第11章 遗传信息的传递
学习目标
2 掌握DNA 的复制过程。
3 掌握DNA 、RNA 和蛋白质合成的原料和主要酶类。
4 掌握遗传信息的传递流程。
5 理解DNA 的修复种类和修复的意义。
6 理解转录、翻译的过程和蛋白质合成与医学的关系。
7 了解转录后加工过程和转录的调控。
DNA 是遗传的主要物质，遗传信息以碱基排列顺序的方式贮藏在DNA 分子中。基因（gene ）是编码生物活性物质的DNA 片断。DNA 通过复制把遗传信息由亲代传递给子代，通过转录将遗传信息传递到RNA 分子上，后者指导蛋白质的生物合成，这一过程称为翻译。遗传信息传递的这种规律称为中心法则（central dogma ）。70年代Temin 和Baltimore 分别从致癌RNA 病毒中发现逆转录酶，可以RNA 为模板指导DNA 的合成，遗传信息的传递方向和上述转录过程相反，故称为逆转录（reverse transcription ），并发现某些病毒中的RNA 也可以进行复制，这样就对中心法则提出了补充和修正，修正与补充后的中心法则如图11-l 。
蛋白质
翻译
图11-l 遗传信息传递的中心法则
DNA 为主导的中心法则是单向的信息流，体现了遗传的保守性；补充修正后的中心法则，使RNA 也处于中心地位，预示着RNA 可能有更广泛的功能。
2
DNA 的生物合成（复制）
一、DNA 的复制
（一）DNA 复制的方式
Watson 和Crick 在提出DNA 双螺旋结构模型时即推测，在DNA 复制过程中，两
条螺旋的多核苷酸链之间的氢键断开，然后以每条链各作为模板在其上合成新的互补链。这样新形成的两个子代DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全相同。每个子代DNA分子的一条链来自于亲代，而另一条链则是新合成的产物，这种复制方式称为半保留复制。
1958年经Messelson与Stahl实验证实了Watson和Crick的DNA半保留复制假说。他们将细菌培养在以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中，经多代培养之后，细胞内所有的DNA是含15N的重DNA，其密度比普通14N－DNA的密度大，在密度梯度离心时，15N－DNA形成的区带在14N－DNA形成的区带下放。
然后把含15N的细菌转入14N的培养基中培养，让细胞生长几代，并在不同时间取样进行分析。实验结果表明，第一代之后，DNA只出现一条区带，位于15N－DNA 和14N－DNA之间，这条区带的DNA是由14N－DNA和15N－DNA组成的。经两代之后，出现二条区带，一条为14N－DNA，另一条为14N－15N－DNA。三代后，则14N－DNA分子逐渐增多，而14N－15N－DNA分子不再增加，这些结果及解释可用图11－2来表示，证明DNA的复制是以半保留复制的方式进行的。
复制是在酶催化下的核苷酸聚合过程，需要多种酶和蛋白质因子参与。
1．DNA聚合酶DNA聚合酶又称DNA指导的DNA聚合酶（DNA directed DNA polymerase,DDDP）。在大肠杆菌提取液中发现了三种DNA聚合酶，分别称为DNA 聚合酶Ι、Ⅱ、Ⅲ。它们都是以DNA为模板催化DNA合成的酶。
DNA聚合酶Ι是一条单链多肽，其功能有：①催化DNA沿5’→3’方向延长。②具有3’→5’外切酶的活性。③5’→3’外切酶活性。
DNA聚合酶Ⅱ的作用尚不完全清楚。
DNA聚合酶Ⅲ是复制时起主要作用的酶，催化反应速度最快，每分钟能催化