核酸的生物合成

1. 核酸的生物合成 李充璧

2. 核酸的生物合成 • Key Notes • 1.细胞内存在两类核酸即DNA和RNA。DNA存在于原核细胞的核内，呈超螺旋环状双链。存在于真核细胞的染色体中，与组蛋白结合。RNA呈线性单链。 • 2.E.coli有DNA聚合酶I，II，III。需要四种dNTP，Mg2+，DNA模板和3‘-OH末端的引物，合成方向是5’ → 3‘。DNA聚合酶I具有3’ → 5‘和5’ → 3‘核酸外切酶活性，复制是双向、半保留复制。引物是由称作引物酶的RNA聚合酶合成。连续合成前导链，不连续合成后滞链（Okazaki fragment）。真核有5种DNA聚合酶а（lagging strand），б（leading strand），в，є（repair）和γ（mDNA），复制有多起点.

3. 3. RNA是大的单链分子，结构与DNA类似，只是在DNA中的T变成U，核糖变成脱氧核糖。内部可形成互补区。RNA的合成称为转录由RNA聚合酶作用。分起始、延伸和终止三个阶段。合成方向也是5‘→ 3’，也执行半保留复制原则，它不需要引物，合成终止后进行加工、剪接。 • 4.真核染色体末端端粒（Telomere）复制由端粒酶（Telomerase）执行。

4. Watson and Crick(1953)

5. DNA 的半保留复制（Semiconservative replication） • 1）Watson Crick（1953）提出。这是核酸合成的一般规则。 • 2）其合成方向是5‘→3’； • 3）由特异的聚合酶催化。DNA聚合酶需要RNA引物。

6. DNA 复 制 的 发 现： Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构之后，又提出了DNA复制的假说：DNA半保留复制模型；1958年，Meselson米西尔森和Stanl斯坦尔采用含15N重同位素的NH4Cl培养大肠杆菌，放在正常的培养液里繁殖，然后用梯度离心技术测定分裂时DNA复制时的密度变化，证实了DNA的半保留复制。

7. DNA半保留复制的证明 • 1958年Meselson 和Stahl证实 • 1957年Taylor等发现，真核生物染色体复制也是半保留复制。 • 1960年复制叉Y型的发现。解旋（unwinding）有解旋酶（helicase）和拓扑异构酶（topoisomerase）催化。 0 1 2 3 4 轻 居中 重 • 1968年Huberman证实了DNA的双向复制。是DNA指导下的DNA合成。

8. DNA的半保留复制是指在DNA聚合酶的作用下，以一个亲代DNA分子的两条链为模板，合成两个结构上完全相同的子代DNA分子的过程。DNA的半保留复制是指在DNA聚合酶的作用下，以一个亲代DNA分子的两条链为模板，合成两个结构上完全相同的子代DNA分子的过程。 复 制 时 间 体细胞有丝分裂的间期、有性生殖细胞减数分裂第一次分裂的间期。

9. 复 制 过 程 1. 解 旋；DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，使得DNA双链的氢键断裂，这样使得螺旋结构的DNA双链解开。——DNA分子的双链象拉链一样被拉开

10. 2. 复 制 以解开的每段DNA链（母链）为模板，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，在相关酶的作用下，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。 3. 分 配 复制出来的子代DNA分子，通过细胞的分裂，被分配到子代细胞中。

11. DNA复制过程： 1. 破坏氢键，打开DNA双链 2. 游离核苷酸与母链碱基互补配对 3. 配对的游离核苷酸联结为子链 4. 子链与模板母链盘绕成双螺旋结构

12. DNA Replication1

14. 复制的条件： • 1. 模板： 解旋的DNA分子； • 原料： 细胞中游离的脱氧核苷酸 • 能量：ATP • 酶：解旋酶、聚合酶等————可以进行人工模拟复制 复制的特点：1. DNA分子是边解旋边复制的；2. 半保留复制；

15. 复制的意义 通过DNA分子的复制，把亲代的遗传信息传给子代，从而使得前后代保持了一定的连续性。 复制的分子基础1. DNA分子具有独特的双螺旋结构； 2. 连接两条链的碱基有互补配对能力。

16. 在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为l4N-DNA(对照);在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(I和II),用某种离心方法分离得到的结果如右图所示。在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为l4N-DNA(对照);在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(I和II),用某种离心方法分离得到的结果如右图所示。 请分析: (1)由实验结果可以推测第一代(I)细菌DNA分子中一条链是，另一条链是 。 (2)将第一代(I)细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代,将所得到的细菌的DNA用同样的方法分离。请参照上图,将DNA分子可

17. 2. 一个噬菌体侵染细菌后，形成了200个子代噬菌体，子代DNA中含最初DNA链的DNA占—— A. 1% B. 2% C. 25% D. 50% A 3. 某生物中嘌呤占58%，嘧啶占42%，此生物可能是—— A. 噬菌体 B. 小麦 C. TMV D. 任何生物 C 4. 某双链DNA分子带有15N同位素标记，在试管中以该DNA为模板进行复制实验，连续复制4代之后，试管中带有15N同位素标记的DNA占总量的——— A. 12.5% B. 25% C. 50% D. 100% A

18. 1. 稳定性： 双螺旋结构；氢键联结 2. 方向性： 极性反向平行； 3. 专一性：碱基互补配对； 4. 多样性： 碱基对排列序列无穷； 5. 特异性：特定DNA分子有特定 的碱基对数目和排列组合顺序 问题思考 1. 2. DNA双螺旋结构的特点（5个）

19. 谢谢