第十章核酸的生物合成

第十章核酸的生物合成

第一节中心法则 • 第二节 DNA的生物合成 • 第三节 DNA修复 • 第四节 RNA生物合成

第一节中心法则 复制揭示了生物体内遗传信息的传递方向。

第二节 DNA生物合成 一、半保留复制二、逆转录

一、半保留复制 密度梯度离心细菌 15 （含 N-DNA) 普通培养基第一代普通培养基第二代同位素示踪

定义：以DNA双链中的一条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条与亲代完全相同的子代双螺旋DNA。 每一个双螺旋中，一条链来自亲代，另一条链是新合成的，把这种复制方式叫做半保留复制。

（一）DNA复制体系 1.模板： 2. dNTP：dATP,dGTP, dCTP, dTTP

3.酶及蛋白质因子 5’ 3’ 拓扑异构酶单链结合蛋白解链酶引物酶及引发体 DNA聚合酶 DNA连接酶引物冈崎片段领头链随从链 ′ 5 ′ 3 ′ 3 ′ 5 第十章核酸的生物合成

n1dATP n2dGTP n3dCTP n4dTTP DNA聚合酶 DNA+（n1+n2+n3+n4）PPi Mg2+ （1）DNA聚合酶 • 以模板DNA为指导 • 遵循碱基互补配对原则 • DNA合成起始需引物（提供3’-OH ） • DNA合成方向是5’→ 3’

5’ 3’ C G U 3’ C G U G C A G C A 引物 A U U A OH OH T A T A 5’ dTTP 5’ 3’

原核中： • DNA聚合酶Ⅰ（polⅠ） • 5′→ 3′聚合活性（选择）大片段（Klenow片段） • 3′→ 5′外切活性（校对） • 5′→ 3′外切活性（切除引物）小片段 • 功能：切除RNA引物，并填补缺口。主要用于修复。

3′ATCGATCAG…… 5′ 5′TAGCTAGTC…… 3′ 3′ATCGATCAG…… 5′ 5′UAGCUAGTC…… 3′ 引物模板 3′ATCGATCAG…… 5′ 5′AGTC…… 3′ 引物 3′ATCGATCAG…… 5′ 5′TAGCTAGTC…… 3′

DNApol II ： 5′→ 3′聚合活性 3′→ 5′外切活性用于修复 • DNApol Ⅲ： 5′→ 3′聚合活性（选择） 3′→ 5′外切活性（校对）真正的复制延长酶 3′A T C G A T C A G T A T G C T…… 5′ 5′U A G C UA G T C A T A C G A…… 3′ 引物 pol Ⅲ

（2）引物酶：RNA聚合酶（5’ → 3’） 引发体（辨认复制启始点，RNA聚合酶＋DnaB蛋白因子）（3）解旋酶：rep蛋白，解链酶II （4）拓扑异构酶：（5）单链结合蛋白SSB：

（6）DNA连接酶：

（二）过程（原核E.coli ） 1.起始 2.延伸 3.终止

5’ 3’ 复制叉复制叉 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ T 引物 G A 5’ 1.起始 oriC

2.延伸 ——半不连续复制 5’ 3’ 引物复制叉后随链冈崎片段 3’ 5’ 5’ T 引物 G A 5’ 前导链

5’ 3’ 冈崎片段领头链随从链 ′ 5 ′ 3 ′ 3 ′ 5 第十章核酸的生物合成

3.终止 DNApol I DNA连接酶

二、逆转录 以RNA为模板合成DNA（RNA病毒中）逆转录酶：依赖RNA 的DNA聚合酶

第三节 DNA修复

一、突变因素 自发突变人工诱变：理化、生物因素二、突变类型置换、颠换：点突变：插入、缺失：移码突变（致命）：

三、修复 • 光修复： TT 解体 • 切除修复： • 重组修复： • SOS修复：有差错修复

例： 1. DNA 复制时，如模板链为： 5′-TAGA-3′ 将会合成哪种互补结构？ A -TCTA- B -ATCT- C -UCUA- D -AUCU- • 2.逆转录时，合成的DNA为：5′-ATCG-3′ • 模板链的结构为？ • A -TAGC- B -CGAT- • C -UAGC- D -CGAU-

第四节 RNA的生物合成

一、不对称转录 • 二、RNA复制

一、不对称转录 定义：以一条DNA链为模板，根据碱基互补配对原则，合成出对应的RNA的过程。产物：mRNA 、rRNA、 tRNA等

（一）合成体系 • ①底物：NTP（ATP、GTP、CTP、UTP） • ② DNA模板

③ RNA聚合酶（E.coli） n1ATP n2GTP n3CTP n4TTP 酶 RNA+（n1+n2+n3+n4）PPi • 全酶：α2ββ’σ，其中α2ββ’为核心酶，σ因子识别转录起始位点。 • 5’ 3’聚合活性 • 合成起始不需引物

真核生物： • RNA聚合酶I：rRNA前体. • RNA聚合酶II：mRNA前体. • RNA聚合酶III：tRNA前体和5SrRNA。

（二）转录过程（E.coli） 1、起始（启动子）2、延长 3、终止（终止子） 17个 GTP ATP

外显子 内含子（三）真核生物RNA的加工剪接除去内含子、修饰

1. mRNA前体加工： hn RNA（不均一RNA） a.5’末端形成帽子（ m7G5´ppp5´Nm）结构 b.3’末端切断并加上polyA（多聚腺苷酸）尾巴 c.剪接除去内含子 2. rRNA前体加工： 45SrRNA前体 3. tRNA前体加工：

二、RNA的复制 • 以RNA为模板合成RNA的过程（RNA病毒）。 • RNA复制酶：依赖RNA的RNA聚合酶。

第十章 核酸的生物合成