两条早已知道答案的链
双螺旋是两条缠绕在一起的链,它们绝非随机配对。一条链上是 A 的地方,另一条就是 T;一条是 G 的地方,另一条就是 C。这就是碱基配对,意味着两条链以镜像方式把同一份信息写了两遍。每一条都是另一条的互补链。
由此得出一个美妙的结论:如果把两条链分开,每一条单独都足以重建失去的搭档。你读到 A,就知道对面要补上 T。这个分子自带备份。正是这一点,使得复制 DNA 可靠到足以支撑数十亿年的生命。
解链、配对、建造
整件事叫DNA 复制,主力酶是 DNA 聚合酶。它沿着打开的链滑动,读取每个碱基,把匹配的核苷酸扣到正在增长的副本上。规则从不改变:A 配 T,G 配 C。
- 解链。辅助蛋白打断配对碱基之间的横档,把螺旋拉开成两条单链,就像拉开拉链。
- 配对。每个暴露的碱基只召唤它唯一合法的搭档——A 要 T,G 要 C——所以新链的序列被旧链强制决定。
- 建造。DNA 聚合酶把进来的核苷酸连成一条连续的新链,并边走边校对,当场抓出大多数错误。
- 完成。每条旧链如今都配着一条全新的搭档,得到两个与原版完全相同的双螺旋。
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'.一半旧、一半新——以及这名字的由来
注意每个完成的螺旋由什么组成:一条来自亲代,一条新造。细胞并没有从零造出全新的副本;它在每个产物里都保留了原版的一半。这就是半保留复制——“半”指一半,“保留”指留存。科学家在 1950 年代用重原子标记 DNA,看到副本的密度恰好下降到一半,与这个模型的预言分毫不差,从而证实了它。