冈崎片段

生物学名词

冈崎片段（Okazaki fragment）是相对较短的DNA核苷酸序列（真核生物中大约有150到200个碱基对长），它们的合成是不连续的，并随后通过DNA连接酶连接在一起，形成DNA复制过程中的滞后链。冈崎片段是20世纪60年代两位日本分子生物学家、名古屋大学的一对校友夫妇冈崎令治和冈崎恒子共同发现的。

发现

因为所有已知DNA聚合酶合成方向均是5’到3’方向，不是3’到5’方向，而DNA的两条链是反向平行的，故在复制叉附近解开的DNA链，一条是5’到3’方向，另一条是3’到5’方向。那么如何解释DNA的两条链是同时进行复制的呢？日本名古屋大学的一对校友夫妇冈崎令治和冈崎恒子于1968年用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆菌，提取DNA，变性后用超离心方法得到了许多3H标记的DNA小片段，这些短的DNA片段被后人称作冈崎片段。延长标记时间后，冈崎片段可转变为成熟DNA链，因此冈崎片段必然是DNA复制过程的中间产物。

另一个用DNA连接酶温度敏感突变株进行的试验同样证明了DNA复制过程中首先合成较小的片段。在连接酶不起作用的温度下，发现有大量小DNA片段的积累，表明DNA复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段，然后再由DNA连接酶链成大分子DNA。

前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界具有普遍性，故称为DNA双螺旋的半不连续复制。

半不连续复制

在DNA复制过程中，双螺旋被解开，互补链被解旋酶分离，形成了所谓的DNA复制叉。在这个分叉之后，DNA引物酶和DNA聚合酶开始起作用，合成一个新的互补链。因为这些酶只能在3'至5'方向上读取DNA，这意味着新链从5 '到3 '的方向上合成。由于两条DNA模板链在复制叉处的方向相反，实现两条链DNA的同时合成，这两条DNA模板链以不同的方式复制。

其中，前导链（leading strand）是与复制叉移动方向相同的新DNA链，前导链的模板链具有5 '至3 '的方向性，允许聚合酶沿着复制叉不间断地组装复制，所以前导链的复制是连续的。

而滞后链（lagging strand）的复制是不连续的，因为它的模板链不具有5 '到3 '的方向性，这意味着聚合酶必须从复制叉向后工作，这导致后滞链的复制出现周期性中断。引物酶和聚合酶向叉的相反方向移动，所以当DNA解旋酶将链解开后，酶必须反复停止和重新开始复制。一旦新的片段形成，DNA连接酶就把它们连接成一条连续的单链。整个复制过程被认为是“半不连续的”，因为其中一条新链是连续形成的，而另一条则不是。原核生物和真核生物的DNA复制过程和方式是一样的。

生物学功能

新合成的DNA，即冈崎片段，由DNA连接酶结合，形成新的DNA链。当DNA合成时，会产生两条链。前导链是连续合成的，并在此过程中被延长，以便用于后滞链（冈崎片段）复制的模板能够暴露出来。在DNA复制过程中，后滞链中的DNA和RNA引物会被去除，方便与冈崎片段的结合。由于这个过程很常见，冈崎片段在完成一次DNA复制的过程中会成熟大约一百万次。冈崎片段的成熟需要RNA引物在需要连接的片段上合成新片段，即用于后滞链合成的基本单元。在模板链上，聚合酶将以与复制叉相反的方向合成新链。一旦模板变得不连续了，就产生冈崎片段。冈崎片段成熟过程中的缺陷可能导致DNA链断裂，并导致不同形式的染色体异常。染色体的这些突变可以影响染色体的外观、染色体组的数量或单个染色体的数量。由于每个特定物种的染色体对都是固定的，所以它也能改变DNA并导致该物种基因库出现缺陷。

差异

冈崎片段存在于原核生物和真核生物中。真核生物的DNA分子不同于原核生物的环状分子，因为它们更大，通常有多个复制起点。这意味着每个真核细胞的染色体都是由许多具有多个复制起点的DNA复制单元组成的。相比之下，原核DNA只有一个复制起点。

原核生物和真核生物冈崎片段的长度也不同。原核生物的冈崎片段比真核生物的要长得多。真核生物的冈崎片段通常有100到200个核苷酸长，而原核大肠杆菌的片段可以有2000个核苷酸长。造成这种差异的原因尚不清楚。

原核细胞的复制发生在细胞质内部，所有复制子同时开始复制生成100到200多个核苷酸的冈崎片段。真核生物的DNA分子有大量的复制子，大约5万个或更多。但是，复制不会同时发生在所有复制子上。在真核生物中，DNA复制发生在细胞核中。

原核细胞在结构上更简单，它们没有细胞核、细胞器，只有很少的DNA，以单个染色体的形式存在。真核细胞具有多细胞器的细胞核和较多排列在线性染色体中的DNA。此外，原核细胞和真核细胞的大小是另一个不同之处。真核细胞的DNA含量是原核细胞的25倍。原核细胞的复制比真核细胞快得多，细菌有时只需要40分钟，而动物细胞则需要400分钟。

真核生物在其最后的一个染色体末端存在一个独特的复制端粒的操作子。原核生物的染色体是环状的，没有末端可以合成。原核生物的复制过程很短，而且是连续不断的。而真核细胞只在细胞周期的S期进行DNA复制。

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