真核生物将单个游离的dntp连接到子链上的催化速度,约为50个/秒,比原核生物的500个/秒,慢的不是一点半点儿。
但是,真核生物总体的复制速度反而比原核生物快一些。
这有赖于真核细胞dna复制时,两条母链进行双向半不连续复制,且同时有多个复制起始点。
在dna聚合酶α和dna聚合酶ɛ的努力下,前导链以母链复制叉3’端为起始点,从子链的5’端到3’端进行连续合成。
复制方向与dna解旋酶开链的方向一致。
解旋酶在解旋的同时,还会像“清道夫”一样,拆除母链上的蛋白质,方便dna聚合酶边解旋边复制。
另一条母链的复制,方向与解链的方向相反。
因此,后随链合成的情况要复杂一些。
我找了许多个dna聚合酶α过来,将它们安排在母链复制叉5’端,以及松开的母链上的多个位置形成引物。
这些引物自发地吸引来了大量dna聚合酶δ,让我松了口气。
一个dna聚合酶δ,每次只从一个引物开始,合成子链的5’端,并朝着3’端的方向催化、聚合游离的dntp,直到遇见下一个引物停止。
不连续的后随链片段,叫做“冈崎片段”。
此时的dna上,形形色色的酶来来往往,一派“车水马龙”的景象,甚是热闹。
间隔开出的数不清的“口子”,就像是拧成一股的两根绳子,被钩子在中间分了很多个叉。
这么多的“施工现场”,每个“工人”都各司其职,有条不紊地铺设着“铁路”。
真核细胞采用“增加人手”的方法,降低单个碱基的聚合速度,提高忠实度,使得dna的复制高保真、高效率。
“由没有生命的蛋白质或rna组成的酶,却拥有活性,就好像有智慧的生命体一样。
真是不得不赞叹,这些大自然在无数次试错后,筛选留下的令人难以置信的生物机器。”
在复制的dna子链延长的过程中,我去搬来了核糖核酸酶h(rnaseh)和结构特异性核酸内切酶(fen-1)。
这两种核酸内切酶,用来特异性地水解dna-rna杂合链中的rna——引物。
然后拉着dna聚合酶δ“加班”,把引物之前占的空位填补上。
等前导链、后随链都完成,让依赖atp的dna连接酶,在两个核苷酸链之间,催化形成磷酸二酯键。
两条dna双链就诞生了。
谨慎起见,我请来了蛋白质muts,来检测新的dna链中是否有错误配对。
为了区分那一侧是新链,muts先找到了一种,位于dna分裂位点的蛋白质pcna。
蛋白质muts沿着dna双链新建的一侧滑动,并校对它。
当蛋白质muts走到一处时,像“警犬”发现违禁物品后,训练有素地绕其一圈并趴下似的。
它锁定到错配位点,改变了自己的形状以示警告:“这里的碱基配对有误,等待错配修复。”
我待要过去查看一下情况,就看到蛋白质muts自己“招募”了另一种蛋白质mutl,并与它结合。
mutl也改变形状,“呼朋引伴”,和其他的mutl依次连接、变形、连接……
最终共同覆盖了包含错误碱基在内的一小段基因。
“物质形态的存在和变化,根本就是信息的传递。”
收到变形了的蛋白质mutl发出的“信号”,另一种不知名的蛋白质前来吞噬了错误的片段。
dna聚合酶δ不得不再次“加班”,将这段错配的部分,重新催化聚合。
毕竟是自己“写的bug”,还是得自己来纠正。
没办法,之前的蛋白质muts已经废了,我只能重新捞一个蛋白质muts。
每10^7到10^8个核苷酸才会产生1次错误,其精密程度可以与机械表媲美。
只能说,我这个运气相当于是中了头彩。
第二遍检查并没有“报错”,宣告了本次“debug”的圆满完成?
“啊,并没有。”
在后随链的初始位置5’端外侧,少复制了一截基因。
一来,原来末端有一小段引物,后来被水解空缺了。
由于失去了引物提供的3’-oh末端,就连dna聚合酶也无法固定游离的dntp。
二来,最初有引物的时候,末端的dna合成也具有一定的难度。
导致最后一个冈崎片段本身也并不完整。
因此,缺少的这段基因大约有100到200对儿碱基,而非仅仅引物的这5到10对儿。
更严重的是,如果这一问题不解决,那么随着每次复制dna都会短一截,遗传信息也将会随之大量丢失。sxynkj.ċöm
这对于单个细胞来说,就意味着衰老和凋亡。
大量细胞的衰老和凋亡,量变引发质变,就是生物体的衰老和死亡。
为了解决这一问题,由rna和蛋白质组成的端粒,将会在端粒酶的移动和催化作用下,通过逆转录,延长后随链的dna母链。
这样就可以在新增的dna母链末端,由dna聚合酶α形成引物。
再把dna聚合酶δ拖回来继续“加班”,就可以把之前没复制好的末端dna补齐了。
看上去,这好像是一个永久性的完美解决方案。
然而,随着细胞的增殖,端粒也是会不断变短,且大多数的细胞里,端粒酶都没有活性。
我不禁悲伤和叹息:“生命诞生伊始,就在奔赴死亡。
个体的生和死,或许也只是服务于基因的传承与进化。”
人类的基因与果蝇的相似度有60%,与香蕉的则大于60%。
所有生物的基因,都极有可能是同源的、终将万物归一的。
之所以会有不同的属性和特征,都是依赖于基因的表达与沉默。
在增殖细胞核抗原(pcna)的促进下,之前从母链上拆下来的组蛋白和新合成的组蛋白,将dna重新组装出核小体。
排除生物单项测试游戏的成分,正常的dna复制,是解开核小体,解螺旋dna双链,一边复制dna,一边检测和修复,一边连接磷酸二酯键,再恢复成核小体。
接着,将染色质盘曲折叠,就像两股已经拧好的麻绳,再缠绕成电话线的样子。
最终形成蝴蝶结状的染色体,就算是告一段落了。
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