DNA 结构与复制：生命密码及其自我复制方式

DNA 的三大板块

CBE 从三个可预测的板块考查 DNA：

1. 结构——双螺旋、糖-磷酸骨架和碱基对。
2. 配对规则——A 总是与 T 配对，G 总是与 C 配对。
3. 复制——细胞分裂前双螺旋如何自我复制。

结构：双螺旋

DNA 像一架扭转的梯子：

• 梯子的两侧由糖（脱氧核糖）和磷酸交替构成。
• 梯子的横档是由氢键连接的含氮碱基对。
• 整架梯子扭曲成螺旋（helix）——因此称为"双螺旋"。

四种碱基——以及仅有的两种配对

DNA 中恰好有四种碱基：

• Adenine（腺嘌呤）——只与 T 配对
• Thymine（胸腺嘧啶）——只与 A 配对
• Guanine（鸟嘌呤）——只与 C 配对
• Cytosine（胞嘧啶）——只与 G 配对

如果一条链读为 5'-ATCG-3'，其互补链必读为 3'-TAGC-5'——每个 A 变成 T，每个 G 变成 C，反之亦然。

RNA：只有一处不同的近亲

RNA 与 DNA 相似，但有三点不同：

• RNA 是单链；DNA 是双链。
• RNA 使用核糖；DNA 使用脱氧核糖。
• RNA 用尿嘧啶（U）代替胸腺嘧啶（T）。因此在 RNA 中，A 与 U 配对。

复制：半保留

任何细胞在分裂前都必须复制其 DNA。这种复制机制被称为半保留复制——即每一条新的双螺旋都包含一条旧链和一条新合成的链。一半保留下来，一半是新的。

必须掌握的四种酶

复制需要一个协调的团队：

• 解旋酶（Helicase）——在复制叉处解开并分离两条母链。
• DNA 聚合酶（DNA polymerase）——添加新的核苷酸构建新链，按 3'→5' 方向读取模板并按 5'→3' 方向合成。
• DNA 连接酶（DNA ligase）——连接后随链上的小段冈崎片段。
• 引物酶（Primase）——放置聚合酶启动所需的短 RNA 引物。

自我检测

用 CBE 风格练习题实战

• 图示 DNA 双螺旋。哪些碱基对是正确结合的？
• 示意图显示 DNA 复制。此过程称为什么？
• 解旋酶的作用是什么？
• RNA 中哪种碱基替代了 DNA 中的胸腺嘧啶（T）？