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第十三章 核酸的生物合成  本章主要讨论DNA的生物合成即...

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核酸的生物合成

核酸的生物合成

带动全酶解开DNA双链,
2. 形成引发体，
促使转录起动；
合成RNA引物；
σ因子随之脱落下来；
3. 按A=T、G=C碱基配对
在关键酶催化下,
规则，合成DNA；
使RNA链不停延长；
4. 切除引物、填补空隙、
ρ因子终止链延长。
形成冈崎片段；
5. DNA连接酶连接封口，形成长链DNA；
6. 在Tus蛋白参加下，终止复制
E. E. 子代DNA中只有一条链碱基排列次序与亲代完全一样
核酸36的生物合成
第36页
3. DNA复制过程中发生以下酶促反应
A. 解链酶将DNA双链局部解开为两条单链
B. B. 引物酶催化合成RNA引物
C. C. DNA Pol Ⅲ催化合成DNA
D. D. DNA Pol Ⅰ切除引物、填补空隙
E. E. DNA连接酶将冈崎片断连接成长链DNA
＊RNA Pol Ⅱ
存在于核质,催化hnRNA(mRNA前体分子)合成。
hnRNA
加工mRNA
核酸27的生物合成
第27页
（三）底物 ： ----四种三磷酸核糖核苷(NTP)
（四）终止因子( ρ ) ： ----识别终止信号。
核酸28的生物合成
第28页
二、RNA转录过程
（一）转录过程 1. RNA聚合酶识别和结合模板（起始阶段）
整合到宿主细胞 染色体中、表示 病毒蛋白。
逆转录酶最少含有以下3种酶活性：
⑴ RNA指导下DNA聚合酶活性（逆转录酶）；
⑵ 水解RNA（RNA-DNA杂交链）酶活性（RNase H 活性 )；
⑶ DNA指导DNA聚合酶活性
核酸13的生物合成
第13页

核酸的生物合成课件

核酸的生物合成课件
DNA聚合酶根据其功能和催化机制的差异分为多个类别。每个类别的酶在DNA复制和修复过程中发挥不同的作 用。
DNA合成的前提条件：单链DNA模板和引物
DNA复制需要一个单链的DNA模板和一个引物，引物提供一个起始点供聚合酶催化合成新的DNA链。
DNA聚合酶的进化和多样性
不同生物所拥有的DNA聚合酶具有不同的功能和特性，这是由于酶在进化过程中经历的变化和适应不同生物环 境的结果。
核酸的生物合成课件
探索核酸的生物合成过程，了解DNA和RNA的功能、复制、转录、翻译机制， 以及其在生物学、医学和工业中的应用。
核酸的基本结构和作用
核酸由碱基、糖和磷酸组成，储存和传递生物遗传信息。不同类型的核酸在 细胞中发挥着不同的功能。
DNA和RNA的区别及其基本功 能
DNA是双链结构，储存遗传信息。RNA是单链结构，参与基因表达和蛋白质合 成等生物过程。
环境因素对DNA合成的影响
环境因素，如辐射、化学物质和温度等，会影响DNA复制和维修过程的准确性和效率。
DNA复制和维护的重要性
DNA复制和维护是细胞生存和遗传信息传递的关键过程，对个体和物种的存续至关重要。
DNA合成对生命活动的影响
DNA合成是生命活动中至关重要的过程，控制着遗传信息的传递和生物体的 发育、生长和适应环境。
DNA复制是维持生命传递遗传信息的基本过程，对个体的生长和繁殖至关重要。在医学、研究和法医学中， DNA复制技术被应用于诊断、基因工程和DNA证据分析。
DNA合成的相关酶及其作用
DNA聚合酶参与DNA复制过程中的合成新链的作用。其主要功能是催化核苷酸的连接形成新的DNA链。
DNA聚合酶的分类及其功能
DNA合成的调节机制
细胞通过多种调节机制控制DNA复制的速度和准确性，以NA维修机制确保DNA分子在复制和细胞分裂过程中的准确复制。错误的复制可以通过维修和校正机制进行修 复。

核酸的生物合成

核酸的生物合成

2、DNA 的半保留 复制实验 依据
1958年Meselson
& stahl用同位素 示踪标记加密度 梯度离心技术实 验,证明了DNA是 采取半保留的方 式进行复制.
[15N] DNA
[14N- 15N] DNA
[14N- 15N] DNA
[14N] DNA
Meselson-stahl实验 （a）密度梯度离心的DNA带 （b）对应于左侧DNA带的解释
一、半保留复制
1、DNA的 半保留复制的概念
DNA在复制时，两条 链解开分别作为模板，在 DNA聚合酶的催化下按碱 基互补的原则合成两条与 模板链互补的新链，以组 成新的DNA分子。这样新 形成的两个DNA分子与亲 代DNA分子的碱基顺序完 全一样。由于子代DNA分 子中一条链来自亲代，另 一条链是新合成的，这种 复制方式称为半保留复制。
具有3′ 5′端核酸外切酶的活性,主要负责 DNA的修复，在一定程度上参与DNA复制。活性 低。功能不十分清楚，是一种修复酶。
3、DNA聚合酶Ⅲ
polⅢ
是使DNA链延长的主要聚合酶， 目前已知全酶是由7种多肽形成的复合 物，含有10种共22个亚基组分 （α 2ε 2θ 2δ 2г 2δ 2δ 2′2χ 2ψ 2β 2） 和Zn原子。
DNA—3′—OH＋P—5′—DNA＋ATP（NAD+）
DNA—3′—O—P—5′—DNA＋AMP＋ PPi（NMN）
E,coli连接酶
催化下的连接机制
3'
5'
模板链
连 接 酶 连 接 切 口
A G A A C C T T G T C T T G G A A C
5' P P P P P OH P P P P 3'

核酸的生物合成

核酸的生物合成

核酸的生物合成引言核酸是生物体中非常重要的生物分子之一，它在遗传信息的传递和蛋白质合成等生物学过程中起着关键的作用。

核酸的生物合成是一个复杂而精密的过程，涉及到许多酶和辅因子的参与。

本文将对核酸的生物合成过程进行详细的介绍，并讨论其中的关键步骤和调控机制。

核酸的组成核酸分为DNA（脱氧核酸）和RNA（核糖核酸）两类。

DNA是遗传信息的存储介质，而RNA则在蛋白质合成和其他生物学过程中起着重要的调节和功能性作用。

DNA和RNA的基本组成单元是核苷酸，核苷酸由糖、碱基和磷酸组成。

DNA的糖是脱氧核糖，RNA的糖是核糖；DNA的碱基有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和脱氧胸腺嘧啶（C），RNA的碱基有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）和胸腺嘧啶（T）。

磷酸连接不同核苷酸，形成链状的DNA或RNA分子。

核酸的生物合成路径核酸的生物合成路径分为两个主要的步骤：核苷酸的合成和核酸链的合成。

核苷酸的合成核苷酸的合成是核酸合成的第一步，它是通过一系列酶催化的反应进行的。

核苷酸的合成可以分为两个阶段：碱基的合成和糖-磷酸的合成。

在碱基的合成过程中，腺嘌呤和鸟嘌呤是由一些小分子前体合成的，而胸腺嘧啶和尿嘧啶则是由核苷酸催化的反应合成的。

碱基的合成是一个复杂的过程，涉及到多个酶和辅因子的参与。

在糖-磷酸的合成过程中，核糖-1-磷酸和脱氧核糖-1-磷酸是通过核糖-5-磷酸和脱氧核糖-5-磷酸的合成转化得到的。

这个过程是通过一系列酶催化的反应进行的。

核酸链的合成核酸链的合成是核酸合成的第二步，它是通过酶催化的反应进行的。

DNA的合成是由DNA聚合酶催化的反应进行的，RNA的合成则是由RNA聚合酶催化的反应进行的。

在DNA的合成中，DNA聚合酶结合到DNA模板上，依据碱基配对规则，在新合成的链上加入互补碱基，形成一个新的DNA链。

这个过程是一个复制过程，可以将一条DNA模板复制成两条完全相同的DNA 分子。

核酸的生物合成和降解

核酸的生物合成和降解

DNA polymerase III is much more complex than DNA polymerase I, having ten types of subunits
Hale Waihona Puke 核酸的生物合成和降解第12页
(四)参加复制酶和蛋白质
一.DNA复制
核酸的生物合成和降解
第13页
(四)参加复制酶和蛋白质
核酸的生物合成和降解
核酸的生物合成和降解
第1页
一. DNA复制
复制部位：
真核生物：细胞核 原核生物：细胞质核质区
核酸的生物合成和降解
第2页
(一) 复制反应
一. DNA复制
n1d ATP n2d CTP n3d GTP n4d TTP
DNA聚合酶
DNA模板 DNA +（n1+n2+n3+n4)PPi
核酸的生物合成和降解
第4页
(二) 复制方式
半保留复制
一. DNA复制
核酸的生物合成和降解
第5页
(二) 复制方式 怎样证实半保留复制
一. DNA复制
1958年，Meselson 证实：用，15NH4Cl唯一氮源 培养大肠杆菌，之后，用14NH4Cl培养，然后进行 CsCl2进行密度梯度离心。因为15NH4Cl密度大于 14NH4Cl，所以，形成不一样区带，经过若干代培 养后，两个14NH4Cl区带增多。
核酸的生物合成和降解
第9页
(四)参加复制酶和蛋白质
1. DNA聚合酶(DNA polymease)
一.DNA复制
DNA聚合酶 5'→3'
聚合
DNA聚合
原 酶Ⅰ
＋

考研科目,动物生物化学 第13章 DNA的生物合成-复制

考研科目,动物生物化学 第13章 DNA的生物合成-复制
蛋白质（基因） D n a A (d n a A ) D n a B (d n a B ) D n a C (d n a C ) D n a G (d n a G ) SSB 拓 扑 异 构 酶 (g y r A , B ) 引物酶 单 链 DNA 结合蛋白 解螺旋酶 通用名 功能 辨认起始点 解 开 DNA双 链 运 送 和 协 同 D naB 催 化 RNA引 物 生 成 稳定已解开的单链 理 顺 DNA链
真核生物每个染色体有多个起始点， 是多复制子的复制。 习惯上把两个相邻起始点之间的距离 定为一个复制子(replicon) ，复制子是独 立完成复制的功能单位。
（4）复制起始点、复制子与复制叉
3 复制的半不连续性
DNA双螺旋的两条链是反平行 的，催化DNA合成的聚合酶只能沿 着5′→3′方向进行 。
在DNA复制时，一条链的合成方向 和复制叉的前进方向相同，可以连续复 制，叫作前导链（leading strand）。
而另一条链的合成方向和复制叉的前进 方向正好相反，不能连续复制，只能分成几 个片段（冈崎片段）合成，称之为滞后链（ lagging strand）。 前导链连续复制而随从链不连续复制， 就是复制的半不连续复制。
2 双向复制（bidirectional replication）
（1）双向复制的概念 DNA从起始点（origin）向两个方
向解链，形成两个延伸方向相反的复制
叉，称为双向复制。
起始点 起始点
单向复制
起始点 双向复制 复制叉 复制叉 复制叉
DNA的双向和单向复制
(2)原核生物DNA双向复制
ori
几个重要概念
复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用 下，生成与亲代相同的子代DNA或 RNA的过程。 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则 将其所含的遗传信息传给RNA，形 成一条与DNA链互补的RNA的过程。

第13章核酸的结构与性质

第13章核酸的结构与性质

二、核酸的种类及分布
核酸(nucleic acid)： 以核苷酸(nucleotide)为基本组成单位携 带和传递遗传信息的生物大分子。
脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)：
真核生物DNA 90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线 粒体，叶绿体，质粒等。原核细胞没有明显的细胞核结构，DNA 存在于称为类核的结构区。每个原核细胞只有一个染色体，每个 染色体含一个双链环状DNA。
（4）螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34 nm，每10 个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈的高度）为3.4 nm。螺旋表面形成 大沟(major groove)及小沟(minor groove)，彼此相间排列。小沟较浅；大沟较深，是蛋 白质识别DNA碱基序列的基础。
4-硫尿嘧啶
(ψ)
5-羟甲基胞嘧啶
3-甲基胞嘧啶
5-甲基胞嘧啶
2）戊糖（pentose）
HOH 2C O OH HH
H
H
OH OH
HOH 2C O OH HH
H
H
OH H
HOH 2C O OH HH
H
H
OH OCH 3
β -D-核糖 β -D-2-脱氧核糖 β -D-2-O-甲基核糖
3)磷酸
2、核苷酸的形成
1）戊糖与碱基依靠糖苷键连接成为核苷(nucleoside)
NH 2
N
N
9
N
N
HOH 2C
O
1'
H
H
H
H
OH
OH
腺嘌呤核苷 （adenosine）
NH 2
N
HOH 2C H

核酸的生物合成专业知识培训

核酸的生物合成专业知识培训
①RNA 聚合酶识别、结合开启子
开 -10核苷酸——TATAAT（Pribnow 盒）富含AT 启 子 -35核苷酸——TTGACA
②形成第一个3 / ，5/-磷酸二酯键，σ因子脱离全酶
（第一个核苷酸：GTP或ATP）
核酸的生物合成专业知识培训
第45页
转录起始动画
核酸的生物合成专业知识培训
第46页
核酸的生物合成专业知识培训
核酸的生物合成专业知识培训
第1页
本章主要内容
DNA生物合成 RNA生物合成
核酸的生物合成专业知识培训
第2页
第一节 DNA生物合成
核酸的生物合成专业知识培训
第3页
中心法则（ central dogma）
遗传信息传递方向规律
基因表示:
是指将遗传信息由DNA转录为RNA.再翻译成蛋白质过程
核酸的生物合成专业知识培训
第27页
（二）突变类型
❖点突变(point mutation) （ 错配） ❖转换(transition) : A G 或 C T ❖颠换 (transversion): 嘌呤碱 嘧啶碱 ❖框移突变(frameshift mutation) ❖ 缺失、插入1个碱基 ❖ 重排(rearrangement)
2.转录延长(transcription elongation) 关键酶催化, 在模板指导下沿5/-3/方向延伸RNA链
转录空泡
核酸的生物合成专业知识培训
第47页
3.转录终止（transcription termination）
终止子 terminator
非依赖于ρ因子终止子 依赖于ρ因子终止子
核酸的生物合成专业知识培训
第28页
镰刀形红细胞性贫血

DNA复制 复习题

DNA复制 复习题

第十三章核酸的生物合成一、单项选择题１、关于DNA合成，叙述正确的是A.DNA的生物合成即DNA的半保留复制B.必须以DNA为模板C.必须由依赖DNA的DNA聚合酶催化D.DNA合成是不连续复制E.DNA合成包括DNA的半保留复制、损伤DNA的修复与逆转录２、证明DNA复制为半保留复制的细菌培养试验，其结果为：A.15N-DNA带增加B.14N-DNA带减少C.一度出现15N-DNA与14N-DNA的中间带D.出现中间带，且随细菌繁殖，比例减少E.出现中间带，且随细菌繁殖，比例增加３、关于DNA复制的叙述，下列哪项是错误的？A.为半保留复制B.为不对称复制C.为半不连续复制D.新合成链的方向均为5′→3′E.需要引物４、 DNA复制过程中的解链酶是A.DnaA蛋白B. DnaB蛋白C. DnaC蛋白D. DnaG蛋白E. SSB蛋白５、关于拓扑异构酶，以下叙述正确的是A.具有连接酶活性B.拓扑异构酶1催化反应需ATPC.拓扑异构酶II催化反应不需ATPD.拓扑异构酶II能切断双链DNA中的一股链E.拓扑异构酶1能切断双链DNA中的两股链６、原核生物复制过程中，催化新链延长的聚合酶主要是A.DNA聚合酶ⅠB. DNA聚合酶IIC.DNA聚合酶IIID. DNA聚合酶Ⅰ和IIIE. DNA聚合酶II和III７、以下是关于原核生物DNA聚合酶的叙述，正确的是A.DNA-pol I活性最高，在DNA复制中起重要作用B.DNA-pol II活性最高，在DNA复制中起重要作用C.DNA-pol III是主要的DNA复制酶且具3′→5′核酸外切酶作用D.DNA-pol III催化填补空隙的DNA聚合反应E.DNA-pol II活性高，在DNA复制中起重要作用，并具5′→3′核酸外切酶作用８、真核生物DNA聚合酶具有引物酶活性的是A.DNA聚合酶αB. DNA聚合酶βC. DNA聚合酶γD. DNA聚合酶δE. DNA聚合酶ε９、 DNA上某段碱基序列为5′-ACTAGCTCAT-3′，其相对应的转录产物碱基序列是A. TACTCGATCA B. ATGAGCTAGT C. AUGAGCUAGUD. ATGAGCTAGUE. UACUCGAUCA10、镰刀型红细胞贫血患者的血红蛋白β链发生的突变是A. 点突变B. 插入C. 缺失D. 重排E. 移码突变11、 SSB蛋白的作用是A. 辨认复制起始点B. 理顺DNA链C. 催化引物RNA生成A.在原核细胞只有一个B.在原核细胞有多个C.在真核细胞有一个或多个D.由引物酶辨认E.由DNA-pol III的β亚基辨认13、生物遗传信息传递的中心法则是A. DNA→RNA→蛋白质B. RNA→DNA→蛋白质C. DNA→蛋白质→RNAD. RNA→蛋白质→DNAE. 蛋白质→RNA→DNA14、为了保证复制中DNA的稳定性和高保真性，必须依赖于DNA聚合酶的下列活性A.5′→3′聚合活性B. 缺口填充活性C. 3′→5′核酸外切酶活性D. 5′→3′核酸外切酶活性E. 填补空隙活性15、冈崎片段产生的原因是A. DNA 复制速度太快B. 双向复制C. 复制中DNA有缠绕打结现象D. 复制与解链方向相反E. 复制与解链方向相同16、下列病症与DNA修复过程的缺陷有关A. 痛风B. 黄疸C. 蚕豆病D. 着色性干皮病E. 地中海贫血17、 DNA聚合酶Ⅰ具有“缺口平移”作用，主要依赖于下列活性A. 5′→3′聚合酶和5′→3′外切酶活性B. 5′→3′聚合酶和3′→5′聚合酶活性C. 5′→3′聚合酶和3′→5′外切酶活性D. 5′→3′外切酶和3′→5′聚合酶活性E. 3′→5′聚合酶和3′→5′外切酶活性18、紫外线对DNA的损伤主要是A. 形成嘧啶二聚体B. 导致碱基缺失C. 发生碱基插入D. 使磷酸二酯键断裂E. 引起碱基置换19、逆转录过程中遗传信息的传递方向是A. DNA → RNAB.RNA → DNAC. RNA → RNAD. DNA → DNAE. RNA →蛋白质20、下列哪个过程中不需要DNA连接酶A. DNA复制B. DNA损伤修复C. DNA重组D. 基因工程E. 逆转录21、关于DNA复制的半不连续性，说法错误的是A. 前导链是连续合成的B. 前导链和随从链合成中均有一半是不连续合成的C. 随从链是不连续合成的D. 不连续合成的片段称为冈崎片段E. 随从链的合成迟于前导链的合成22、DNA分子中被转录的链是A. 正链B. 模板链C. 编码链D. 互补链E. 前导链23、不对称转录是指A. 同一mRNA分别来自两条DNA链B. 一条单链DNA转录时可从5′→3′延长或从3′→5′延长C. 不同基因的模板链并非永远在同一条DNA单链上D. DNA分子中有一条链不含结构基因E.DNA分子中两条链都被转录24、真核生物中催化生成45S rRNA的转录酶是A. RNA聚合酶ⅠB. 逆转录酶C. RNA聚合酶ⅡD. RNA聚合酶全酶E. RNA聚合酶Ⅲ25、识别转录起始点的是A.ρ因子B. 核心酶C. 聚合酶α亚基D. σ因子E. dnaB蛋白26、转录与复制有许多相似之处，但例外的是A. 均以DNA为模板B. 所产生的新链中核苷酸之间的连接键均为磷酸二酯键C. 可同时合成两条互补链D. 所用的酶均为依赖DNA的聚合酶E. 在转录和复制过程中，均遵循碱基配对的原则27、在真核生物中，经RNA聚合酶II催化的转录产物是A. hnRNAB. 18S rRNAC.tRNAD. 28S rRNAE.45S rRNA28、原核生物中DNA指导的RNA聚合酶由数个亚单位组成，其核心酶的组成是A. α2ββ′B. α2ββ′σC. α2β′σD. α2βσE.αββ′29、转录需要的酶有A.引物酶B.依赖DNA的DNA聚合酶C.依赖DNA的RNA聚合酶D.依赖RNA的DNA聚合酶E.依赖RNA的RNA聚合酶30、以下关于转录叙述,不正确的是A.DNA双链中指导RNA合成的链是模板链B.DNA双链中不指导RNA合成的链是编码链C.能转录出RNA的DNA序列又称结构基因D.染色体DNA双链中仅一条链为模板链E.基因DNA双链中一条链可转录，另一条链不转录二、多项选择题1、具有形成3′，5′－磷酸二酯键酶活性的是A．拓扑异构酶 B. DNA聚合酶 C．引物酶D. 逆转录酶E. DNA连接酶2、 DNA复制是A．需要DNA模板，RNA引物 B. DNA新链延伸方向是5′→3′C. 半不连续复制D.一般是定点开始，双向复制E.阅读模板链碱基的方向为5′→3′3、逆转录酶具有下列酶活性A．依赖DNA的DNA聚合酶活性 B. 依赖RNA的DNA聚合酶活性C. 依赖DNA的RNA聚合酶活性D.RNA水解酶活性E. DNA水解酶活性4、在转录过程中，RNA聚合酶与DNA模板的结合是A.全酶与模板特定位点结合B. 核心酶与模板特定位点结合C. 核心酶与模板非特异结合D. 结合状态相对牢固稳定E. 结合状态松弛而有利于RNA聚合酶向前移动5、 DNA聚合酶I的作用是A．参与损伤DNA的修复作用 B. 具有5′→3′外切酶活性C. 具有连接酶活性D. 除去复制过程中的RNA引物E.填补合成片段间的空隙6、有DNA连接酶参与的反应包括A. DNA复制B. RNA的转录C. DNA重组D. 损伤DNA的修复E. 逆转录7、原核生物和真核生物的DNA聚合酶A. 都用dNTP作底物B. 都需RNA引物C. 都沿5′→3′方向延伸新链D. 都有pol I, II, III 三种E. 都兼有引物酶活性8、下列关于大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ的叙述，正确的是A. 具有3′→5′核酸外切酶活性B. 具有5′→3′聚合酶活性C. 是唯一参与大肠杆菌DNA复制的聚合酶D. 具有5′→3′核酸外切酶活性E. 具有小缺口填充能力9、DNA拓扑异构酶在复制中的作用A. 能切断DNA双链的某一部位造成缺口B. 能合成引物RNAC. 使超螺旋变成松弛型D. 有外切酶的活性E. 有碱基选择的功能10、 Klenow片段含有下列酶活性A. 5′→3′聚合酶活性B. DNA连接酶活性C. 3′→5′外切酶活性D. 5′→3′外切酶活性E. 3′→5′聚合酶活性11、关于DNA指导的RNA聚合酶，下列说法不正确的是A. 它能利用NTP为原料合成RNAB. 需要引物，并在其5′末端添加碱基C. 以RNA为模板合成RNAD. 以DNA为模板合成RNAE. 有多种类型12、关于冈崎片段的叙述，正确的是A.前导链没有形成冈崎片段B.由于复制中有缠绕打结而生成C.因为有RNA引物，就有冈崎片段D.由于复制与解链方向相反，在随后链生成E.复制完成后，冈崎片段被水解13、参与转录的酶或因子有A. σ亚基B. DNA聚合酶C. 核心酶D. RNA连接酶E.ρ因子14、关于RNA转录，下列叙述正确的是A. 模板DNA两条链均有转录功能B. 需要引物C. 是不对称性转录D. 核心酶识别转录的起始点E. σ因子识别转录的起始点15、下列关于Pribnow盒的叙述正确的是A.是真核生物的转录起始点上游的共有序列B.其典型的共有序列为TATAATC.是原核生物的转录起始点上游-10区的共有序列D.其典型的共有序列为TTGACAE.是RNA聚合酶对转录起始的辨认位点16、原核生物中参与DNA复制的酶及其作用是A.拓扑异构酶，松解DNA超螺旋B.解链酶，打开DNA双链C.催化转录的RNA聚合酶，促进引物合成D.主要由DNA pol I催化DNA链延长E.连接酶水解引物，填补DNA空缺17、损伤DNA的修复方式有A.切除修复B.光修复C.重组修复D.SOS修复E.互补修复18、逆转录酶催化A.以RNA为模板合成 cDNA单链B.“RNA--DNA”杂交链中的RNA水解C.cDNA 单链作为模板合成cDNA 双链D. 以5′→3′DNA为模板合成3′→5′RNAE.以DNA为模板合成RNA19、原核生物的RNA聚合酶A.全酶由α2ββ′σ组成B.核心酶的各亚基均能单独与DNA结合催化转录C.核心酶由α2ββ′组成，催化RNA链延长D.σ亚基识别转录的起始点，然后催化转录过程E. 能催化与模板互补的2个相邻NTP间形成3’,5’磷酸二酯键20、真核生物mRNA 是转录后经以下加工过程而形成的A. 5′端加m7GpppN帽子结构B. 3′端加多聚A尾C. 去掉内含子，连接外显子D. 去掉启动子E. 3′端加CCA三、填空题1、复制过程能催化形成磷酸二酯键的酶有、和。

十三章-DNA的生物合成-复制

十三章-DNA的生物合成-复制

4
第二节 参与DNA复制的酶
• DNA的复制是一个十分复杂而精确的 过程，涉及多种酶和蛋白因子，如：
DNA聚合酶
DNA连接酶
引物酶
解旋酶 拓扑异构酶 单链结合蛋白等
5
一、DNA聚合酶
• 此酶最早在大肠杆菌中发现，以后陆续在细菌、植物
和哺乳动物中找到。
• 这类酶的共同性质是：
• [1]以脱氧核苷三磷酸(dNTP)为底物合成DNA；
39
40
第四节、DNA的复制过程
• DNA复制的起始 • DNA链的延伸 • DNA复制的终止
41
一、复制的起始
DNA复制的起始包括： 对起点的识别 模板DNA超螺旋及双螺旋的解除 引物的合成等
统称为引发（priming）
42
• 1、辨认起点：复制是从DNA分子上的特定部 位开始的，这一部位叫做复制起始点 (originof replication)常用ori或O表示。 关键序列：两组短的重复序列
聚合酶II 主要作用为修复损伤，该酶的最适
模板是双链DNA而中间有空隙（gap）的单链 DNA部分，而且该单链空隙部分不长于100个 核苷酸。对于较长的单链DNA模板区该酶的 聚合活性很低。无5´→3´外切酶活力，有 3´→5´外切酶活力，但活力低。
16
3、大肠杆菌 DNA Polymerase III • 聚合酶III: • 由10种亚基（αβγδδ′εθτχψ）组 成不对称异源二聚体。 • α、ε、θ亚基组成全酶的核心酶 • γ2、δ、δ’、χ、ψ组成γ－复合物
9
II、3'→5'外切酶活性──校对作用
• 3’-5’外切酶活性与聚合酶紧密结合，当 聚合出现错配碱基时，聚合反应立即停 止，生长链的3’末端核苷酸落入3’-5’外 切酶位点，错配核苷酸被迅速除去，聚 合反应继续进行。
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(二)DNA修复：目前已知细胞内有四种修复系统：
光复活；切除修复(复制前修复)；重组修复(复制后修复)；诱导修复和应急反 应（SOS），后三种又称为暗修复。
修复工作相继由四种酶催化，分为四步进行：（参见P348，图19-24右半部） ①切开（特异的核酸内切酶催化）：切开二聚体的5′端一侧， ②切除（核酸外切酶催化）：切除含二聚体的片断。 ③修复（DNA聚合酶Ⅰ催化）：在敞开的3′-OH上逐个接上正确的脱氧核苷， 形成与另一链有互补关系的短链。 ④连接（DNA连接酶）：将新合成的正确片段3′-OH与切去缺陷片断后而敞开 的5′-P，拼接起来。
一、DNA指导的RNA聚合酶的作用：（DDRP）
（一）反应所需条件及反应特点：
1、原料(或底物)：四种5′-三磷酸核苷(NTP)缺一不可。 2、模板及因子：DNA模板、Mg2+ 或Mn2+，一般双链中只有一 条链作为转录的模板链。 3、反应进入的核苷酸的5′-P与另一核苷酸的3′-OH形成磷酸二酯 键。 4、反应方向：5′→3′。 5、四种NTP参加的先后顺序：由DNA模板决定，受碱基配对支 配，而不受四种NTP相对浓度影响。
一、DNA的半保留复制 (P321 图19-1 P321 图19-1) 在 DNA 复制过程中，每个子代分子的一条链来自亲代 DNA，另一条则是新合成的，这种复制方式称为半保留复 制。实验证明见课本。 生物意义： DNA 的半保留复制机制可以说明 DNA 在代 谢上的稳定性。
（一）、反应所需的条件及反应的特点： (1)原料(或底物)：四种5′三磷酸脱氧核苷(dNTP)，缺一不可。 (2)模板及辅助因子：DNA模板、Mg2+(或Mn2+)或DNA二条链(一条 链为模板，一条链为引物) (3)引物链：具有自由3′-OH的RNA或DNA片段(约10个核苷酸) (4)反应：由引物末端3′-OH与进入的5′三磷酸脱氧核苷的α磷酸残 基化合，生成酯键(3′5′磷酸二酯键，并脱下焦磷酸) (5)方向：DNA 链由5′→3′ (6)能量：来自α与β之间的高能磷酸键裂解 (7)四种dNTP参加反应的先后顺序，由DNA模板决定，受碱基配 对支配；而不受四种dNTP相对浓度的影响。 (8)产物DNA的性质与模板相同。这说明DNA聚合酶是一种模板指 导的酶。
(三)拓扑异构酶：
生物体内DNA分子通常处于负超螺旋状态.
拓扑异构酶的作用
拓扑异构酶的作用
• 拓扑异构酶的作用 是使DNA的超螺 旋的圈数增加或者 减少。 • 此作用需要ATP分 解提供能量。
(四)DNA解螺旋酶及单链结合蛋白(SSB)：
(五)引发酶(引物合成酶) 又称特定的RNA聚合酶 根据DNA的顺序合成RNA引物，本质上是 RNA聚合酶 RNA引物（约10个核苷酸的RAN片段）是由引 发酶（引发体）来合成的，合成时不需要引物， 其碱基与一般模板DNA配对，合成的方向是 5′→3′。
（二）延长：
当RNA链合成开始后，σ 因子就脱落下来，可与另一核心酶 结合而被重新使用。为了能沿模板移动，全酶必须放松对DNA 的结合，这些变化使得：此时RNA聚合酶构象改变：全酶→核心 酶+σ 因子。参见P361。核心酶可沿DNA链滑行向前，利用NTP 为原料，连续合成RNA，不断延长RNA链，延伸时所合成的多 核苷酸链并不全保留在模板上，对一条RNA合成链而言，在任何 时候只有一个连接点，该点沿DNA链移动，连续转录出相同的 RNA产物。当核心酶滑向前时，已被转录的DNA前段分开的部 分链又重新并合，形成双螺旋，这一开一合逐步不断进行，直到 转录过程结束。
（三）终止
在DNA分子上有终止转录的特殊信号（终止子），这些信号一些可被 RNA聚合酶自身识别，另一些则需ρ 因子帮助(终止辅助因子，又称终止因 子 )。 （1） E.Coli中存在两类终止子：①不依赖于ρ的终止子(简单终止子)。 ②依赖于ρ的终止子。 ①不依赖于ρ 的终止子(简单终止子)：现已弄清许多DNA分子的终止区 域，发现在终止点之前有一双重对称的G与C丰富区，紧接着还有一A和T多的 排列顺序。因此在些区域内转录的RNA能自身互补(G……C)而形成发夹形结 构，AT丰富区有一连串的AAAA，故新生RNA链终止末端带有多个U残基 (UUUU),很可能在这些结构中一个或多个即是终止信号。 ②依赖于ρ的终止子：在某些终止点有种特殊蛋白质ρ蛋白(rho protein)， 其分子量为5.5万，能辩认终止信号，并与酶结合，以阻止核心酶再向前滑动， 于是转录作用停止，并释放出产物RNA、ρ因子、RNA聚合酶。在依赖ρ因子 的终止点处，RNA聚合酶只是在此暂停，但不终止，需ρ的帮助，才能停止 转录。
五、真核生物DNA的复制：复制条件、酶及因子 等均与原核生物相似。
特点 1、真核生物DNA复制的冈崎片断约为200bp，相当于一个核小体DNA的长度。 （小于原核生物：1000～2000 bp） 2、复制速度比原核生物慢，基因组较大，但真核生物染色体DNA上有许多复制 起点，它们可以分段进行复制。细菌的DNA复制叉移动速度为5万bp/分；哺乳动 物则为1千～3千bp/分。 3、真核生物一个复制起点一般发动一次复制过程，快速生长往往采用更多的复 制起点。原核生物：一个起点可连续发动复制。 4、真核生物在复制子上，由于其染色体是以核小体为结构单位组成，因此在其 复制时涉及到亲代DNA链与组蛋白八聚体的解开和子代DNA与组蛋白的重新组 装。
第十三章 核酸的生物合成
本章主要讨论DNA的生物合成即DNA的半保留复制；RNA生物合成即DNA到RNA的转录。 现加上下一章蛋白质的生物合成内容(即翻译过程)，就构成了分子遗传学中心法则。
第一节
DNA的复制与修复
研究DNA复制的目的就是要了解三个问题。 第一、子代DNA为什么能够直接地获得新DNA的遗传信息? 第二、复制是怎样进行的 第三、生物体是怎样对DNA复制进行调控的?
（二）与DNA聚合酶的不同之处
1、 不需要引物； 2、作用方式不同；DNA碱基顺序的转录是通过全保留方进行的。 3、不具有核酸酶的活性(RNase或DNase的活性)
(三)RNA聚合酶的种类和组成：
1、 大肠杆菌的RNA聚合酶组成： 全酶分子量约为46万；它包括两条α 链(α 2)、一条β 链(β )、一条β ′链 (β ′)、一分子σ 因子（σ ），其中σ 因子的功能是识别模板上特殊起始 点，使 DDRP 结合到 DNA 启动子上，故在转录开始后即被释放 ，剩余 α 2β β ′部分称为核心酶，催化转录继续进行。 2、现真核细胞中有酶Ⅰ(A)、酶Ⅱ(B)、酶Ⅲ(C)都是金属酶。（含 Zn2+、Mg2+、或.Mn2+）它们的结构分布部位及功能都不完全相同 ①酶Ⅰ分布于核仁中，催化合成核仁的rRNA(18s、28s、5.8s) ②酶Ⅱ在核质中催化合成mRNA的前体及病毒RNA ③酶Ⅲ在核质中催化合成5sRNA及tRNA。 除了上述细胞核RNA聚合酶外，还分离到线粒体RNA聚合酶和 叶绿RNA体聚合酶。其功能详见P362。
(2)DNA 聚合酶Ⅱ特殊作用：目前尚不大清楚，可能在 DNA修复中起作用。 (3)DNA 聚合酶Ⅲ的特殊作用：主要参与绝大多数新的 DNA的合成。
DNA聚合酶Ⅰ M.W. 109Kdal 单一多肽链，聚合1000个核苷酸/分/分子 DNA聚合酶Ⅱ M.W. 120Kdal 单一多肽链，聚合2000个核苷酸/分/ DNA聚合酶Ⅲ M.W. 180Kdal 单一多肽链，聚合50000个核苷酸/分/分子
三、DNA的半不连续复制
DNA解链后，DNA聚合酶即以分开了的两条多核苷酸链为模板 进行复制。DNA两条链都能作为模板。以复制叉向前移动的方向为 标准，走向为3′→5′的模板链上的DNA能以5′→3′方向连续合 成，直到所需的长度，这条链能连续合成称为前导链，而另一条走 向为5′→3′的模板链却不能连续合成，称为滞后链。1968年日本 学者冈崎等提出了DNA的不连续复制模型，认为需先合成一些约为 1000～2000个核苷酸(真核生物为100～200个)DNA片段(称为冈崎片 段)，其合成方向也是5′→3′，但与复制叉移动的方向相反，这些 片段合成后可在DNA连接酶作用下拼接起来，直到其长度与前导链 相等。DNA这一复制过程称为半不连续合成(Semidis-continous)。
(二)DNA连接酶及作用：DNA聚合酶能催化DNA片段及链的延长合 成，但不能将DNA断片连接起来，这种连接反应是由DNA连接酶来 催化的。 DNA 连接酶不单是 DNA 复制所必需的，而且也是在 DNA 损伤修复及基因重组中不可缺少的酶。
• 连接双股DNA中的一 股存在的缺口， • 不能连接单股DNA 。
生物学意义：能使正常机体在内外环境因子高速度变化的条件下，保持遗传 信息稳定和复制的准确性。
第二节 RNA的生物合成与加工
现已肯定：细胞内所有 RNA 都是以 DNA 为模板在胞核 中合成，其绝大部分进入胞液中，发挥其指导蛋白质合 成的功能，只有小部分留在胞核中起结构及调节作用。 RNA： 分 为 三 种 ： mRNA( 信 使 RNA)、tRNA( 转 运 RNA)、rRNA(核糖体RNA)。 mRNA：将从 DNA 转录来的遗传信息传递给蛋白质， 作为蛋白质合成的直接模板。一分子mRNA，可表达一 个或一组基因。 tRNA：将活化了的AA运送到核蛋白体供给合成蛋白质 之用。 rRNA：组成核蛋白体 ( 核糖体 ) ，作为细胞内蛋白质合 成场所，细胞内 RNA 的合成可由 DNA 指导的 RNA 聚合 酶、 RNA 指导的 RNA 聚合酶、多核苷酸磷酸化酶等催 化。但转录作用只有在 DNA 指导的 RNA 聚合酶的作用 下才发生。
六、DNA复制调控(了解)：
1963年 Jacob等提出复制子模型（即一个复制单位）：（P 344） 它的一个结构基因能产生一种蛋白质——起始因子（initiator）,具有 感受细胞内信号、识别复制基因、促使复制开始等作用。 复制子中存在正、负调节系统，调控机制很复杂。