兩條早已知道答案的鏈
雙螺旋是兩條纏繞在一起的鏈,它們絕非隨機配對。一條鏈上是 A 的地方,另一條就是 T;一條是 G 的地方,另一條就是 C。這就是鹼基配對,意味著兩條鏈以鏡像方式把同一份訊息寫了兩遍。每一條都是另一條的互補鏈。
由此得出一個美妙的結論:如果把兩條鏈分開,每一條單獨都足以重建失去的搭檔。你讀到 A,就知道對面要補上 T。這個分子自帶備份。正是這一點,使得複製 DNA 可靠到足以支撐數十億年的生命。
解鏈、配對、建造
整件事叫DNA 複製,主力酶是 DNA 聚合酶。它沿著打開的鏈滑動,讀取每個鹼基,把匹配的核苷酸扣到正在增長的副本上。規則從不改變:A 配 T,G 配 C。
- 解鏈。輔助蛋白打斷配對鹼基之間的橫檔,把螺旋拉開成兩條單鏈,就像拉開拉鏈。
- 配對。每個暴露的鹼基只召喚它唯一合法的搭檔——A 要 T,G 要 C——所以新鏈的序列被舊鏈強制決定。
- 建造。DNA 聚合酶把進來的核苷酸連成一條連續的新鏈,並邊走邊校對,當場抓出大多數錯誤。
- 完成。每條舊鏈如今都配著一條全新的搭檔,得到兩個與原版完全相同的雙螺旋。
SEMICONSERVATIVE REPLICATION — each daughter keeps one old strand
PARENT helix unzip two NEW helices
5'-A T G C C A-3' 5'-A T G C C A-3' (old)
| | | | | | ───▶ | | | | | |
3'-T A C G G T-5' new ▶ T A C G G T-3'
5'-A T G C C A-3' ◀ new
| | | | | |
3'-T A C G G T-5' (old)
Each new helix = ONE old strand + ONE new strand.
That half-old, half-new pattern is why it's called 'semiconservative'.一半舊、一半新——以及這名字的由來
注意每個完成的螺旋由什麼組成:一條來自親代,一條新造。細胞並沒有從零造出全新的副本;它在每個產物裡都保留了原版的一半。這就是半保留複製——「半」指一半,「保留」指留存。科學家在 1950 年代用重原子標記 DNA,看到副本的密度恰好下降到一半,與這個模型的預言分毫不差,從而證實了它。