引物只能是DNA吗？

 

来源公众号：高中生物教与学

 一提到引物，大多同学可能马上想到的是PCR技术中人工合成的单链DNA片段，由此，部分学生笼统在认为：引物都是DNA。其实在判断引物时，首先区分具体情境，即：分开是细胞内引物还是PCR过程中的引物。

01 自然界的DNA复制中的引物：

    自然界或生物（细胞）内DNA复制中的引物通常为RNA，这是因为DNA聚合酶需要RNA引物提供3′-OH末端以启动DNA链的合成，随后RNA引物会被替换为DNA（如人体细胞中的DNA复制）。

    RNA引物由引物酶（一种RNA聚合酶）合成，之后由DNA聚合酶延伸，最后RNA引物被替换成DNA。

02 PCR技术（体外扩增）中的引物：

    在PCR反应中，使用的引物通常是单链DNA。PCR使用耐高温的DNA聚合酶（如Taq酶），直接以DNA引物引导新链合成，无需RNA引物。综上，引物可以是RNA，也可以是DNA（如PCR技术中的应用），但需明确具体情境。

03 引物酶的作用

    在生物体内 DNA 复制过程中，引物酶的作用主要包括以下几个方面：

（1）合成 RNA 引物

    DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA，需要有一个游离的 3′-OH 末端作为起点来添加脱氧核苷酸。引物酶的主要功能就是催化合成一段短的 RNA 引物，为 DNA 聚合酶提供这个必需的 3′-OH 末端，使 DNA 聚合酶能够沿着模板链开始合成新的 DNA 链。例如，在大肠杆菌中，引物酶能够识别 DNA 模板上的特定起始位点，并以核糖核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成一段长度通常为 5 – 10 个核苷酸的 RNA 引物。

（2）启动复制过程

    在复制起始阶段，引物酶与其他蛋白质因子一起组装成引发体。引发体在 DNA 模板上移动，当遇到合适的位点时，引物酶就会发挥作用合成 RNA 引物，从而启动 DNA 复制过程。这一过程对于整个 DNA 复制的起始至关重要，它决定了 DNA 复制从何处开始，确保复制能够准确、有序地进行。比如在真核生物中，多种蛋白质先在复制起始位点形成预复制复合物，然后引物酶等相关因子加入，共同完成引发体的组装，启动 DNA 复制。

（3）参与复制叉的推进

    在 DNA 复制过程中，解旋酶解开双链 DNA 形成复制叉，引物酶在复制叉处发挥作用。它随着复制叉的移动，不断地在滞后链模板上合成 RNA 引物。因为滞后链的合成是不连续的，需要多个 RNA 引物来引导冈崎片段的合成。引物酶能够根据复制叉的推进速度和模板的情况，适时地合成引物，保证滞后链合成的连续性和准确性，使 DNA 复制能够高效地进行。以噬菌体 DNA 复制为例，引物酶会紧密跟随解旋酶在复制叉处的移动，为滞后链上冈崎片段的合成及时提供引物。

解旋酶和引物酶的作用顺序

    在 DNA 复制过程中，解旋酶和引物酶的作用顺序是解旋酶先发挥作用，然后引物酶开始起作用，具体过程如下：

（1）解旋酶解开双链DNA 复制开始时，首先需要解旋酶识别并结合到 DNA 双链的特定区域，一般是富含 AT 碱基对的区域，因为 AT 碱基对之间是两个氢键，相对容易解开。解旋酶利用 ATP 水解提供的能量，将 DNA 双链的氢键逐步断开，使双链 DNA 解开成为两条单链，形成 Y 型的复制叉结构，为后续的复制过程提供单链模板。

（2）引物酶合成引物解旋酶使 DNA 双链解开形成单链模板后，引物酶才能发挥作用。引物酶会识别单链 DNA 模板上的特定序列，以核糖核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成一段短的 RNA 引物，为 DNA 聚合酶提供 3′-OH 末端，使 DNA 聚合酶能够开始合成新的 DNA 链。

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