高中生物疑難問題集萃

本刊編輯部整理

【疑問1】DNA復制時，兩條子鏈的合成都是連續的嗎？

【釋疑】不是。由于DNA復制的方向只能是5'→3'，而兩條模板鏈的方向是反向平行的，一條鏈的走向為5'→3'，另一條鏈為3'→5'。這就很難說明，DNA在復制時兩條鏈如何能夠同時作為模板合成其互補鏈。為了解決這個矛盾，日本學者岡崎等提出了DNA的不連續復制模型，認為3'→5'方向合成的DNA實際上是由許多5'→3'方向合成的DNA片段連續拼接起來的（圖1）[1]，這些剛合成的DNA片段就叫岡崎片段，連續合成的鏈叫前導鏈，不能連續合成，由岡崎片段拼接形成的鏈叫滯后鏈。所以DNA的復制是半不連續復制。

圖1 DNA的一條鏈以不連續方式合成

【疑問2】DNA復制需要DNA連接酶嗎？

【釋疑】需要。由于滯后鏈是不連續合成的，會產生很多岡崎片段。DNA聚合酶只能在單個的脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，不能在DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，這些岡崎片段是由DNA連接酶連成長鏈的[1]。

【疑問3】DNA復制為什么需要引物？

【釋疑】DNA聚合酶有兩大特點：第一，只能從5'→3'依次連接單個的脫氧核苷酸，不能連接兩個已有的DNA片段；第二，DNA聚合酶不能發動新鏈的合成，只能催化已有鏈的延長反應。在DNA模板上先合成一小段RNA，DNA聚合酶再從引物的3'—OH端開始合成新的DNA鏈[2]，這一小段RNA就是引物。

【疑問4】DNA轉錄需要解旋酶嗎？

【釋疑】不需要。由RNA聚合酶催化的轉錄過程可以分為起始、延長和終止三個步驟。首先，RNA聚合酶需要與DNA雙鏈的特定部位（啟動子）相結合，并局部解開雙螺旋，使模板鏈可與核糖核苷酸進行堿基互補配對。解鏈僅發生在與RNA聚合酶結合的部位[1]。

從以上描述可以看出，DNA轉錄時的解旋與復制時的解旋有所不同。DNA復制時，首先需要解旋酶將兩條鏈解開，通過半保留復制的方式形成兩個子代DNA分子；DNA轉錄時，RNA聚合酶以完整的雙鏈DNA為模板，逐步解開雙螺旋。也就是說，RNA聚合酶有解螺旋功能，DNA轉錄過程不需要解旋酶，即不需要解開雙鏈，但需要解螺旋，該過程由RNA聚合酶執行。

【疑問5】密碼子是通用的嗎？

【釋疑】不全是。所謂密碼子的通用性是指各種低等和高等生物，包括病毒、細菌及真核生物，共用一套遺傳密碼，同一個密碼子在所有生物中決定的氨基酸是相同的。20世紀70年代以后，多種生物的大部分基因被測序，同時蛋白質序列的資料也迅速積累，結果充分證明生物界有一套共同的遺傳密碼。

但是后來發現，線粒體DNA（mtDNA）的編碼方式與共用的遺傳密碼有所不同。例如UGA通常是一個終止密碼子，但在線粒體中UGA是決定色氨酸的密碼子，在原核生物的支原體中，UGA也被用于編碼色氨酸[2]。因此，可以認為密碼子幾乎都是通用的。

【釋疑老師】甘肅省臨夏回民中學 馬清瑜 馬 騰