hce_tcu
115年
生物學
第 4 題
DNA polymerase III 僅能將核苷酸添加至生長中 DNA 鏈(growing DNA strand)的 3'端。下列何者是此一限制的直接後果？
- A 複製僅能以 3'端往 5'端方向進行
- B 落後股(lagging strand)必須以 Okazaki fragments 的短片段合成
- C 除非細胞處於 $G_1$ 期，否則 DNA 無法複製
- D 在領先股(leading strand)合成過程中，必須用 uracil 取代 thymine
思路引導 VIP
想像有一條雙向通行的拉鍊正在被拉開，你的工作是在兩側的布料上分別畫線，但規定筆尖「只能由北往南移動」。如果拉鍊剛好是往北拉開的，其中一側你可以順著拉開的方向一直畫下去，但另一側你該如何一邊跟上拉開的速度，一邊遵守「筆尖只能由北往南」的規定呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出 (B)，代表你對 DNA 複製的空間幾何邏輯掌握得非常紮實。這題的核心在於 DNA 雙股的反向平行（antiparallel）特性與 DNA 聚合酶三型（DNA polymerase III）的方向性限制。由於該酵素只能將核苷酸接到生長鏈的 $3'$ 端（即合成方向必為 $5' \to 3'$），這在複製叉（replication fork）持續開啟時會產生一個物理上的難題。
複製叉的空間限制
在複製叉移動的過程中，其中一股（領先股）的合成方向與複製叉開啟方向相同，因此能長驅直入、連續合成；然而，另一股（落後股）的模板方向卻是相反的。為了遵守只能往 $3'$ 端延伸的鐵律，酵素必須等模板露出一小段後，再「回頭」合成一小段。這種不得不採取的「斷斷續續」合成方式，便直接導致了 岡崎片段（Okazaki fragments） 的產生。
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