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第九章 核酸的生物合成 第九章 核酸的生物合成 一、中心法则 二、DNA的生物合成 三、RNA的生物合成 教学基本要求 1.生物体内遗传信息是如何进行传递的? 2.DNA的生物合成主要分为哪几个阶段?需要哪些酶的参与，这些酶具有哪些重要特点？ 3.DNA的生物合成具有哪些重要特点？ 4.什么是逆转录？基本过程如何？ 5.什么是转录作用？转录作用分为哪几个阶段？转录作用与DNA生物合成相比具有哪些异同点？ 6.什么是RNA的合成后加工？主要包括哪些变化？ 7.什么是半保留复制、半不连续复制、转录、PCR、限制修饰系统？ 一、中心法则 生物体内的遗传信息最初是贮存在DNA或RNA分子中的。DNA或RNA分子中的遗传信息需要依次经过复制、转录、翻译三个阶段，才能够被表达出来。 生物体内遗传信息先从DNA传到RNA，再由RNA去指导专一性蛋白质的合成，由不同的蛋白质去执行特定的功能的理论——中心法则。 二、DNA的生物合成 （一）半保留复制 DNA分子是生物体内遗传信息的原初载体，在其合成中所需要的信息只能来自于自身，即本身的结构。 1958年用Meselson –Stahl用实验的方法首次证明了DNA的半保留复制方式。 DNA复制有些是对称的，两条链以相同的速率同时进行复制，也有不对称的，一条链开始复制一段时间后再开始另一条链的复制。 （2）单点、多点复制 （3）复制方式 不同生物DNA复制的方式有较大不同，尤其是低等生物，概括起来包括直线双向、多点双向、?形双向、 ?形单向、滚动环、D-环及2D环七种类型。 （4）半不连续复制、前导链、随后链、冈崎片段 DNA双链在复制时，双链解开，每一条链各自作为一个模板进行DNA的复制，其中，沿3′→5′模板链合成的DNA单链是按照连续的方式合成，而沿5′→3′模板链合成的DNA单链则是按照不连续的方式合成的，这种复制方式称为半不连续复制。 DNA复制中，以连续方式合成的DNA单链称前导链（领头链）；按不连续方式合成的DNA单链称随后链（滞后链）；在随后链合成中依次合成的核酸小片段称冈奇片段。 （三）参与DNA复制的酶和蛋白因子 1.DNA聚合酶（DNA Polymerase） （1）原核细胞中的DNA聚合酶 ① DNA聚合酶I Kornberg于1956年在E.coli中发现的，M.W 109000，一条多肽，1000AA组成，活性部位有一个Zn2+,是一个多功能酶。 a 5′?3′聚合酶活性 按照模板DNA所规定的核苷酸顺序，将其通过5′，3′磷酸二酯键彼此连接起来的酶活性。 b 5′?3′外切酶活性（引物切除） c 3′?5′外切酶活性（校正功能） 功能：参与DNA复制及DNA的损伤修复 （2）真核细胞中的DDDP 真核细胞中的DDDP共有四种，分别是DDDP?、DDDP?、 DDDP?、 DDDP? 。 DDDP? DNA复制期活性最高，可能与DNA复制有关 DDDP? 细胞各时期变化不大，与DNA的损伤修复有关 DDDP? 与线粒体DNA复制有关 DDDP? 功能仍不太清楚 真核细胞中的DDDP一般没有3′?5′的外切酶活性，因此推测可能有专门的酶完成校正作用。 2.引物酶和引物体 E.coli的引物酶由一条多肽链构成，60KD，单独存在是没有作用，只有与DnaB、DnaC、 DnaT等蛋白组成一个复合体时，才能催化小分子RNA的合成，其中，DnaB与起始位点的识别有关。 3.DNA连接酶 DNA连接酶是将一个DNA单链的5′-磷酸基团与另一个DNA单链的3′-OH端以3，5-磷酸二酯键相连接起来的一种酶。DNA的连接是一个耗能反应。真核细胞由ATP供能，原核细胞由NAD+供能。 功能（1）参加DNA损伤修复，将断开的DNA单链重新连接起来；（2）参加DNA复制，将新合成的DNA片段连接起来形成完整的DNA单链；（3）线状DNA首尾相接形成环状DNA。 4.DNA拓扑异构酶（DNA旋转酶） DNA拓扑异构酶是一类负责将超螺旋DNA变成松弛态DNA或其逆向变化的一类酶。该类酶同时具有内切酶及连接酶功能。 DNA拓扑异构酶I 通过将一条DNA双链中的一条链切断，使其绕另一条链旋转，然后重新连接起来的方式，将超螺旋解除。该酶也可以在由ATP供能的条件下，将双螺旋变成超螺