙螺旋結構的發現證實了我們的遺傳密碼是以更複雜的對稱性製造的,這些分子變體的形式影響我們的生物學功能。「大多數人想到DNA時,首先想到的是雙螺旋,這項新研究提醒我們,存在完全不同的DNA結構,對我們的細胞很重要。」
  • 科學家建立一種新型的元DNA結構,開闢光電子以及合成生物學
    ASU和上海交通大學(SJTU)的一個由分子科學學院米爾頓格利克教授郝巖領導的科學家團隊眾所周知,沃森-克裡克鹼基配對的可預見性以及dna的結構特徵,使得dna可以作為一種通用的構件,來設計複雜的納米結構和設備。「DNA技術的一個裡程碑當然是dna摺紙的發明,其中一個長單鏈dna(Ssdna)在數百條短dna短纖鏈的幫助下被摺疊成指定的形狀,」嚴解釋道。
  • DNA雙螺旋結構的陰暗面
    這一結構不僅解開了查戈夫法則的成立之謎,更暗示了互補的雙螺旋具有自我複製機制。所有讀到這篇論文的人都震驚了。那麼,解開DNA結構之謎的關鍵是什麼呢?論文對此一筆帶過,也很少有人把注意力放在這上面。螺旋狀的雙鏈旁邊標有小小的箭頭,箭頭分別指著相反的方向。沒錯,DNA的雙鏈在化學層面具有明確的方向性,有頭也有尾,而雙鏈的方向恰好相反。
  • 從右旋DNA說起——DNA雙螺旋為什麼大多是右旋?
    作者 | 內含子 如今,即使非生化專業的人對DNA雙螺旋的形象也很熟悉了。不過,很多人並沒有注意到DNA雙螺旋的「手性」,包括我國很多科普媒體的小編,他們用的雙螺旋圖幾乎兩種手性是一半對一半的。 螺旋的手性是什麼呢?通俗地說,就像飲料瓶口的螺紋。
  • 科學網—DNA雙螺旋結構的發現
    他們提出了脫氧核糖核酸(DNA)分子結構的雙螺旋模型,即著名的「沃森—克裡克模型」。這一成就後來被譽為「21世紀生物學中最偉大的發現」和「生物學中的決定性突破」,被視為分子生物學誕生的標誌。 20世紀40年代,雖說科學家們已不再相信「上帝創造萬物」,但某些古老的觀念仍影響著科學思維。許多科學家仍然不相信生命只是一堆化學物質的組成而已。
  • 科技日曆|15年前「DNA之父」逝世 雙螺旋結構揭開了生命科學的新篇章
    弗朗西斯·克裡克最重要的成就,無疑是1962年與詹姆斯·沃森(James Watson)共同發現了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結構。二人也因此與維爾金斯(Maurice Wilkins)共同獲得了1962年的諾貝爾生理及醫學獎。
  • DNA雙螺旋結構發現史
    1953年4月25日,《自然》雜誌發表了一篇由沃森及克裡克合著的論文,這篇具有裡程碑意義的論文介紹了DNA的雙螺旋結構。現在看上去好像很簡單的一篇文章,在當時卻像一隻金手指,捅開了那層迷糊了科學界幾十年的窗戶紙,向人們描繪了DNA大體是什麼樣和怎麼工作的,揭示了生命繁衍的秘密。