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DNA复制的秘密
发布时间:2024-12-04
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细胞核之中有染色体,DNA 在染色体内,DNA的结构是一个双螺旋,双螺旋的外侧就是脱氧核糖和磷酸组成的骨架,中间是四种碱基,它们按照A-T或者C-G配对。这个配对序列就是遗传信息。那么,问题来了,这些遗传信息是如何一代一代传递下去的呢?

你是否还记得染色体在细胞分裂前会变形?是的,它们从一大团意大利面变成一根圆杆,压缩,再压缩,从2米多长的染色质变成以微米(1毫米=1000微米)计量的染色体。在它们成为“X”形的那一刻,意味着遗传信息已经做好准备,细胞分裂即将开始。

在分裂过程中,DNA自身在做着一项至关重要的工作——复制,它决定了母细胞能够将遗传信息全部传给它的“孩子”——子细胞。

DNA的双螺旋结构保证了DNA的完美复制。如果把DNA拉直,可以更好地看到它上面的碱基对,任意的一段DNA中,A与T或C与G的比值是1:1,且梯子上必定是A与T相对、C与G相对。只要知道DNA其中一边碱基的序列,就可以知道另一边,这就是碱基互补配对原则。

模拟DNA复制

我们知道碱基互补配对的规则,就可以做一个模拟组装和复制DNA的实验。

先来组装一个DNA,它在一个细胞中,携带着重要的遗传信息,这些信息由你来写出。当你写下第一行字母后,按照表上的配对规则,写出第二行。

AACGTCGAT

TTGCAGCTA

新细胞要诞生,首先要复制原细胞的DNA。这时,DNA螺旋状的两条链会像拉链一样被拉开,互相配对的碱基也就彼此分开。想象上面两行字母从中间的红线分开,你得到了两个模板,根据碱基互补配对原则,你又可以在每一个模板下面,写出对应的第二行字母。

实际上,在双链解开形成单链的同时,细胞内的DNA聚合酶按照同样的原则将一个个脱氧核糖核苷酸依次组装到每条单链上。当整条DNA单链都被组装完时,就会形成两条与发生复制前序列完全一致的DNA。在新生成的DNA的两条链中,一条是新链,而另外一条是作为模板的旧链,这就是半保留复制。

DNA的复制解释了为什么我们长得像父母,这是因为我们的DNA复制于父母的DNA。

细胞接下来的工作

DNA的复制完成之后,细胞内其他物质也要进行复制,其中最重要的就是蛋白质。作为DNA的载体,染色体上布满了蛋白质,包括维持DNA的缠绕状态的组蛋白,还有一些与细胞分裂直接相关的蛋白。它们构成了染色体上的一个特殊的位置,这个位置在细胞分裂的过程中称为着丝粒。

当细胞分裂的准备工作完成后,细胞内出现了一个个“X”,它们是复制后的染色体,两条一模一样的染色单体由一个着丝粒连着。这个着丝粒保证染色体在复制后是一个整体。