先导链可以顺畅地、连续地 , 按照5'端到3'端的顺序进行依次复制 。
但是 , 后随链则只能从其上的不同部位进行“逆链方向”多段复制 , 最后由引物将各个小片段连起来 , 形成一整条链 。
后随链的这种不连续进行复制的机制 , 也被称为不连续复制 。
而那些一小段一小段的DNA合成片段 , 则以发现它的科学家冈崎的名字命名 , 称为“冈崎片段” 。
端粒的作用通过上述的描述 , 我们知道后随链上的结构是由“引物-冈崎片段-引物-冈崎片段..."这样一种方式形成的复制链 。
而如果要和母链保持一致 , 就必须把引物从上面切除掉 。
可是当酶将引物从上切除后 , 不可避免地会在后随链上形成“缺失部分” 。
而此时 , 却又没有可以特异性识别这些空缺部分的特定碱基序列 , 所以引物被切除后就会遗留下无法填补的空缺部分 。
换言之 , 后随链的这种不连续复制过程 , 不可避免地导致DNA复制后的两条链长度不一致 , 每次复制后 , 后随链都会丢失掉一小段序列 。
而通过连接酶拼凑“缝上之后” , 就会发现 , 在后随链会丢失掉末端的一部分片段 。
如果细胞没有对此进行修复机制 , 则DNA会随着复制过程进行 , 不断有末端部分丢失 。
所以为此 , 生命DNA链的末端存在一种叫做端粒的结构 。
端粒实质上是染色体末端非编码DNA重复序列以及一系列相关蛋白组成的DNA-蛋白复合体 。
其特征是高度保守、重复且不携带遗传信息 。
比如 , 人端粒的DNA序列是5'-TTAGGG-3'重复序列 , 长约 15~20 kb 。
这些不具有遗传信息的DNA片段 , 实际上就是用来缓冲DNA复制后丢失的那些末端DNA序列片段 。
举例来讲 , 就好比 , 生命是一种传递纸条的游戏 。
现在有一张写有特定内容的纸条需要安全可靠地不断传下去 。
但是 , 每传递一次 , 就要对纸条的末端用剪刀剪除 。
所以 , 为了不至于伤及到纸条上的内容 , 在传递纸条之前 , 事先在纸条的末端留有大片大片的空白 。
如此 , 不至于每次剪除之后 , 伤及内容部分 。
电镜下的染色体:亮点部分为端粒
在科学家还没有彻底了解端粒的重要性之前 , 人们一直将这种不编译蛋白质、重复而单调的序列部分 , 称为“垃圾DNA” 。
可是 , 正是这些“垃圾DNA”起着保护遗传信息安全传递的重担 。
从上述的机制中 , 人们也就能很好理解 , 为何细胞复制会有极限限制了 。
因为端粒可以缓冲复制带来的DNA序列丢失 , 但是 , 端粒也不是无限长的 。
随着端粒不断被磨损 , 基因的遗传信息最终还是不可避免会受到损害 , 这也就是细胞衰老的原因 。
端粒的修复自从人们知道端粒在抗细胞衰老的重要作用 , 人们就在想:
“如果能够使得端粒不会因为复制而受到磨损 , 或者延缓磨损 , 如此生命不就可以长盛不衰了?”
后来的研究发现 , 端粒的这种修复机制确实是存在的 。
比如 , 在肿瘤细胞中 , 它的端粒就不会因为复制而变短 , 所以 , 肿瘤细胞理论上是可以永生的 。
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