復制（replication）
與遺傳物質結構相同的生物分子合成過程。生物通過復制將遺傳信息傳遞給后代。一般指DNA的生物合成（關于作為遺傳物質的RNA的合成，見RNA復制酶、逆轉錄酶）。
DNA進行半保留復制 雙鏈DNA復制時先是兩條鏈分開，然后每條鏈再作為模板，被酶作用產生互補的新DNA鏈。這樣合成的子代DNA分子結構與母鏈完全相同，其一條鏈來自母本，另一條鏈是新合成的。這種半保留復制的方式已經實驗證實，催化這個過程的酶是DNA聚合酶。細菌DNA和許多病毒DNA是雙螺旋環形結構。完整的大腸桿菌DNA以環狀形式復制，復制始于染色體上固定的起始點，朝兩個相反的方向進行。復制時，兩條新鏈沿舊鏈不斷延伸形成叉子的形狀（叫做復制叉）前進。雙向復制有兩個復制叉，待兩個復制叉相遇時，環DNA的復制便停止。染色體上的復制點是一段由100～200堿基對組成的核苷酸序列。也有一些病毒DNA朝一個方向，用其他不同的方式復制。
岡崎片段和半不連續復制 DNA雙螺旋結構的兩條鏈方向相反，以之為模板，新生DNA的兩條鏈必定沿相反方向的舊鏈延伸。已知的DNA聚合酶都催化DNA鏈從5′向3′延伸，從3′到5′延伸的DNA鏈是怎樣合成的呢？1968年，日本科學家岡崎等用放射性標記的核苷參入實驗，發現短時間內合成的是較短的DNA片段，接著出現較大的分子。據此，他認為至少有一條新DNA鏈的合成是不連續過程。從5′向3′連續合成的新生DNA鏈叫做前導鏈，另一條叫做后隨鏈，其合成則是先從5′到3′合成若干短片段（岡崎片段），再經DNA連接酶的作用連接起來。實驗證明，岡崎片段在細菌中普遍存在。細菌的岡崎片段含1000～2000個核苷酸殘基。岡崎片段合成的引物一般是含少數核苷酸殘基的RNA。引物是由一種特定的RNA聚合酶（叫做引發酶）催化合成的。引發酶有時與其他酶連在一起，有時與幾種其他蛋白質組成引發體在DNA復制中起作用。引發酶隨復制叉的移動，斷斷續續地生成與后隨鏈模板互補的RNA引物，在引物的3′端合成岡崎片段，再連接起來。岡崎片段的合成并無專一的起始部位。
親本DNA雙鏈的分離 DNA雙螺旋結構較緊密且常扭曲成超螺旋，而在復制時親本DNA雙鏈必須解開一部分，才便于DNA聚合酶識別單鏈模板。現已發現一些有利于超螺旋結構松弛或雙螺旋分子解旋的酶或蛋白質。一種DNA解鏈酶能依靠ATP水解供給的能量解開復制叉前方的DNA雙鏈。有的解鏈酶與引發酶結合在一起（如大腸桿菌T4噬菌體）。雙鏈解開后立即有一種單鏈結合蛋白SSB與DNA單鏈緊密結合。SSB是四聚體，它不但可避免兩條DNA單鏈再相遇因而重新結合成雙鏈分子，也可保護單鏈模板免受細胞核酸酶的降解。另一種DNA旋轉酶兼有內切核酸酶和連接酶的活性，能迅速使DNA鏈斷開又連上。當與ATP供應能量的反應偶聯時，旋轉酶可引入超螺旋，即使處于松弛態的雙螺旋DNA分子轉變為超螺旋狀態；在沒有ATP時，旋轉酶又使超螺旋DNA轉變為松弛態。在旋轉酶、解鏈酶、單鏈結合蛋白等共同的作用下可使DNA雙鏈部分解開。
DNA復制的分子機制 本世紀80年代中后期得知DNA復制時前導鏈與后隨鏈同時延伸，且DNA聚合酶Ⅲ全酶以二聚體的形式起作用，推斷后隨鏈模板在復制時暫時成環。解鏈酶解開母本DNA雙鏈后，產生的單鏈模板隨即被單鏈結合蛋白包上。前導鏈沿其模板從5′到3′在DNA聚合酶Ⅲ全酶的作用下連續合成，合成方向與復制叉前進的方向一致。這時沿后隨鏈模板斷續合成引物，在引物的3′端合成岡崎片段，合成方向從5′到3′，也是DNA聚合酶Ⅲ全酶催化的。因為模板成環，合成方向實際上與復制叉前進的方向也一致。合成完畢的岡崎片段的RNA引物被DNA聚合酶Ⅰ的5′→3′外切核酸酶活性切除，所造成的序列空隙又被DNA聚合酶Ⅰ的聚合酶活化，用前一岡崎片段作為引物，以相應的脫氧核苷酸填滿。這樣在合成完畢的短DNA片段間只遺留一個切口，最后經DNA連接酶封口。DNA短片段逐步連接成大片段，終于完成后隨鏈的合成。DNA聚合酶有校正作用，能改正復制中的錯誤。DNA復制有高度的忠實性。經研究，發現DNA聚合酶的3′→5′外切核酸酶活性可以校對新生DNA鏈的堿基序列并改正其聚合酶活性所造成與模板相應核苷酸的“錯配”。當進入一個錯配的脫氧核苷酸時，該核苷酸不能用氫鍵與模板鏈結合。此時DNA聚合酶向執行聚合酶功能時的相反方向移動，切除新DNA鏈3′端的脫氧核苷酸殘基，插入能與模板鏈正確配對的脫氧核苷酸，并按照正常的程序重新開始復制。估計人的一組遺傳指令約有30億個核苷酸，人基因組復制的差錯率即使低到只有百萬分之一，每次復制也將出現3000處差錯。從一個受精卵發育成人，這個基因組大約要復制1000萬億次。出現的差錯將是驚人的數字。事實上，實際的錯誤率約是100億分之一。
真核生物DNA的復制 真核生物DNA的復制遠比大腸桿菌復雜。其染色體上有多個復制起始點，從這些起始點開始，復制雙向進行。真核細胞中也有岡崎片段（100～200個核苷酸長）、RNA引物（約含10個核苷酸）、DNA連接酶和一些有關DNA雙螺旋分子解旋的酶和蛋白質。推測其DNA復制過程的分子機制極可能與原核生物類似。
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