真核生物在细胞分裂的合成期（S期）合成DNA。细胞分裂的时相变化称为细胞周期

（cell cycle）。典型的细胞周期分为 4期（图 11－11），在营养条件良好的培养细胞，历程约24小时。

    体内活细胞细胞周期长短相差悬殊，关键在G；期进入S期。不少细胞活性物质例如生长因子、环核苷酸类、氨基酸、某些离子和代谢物，都能诱发细胞从G1期进入S期。在S期，细胞内dNTP含量和DNA－pol活性均达高峰。

    目前有关复制的知识，主要来自原核生物实验。本节讲述的也以原校生物的复制为主，真核生物的DNA合成过程，仅作对比讨论。复制是连续的过程，为描述方便，托它分为起始、延长和终止三个阶段。

                                     一、复制的起始

    起始是复制中较复杂的环节，简单来说就是要把DNA解成单链和生成引物。

    （－）DNA解成单链

    原核生物例如 E．coli，是从固定的起始点 oriC（Origin）开始，同时向两个方向进行复制，称为双向复制（bidirectional replication）。这是用同位素标记 DNA后，在放射自显

影图像中观察得到的结论。在电镜下看到的图像描述为眼睛状，为说明方便而作的图呈θ形，如图11一12。复制时双链打开，分开成两股，新链沿着张开的模板生成，复制中形成这种Y字形的结构称为复制叉（repication fork）。

    真核生物的染色体庞大、复杂，有多个复制起始点，同时形成许多复制的单位，两个起始点之间的DNA片段，称为一个复制子（replicon）（图11一13）。

    复制的起始需要多种蛋白质参与，目前有些细节还不很清楚。这些蛋白质需要与复制起始点上一些特有的核苷酸序列结合，形成蛋白质一DNA结合物。这说明复制的起始部位不是随意的。E．coli复制起始点oriC跨度为 245bp，碱基序列分析说明在这段 DNA上有3组串连重复序列和2对反向重复序列（图11－14）。

    前已述及的DnaA蛋白，是由相同亚基组成的四聚体。复制起始时，DnaA蛋白辨认

并结合于这些重复序列的位点上。然后，几个Dna蛋白互相靠近，形成类似核小体（第二章）的DNA蛋白质复合体结构，这一结构可促使其邻近的DNA进行解链。在已解开的局部单链上，DnaB蛋白（解螺旋酶）在DnaC蛋白的协同下，可沿解链的方向继续移动，使双链解开足够用于复制的长度，并且逐步置换出DnaA蛋白（图11－15）o

    另外SSB（单链DNA结合蛋白）此时也参与进来。SSB在一定范围内使DNA保持开

链的状态，新的游离核苷酸以模板作依据而参入。

    （二）引发作的生成

复制过程需要引物（prime），引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。在上述解链的基础上，已形成了DnaB，DnaC蛋白与起始点相结合的复合体，此时引物酶即可进入，形成的复合物共有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶（即DnaG蛋白）和DNA的起始复的复制区域。这样的一个复合结构成为引发体。

引发体的蛋白质部分在DNA链上可以移动，并需由ATP供给能量。引发体到达适当位置就可按照模板的配对序列，催化NTP（不是dNTP）的聚合，生成引物（图11一16）。

    DNA复制中，～股链是可以连续进行的，称为领头链（leading，strand）。另一股链是

不连续复制的，在不连续复制的链上，引发体需多次生成，但其生成过程比上述的较为简单些。

    引物长度约为十数个至数十个核苷酸不等。引物合成的方向也是自5’-端至3’-端。已合成的引物必然会留有 3’－OH末端，此时就可以开始 DNA的复制。在 DNA－pol Ill催化下，靠酶的β亚基辨认引物，第一个新链的dNTP与引物3’一OH末端生成磷酸二酯键。己聚合的新链同样在每一反应完成后留有3’－OH，复制就可进行下去。

    解链是一种高速的反向旋转，其下游势必发生打结现象。此时，由DNA拓扑异构酶，主要是11型酶作用，在将要打结或已打给处作切口。断端的DNA穿越切口并作一表程度旋转，直至把给打开或解松，然后旋转复位连结。这样DNA解链就不因打结的阻绊而可继续下去。即使不出现打结现象，双链的局部打开，也会导致DNA超螺旋的其他部分过度拧转（图10－8），形成正超螺旋。拓扑酶通过切断、旋转和再连结的作用，实现DNA超螺旋的转型，即把正超螺旋变为负螺旋，实验证明，负超螺旋比正超螺旋有更好的模板作用。从普通道理上也是可以理解的，扭得不那么紧的超螺旋当然比度扭紧的更容易解开成单链。

    细胞内DNA结构复杂，复制起始时解开双链，生成引物，需要各种因子的协现列表把  DNA－pol Ill参与复制之前的各种起作用的因子列表以作小结（表11－2）。

                             二、复制的延长

脱氧单核苷酸逐个加入而延长DNA新链，其化学反应本质是生成磷酸二酯键（本章第二节，图11－4）。催化此反应的酶，在原核生物为DNA－pol III，真核生物为DNA－polα和δ。

    （－）复制延长的生化过程

    真核生物 DNA－polα催化 DNA子链延长的长度只在数百核苷酸范围内，而DNA－polδ能催化较长的新链聚合。由此认为，前者是催化不连续复制，而后者是催化连续复制

构。原核生物催化复制延长的只有DNA－pol III种，但它是多亚基的不对称二聚体，各亚基功能虽未逐一了解，但这一二聚体各有核心酶组分（图11－5），可能在连续和不连续复制中分别执行功能。

    复制起始时，母链即已解开，两股单链都是模板，其作用是按碱基配对规律指引核苷酸加入到新链。下列一个延长中的片段，用大写字母代表母链碱基序列，小写代表子链加入的核苷酸序列，箭头是子链延长的方向：