第十四章:核酸的降解和核苷酸的生物合成(本与专)
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核酸的生物合成与调控核酸是生命体内极其重要的生物大分子,包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
它们在遗传信息的传递、表达以及细胞的各种生命活动中发挥着关键作用。
核酸的生物合成与调控是一个复杂而精密的过程,对于生物体的生长、发育、繁殖和适应环境变化都具有至关重要的意义。
DNA 的生物合成,也称为 DNA 复制,是细胞分裂过程中遗传信息传递的基础。
这一过程发生在细胞周期的 S 期,其基本特点是半保留复制,即新合成的 DNA 分子中,一条链来自亲代 DNA,另一条链是新合成的。
DNA 复制的过程十分复杂,涉及到多种酶和蛋白质的协同作用。
首先,解旋酶解开 DNA 双螺旋结构,使两条链分开成为单链。
然后,单链结合蛋白稳定单链 DNA,防止其重新形成双螺旋。
在复制的起始点,引发酶合成一段 RNA 引物,为 DNA 聚合酶提供起始位点。
DNA聚合酶沿着模板链以 5'到 3'的方向合成新的 DNA 链。
在这个过程中,前导链是连续合成的,而后随链则是不连续合成的,形成许多短的冈崎片段,最后由 DNA 连接酶将这些片段连接起来,形成完整的新链。
RNA 的生物合成主要包括转录过程。
转录是指以 DNA 为模板合成RNA 的过程。
根据所合成 RNA 的种类不同,可分为信使 RNA (mRNA)、核糖体 RNA(rRNA)和转运 RNA(tRNA)的转录。
转录过程同样需要多种酶和蛋白质的参与。
RNA 聚合酶结合到DNA 的特定区域,称为启动子,开始转录。
它沿着DNA 模板链移动,按照碱基互补配对原则合成 RNA 链。
与 DNA 复制不同的是,转录是不对称的,只以 DNA 双链中的一条链为模板。
而且,转录的产物在长度和序列上与模板 DNA 并不完全相同,因为在转录结束后,会对初级转录产物进行一系列的加工修饰,如剪接、加帽、加尾等,以形成成熟的 mRNA、rRNA 和 tRNA。
核酸的生物合成受到严格的调控,以确保细胞在不同的生理和环境条件下,能够精确地合成所需的核酸种类和数量。