DNA复制

DNA复制（DNA replication）是在既有DNA序列指导下合成DNA的过程。双链中的A与T、G与C配对，使一条链可以充当另一条链的模板。复制后形成的两个双链分子各含一条亲代链和一条新合成链，这叫半保留复制。它描述新旧材料的分配，并不意味着只复制半个基因组。

早期讨论还提出保留模型与分散模型：前者让原双链保持在一起，另造一个全新双链；后者设想新旧材料在子代分子中交错分布。双螺旋结构使模板复制显得合理，但仅凭结构图不能决定真实细胞采用哪种方式，仍需能够区分各模型预测的实验。

参考：[1]

1958年，梅塞尔森与斯塔尔发表大肠杆菌DNA复制研究。他们先使细菌DNA带有重氮同位素¹⁵N，再让细菌在提供普通氮¹⁴N的条件下生长，分时取样，用氯化铯密度梯度离心区分不同浮力密度的DNA。

经过约一代，主要出现中间密度DNA；两代后同时出现中间密度与较轻DNA。第一代结果与简单的保留模型不符，后续世代的变化进一步支持半保留分配而非简单分散模型。实验追踪的是亲代材料在后代分子中的去向，并未直接拍摄聚合酶工作。原论文也谨慎区分实验所得的分子亚单位结论与对单条多核苷酸链的结构解释。

参考：[2]

以大肠杆菌为例，复制从特定起点启动，解旋酶分开双链，单链结合蛋白帮助稳定模板，拓扑异构酶缓解解旋带来的扭转应力。引物酶先合成短RNA引物，为DNA聚合酶提供可延伸的3′端。聚合酶利用脱氧核苷三磷酸，在新链的3′端添加核苷酸，因此新链合成方向是5′至3′。

两条模板反向平行，使复制叉一侧的前导链可连续延伸，另一侧的后随链则分段形成冈崎片段。后随链的每一片段仍按5′至3′方向合成，不是聚合酶倒着工作。RNA引物随后被移除并由DNA替代，连接酶封合片段间的缺口，滑动夹等蛋白则帮助聚合酶保持在模板上。

这些分工说明，互补配对提供序列选择的基础，却不能代替起始、解旋、引发和连接等步骤。不同生物的具体蛋白与复制组织方式不尽相同，大肠杆菌模型不应不加区别地套用于所有细胞。

参考：[3]

PCR即聚合酶链式反应，借用模板依赖的DNA合成原理，在体外扩大特定DNA片段的数量。经典PCR通过温度循环使DNA双链分开，再由聚合酶延伸新链；后续循环把新产物也用作模板。它服务于分子分析等实验目的，而不是完整重现细胞中的染色体复制周期。

因此，PCR得到许多DNA拷贝，不表示它包含细胞复制的全部蛋白装置；半保留复制也只是材料分配模型，不是某一种仪器操作。把模型、自然过程和实验技术分开，才能理解三者共享什么原理，又分别回答什么问题。

参考：[4] [1]