なぜDNA複製は半保存的と表現されるのか？

DNAは2本鎖の分子です。

DNAの2本の鎖のうち、1本は元の鎖で、もう1本は新しく合成された鎖です。

DNAの2本の鎖のうち1本は常に保存されているので、DNA複製は半保存的過程と考えられています。

DNAの複製は、新しいDNAを合成する過程です。

鋳型となる鎖に相補的なヌクレオチドを付加して、新しいDNA鎖を合成するのです。

DNAポリメラーゼは、新しいDNA鎖の合成に関与する酵素です。

DNA複製とは

DNAの複製は、元のDNA鎖を鋳型として、特定のDNA分子の正確な複製が作られる細胞内のプロセスです。

DNA複製の3つのステップは、開始、伸長、終結です。

DNA複製の開始は、染色体の複製起点で起こります。

DNAポリメラーゼは複製起点に結合すると、RNAプライマーの3′末端にヌクレオチドを付加し始める。

RNAプライマーは、RNAプライマーゼによって合成される。

新しいDNA鎖の成長／伸長は、3′から5′の方向で起こる。

DNAの両鎖は鋳型として機能する。

巻き戻されたDNA鎖は複製フォークを形成する。

図1に複製分枝でのDNA複製の様子を示す。

図1: DNAの複製

DNAポリメラーゼの主な役割は、伸びている鎖に相補的なヌクレオチドを付加することです。

糖-リン酸骨格は、近位リン酸基と入力ヌクレオチドのペントース環の3′OHとの間のホスホジエステル結合形成により形成される。

DNA複製の終結は、染色体のテロメア領域で起こる。

DNAは二本鎖であるため、DNA複製の際には両鎖が鋳型となる。

したがって、DNA複製は複製フォークで双方向に行われる。

しかし、一方の鋳型鎖は5′から3′の方向に走り、他方の鋳型鎖は3′から5′の方向に走ります。

5′から3′の方向性を持つ鎖は、連続したDNA複製がその鎖上で起こるので、リーディングストランドと呼ばれる。

もう一方の3′から5′の方向性を持つ鎖を遅行鎖と呼びます。

岡崎フラグメントと呼ばれる断片として合成される。

図2に双方向性DNA複製の様子を示す。

図2：双方向性DNA複製図

DNAの複製では、両方の鎖が鋳型となるため、ある二本鎖DNAは、古い鎖と新しく合成された鎖から構成されています。

古い鎖が鋳型となって複製が行われ、鋳型鎖と相補的な新しい鎖が形成されます。

したがって、1個のDNA分子は、元のDNA鎖と新しく合成されたDNA鎖から構成されています。

DNAの2本の鎖のうち1本は変化せず、保存されているので、DNA複製は半保存的過程と考えられています。

図3に半保存的なDNA複製の様子を示します。

図3: 半保存的DNA複製プロセス

半保存的DNA複製では、新しく合成されたDNA鎖に対して、DNA修復機構が働くことができます。

DNA複製は半保存的過程です。

二本鎖DNAのうち、片方の鎖は元のDNA鎖であり、新しい鎖を合成するための鋳型となるからです。

2本の鎖のうち1本は常に保存されているので、DNA複製は半保存的過程と考えられる。