根本原因是节约能量。

从5' 到3' 延伸DNA链，就是3'-OH和dNTP的三磷酸基团结合，在这个过程中要消耗能量，否则是不可能自发反应的。如下图。

DNA链延伸过程

那能量从哪里来呢？

三磷酸脱氧核苷酸 ( dNTP) 在 DNA聚合酶的催化下，分解 2个磷酸基团 ，从而放出能量，用于核苷酸顺序连接成为新链。这个过程蕴含着深刻的化学和生物学意义。

（另外，说真的，生化要好好学啊！为以后科研打下良好基础，血泪经验。）

但是，如果DNA链从3'到5'端延伸， 那么就要DNA5'端 的三磷酸基团和dNTP的羟基结合从而延伸。别忘了，dNTP上也有一个三磷酸基团。这就出问题了。

由于三磷酸基团的电负性，DNA5'端的三磷酸基团会和dNTP上的三磷酸基团异性相斥，所以dNTP难以聚合到 DNA的 5′端 。

强行让他们在一起行不行？(⊙o⊙)…也不是不可以，那就得切除 DNA5′端的 2个磷酸基因以消除这种影响，但这样难于为进一步的聚合提供所需的能量。为使聚合反应得以继续 ，那就必须重新活化5′端的磷酸基团，不过这就需要额外的能量供应以及其他酶参与反应 ，才能与下一个 dNTP的 3′-OH生成磷酸二酯键。

这就好比，你做大哥让小弟做一件事，小弟明明用A方法可以又快又省钱搞定，偏偏走歪路用B方法增加额外人力物力来做，你高兴吗？如果所有小弟都这样，你这个大佬还做不做了？而换到人这个生命系统上，70kg的人，体内大约有3.8 x 10^13个细胞，如果合成每个细胞的遗传物质都这么浪费，在生物进化过程早就被淘汰了。

人类大约在距今500万到700万年之间出现，生命出现的时间则更早。在艰难的地球环境中，细胞会进化出合适的策略来解决问题，对待遗传物质DNA更是慎重，采取的便是5'到3'的复制策略来开源节流。

不得不感叹生命真的很奇妙啊~