1、DNA polymerase需要一个primer或者更确切是primer:template junction,它自己不能利用ssDNA(single strand DNA)从头复制。2、DNA polymerase也无法自己合成一个primer,这个primer是由另一种酶Primase来合成的。3、这个Primase能够复制一段ssDNA,生成一段5-10 nucleotides的primer。4、Primase是一种特殊的RNA polymerase,可以根据DNA合成出RNA,而且是一段ssDNA template合成出一段RNA。5、在细胞中DNA polymerase使用RNA primer:template junction的。但是在实验室中,DNA polymerase也可以使用DNA primer:template junction。6、这个RNA primer在DNA polymerase复制之后,会被RNase H、5'exonuclease切掉,再由DNA polymerase和DNA ligase给接上。这一步骤可以看作为一种DNA repair。7、至于为什么细胞中没有出现一种酶可以根据ssDNA合成一小段DNA primer,然后既满足DNA polymerase需要primer,又可以免去RNase H等之后的修复,我不是很清楚。也许@员炊事提供了一种解释,合成RNA primer是为了使得leading strand降速来等待lagging strand(不好意思,不是这个领域的,所以文章没看)。但是我还是有个疑问,lagging strand的RNA primer更多,更需要Primase。所以你只降低了一次leading strand的速,但是却降低了多次lagging strand的速。从3'延伸”是没错的。你可能理解错了。5'到3'延伸是指从3'末端开始,一个一个核苷酸的聚合上来,往后延伸,而5'是不动的。看起来就像5'是排头,3'是排尾,新来的人一个一个的在队尾排队,这称为“从5'到3'延伸”。如果没有引物的话,就无从谈起5'还是3'。正因为有了引物,所以可以从引物的3'开始往后延伸。
因为DNA polymerase不能从头开始复制DNA,而DNA Primase可以先合成一个短链的RNA然后提供3'的复制端(最短为两个)。原因有好几个,例如细胞核里大量分布的是dNTP而非dNMP,所以从头开始复制会导致最上端有个高能磷酸键,而由于DNA本身很稳定所以这一端不好处理。ps提醒题主所有的生化理论与机制都是根据实验结果推出来的,所以我提到的这些“结论”都是因为DNA polymerase的反应中心需要镁离子和新添加dNTP的磷酸相互作用来激活其与已合成链的3'-OH反应,但是这个活性中心需要大于等于3个(两个已有的和一个新加的)脱氧核苷酸残基。如果将来人们在海底(或者外太空?)找到了一种生物不用RNA primer,这个理论就作废了。