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DNA能够复制,人为何还会衰老和死亡?一个漏洞让DNA无法完美复制
新闻来源:宁夏科普作家协会     作者:     发表时间:2023-01-29     阅读次数:    


人是不能永生的,可人为什么不能永生呢?

如果你有过这样的疑问,一定也看到过很多相似的回答,只是这些答案总是令人似懂非懂,什么染色体端粒、端粒缩短、端粒酶,这些词汇都是常常出现在答案之中的,可是到底什么是端粒,染色体为什么需要端粒的保护,端粒又为什么会缩短呢?想了解这一切,就让我们从DNA说起。人体是一个整体,而这个整体是由无数的细胞所组成的,细胞会衰老凋亡,但机体并不会随之走向死亡,这是因为存在于细胞之内的遗传物质可以进行复制。

既然DNA可以复制,为什么人体最终还是难逃衰老和死亡的宿命呢?

因为DNA虽然可以复制,却因为某些漏洞的存在而无法实现完美复制。DNA的结构讲起来还是比较复杂的,为了让问题更加清晰明了,我们不去深究,只需要知道DNA是一个长链,并且是一个双链结构,两条DNA链之间是通过相应的碱基来进行配对的。你可以把DNA的双链结构想象成一个拉链,而拉链上的每一对齿就是一对碱基,不同的是,拉链上的每一对齿都是一样的,而DNA不是,一个特定的碱基只能与另一个特定的碱基相配对。

了解了DNA的大体结构,接下来就可以说一说DNA是如何复制的了。

DNA的复制简单来讲就是一个变两个,在复制开始的时候,首先发挥作用的是解旋酶,它就像一个拉链头一样,负责将DNA的双链结构拉开,此时,一条完整的双链DNA就变成了两条单链DNA。在细胞之中存在着很多游离的核苷酸,它们就像一个个独立的拉链齿一样,可以聚合到被分开的DNA的碱基上,当所有的碱基全部都配对完成,单链的DNA就再次形成为一条新的双链DNA。

这个过程看起来简单,但其中存在着一个问题,那就是游离的核苷酸无法自行附着到被分开的DNA单链上,它需要有东西给它开个头,这个东西就是RNA引物酶。

当引物酶聚合到单链DNA的某个位置上时,游离的核苷酸便可以顺着这个位置开始聚合,不过DNA的聚合只能按照一个固定的方向进行,也就是说只能从引物酶所在的位置向一个方向延伸,而不能反向延伸。当整条DNA全部配对完成,一条新的双链结构出现了,此时开头部分的RNA引物酶会被水解掉。

开头部分的RNA被水解掉了,但是DNA却没有办法把这一段填补上,因为DNA只能向一个方向延伸,不能反向延伸,于是一种奇怪的情况出现了,一条单链长,一点单链短。

这种不稳定的结构是不稳定的,所以一条单链长出来的那一段最终也会被水解掉,所以新复制出来的DNA双链就比原来的短了一截。这肯定是不行的,为了应对这一问题,在DNA的两端原本就有着很多重复的序列,所以每次复制后缩短的部分都是这些重复的序列,并不会使中间有效的遗传信息受损,而这些多出来的重复序列就是我们所说的端粒了。

不过DNA两端重复的序列再多,终归还是有限的,复制的次数多了,这些重复序列彻底消失之后,再复制就要损耗有效的遗传信息了,所以复制也就停止了,机体便会彻底走向衰老和死亡。

有没有办法延长这些重复序列呢?有办法,就是激活端粒酶,使之不断为DNA补充新的重复序列。这可以做到吗?可以做到,而且不需要我们动手,一些不愿意死亡的细胞会自行激活端粒酶,从而变为可以无限复制的细胞,而我们就将这种细胞称之为癌细胞。(文章内容来源于科学信仰。


 
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