DNA的复制

（我将就着组员的内容进行这部分内容的论述）

对于生活在这世界的生物体来说，DNA是每个个体必备的遗传物质。而作为生命，繁殖和自我生长发育都极为关键。这其中不得不关系到DNA的复制。那么DNA是如何进行复制的？这一点与其结构有没有关系？

在我们的认知中，DNA结构一般都是双螺旋环绕的双链结构。但是科学家最初是如何发现这一现象的？这一切都来允许一张亚显微结构下的照片，其中呈现出了X形状的结构。基于此，科学家才做出了DNA可能具备交叉构成的因素。同时科学家也发现，在细胞遗传物质中，鸟嘌呤和线嘌呤的含量是相同的，苞米啶和胸腺嘧啶的含量也是相同的。这说明细胞的碱基构成有着某种对应关系。没错，这就是我们熟知的AT配对，CG配对。而事实上的确是这样的。DNA有两条单链RNA通过脱氧构成，其中的对应碱基形成氢键，磷酸基团之间形成磷酸二酯键，构成了DNA。

那么DNA是如何进行复制的？在一百多年前的时代中主要存在两种主流观点，分别是半保留复制和全保留复制。如何理解呢？如果一个亲本细胞要分裂为两个子代细胞，必须须要保证遗传物质数量的相同。那么子代的遗传物质本身必定源于亲本。但是，亲本对于自己的两个孩子所分配的遗传物质的性质相同吗？亲本的分裂伴随遗传物质的复制，那么新复制的那一部分遗传物质到底给了谁？亲本自己的遗传物质给了谁？在半保留复制观点中认为，所产生的两个子代各自含有一条亲本的遗传物质，而在全保留复制观点中，一个子代具备亲本的所有遗传物质，而另一个子代则具备亲本所有新复制的遗传物质。如果不能清楚这一点，将会对后面的生命科学研究形成极大的阻碍。

那么科学家将会如何设计实验来探究细胞遗传物质的复制方式？很显然，最重要的一点就是区分亲本原有的遗传物质和新复制的遗传物质。所以，科学家会使用到同位素荧光标记法来区分。他们选择的是氮的同位素（DNA中包含氮元素），而实验对象则是大肠杆菌。科学家先将遗传物质中含有氮15的大肠杆菌放入含有氮14同位素的氯化铵培养液中培育。这样一来，如果大肠杆菌要进行复制，就先要索取环境中的物质材料作为自身结构的材料。如果两个子代细胞中的遗传物质都是一条含有氮15一条含有氮14的DNA链条，那么就可以证明细胞是半保留复制。如果子代细胞一个仅含有氮15一个仅含有氮14，就可以确定细胞是全保留复制。

那么科学家该如何从子代细胞中验证这一结果呢？显然这样的验证离不开同位素的区别。氮15相较于氮14多一个中子，所以其密度会大于氮14。很显然最好的方法就是离心分离。先任取将分裂产生第一代的细胞中的遗传物质进行提取，随后进行离心分离，产生的结果中（试管），居然包含两条深色的物质分层。这表明F1子代细胞中同时含有具备氮14和氮15的遗传物质。那么另一个细胞绝对是同样的结果，因为两者都源于一个亲本。经过这样的推理，可以基本确定DNA的复制便是半保留复制。

（好，那么接下来我就就着佳韵得出的结论讲一下结论性的DNA复制的具体过程）

如果DNA要完成复制，一定离不开生命活动的主要承担者蛋白质，对应在我们体内的打工人就是酶。这是前提。从结论中，得知DNA的复制是半保留复制，则子代细胞中一定包含亲本的其中一条链。为了实现这样的目的，以及完成碱基配对的复制，就需要将亲本DNA中一对对应碱基之间的氢键破坏，让双链独立存在。完成这一过程的酶就叫做解旋酶，顾名思义，就是“解开螺旋”。如此，便能形成其他蛋白酶的工作位点～～复制叉。

ok，那么大家认为接下来是不是负责复制的聚合酶登场呢？其实不然。俗话说，凡事都有一个开始，尽管我们的身体很清楚A与T对应，C与G对应，但缺乏一个能够连接的起始位点。所以，便存在一位神秘角色，负责合成一条RNA嵌在子链上。它就叫引物酶。其嵌在子链上的RNA片段就叫做引物。其实，引物酶就是一种特殊的聚合酶，但是和聚合酶负责的工作有本质不同。这点是生物书上没有讲到的，一会我们会讲述到另一个生物书遗漏的知识点。

话说回来，有了引物，我们熟悉的聚合酶才开始工作，将细胞核中游离的四种脱氧核苷酸进行配对复制。复制过程和解旋过程是同时进行的，新合成的子链也在不断进行延伸。合成后，新链便会进行螺旋化，形成我们熟悉的结构。

那么解开的两条子链的配对复制过程相同吗？其实不然。这一单元的前两章，其实都提到了DNA双链中的每一条单链方向是不同的。我们可以类比数学中的平行相反向量。如果说5’3’是正方向，那么3’5’是反方向。我们熟悉的这种复制类型（顺着一个方向进行配对）其实仅存在于正方向的子链上（图片），引物酶只需要合成一段RNA便能休息。而在反向的子链上，引物酶需要不停的合成RNA，使得聚合酶得以在这些RNA的基础上不断合成冈崎片段。而且，这些RNA虽然是配对嵌入的，但并非构成DNA的主要成分！所以新的DNA复制完成后，还需要一种名为核算外切酶的打工人把这些RNA剔除，聚合酶再把空缺填补。这便是不同子链的不同复制方式。值得一提的是，反方向子链的复制速度完全不逊于正方向。

最后，就像大家所认为的，整个复制过程就结束了……吗？大家应该记得聚合酶在不同时刻合成的DNA片段间的磷酸二酯键，依旧没有连在一起，这不利于其稳定性。所以最后还需要一个收尾的角色，叫做DNA连接酶。如此，在修补缺口之后，便形成了连续完整的双链。那么接下来，细胞就准备开始我们熟悉的有丝分裂了。