세포 증식의 기본은 유전자인 DNA의 복제에 있으며 이것은 A-T와 G-C의 수소결합에 의한 DNA의 이중나선 구조가 그 기본이다. 세포가 S기(DNA 합성기)가 되면 그림 2-8에 나타낸 것처럼 이중나선 DNA가 DNA 나선효소(helicase)에 의해 벌어지고 그 각각의 단일사슬 DNA에 상보적인 새로운 단일사슬 DNA가 합성된다.
DNA이 복제에는 DNA 중합효소(polymerase)가 작용하며 이 효소는 반드시 주형이 되는 단일사슬에 대해서 5‘→3’ 방향으로만 합성작용을 진행한다. 그림 2-9처럼 분기점을 향하여 3‘‘→5’으로 늘어져 있는 사슬을 선도사슬(leading strand)이라 부르며 5‘→3’ 방향의 사슬은 지연사슬(lagging strand)이라고 부른다. 선도사슬에서는 연속합성이 일어나는데 반해 지연사슬에서는 불연속적인 100~200 염기쌍 (okazaki fragment : nucleosome 1단위 정도)의 DNA를 5‘→3’ 방향으로 합성한 후 DNA 연결효소(ligase)를 사용하여 각 단위들을 연결하게 된다. 이런 DNA합성의 특징 중 하나는 특수한 10bp 정도의 RNA가 만들어져 DNA 합성의 개시물질(primer)로 사용된다는 점이다. 인간의 경우 5~20만 bp의 복제단위(replicon)로 나뉘어져 수만 복제단위가 수십개의 단위로 복제된다. 인간의 경우 A/G 비율이 3~4개 정도(A가 많으면 수소결합이 약하며 추후에 제거되기가 쉽다)되는 개시물질 RNA가 RNA 시발효소에 의해 만들어진다. DNA 중합효소는 사람의 경우 α,β,ϒ 의 3종류가 있으며, 핵의 복제에는 α, 미토콘드리아 DNA의 복제에는 β, DNA 수복(repair)에는 β형이 이용되고 있다.
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