2013年1月30日 星期三

Watson-Crick 模型指出基因複製機制

探索生命《生物學》78
1.        基因材料DNA的結構一定考慮到複製基因資訊與調控細胞的需求。WatsonCrickDNA模型點出DNA的構造如何滿足這二種需求。
Ludwing Van Beethoven : Duo for Clarinet and Bassoon 

2.        WatsonCrick指出,二股DNA分子鍊的鹼基之間的氫鍵斷裂分開後,按照每股DNA分子鍊的資訊所合成新的DNA分子鍊,就是原先那股DNA模版連接的另一股DNA
3.        因為嘌呤adenine必須與胸腺嘧啶thymine成對,鳥糞嘌呤guanine必須與胞嘧啶cytosine成對,因此其中一股DNA的核甘酸序列精確指出它成對的另一股DNA的核甘酸序列。
4.        換句話說,當細胞用某種方法將兩股DNA像拉拉鍊那樣拉開,就能夠按照舊版單股DNA的核甘酸去複製成對的另一股DNA鍊。因為新合成的二股DNA是按照舊版二股DNA核甘酸序列複製的,因此這二股新的DNA鍊可以鍵結成雙股DNA
5.        雙股DNA分開後的單股DNA可以作為模版,合成單股DNA相對的另一股DNA,製造出與原本分子完全一樣的雙股DNA分子。

DNA Replication is Mediated by an Assortment of Enzymes DNA複製受到酵素混合物的控制
6.        DNA複製程序十分複雜,但並非毫無秩序。首先,用酵素切斷連接兩股DNA鍊、固定造型的氫鍵,將DNA分子鍊拉直分開。
7.        然後,以每條舊有的DNA鍊為基礎合成與它互補的DNA鍊,舊有的DNA與新合成的DNA是成對的,這二條成對的DNA共價鍵結成DNA分子鍊。
8.        複製DNA序列的每一個步驟都有特定的酵素協調,而且進行的速度極為迅速與精準。舉例來說,大腸桿菌E. coli複製DNA的過程,DNA聚合酶 DNA polymerases平均每秒處理500個鹼基,DNA聚合酶是由許多酵素組成的複合物。
9.        原核生物和真核生物進行DNA複製的基本挑戰是一樣的。事實上,細菌和人類細胞的基因複製程序有許多相似之處。
10.     雖然細菌的染色體是環狀的,人類染色體是線狀的,但是基因複製的起點都是DNA上一段特殊的序列,稱為複製起始點replication origins,然後沿著起始點的兩側繼續進行複製。
11.     真核細胞的染色體數量很大,人類DNA大約有60億的鹼基對,因此必須許多地方同時進行複製程序;如果不能許多地方同時進行複製,一個複雜的真核細胞複製DNA和分裂會需要花數週或數月的時間。
12.     此外,真核細胞和原核細胞都有其特定的複製程序防止DNA鍊彼此糾纏,也各有其酵素複合物去分辨與修正錯誤。
13.     真核細胞的染色體複製涉及許多種染色體的蛋白質。我們已經知道在真核細胞中,染色體的組成是一條長的DNA分子纏繞在許多核小體上,這些核小體是由組織蛋白組成的。
14.     DNA的合成階段一樣,新的組織蛋白也是在細胞週期的S合成。雖然有些細節還不是很清楚,但是新複製的DNA很快地就纏繞在許多組織蛋白上(裡面有些組織蛋白是新合成的),並且永久地纏繞在這些組織蛋白上。
15.     S期的尾聲,每條染色體都完整複製了,形成二份完全一樣的DNA,這二份完全一樣的染色體被著絲粒綁在一起。
n       翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton Biology》;圖片來源/BiochemhelpLeicesterWeloveteaching

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