在高中生物学课堂教学中,一些教师认为细胞内DNA复制由ATP水解供能,而细胞外复制(即PCR扩增)能量主要由外界温度供给。真的是这样吗? DNA复制原料包括4种脱氧核糖核苷三磷酸(dATP、dCTP、dGTP和dTTP统称dNTPs)。复制过程主要有解旋、RNA引物的结合、链的延长和复制的终止等几个阶段,其中解旋酶的解旋过程需要ATP水解供能;RNA引物的结合也是ATP供能;DNA连接酶催化下进行的冈崎片段的连接需要ATP供能,但是链的延长过程并非由ATP供能,这可以通过DNA聚合酶催化的链延长反应(图1)加以说明。 该反应中,链的游离3'-羟基对进入的脱氧核苷三磷酸a磷原子进行亲核攻击,从而形成3,5-磷酸二酯键并脱下焦磷酸。形成磷酸二酯键的能量来自α-与β-磷酸基之间的高能磷酸键的裂解,该聚合反应是可逆的,但随后的焦磷酸的水解可以推动反应趋向聚合。可见,该过程中供能的并非是ATP,而是由脱氧核苷三磷酸α-与β-磷酸基之间的高能磷酸键的裂解以及焦磷酸的水解供能。 |
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