半保存的複製

新しくDNAを合成する際は２本鎖が解け、それぞれ新しいDNAを合成するための鋳型となる。半分は元のDNAがベースになって複製されることを半保存的複製と呼ぶ。

メセルソンとスタールによる実験

半保存的複製を証明したのはメセルソンとスタールである。彼らは窒素（14N）の同位体15Nを用いて大腸菌のDNAを複製させた。

1. １度目の複製では、15Nと14Nの中間の重さを持ったDNAが複製された。
2. ２度目の複製では、15Nと14Nの中間の重さを持ったDNAと、14Nだけの軽いDNAが複製された。

DNA複製の仕組み

DNA複製は以下の順序で起こる。

①二本鎖の開裂

②プライマーの結合

プライマーと呼ばれる短いRNAが、解かれたヌクレオチド鎖に結合する。

③ポリメラーゼによる合成

プライマーを目印としてDNAポリメラーゼと呼ばれる酵素が解かれた１本鎖DNAに結合する。DNAポリメラーゼは相補的な塩基を持つヌクレオチドを結合させていく。DNAポリメラーゼは鋳型DNAを3'から5'の方向に進行し、5'から3'の新しいヌクレオチド鎖を合成する。


3'、5'とはデオキシリボースの炭素の番号のことである。デオキシリボースの５番目の炭素がある方向を5'、３番目の炭素がある方向を3'と呼ぶ。それぞれの鎖のヌクレオチドの向きは逆向きになっている。

④リーディング鎖とラギング鎖

１本のヌクレオチド鎖は、DNAヘリカーゼが開裂する方向に向かってDNA合成するため、連続して合成できる。そのDNA鎖リーディング鎖と呼ぶ。しかい、もう一方のヌクレオチド鎖は、DNAヘリカーゼの進行方向と逆向きに合成を進行するため、不連続なDNA複製を行う。この不連続な合成を行う鎖をラギング鎖と呼び、合成された短いヌクレオチド鎖を岡崎フラグメントと呼ぶ。岡崎フラグメントはDNAリガーゼによって連結される。また、複製が終わると、プライマーが分解される。その後DNAが合成され、DNAリガーゼによって結合される。