DNA复制机制

DNA复制是细胞在分裂前复制其整个基因组的半保留过程，以确保每个子细胞都能获得一个完整且准确的副本。该机制在确定的起始位点打开双螺旋，并在移动的复制叉处，在每个亲代模板上合成新的互补链。

Definition

DNA复制是基因组的酶促半保留复制过程，其中双螺旋在起始位点解旋，每个亲代链作为模板合成一条新的互补链，从而产生两个相同的子代双链体。

Scope

本条目涵盖了半保留原则、复制起始位点的启动、复制叉的结构和运动、前导链和滞后链合成的区别，以及作为复制体协同作用的众多蛋白质的协调。这是一个方法学和机制性主题，不提供临床指导。

Key concepts

• 半保留复制
• 复制起始位点
• 复制叉
• 解旋酶和解旋
• 前导链和滞后链
• 冈崎片段
• 引物酶和RNA引物
• 复制体协调

Mechanisms

复制始于特定的起始位点，引发蛋白在此处加载解旋酶，解开双螺旋，形成两个向相反方向移动的复制叉。由于DNA聚合酶只能沿5'到3'方向合成，两条反平行模板链的复制方式不同：前导链向复制叉方向连续合成，而滞后链则以短的冈崎片段（Okazaki fragments）不连续合成，这些片段随后被连接起来。引物酶合成短RNA引物以启动合成，单链结合蛋白稳定解旋的模板，拓扑异构酶缓解复制叉前方的扭转应力，滑动钳和钳载体使聚合酶具有持续合成能力。这些活动被组织成一个协调的多蛋白复制体，其核心逻辑在细菌、古菌和真核生物中是保守的。沃森和克里克预测的半保留性质已通过梅塞尔森和斯塔尔的实验得到证实。

Clinical relevance

复制机制是基因组如何在细胞分裂过程中维持以及复制应激和错误如何与疾病中的基因组不稳定性相关联的基础。本条目描述的机制仅供参考，不作为诊断或治疗的依据。

History

半保留模型直接源于1953年的双螺旋结构，并于1958年通过梅塞尔森-斯塔尔的密度标记实验得到证实。随后的工作剖析了起始位点识别、复制叉酶学和不连续滞后链合成，现代综述将这些整合到一个涵盖生命三大域的保守复制体框架中。

Key figures

• Matthew Meselson
• Franklin Stahl
• Arthur Kornberg
• Reiji Okazaki
• Bruce Stillman

Seminal works

• watson-crick-1953
• meselson-stahl-1958
• odonnell-2013

Frequently asked questions

为什么一条新链是连续合成的，而另一条是片段合成的？

DNA聚合酶只能沿5'到3'方向延伸链。在反平行模板上，这使得前导链可以连续合成，但迫使滞后链以短的冈崎片段形式合成，这些片段随后被连接起来。

什么是复制起始位点？

起始位点是基因组上一个确定的区域，双螺旋在此处首先打开，复制由此开始；从每个起始位点，复制叉向外移动以复制周围的DNA。