DNA 的雙螺旋結構，解開時兩端要轉很多圈嗎？

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DNA 的雙螺旋結構是否像麻繩的螺旋一樣？
大家都知道，想解開麻繩，兩端需要旋轉很多圈，那麼 DNA 在解旋的時候，是怎麼解開纏在一起的狀態的？
而且細胞里不能用手把著兩個鏈，角動量又是守恆的，那麼長的鏈，一端轉很多圈的話，很難避免另一端又纏在一起。
以Polymerase Chain Reaction的解旋為例，DNA 解旋過程是怎麼保證兩端轉幾十億圈之後不會纏在一起的？

喂喂喂。。。你們別亂說好么。。。
DNA沒那麼亂的

================話說一天之內多了那麼多贊是腫么回事，生命科學新熱潮咩=============

有一種叫Topoisomerase（拓樸異構酶）的東西，在雙鏈DNA解螺旋的時候打斷單鏈（Type I topoisomerase））或雙鏈Type II topoisomerase），然後DNA helicase（DNA解旋酶）來斷開DNA-DNA或DNA-RNA之間的氫鍵：

比如在DNA複製，轉錄陳RNA的時候就是這樣的：

（圖片來自wiki）

mia cheng說的沒錯，DNA在複製過程中雙鏈確實不是整個分開的，而是隨著複製叉（replication fork）的移動而移動解旋的位置。因為複製叉有DNA解旋酶（helicase）解旋，所以前端會出現超螺旋（supercoiling）。超螺旋會導致DNA纏繞甚至打結。這時候複製叉之前有一種酶叫旋轉酶（gyrase），是拓撲異構酶的一種，它能夠切斷雙鏈或雙鏈中的一條，鬆開超螺旋的2圈後再讓DNA重新連接起來。這樣就不會在複製叉前攢一大堆疙瘩了。
參考：Concepts of Genetics, William S. Klug， chapter 11

這道題讓老夫來！

在體內要解開DNA鏈一般有兩種情況：複製和轉錄

先看複製

原核生物DNA的複製是從複製起始點開始的，DNA鏈的分離需要三個蛋白質：DnaA蛋白、DNA解旋酶、單鏈DNA結合蛋白
DnaA蛋白：引起富含AT鹼基的複製起始點開始溶解，形成局部單鏈DNA區
DNA解旋酶：結合到單鏈DNA區，解開雙螺旋
單鏈DNA結合蛋白（SSB）：保持DNA在複製起始區分離，並且防止核酸酶切割單鏈DNA

真核生物DNA的複製過程與原核生物差不多，但真核生物的DNA長很多，所以它有很多複製起始點，以便於同時進行、快速複製。

再看轉錄

原核生物的轉錄過程起始於RNA聚合酶的全酶結合於DNA的啟動子。
啟動子主要包括：—35序列（5"-TTGACA-3"）和 Pribnow盒（5『-TATAAT-3"）
一旦啟動子區被全酶識別並結合，該聚合酶將調節DNA雙螺旋區發生局部解鏈。

真核生物的轉錄過程比原核生物複雜很多。
真核生物的啟動子是：TATA盒（Hogness盒） 和 CAAT盒
真核生物的RNA聚合酶Ⅱ不是全酶，所以它本身不能識別啟動子，需要轉錄因子TFIID識別並結合TATA盒，並由TFIIF將聚合酶帶到啟動子上，TFIIH的解旋酶活性溶解DNA。排名第一的答案說的拓撲異構酶是局部解鏈的時候會產生DNA超螺旋的情況，就像這樣：

DNA拓撲異構酶也有兩種：Ⅰ型和 Ⅱ型
Ⅰ型DNA拓撲異構酶：每次在一條DNA鏈產生一個暫時的缺口，在重新封口之前，完整的DNA鏈要穿過斷裂處，因此解除超螺旋。

Ⅱ型DNA拓撲異構酶：在兩條鏈上產生暫時的缺口，然後引起DNA雙螺旋的二次伸展穿過缺口，最終重新封閉裂口。（之前提到的DNA解旋酶也屬於Ⅱ型DNA拓撲異構酶）

以上。

前面的已經答的非常好了，我來通俗化一下好了。首先，DNA的結構跟麻繩還是有些區別的，麻繩兩根絞在一起是外力作用的，這過程中它們自己本身承受絞力，而DNA的螺旋結構則是靠內部化學鍵維持的。簡單的說，DNA很長很長，平時都是糾結地纏成一團待著，這樣既可以減少它意外地跟別的物質反應又能節省空間，這種結構稱為超螺旋結構，跟電話線被纏成一團的感覺差不多（但電話線的螺旋跟DNA也是完全不同的請注意）。需要用哪段時，拓撲異構酶2會切斷某個點的雙鏈，把超螺旋的DNA捋平整，然後再把斷點連好。之後拓撲異構酶1就來剪短雙螺旋中的一條鏈，形成複製叉，就像一把小夾子，使夾子一邊的螺旋結構解開而另一邊維持原樣，然後被解開的雙鏈就可以歡脫地進行複製轉錄什麼的。。呃其實還不太一樣，複製是兩條鏈就此拆開了這條DNA就從此變兩條了（所以減數分裂間期時大概應該是一邊解旋一邊複製一邊超螺旋一邊解超螺旋的混亂場景。。）而轉錄呢，因為只需要一段而已，所以拓撲酶修復單鏈斷點之後雙鏈間就形成了一段利於轉錄的平行非螺旋結構，隨著轉錄的進行，已經被轉完的部分隨時都會恢復雙螺旋。當然啦實際DNA的很多過程比這要糾結的，反應也更複雜，這只是一個簡化模型而已，而且我其實學的也很淺如有錯誤請指出T T

從一端到另一端？那樣得複製到何年何月，生化反應大多是非常效率的。複製機制是多點同時複製，主要由拓撲異構酶作用形成環狀結構，長度好像幾kbp到十幾kbp，然後正負鏈反向同步複製，形成兩個複製環（也稱複製泡）反向移動。複製過程中一邊解螺旋，另一邊成螺旋，這樣就效率得多。
其實可以想像:複製過程不是母鏈旋轉來迎合子鏈複製，而是母鏈不動，子鏈圍繞母鏈旋轉向前複製。這樣是不是更容易理解些。

其一、DNA的螺旋靠的不是外力。就像你不注意把耳機線繞了幾圈，然後當它處於鬆弛狀態的時候就會自行捲起來。DNA螺旋中就存在這樣的「內力」。當然，疏水作用這裡被看成內聚里。所以不像麻繩一樣存在解螺旋的傾向。
其二、關於DNA複製、轉錄等過程中的解螺旋和超螺旋問題。細胞內有專門的拓撲異構酶處理這項事物，它們可以將一條或者兩條鏈打斷，增加或者減少螺旋數後再將鏈鏈接。生活中耳機線卷了我們會把它掉起來讓它釋放扭力，細胞中則是把兩股「耳機線」剪斷，再連好。
其三、關於複製時子鏈和母鏈的關係。DNA有3"和5"端，複製只能從有3"羥基的引物往下延伸，對應母鏈就是5"到3"方向複製。由於DNA雙螺旋是兩條反向螺旋，那麼必定有一條從3"到5"延伸嗎？錯了！這條鏈會沿5"到3"反向產生許多分段合成的片段，叫岡崎片段，然後再經過後續加工形成整鏈。所以DNA複製並不需要將鏈全部打開，只需早期暴露起始位點、解離組蛋白即可。

拓撲異構酶解超螺旋

現在不是說DNA是三螺旋結構嗎？

沒有多亂，局部氫鍵解開就行了呀，沒必要把兩條鏈徹底全部解開呀

簡單來說就是：局部解開、局部複製和局部還原。
其中需要很多酶類的參與，具體什麼酶那要看你這股DNA想幹什麼了。

如果要完全從中間劈開也不是不可能，只是沒有細胞吃得消這麼大的展開。想想細胞們的感受吧！

DNA的複製過程是邊解旋邊複製的，並不是兩條鏈完全打開再複製。解開的螺旋前端會形成超螺旋結構，此時拓補異構酶會在這裡將其中一條或兩條剪斷，超螺旋解開，再連接到一起。也就是說母鏈並不是一直完好，而是剪開再重新連接。

邊解邊複製，這樣的話解過的就算再纏在一起也沒關係吧。

DNA的雙鏈在複製的時候是邊解旋邊複製的，不是整個由雙鏈變成單鏈後才複製啊。
而且DNA還是多起點複製，即一條雙鏈上有多個複製位點，他們遵循著5"到3"同一方向的複製，就像是約好了一段一段的複製，最後複製好的段落鏈接在了一起，就完成了複製，又和另一條鏈上複製出來的DNA鏈接氫鍵，DNA的複製才完成。
還有，那些段落並不是脫離了母鏈後才鏈接起來的。

總覺得一堆大神答非所問了！

首先雙螺旋結構是兩條鏈間以氫鍵相連接的，剩餘的磷酸鍵會在兩旁通過其他鍵合力吸引在一起，姐螺旋的時候只要這些鍵合力就可以了。就想兩個磁鐵通過吸引力結合在一起，你用更大的力就能把其中的一塊給吸引走，這是一樣的道理。