第十章 dna、rna的生物合成 課件

核酸的合成核酸的合成1分子生物學(xué)(分子遺傳學(xué))中心法則

反映了從DNARNA蛋白質(zhì)的遺傳信息主流，揭示了生物體內(nèi)遺傳信息的貯存、傳遞和表達的規(guī)律。轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)DNA

RNA（病毒）復(fù)制復(fù)制翻譯蛋白質(zhì)（病毒）反轉(zhuǎn)錄分子生物學(xué)(分子遺傳學(xué))中心法則反映了2第一節(jié)DNA的生物合成

DNA→DNADNA復(fù)制

RNA→DNA反轉(zhuǎn)錄兩種方式第一節(jié)DNA的生物合成DNA→DNA3

復(fù)制：以親代DNA或RNA為模板，根據(jù)堿基配對的原則，在一系列酶的作用下，生成與親代相同的子代DNA或RNA的過程。一、DNA的復(fù)制復(fù)制的方式DNA的半保留復(fù)制復(fù)制：以親代DNA或RNA為模板，一、DNA的復(fù)制復(fù)制的4一、DNA的半保留復(fù)制2.半保留復(fù)制的實驗證據(jù):1.定義：1958年Meselson和Stahl用同位素15N標記大腸桿菌DNA,首先證明了DNA的半保留復(fù)制。以親代DNA雙鏈為模板以堿基互補方式合成子代DNA，這樣新形成的子代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式叫半保留復(fù)制。第十二章DNA復(fù)制與修復(fù)一、DNA的半保留復(fù)制2.半保留復(fù)制的實驗證據(jù):1.定義：5DNA半保留復(fù)制DNA的復(fù)制的方式------1958,MesselsonandStahl實驗證實DNA半保留復(fù)制DNA的復(fù)制的方式------1958,M6細菌的DNA雙鏈(藍線的代表含15N)含15N-DNA的細菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液第一代重DNA普通DNA普通DNADNA半保留復(fù)制的證據(jù)細菌的DNA雙鏈(藍線的代表含15N)含15N-DNA的細菌7混合式重DNA普通DNA重DNA第二代半保留式第一代故可排除混合式復(fù)制方式混合式重DNA普通DNA重DNA第二代半保留式第一代故可排除8培養(yǎng)第一代結(jié)果重DNA普通DNA母鏈全保留式半保留式混合式重DNA普通DNA排除全保留式培養(yǎng)第一代結(jié)果重DNA普通DNA母鏈全保留式半保留式混合式重9細菌的DNA雙鏈(藍線的代表含15N)(紅線的代表含14N)含15N-DNA的細菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液第二代重DNA第一代重DNA普通DNA普通DNADNA半保留復(fù)制的證據(jù)排除混合式Why?細菌的DNA雙鏈(藍線的代表含15N)(紅線的代表含14N)10第十章dna、rna的生物合成課件11DNA的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：DNA在代謝上的穩(wěn)定性并非指DNA是一種惰性物質(zhì)。

DNA的半保留復(fù)制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，是保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代必要措施。DNA的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：DNA在代謝上的穩(wěn)定性并非12必須具備的基本條件

模板：母鏈DNA

原料：dNTP(包括dATP、dGTP、dCTP、dTTP)

酶和蛋白質(zhì)因子：

引物：一小段RNA

能量（ATP）及某些無機離子必須具備的基本條件模板：母鏈DNA13參與DNA復(fù)制的酶類與蛋白質(zhì)因子及其主要作用1.拓撲異構(gòu)酶（topoisomerase,Topo）

無ATP時：作用相當(dāng)于TopoⅠ,但切割的是雙鏈DNA某一部位(斷雙鏈)。

有ATP時：使帶斷口、松弛狀的DNA分子旋緊轉(zhuǎn)變成負超螺旋結(jié)構(gòu)，再連接斷端。不需耗能(ATP)，切割(斷)雙鏈DNA中的一鏈，松解螺旋,封閉切口。又稱切割封口酶。TopoⅠ的作用TopoⅡ(又稱旋轉(zhuǎn)酶)的作用參與DNA復(fù)制的酶類與蛋白質(zhì)因子及其主要作用1.拓撲異構(gòu)酶14拓撲異構(gòu)酶II+ATP拓撲異構(gòu)酶IDNA的松弛狀態(tài)與超螺旋拓撲異構(gòu)酶II+ATP拓撲異構(gòu)酶IDNA的松弛狀態(tài)與超螺152.解鏈酶(又稱解螺旋酶或螺旋酶,helicase)解鏈酶作用：斷裂互補堿基間的氫鍵,使DNA雙鏈分離形成“復(fù)制叉”。2.解鏈酶(又稱解螺旋酶或螺旋酶,helicase)解鏈酶163.單鏈DNA結(jié)合蛋白(DNA結(jié)合蛋白)(singlestrandedDNA-bindingprotein,SSB)作用：防止重新形成雙鏈和防止單鏈模板被核酸酶水解,維持DNA單鏈狀態(tài)和完整性3.單鏈DNA結(jié)合蛋白(DNA結(jié)合蛋白)作用：防止重新形成174.引物酶(Primase)5′3′

5′RNA引物5′5′RNA引物3′RNA的合成：需引物酶，它是一種特殊的RNA聚合酶。

DNA不能從無→有合成，需在一小段RNA基礎(chǔ)上合成DNA4.引物酶(Primase)5′3′5′RNA引物5′5′185.DNA聚合酶（DNApolymerase,DNApol）

即依賴于DNA的DNA聚合酶（DDDP）

原核生物（E.coli）迄今已知只有3種：DNApolⅠ、DNApolⅡ、DNApolⅢ。真核生物

亦發(fā)現(xiàn)有多種DDDP：DDDP、、、、。其性質(zhì)與功能5.DNA聚合酶（DNApolymerase,DN19原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTPdCTPdTTP)需要模板：以DNA為模板鏈，合成子代DNA，模板可以是雙鏈，也可以是單鏈DNA。合成產(chǎn)物與模板互補。需要引物：一小段RNA(或DNA）為引物，在大腸桿菌中，DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物，引物含3’-OH.合成方向：53(一)DNA聚合酶：1956年Kornberg等在大腸桿菌中首先發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶，其后發(fā)現(xiàn)該酶在許多生物中廣泛存在。該酶的催化性質(zhì)如下：原料：四種脫氧核苷三磷酸(一)DNA聚合酶：1956年Ko20大腸桿菌中DNA聚合酶某些性質(zhì)────────────────────────

DNA聚合酶性質(zhì)----------------------------------------------------

ⅠⅡⅢ────────────────────────酶分子/細胞

400

40

20酶分子量(kd)109901405'→3'聚合功能有有有5'→3'外切酶活性有有

無3'→5'外切酶活性有有有聚合核苷酸數(shù)/分鐘/分子(37℃)10005015000主要功能修復(fù)等修復(fù)作用復(fù)制────────────────────────大腸桿菌中DNA聚合酶某些性質(zhì)21表13-2真核細胞中DNA聚合酶的性質(zhì)─────────────────────

DNA聚合酶性質(zhì)-------------------------------------------------------

αβγδε─────────────────────分布

細胞核細胞核線粒體細胞核細胞核分子量(kd)>25036-38160-3001702563’→5’外切酶活性無無有有有5’→3’聚合作用有有有有有主要功能復(fù)制損傷修復(fù)復(fù)制復(fù)制復(fù)制,損傷修復(fù)

(隨從鏈)(領(lǐng)頭鏈)─────────────────────表13-2真核細胞中DNA聚合酶的性質(zhì)22DDDP5′3′聚合作用示意圖3′模板鏈

5′5′3′DDDP5′3′聚合作用示意圖3′23DDDP的5′3′外切及3′5′外切作用示意圖3′5′外切5′3′外切5′3′CA3′DDDP的5′3′外切及3′5′外切作用示意圖246.DNA連接酶(DNALigase)作用：在有模板指導(dǎo)的條件下，催化2個DNA片段(兩片段間的距離為1個3',5'-磷酸二酯鍵的鍵長)的連接。原理：在一個DNA片段的3'-OH末端和另一個DNA片段的5'-P末端形成3',5'-磷酸二酯鍵，從而實現(xiàn)連接。特點：原核細胞:需輔助因子NAD+

真核細胞:不需輔助因子NAD+,但需耗能(ATP)6.DNA連接酶(DNALigase)作用：在有模板25第十章dna、rna的生物合成課件26表13-4

參與DNA復(fù)制的酶及蛋白質(zhì)─────────────────────酶或蛋白質(zhì)

主要作用─────────────────────拓撲異構(gòu)酶類

克服解鏈時打結(jié)及纏繞、松馳或引進負超螺旋解鏈酶類

解開DNA雙鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白

維持已解開單鏈DNA的穩(wěn)定引物酶

合成RNA引物DNA聚合酶Ⅲ

DNA復(fù)制DNA聚合酶Ⅰ

水解引物、填補空隙、修復(fù)作用DNA連接酶

催化雙鏈DNA中單鏈缺口的連接─────────────────────表13-4參與DNA復(fù)制的27（五）、參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖（五）、參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖28

DNA的復(fù)制過程

復(fù)制的起始鏈的延長復(fù)制的終止DNA的復(fù)制過程29復(fù)制的起始1.在拓撲異構(gòu)酶、解鏈酶及單鏈DNA結(jié)合蛋白的共同作用下，DNA解旋、解鏈，形成復(fù)制叉。2.依賴于單鏈模板，由引物酶催化按堿基配對規(guī)律合成一小段RNA引物(原核細胞引物長50-100個堿基，真核約10個堿基)。復(fù)制的起始1.在拓撲異構(gòu)酶、解鏈酶及單鏈DNA結(jié)合蛋白的30

DNA的復(fù)制過程：（以大腸桿菌為例）復(fù)制的終止：復(fù)制的起始1、起始復(fù)合物的形成：稱為引發(fā)2、RNA引物的合成鏈的延伸：DNA的復(fù)制過程：（以大腸桿菌為例）復(fù)制的終止：復(fù)制的31第十章dna、rna的生物合成課件32復(fù)制起始階段的特點真核細胞：具有多個起始位點原核細胞：僅有一個復(fù)制起始位點，但往往是雙向復(fù)制復(fù)制起始階段的特點真核細胞：具有多個原核細胞：僅有一個復(fù)制33鏈的延長引物合成后，由DNApolⅢ（真核細胞為DNA聚合酶或)催化，在引物3'-OH末端逐一添加與模板鏈對應(yīng)互補的脫氧核苷磷酸,使新合成的鏈不斷延長。前導(dǎo)鏈:鏈的延長方向(5'

3')與解鏈方向(復(fù)制叉移動方向)相同,為連續(xù)合成。隨從鏈:

鏈的延長方向(5'3')與解鏈方向(復(fù)制叉移動方向)相反，為不連續(xù)合成。分段合成的DNA片段,最初被命名為岡崎片段鏈的延長引物合成后，由DNApolⅢ（真核細胞為DNA聚合34IIIIII35三、DNA復(fù)制的半不連續(xù)性前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈：以3’→5’方向的親代鏈為模板連續(xù)合成的子代鏈。滯后鏈：以5’→3’方向的親代鏈為模板的子代鏈先逆復(fù)制叉移動方向合成岡崎片段，再連接成滯后鏈。三、DNA復(fù)制的半不連續(xù)性前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈：以3’36DNA鏈的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四種5’-脫氧核苷三磷酸為底物，在RNA引物的3’端以磷酸二酯鍵連接上脫氧核糖核苷酸并釋放出焦磷酸。DNA鏈的延伸同時進行前導(dǎo)鏈和滯后鏈的合成。兩條鏈方向相反。

前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段半不連續(xù)復(fù)制岡崎模型DNA鏈的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四種5’-37復(fù)制的終止1.水解引物及填補空隙岡崎片段合成后，由DNApolⅠ(真核細胞可能是DNA聚合酶)水解去除RNA引物，并填補留下的空隙(5'3')聚合。2.完整雙鏈DNA分子的形成

填補空隙后，DNA片段與片段之間還有一個缺口(一個3',5'-磷酸二酯鍵的長度),由DNA連接酶催化連接成完整的鏈，從而產(chǎn)生完整的雙鏈DNA分子。復(fù)制的終止1.水解引物及填補空隙38DNA復(fù)制的精確性（高保真復(fù)制）1、堿基的配對規(guī)律：摸板鏈與新生鏈之間的堿基配對保證堿基配錯幾率約為1/104～1/105。2、DNA聚合酶的3’→5’外切酶活性的校對功能，使堿基的錯配幾率又降低100～1000倍。3、DNA的損傷修復(fù)系統(tǒng)。DNA復(fù)制必須具有高度精確性，在大腸桿菌的細胞DNA復(fù)制中其錯誤率約為1/109～1/1010，即每109～1010個核苷酸才出現(xiàn)一個錯誤，也就是大腸桿菌染色體DNA復(fù)制1000～10000次才出現(xiàn)一個核苷酸的錯誤。這么高的精確性的保證主要與下列因素有關(guān)：DNA復(fù)制的精確性（高保真復(fù)制）1、堿基的配對規(guī)律：摸板鏈與39二、反轉(zhuǎn)錄

(reversetranscription)概念

以RNA為模板，dNTP為原料，反轉(zhuǎn)錄酶催化，按堿基配對規(guī)律合成DNA的過程。

反轉(zhuǎn)錄酶,又稱為依賴RNA的DNA聚合酶(RNA-dependentDNApolymerase,RDDP)DNA轉(zhuǎn)錄RNARNA(病毒)反轉(zhuǎn)錄二、反轉(zhuǎn)錄

(reversetranscription)概40....................RDDP引物,4種dNTPRDDPRNaseH4種dNTPRDDP或DDDP病毒RNARNA-DNA雜化分子cDNA前病毒(雙鏈DNA)酶催化反應(yīng)示意圖....................RDDP引物,4種41反向轉(zhuǎn)錄酶存在于所有致癌RNA病毒中,其功能可能與病毒的惡性轉(zhuǎn)化作用有關(guān);但它也存在于某些正常細胞中，在細胞分化與胚胎發(fā)生中可能起某些作用。反轉(zhuǎn)錄病毒和反轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn),提出了一個重要的醫(yī)學(xué)問題──病毒致癌及癌基因

反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義反向轉(zhuǎn)錄酶存在于所有致癌RNA病毒中,42反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義癌基因(oncogene):能在體外引起細胞惡性轉(zhuǎn)化,在體內(nèi)誘發(fā)腫瘤的基因.細胞癌基因(c-onc)或原癌基因(pro-onc):存在于生物正常細胞基因組中的癌基因.正常情況下基因處于靜止或低表達的狀態(tài).當(dāng)受到致癌刺激被活化并發(fā)生異常時則可發(fā)生細胞癌變.病毒癌基因(v-onc):存在于致瘤病毒中的能使靶細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因.用三個小寫字母表示癌基因名稱,如myc,fos,ras,src等反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義癌基因(oncogene):能在體外引起細胞43抑癌基因:是一類抑制細胞過度生長,增殖從而遏制腫瘤形成的基因.如Rb,P53,P16等癌基因與抑癌基因之間一般處于動態(tài)平衡狀態(tài)是一種反轉(zhuǎn)錄病毒,可引起獲得性免疫缺陷綜合征(AIDS,艾滋病).反轉(zhuǎn)錄酶在基因工程,分子病的基因治療方面也有重要作用.人類免疫缺陷病毒(HIV)反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義抑癌基因:是一類抑制細胞過度生長,增殖從而遏制腫瘤形成的基44第二節(jié)DNA的損傷與修復(fù)一、DNA的損傷生物體受某些理化和生物等外源性因素或機體內(nèi)環(huán)境改變的影響，引起DNA分子結(jié)構(gòu)的任何異常改變稱為DNA損傷(DNAdamage)概念第二節(jié)DNA的損傷與修復(fù)一、DNA的損傷45ONHNOCH3RPONHNOCH3RONHNOCH3RPNHNOROCH3UV引起DNA損傷的因素紫外線(常產(chǎn)生嘧啶二聚體)電離輻射(斷磷酸二酯鍵)

物理因素胸腺嘧啶二聚體的產(chǎn)生ONHNOCH3RPONHNOCH3RONHNOCH3RPN46化學(xué)因素：均能干擾復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能▲烷化劑：(如氮芥類,CTX)，使鳥嘌呤的

N7烷基化后脫落，成為無鳥嘌呤的位點▲亞硝酸鹽：使堿基脫氨原G-C配對最終變?yōu)锳-T配對，導(dǎo)致錯配C→UA→IG→X化學(xué)因素：均能干擾復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能▲烷化劑：(如氮芥類,CT47COHNCCHCHNOUCONCCHCHNNH2CANNH2NNNNOHNNNIN

OHNNNHH2NGN

OHNNNHHOXCOHNCCHCHNOUCONCCHCHNNH2CANNH248化學(xué)因素：均能干擾復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能▲烷化劑：(如氮芥類,CTX)，使鳥嘌呤的

N7烷基化后脫落，成為無鳥嘌呤的位點▲亞硝酸鹽：使堿基脫氨原G-C配對最終變?yōu)锳-T配對，導(dǎo)致錯配C→UA→IG→X▲絲裂霉素：與DNA共價連接引起鏈交聯(lián)化學(xué)因素：均能干擾復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能▲烷化劑：(如氮芥類,CT49目前多指病毒糖苷鍵自行斷裂；自發(fā)脫氨基作用,CU，AI。生物因素生理因素機率極低突變(mutation)：有機體基因組可遺傳的改變，即DNA序列的改變.根據(jù)引發(fā)的原因，可將突變分為：

誘發(fā)突變和自發(fā)突變。目前多指病毒糖苷鍵自行斷裂；自發(fā)脫氨基作用,50

缺失根據(jù)DNA分子的改變，突變可分為4類：點突變顛換：異型堿基間變異,

轉(zhuǎn)換：同型堿基間變異,缺失或插入的堿基數(shù)不是3的整倍數(shù)時，則引起移碼突變插入倒位(或易位)缺失根據(jù)DNA分子的改變，突變可分為4類：點突變顛換：51基因突變可能出現(xiàn)的后果生物體致死生物體某些功能喪失僅改變基因型，表現(xiàn)型不受影響改變生物物種，出現(xiàn)新的生物特征基因突變可能出現(xiàn)的后果生物體致死52

DNA復(fù)制過程所發(fā)生的突變(堿基配對錯誤)，由核內(nèi)DNA聚合酶Ⅰ以其校讀功能予以糾正.若堿基錯配頻頻發(fā)生或損傷范圍大，則需采用以下修復(fù)方式進行修復(fù).二、DNA損傷的修復(fù)DNA復(fù)制過程所發(fā)生的突變(堿基配對錯誤)，由核內(nèi)53TT光復(fù)活酶（可見光）T+TDNA修復(fù)方式1.光修復(fù):2.切除修復(fù)：由3種酶共同參與完成。特異性核酸內(nèi)切酶DNApolIDNA連接酶5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'TT光復(fù)活酶（可見光）T+TDNA修復(fù)方式1.光修復(fù):545'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'復(fù)制重組DDDPIDNA連接酶重組修復(fù)過程3.重組修復(fù)：亦稱復(fù)制后修復(fù)5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'554.SOS修復(fù)：DNA分子受到較大范圍的損傷，細胞對危急狀態(tài)所作出的反應(yīng)。機制引起DNA較長期的、廣泛的突變。SOS調(diào)節(jié)網(wǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的DNA聚合酶特異性低，識別堿基能力差,使修復(fù)部位仍存在較多錯配的堿基，但細胞能繼續(xù)生存。后果4.SOS修復(fù)：DNA分子受到較大范圍的損傷，細胞對危急狀56第二節(jié)RNA的生物合成

DNA→RNA轉(zhuǎn)錄

RNA→RNARNA復(fù)制兩種方式存在于絕大多數(shù)生物體存在于某些病毒體內(nèi)第二節(jié)RNA的生物合成DNA→RNA57一、轉(zhuǎn)錄（一）概念在DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶催化下，以DNA的模板鏈為模板，4種NTP為原料，按堿基配對規(guī)律(T-A,A-U,G-C)合成一條與模板鏈互補的RNA鏈的過程。一、轉(zhuǎn)錄（一）概念在DNA指導(dǎo)的RNA聚58⒈RNA聚合酶常稱為轉(zhuǎn)錄酶(transcriptase)其全稱為：DNA依賴的RNA聚合酶(DNA-dependentRNApolymerase,DDRP)▲

E.Coli的DDRP由5個亞基組成（二）參與轉(zhuǎn)錄的酶和有關(guān)因子+σ因子α2ββ'(核心酶)σα2ββ'(全酶)表13-6大腸桿菌RNA聚合酶亞基組成及其功能────────────────────────類型亞基/酶分子主要功能────────────────────────

α2決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄β1參與轉(zhuǎn)錄的全過程β'

1與模板DNA結(jié)合被利福平

σ1識別轉(zhuǎn)錄起始點被利福霉素────────────────────────⒈RNA聚合酶常稱為轉(zhuǎn)錄酶(transcriptase)其59核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzym60RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合61真核生物DDRP的種類與功能種類存在部位轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物對鵝膏蕈堿的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁45SrRNA不敏感RNA聚合酶Ⅱ核質(zhì)hnRNA和snRNA極敏感RNA聚合酶Ⅲ核質(zhì)tRNA和5S-rRNA中度敏感DDRP無3’→5’外切酶活性,有什么結(jié)果?真核生物DDRP的種類與功能種類62RNA聚合酶的主要功能能識別并結(jié)合于DNA模板的啟動子部位（真核生物還需要轉(zhuǎn)錄因子的幫助）解開轉(zhuǎn)錄起始點下游一小段(約17bp)DNA雙螺旋，產(chǎn)生單鏈模板;不需引物，催化形成第一個3',5'-磷酸二酯鍵，沿5'→3'方向延伸RNA鏈能識別DNA模板上的轉(zhuǎn)錄終止信號(依賴于σ因子)在基因表達中，參與轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控RNA聚合酶的主要功能能識別并結(jié)合于DNA模板的啟動子部位（63⒉ρ因子(Rhofactor)功能(1)能幫助DDRP識別終止信號并停止轉(zhuǎn)錄(2)具有ATP酶和解鏈酶活性，使RNA-DNA雜化分子解鏈，從而釋放轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA分子⒉ρ因子(Rhofactor)功能(1)能幫助D643.轉(zhuǎn)錄的DNA模板細胞內(nèi)DNA不是其全長都可作為轉(zhuǎn)錄模板DNA雙鏈中，可作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA的一條鏈，稱為模板鏈(或反意義鏈)同一DNA雙鏈中與模板鏈相對(互補)的一條鏈稱為編碼鏈(或有意義鏈)，可見轉(zhuǎn)錄是不對稱的模板鏈=反意義鏈=負鏈編碼鏈=有意義鏈=正鏈3.轉(zhuǎn)錄的DNA模板細胞內(nèi)DNA不是其全長都可作為轉(zhuǎn)錄模65為何稱模板鏈為反意義鏈，編碼鏈為有意義鏈？可從下圖理解：

５'

…GCAGTACATGTC…3'

編碼鏈3'…CGTCATGTACAG…５'

模板鏈DNA轉(zhuǎn)錄５'…GCAGUACAUGUC…3'

mRNA翻譯N…丙－纈－組－纈…C肽比較編碼鏈和RNA鏈的堿基序列可見，除了以Ｕ代Ｔ外，其余均一致。基因組序列均以編碼鏈(正鏈)表示.為何稱模板鏈為反意義鏈，編碼鏈為有意義鏈？可從下圖理解：66不對稱轉(zhuǎn)錄的兩方面含義：5'

3'

3'

5'

模板鏈（含結(jié)構(gòu)基因）編碼鏈DNA分子上的一條鏈可轉(zhuǎn)錄，另一條不轉(zhuǎn)錄模板鏈并非永遠在同一單鏈上不對稱轉(zhuǎn)錄的兩方面含義：5'3'3'5'模671.啟動子（promoter）RNA聚合酶與模板DNA結(jié)合的特定部位，是基因轉(zhuǎn)錄的開始部位。一般可分為兩類DDRP能直接識別的啟動子需蛋白質(zhì)輔助因子的幫助，DDRP才能識別的啟動子（四）啟動子及終止信號確保轉(zhuǎn)錄精確而有效地起始的DNA序列1.啟動子（promoter）RNA聚合酶與模板DNA結(jié)68原核生物啟動子的3個功能部位轉(zhuǎn)錄起始點,常標以+1,第1個核苷酸為嘌呤核苷酸(A或G).上游或下游,+或-表示結(jié)合部位,長度為7bp,位于-10bp處,有一共有序列(-TATAAT-,Pribnow盒)RNA聚合酶的識別部位,由約6bp,位于-35bp,

也有共有序列(-TTGACA-)原核生物啟動子的3個功能部位轉(zhuǎn)錄起始點,常標以+1,第1個69編碼鏈5'

3'啟動子5'

MeGPPPRNA產(chǎn)物原核生物啟動子轉(zhuǎn)錄起始部位+1基因轉(zhuǎn)錄區(qū)-10區(qū)TATAATPribnow盒結(jié)合部位TGTTGACA-35區(qū)識別部位DNA模板鏈3'

5'編碼鏈5'3'啟動子5'MeGPPPRNA產(chǎn)物原70編碼鏈5'

3'DNA模板鏈3'

5'CCAATCAAT盒-70真核生物啟動子RNA產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄起始部位+1基因轉(zhuǎn)錄區(qū)TATATATA盒-25Hogness盒結(jié)合部位GAGCCACCCGC盒(少數(shù))編碼鏈5'3'DNA模板鏈3'5'CCAAT712.終止信號(終止子)DNA分子中決定RNA聚合酶終止轉(zhuǎn)錄的特定堿基序列。原核生物終止信號堿基組成特點有反向重復(fù)序列決定轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的回折形成莖-環(huán)(或稱發(fā)夾)結(jié)構(gòu)AT富集區(qū)GC富集區(qū)2.終止信號(終止子)DNA分子中決定RNA聚合酶終止轉(zhuǎn)錄72反向重復(fù)序列AT富集區(qū)GC富集區(qū)一般認為由終止子引導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄終止是不依賴ρ因子的反向重復(fù)序列AT富集區(qū)GC富集區(qū)一般認為由終止子引導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄終73(五)轉(zhuǎn)錄過程起始延長終止(以大腸桿菌的轉(zhuǎn)錄為例）(五)轉(zhuǎn)錄過程起始(以大腸桿菌的轉(zhuǎn)錄為例）741.轉(zhuǎn)錄起始形成轉(zhuǎn)錄空泡（DNA解鏈長約20bp)DDRP(σ亞基)辨認并結(jié)合于啟動子部位由DDRP催化，頭2個NTP直接在起始點形成第一個磷酸二酯鍵(不需引物，由模板指導(dǎo)),形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物σ亞基脫落（參與下一輪轉(zhuǎn)錄）由核心酶(α2ββ')催化鏈的延伸第一個總是GTP全酶(σα2ββ')-DNA模板(啟動子)-pppGpN'-OH1.轉(zhuǎn)錄起始形成轉(zhuǎn)錄空泡（DNA解鏈長約20bp)DDRP753'5'DNA5'3'DNA起始點RNA聚合酶pppGpppN'pppN''5'pppGpN'轉(zhuǎn)錄起始時pppGpN-OH的生成CN3'5'模板鏈`CN3'5'模板鏈進一步延長起始3'5'DNA5'3'DNA起始點RNA聚合酶pp762.鏈的延長轉(zhuǎn)錄起始時形成的“轉(zhuǎn)錄泡”仍保留RNA鏈的延長由核心酶催化核心酶沿模板鏈3'→5'方向移動，RNA鏈按堿基配對規(guī)律沿5'→3'方向延伸新生鏈與模板鏈形成雜化雙鏈(該雜化分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，RNA鏈游離后，DNA雙鏈重新形成)隨“轉(zhuǎn)錄泡”和DDRP不斷移動(單鏈模板不斷暴露)，轉(zhuǎn)錄連續(xù)不斷地進行

要點

2.鏈的延長轉(zhuǎn)錄起始時形成的“轉(zhuǎn)錄泡”仍保留要77第十章dna、rna的生物合成課件783.轉(zhuǎn)錄終止依賴因子的終止不依賴于因子的終止依賴因子的終止作用機理3.轉(zhuǎn)錄終止依賴因子的終止依賴因子的79

作用機理：終止信號區(qū)特殊堿基序列決定RNA形成發(fā)夾形二級結(jié)構(gòu)，這是阻止轉(zhuǎn)錄繼續(xù)向下游推進的關(guān)鍵；

RNA-DNA雜化雙鏈不穩(wěn)定因素：

DNA復(fù)性，RNA自身形成雙鏈；

RNA3'端，連續(xù)多個不穩(wěn)定的rU：dA堿基配對，使轉(zhuǎn)錄復(fù)合體解體。

不依賴因子的終止作用機理：終止信號區(qū)特殊堿基不依賴因子的終止80RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGA81莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機理使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。5′pppG5335RNA-pol莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機理使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；5′82轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄過程83二、真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾二、真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾84幾種主要的修飾方式1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.修飾(modification)4.添加(addition)幾種主要的修飾方式1.剪接(splicing)2.剪切(85一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾修飾

5端形成帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp—)3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾修飾5端形86帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)875pppGp…5GpppGp…pppG

ppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成5ppGp…磷酸酶

Pi5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸88（二）mRNA內(nèi)含子的剪接

1.hnRNA和snRNA核內(nèi)的初級mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)

核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（剪接體,splicesome）snRNA（二）mRNA內(nèi)含子的剪接核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體s89真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。2.斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)90外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子隔斷基因的線性表達而在剪接過程中被除去的核酸序列。外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子91雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾目錄雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRN92雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA目錄雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA目錄933.內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為4類。I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的rRNA基因；II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過程需酶及ATP。3.內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子944.mRNA的剪接——套索剪接模式(1)內(nèi)含子兩端的序列：5’GU┄AG3’5’GU可結(jié)合U1-snRNA分支點A可結(jié)合U2-snRNA(2)U1-snRNA,U2-snRNA等形成并接體將內(nèi)含子切除4.mRNA的剪接——套索剪接模式95第十章dna、rna的生物合成課件96（三）mRNA編輯(mRNAediting)

（三）mRNA編輯(mRNAediting)97?RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。人類apoB基因mRNA（14500個核苷酸）肝臟apoB100（分子量為500000）腸道細胞apoB48（分子量為240000）mRNA編輯?RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有98二、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）剪接和剪切（二）3’端添加CCA（三）化學(xué)修飾

二、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）剪接和剪切99RNAaseP、內(nèi)切酶（一）剪接和剪切RNAaseP、內(nèi)切酶（一）剪接和剪切100第十章dna、rna的生物合成課件101（三）化學(xué)修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ（4）脫氨反應(yīng)如：AI如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）（三）化學(xué)修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核102三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內(nèi)含子內(nèi)含子28S5.8S18S三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-rRNA剪接18S103核酸的合成核酸的合成104分子生物學(xué)(分子遺傳學(xué))中心法則

反映了從DNARNA蛋白質(zhì)的遺傳信息主流，揭示了生物體內(nèi)遺傳信息的貯存、傳遞和表達的規(guī)律。轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)DNA

RNA（病毒）復(fù)制復(fù)制翻譯蛋白質(zhì)（病毒）反轉(zhuǎn)錄分子生物學(xué)(分子遺傳學(xué))中心法則反映了105第一節(jié)DNA的生物合成

DNA→DNADNA復(fù)制

RNA→DNA反轉(zhuǎn)錄兩種方式第一節(jié)DNA的生物合成DNA→DNA106

復(fù)制：以親代DNA或RNA為模板，根據(jù)堿基配對的原則，在一系列酶的作用下，生成與親代相同的子代DNA或RNA的過程。一、DNA的復(fù)制復(fù)制的方式DNA的半保留復(fù)制復(fù)制：以親代DNA或RNA為模板，一、DNA的復(fù)制復(fù)制的107一、DNA的半保留復(fù)制2.半保留復(fù)制的實驗證據(jù):1.定義：1958年Meselson和Stahl用同位素15N標記大腸桿菌DNA,首先證明了DNA的半保留復(fù)制。以親代DNA雙鏈為模板以堿基互補方式合成子代DNA，這樣新形成的子代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式叫半保留復(fù)制。第十二章DNA復(fù)制與修復(fù)一、DNA的半保留復(fù)制2.半保留復(fù)制的實驗證據(jù):1.定義：108DNA半保留復(fù)制DNA的復(fù)制的方式------1958,MesselsonandStahl實驗證實DNA半保留復(fù)制DNA的復(fù)制的方式------1958,M109細菌的DNA雙鏈(藍線的代表含15N)含15N-DNA的細菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液第一代重DNA普通DNA普通DNADNA半保留復(fù)制的證據(jù)細菌的DNA雙鏈(藍線的代表含15N)含15N-DNA的細菌110混合式重DNA普通DNA重DNA第二代半保留式第一代故可排除混合式復(fù)制方式混合式重DNA普通DNA重DNA第二代半保留式第一代故可排除111培養(yǎng)第一代結(jié)果重DNA普通DNA母鏈全保留式半保留式混合式重DNA普通DNA排除全保留式培養(yǎng)第一代結(jié)果重DNA普通DNA母鏈全保留式半保留式混合式重112細菌的DNA雙鏈(藍線的代表含15N)(紅線的代表含14N)含15N-DNA的細菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液第二代重DNA第一代重DNA普通DNA普通DNADNA半保留復(fù)制的證據(jù)排除混合式Why?細菌的DNA雙鏈(藍線的代表含15N)(紅線的代表含14N)113第十章dna、rna的生物合成課件114DNA的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：DNA在代謝上的穩(wěn)定性并非指DNA是一種惰性物質(zhì)。

DNA的半保留復(fù)制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，是保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代必要措施。DNA的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：DNA在代謝上的穩(wěn)定性并非115必須具備的基本條件

模板：母鏈DNA

原料：dNTP(包括dATP、dGTP、dCTP、dTTP)

酶和蛋白質(zhì)因子：

引物：一小段RNA

能量（ATP）及某些無機離子必須具備的基本條件模板：母鏈DNA116參與DNA復(fù)制的酶類與蛋白質(zhì)因子及其主要作用1.拓撲異構(gòu)酶（topoisomerase,Topo）

無ATP時：作用相當(dāng)于TopoⅠ,但切割的是雙鏈DNA某一部位(斷雙鏈)。

有ATP時：使帶斷口、松弛狀的DNA分子旋緊轉(zhuǎn)變成負超螺旋結(jié)構(gòu)，再連接斷端。不需耗能(ATP)，切割(斷)雙鏈DNA中的一鏈，松解螺旋,封閉切口。又稱切割封口酶。TopoⅠ的作用TopoⅡ(又稱旋轉(zhuǎn)酶)的作用參與DNA復(fù)制的酶類與蛋白質(zhì)因子及其主要作用1.拓撲異構(gòu)酶117拓撲異構(gòu)酶II+ATP拓撲異構(gòu)酶IDNA的松弛狀態(tài)與超螺旋拓撲異構(gòu)酶II+ATP拓撲異構(gòu)酶IDNA的松弛狀態(tài)與超螺1182.解鏈酶(又稱解螺旋酶或螺旋酶,helicase)解鏈酶作用：斷裂互補堿基間的氫鍵,使DNA雙鏈分離形成“復(fù)制叉”。2.解鏈酶(又稱解螺旋酶或螺旋酶,helicase)解鏈酶1193.單鏈DNA結(jié)合蛋白(DNA結(jié)合蛋白)(singlestrandedDNA-bindingprotein,SSB)作用：防止重新形成雙鏈和防止單鏈模板被核酸酶水解,維持DNA單鏈狀態(tài)和完整性3.單鏈DNA結(jié)合蛋白(DNA結(jié)合蛋白)作用：防止重新形成1204.引物酶(Primase)5′3′

5′RNA引物5′5′RNA引物3′RNA的合成：需引物酶，它是一種特殊的RNA聚合酶。

DNA不能從無→有合成，需在一小段RNA基礎(chǔ)上合成DNA4.引物酶(Primase)5′3′5′RNA引物5′5′1215.DNA聚合酶（DNApolymerase,DNApol）

即依賴于DNA的DNA聚合酶（DDDP）

原核生物（E.coli）迄今已知只有3種：DNApolⅠ、DNApolⅡ、DNApolⅢ。真核生物

亦發(fā)現(xiàn)有多種DDDP：DDDP、、、、。其性質(zhì)與功能5.DNA聚合酶（DNApolymerase,DN122原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTPdCTPdTTP)需要模板：以DNA為模板鏈，合成子代DNA，模板可以是雙鏈，也可以是單鏈DNA。合成產(chǎn)物與模板互補。需要引物：一小段RNA(或DNA）為引物，在大腸桿菌中，DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物，引物含3’-OH.合成方向：53(一)DNA聚合酶：1956年Kornberg等在大腸桿菌中首先發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶，其后發(fā)現(xiàn)該酶在許多生物中廣泛存在。該酶的催化性質(zhì)如下：原料：四種脫氧核苷三磷酸(一)DNA聚合酶：1956年Ko123大腸桿菌中DNA聚合酶某些性質(zhì)────────────────────────

DNA聚合酶性質(zhì)----------------------------------------------------

ⅠⅡⅢ────────────────────────酶分子/細胞

400

40

20酶分子量(kd)109901405'→3'聚合功能有有有5'→3'外切酶活性有有

無3'→5'外切酶活性有有有聚合核苷酸數(shù)/分鐘/分子(37℃)10005015000主要功能修復(fù)等修復(fù)作用復(fù)制────────────────────────大腸桿菌中DNA聚合酶某些性質(zhì)124表13-2真核細胞中DNA聚合酶的性質(zhì)─────────────────────

DNA聚合酶性質(zhì)-------------------------------------------------------

αβγδε─────────────────────分布

細胞核細胞核線粒體細胞核細胞核分子量(kd)>25036-38160-3001702563’→5’外切酶活性無無有有有5’→3’聚合作用有有有有有主要功能復(fù)制損傷修復(fù)復(fù)制復(fù)制復(fù)制,損傷修復(fù)

(隨從鏈)(領(lǐng)頭鏈)─────────────────────表13-2真核細胞中DNA聚合酶的性質(zhì)125DDDP5′3′聚合作用示意圖3′模板鏈

5′5′3′DDDP5′3′聚合作用示意圖3′126DDDP的5′3′外切及3′5′外切作用示意圖3′5′外切5′3′外切5′3′CA3′DDDP的5′3′外切及3′5′外切作用示意圖1276.DNA連接酶(DNALigase)作用：在有模板指導(dǎo)的條件下，催化2個DNA片段(兩片段間的距離為1個3',5'-磷酸二酯鍵的鍵長)的連接。原理：在一個DNA片段的3'-OH末端和另一個DNA片段的5'-P末端形成3',5'-磷酸二酯鍵，從而實現(xiàn)連接。特點：原核細胞:需輔助因子NAD+

真核細胞:不需輔助因子NAD+,但需耗能(ATP)6.DNA連接酶(DNALigase)作用：在有模板128第十章dna、rna的生物合成課件129表13-4

參與DNA復(fù)制的酶及蛋白質(zhì)─────────────────────酶或蛋白質(zhì)

主要作用─────────────────────拓撲異構(gòu)酶類

克服解鏈時打結(jié)及纏繞、松馳或引進負超螺旋解鏈酶類

解開DNA雙鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白

維持已解開單鏈DNA的穩(wěn)定引物酶

合成RNA引物DNA聚合酶Ⅲ

DNA復(fù)制DNA聚合酶Ⅰ

水解引物、填補空隙、修復(fù)作用DNA連接酶

催化雙鏈DNA中單鏈缺口的連接─────────────────────表13-4參與DNA復(fù)制的130（五）、參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖（五）、參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖131

DNA的復(fù)制過程

復(fù)制的起始鏈的延長復(fù)制的終止DNA的復(fù)制過程132復(fù)制的起始1.在拓撲異構(gòu)酶、解鏈酶及單鏈DNA結(jié)合蛋白的共同作用下，DNA解旋、解鏈，形成復(fù)制叉。2.依賴于單鏈模板，由引物酶催化按堿基配對規(guī)律合成一小段RNA引物(原核細胞引物長50-100個堿基，真核約10個堿基)。復(fù)制的起始1.在拓撲異構(gòu)酶、解鏈酶及單鏈DNA結(jié)合蛋白的133

DNA的復(fù)制過程：（以大腸桿菌為例）復(fù)制的終止：復(fù)制的起始1、起始復(fù)合物的形成：稱為引發(fā)2、RNA引物的合成鏈的延伸：DNA的復(fù)制過程：（以大腸桿菌為例）復(fù)制的終止：復(fù)制的134第十章dna、rna的生物合成課件135復(fù)制起始階段的特點真核細胞：具有多個起始位點原核細胞：僅有一個復(fù)制起始位點，但往往是雙向復(fù)制復(fù)制起始階段的特點真核細胞：具有多個原核細胞：僅有一個復(fù)制136鏈的延長引物合成后，由DNApolⅢ（真核細胞為DNA聚合酶或)催化，在引物3'-OH末端逐一添加與模板鏈對應(yīng)互補的脫氧核苷磷酸,使新合成的鏈不斷延長。前導(dǎo)鏈:鏈的延長方向(5'

3')與解鏈方向(復(fù)制叉移動方向)相同,為連續(xù)合成。隨從鏈:

鏈的延長方向(5'3')與解鏈方向(復(fù)制叉移動方向)相反，為不連續(xù)合成。分段合成的DNA片段,最初被命名為岡崎片段鏈的延長引物合成后，由DNApolⅢ（真核細胞為DNA聚合137IIIIII138三、DNA復(fù)制的半不連續(xù)性前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈：以3’→5’方向的親代鏈為模板連續(xù)合成的子代鏈。滯后鏈：以5’→3’方向的親代鏈為模板的子代鏈先逆復(fù)制叉移動方向合成岡崎片段，再連接成滯后鏈。三、DNA復(fù)制的半不連續(xù)性前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈：以3’139DNA鏈的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四種5’-脫氧核苷三磷酸為底物，在RNA引物的3’端以磷酸二酯鍵連接上脫氧核糖核苷酸并釋放出焦磷酸。DNA鏈的延伸同時進行前導(dǎo)鏈和滯后鏈的合成。兩條鏈方向相反。

前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段半不連續(xù)復(fù)制岡崎模型DNA鏈的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四種5’-140復(fù)制的終止1.水解引物及填補空隙岡崎片段合成后，由DNApolⅠ(真核細胞可能是DNA聚合酶)水解去除RNA引物，并填補留下的空隙(5'3')聚合。2.完整雙鏈DNA分子的形成

填補空隙后，DNA片段與片段之間還有一個缺口(一個3',5'-磷酸二酯鍵的長度),由DNA連接酶催化連接成完整的鏈，從而產(chǎn)生完整的雙鏈DNA分子。復(fù)制的終止1.水解引物及填補空隙141DNA復(fù)制的精確性（高保真復(fù)制）1、堿基的配對規(guī)律：摸板鏈與新生鏈之間的堿基配對保證堿基配錯幾率約為1/104～1/105。2、DNA聚合酶的3’→5’外切酶活性的校對功能，使堿基的錯配幾率又降低100～1000倍。3、DNA的損傷修復(fù)系統(tǒng)。DNA復(fù)制必須具有高度精確性，在大腸桿菌的細胞DNA復(fù)制中其錯誤率約為1/109～1/1010，即每109～1010個核苷酸才出現(xiàn)一個錯誤，也就是大腸桿菌染色體DNA復(fù)制1000～10000次才出現(xiàn)一個核苷酸的錯誤。這么高的精確性的保證主要與下列因素有關(guān)：DNA復(fù)制的精確性（高保真復(fù)制）1、堿基的配對規(guī)律：摸板鏈與142二、反轉(zhuǎn)錄

(reversetranscription)概念

以RNA為模板，dNTP為原料，反轉(zhuǎn)錄酶催化，按堿基配對規(guī)律合成DNA的過程。

反轉(zhuǎn)錄酶,又稱為依賴RNA的DNA聚合酶(RNA-dependentDNApolymerase,RDDP)DNA轉(zhuǎn)錄RNARNA(病毒)反轉(zhuǎn)錄二、反轉(zhuǎn)錄

(reversetranscription)概143....................RDDP引物,4種dNTPRDDPRNaseH4種dNTPRDDP或DDDP病毒RNARNA-DNA雜化分子cDNA前病毒(雙鏈DNA)酶催化反應(yīng)示意圖....................RDDP引物,4種144反向轉(zhuǎn)錄酶存在于所有致癌RNA病毒中,其功能可能與病毒的惡性轉(zhuǎn)化作用有關(guān);但它也存在于某些正常細胞中，在細胞分化與胚胎發(fā)生中可能起某些作用。反轉(zhuǎn)錄病毒和反轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn),提出了一個重要的醫(yī)學(xué)問題──病毒致癌及癌基因

反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義反向轉(zhuǎn)錄酶存在于所有致癌RNA病毒中,145反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義癌基因(oncogene):能在體外引起細胞惡性轉(zhuǎn)化,在體內(nèi)誘發(fā)腫瘤的基因.細胞癌基因(c-onc)或原癌基因(pro-onc):存在于生物正常細胞基因組中的癌基因.正常情況下基因處于靜止或低表達的狀態(tài).當(dāng)受到致癌刺激被活化并發(fā)生異常時則可發(fā)生細胞癌變.病毒癌基因(v-onc):存在于致瘤病毒中的能使靶細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因.用三個小寫字母表示癌基因名稱,如myc,fos,ras,src等反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義癌基因(oncogene):能在體外引起細胞146抑癌基因:是一類抑制細胞過度生長,增殖從而遏制腫瘤形成的基因.如Rb,P53,P16等癌基因與抑癌基因之間一般處于動態(tài)平衡狀態(tài)是一種反轉(zhuǎn)錄病毒,可引起獲得性免疫缺陷綜合征(AIDS,艾滋病).反轉(zhuǎn)錄酶在基因工程,分子病的基因治療方面也有重要作用.人類免疫缺陷病毒(HIV)反轉(zhuǎn)錄的醫(yī)學(xué)意義抑癌基因:是一類抑制細胞過度生長,增殖從而遏制腫瘤形成的基147第二節(jié)DNA的損傷與修復(fù)一、DNA的損傷生物體受某些理化和生物等外源性因素或機體內(nèi)環(huán)境改變的影響，引起DNA分子結(jié)構(gòu)的任何異常改變稱為DNA損傷(DNAdamage)概念第二節(jié)DNA的損傷與修復(fù)一、DNA的損傷148ONHNOCH3RPONHNOCH3RONHNOCH3RPNHNOROCH3UV引起DNA損傷的因素紫外線(常產(chǎn)生嘧啶二聚體)電離輻射(斷磷酸二酯鍵)

物理因素胸腺嘧啶二聚體的產(chǎn)生ONHNOCH3RPONHNOCH3RONHNOCH3RPN149化學(xué)因素：均能干擾復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能▲烷化劑：(如氮芥類,CTX)，使鳥嘌呤的

N7烷基化后脫落，成為無鳥嘌呤的位點▲亞硝酸鹽：使堿基脫氨原G-C配對最終變?yōu)锳-T配對，導(dǎo)致錯配C→UA→IG→X化學(xué)因素：均能干擾復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能▲烷化劑：(如氮芥類,CT150COHNCCHCHNOUCONCCHCHNNH2CANNH2NNNNOHNNNIN

OHNNNHH2NGN

OHNNNHHOXCOHNCCHCHNOUCONCCHCHNNH2CANNH2151化學(xué)因素：均能干擾復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能▲烷化劑：(如氮芥類,CTX)，使鳥嘌呤的

N7烷基化后脫落，成為無鳥嘌呤的位點▲亞硝酸鹽：使堿基脫氨原G-C配對最終變?yōu)锳-T配對，導(dǎo)致錯配C→UA→IG→X▲絲裂霉素：與DNA共價連接引起鏈交聯(lián)化學(xué)因素：均能干擾復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能▲烷化劑：(如氮芥類,CT152目前多指病毒糖苷鍵自行斷裂；自發(fā)脫氨基作用,CU，AI。生物因素生理因素機率極低突變(mutation)：有機體基因組可遺傳的改變，即DNA序列的改變.根據(jù)引發(fā)的原因，可將突變分為：

誘發(fā)突變和自發(fā)突變。目前多指病毒糖苷鍵自行斷裂；自發(fā)脫氨基作用,153

缺失根據(jù)DNA分子的改變，突變可分為4類：點突變顛換：異型堿基間變異,

轉(zhuǎn)換：同型堿基間變異,缺失或插入的堿基數(shù)不是3的整倍數(shù)時，則引起移碼突變插入倒位(或易位)缺失根據(jù)DNA分子的改變，突變可分為4類：點突變顛換：154基因突變可能出現(xiàn)的后果生物體致死生物體某些功能喪失僅改變基因型，表現(xiàn)型不受影響改變生物物種，出現(xiàn)新的生物特征基因突變可能出現(xiàn)的后果生物體致死155

DNA復(fù)制過程所發(fā)生的突變(堿基配對錯誤)，由核內(nèi)DNA聚合酶Ⅰ以其校讀功能予以糾正.若堿基錯配頻頻發(fā)生或損傷范圍大，則需采用以下修復(fù)方式進行修復(fù).二、DNA損傷的修復(fù)DNA復(fù)制過程所發(fā)生的突變(堿基配對錯誤)，由核內(nèi)156TT光復(fù)活酶（可見光）T+TDNA修復(fù)方式1.光修復(fù):2.切除修復(fù)：由3種酶共同參與完成。特異性核酸內(nèi)切酶DNApolIDNA連接酶5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'TT光復(fù)活酶（可見光）T+TDNA修復(fù)方式1.光修復(fù):1575'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'復(fù)制重組DDDPIDNA連接酶重組修復(fù)過程3.重組修復(fù)：亦稱復(fù)制后修復(fù)5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'5'5'3'3'1584.SOS修復(fù)：DNA分子受到較大范圍的損傷，細胞對危急狀態(tài)所作出的反應(yīng)。機制引起DNA較長期的、廣泛的突變。SOS調(diào)節(jié)網(wǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的DNA聚合酶特異性低，識別堿基能力差,使修復(fù)部位仍存在較多錯配的堿基，但細胞能繼續(xù)生存。后果4.SOS修復(fù)：DNA分子受到較大范圍的損傷，細胞對危急狀159第二節(jié)RNA的生物合成

DNA→RNA轉(zhuǎn)錄

RNA→RNARNA復(fù)制兩種方式存在于絕大多數(shù)生物體存在于某些病毒體內(nèi)第二節(jié)RNA的生物合成DNA→RNA160一、轉(zhuǎn)錄（一）概念在DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶催化下，以DNA的模板鏈為模板，4種NTP為原料，按堿基配對規(guī)律(T-A,A-U,G-C)合成一條與模板鏈互補的RNA鏈的過程。一、轉(zhuǎn)錄（一）概念在DNA指導(dǎo)的RNA聚161⒈RNA聚合酶常稱為轉(zhuǎn)錄酶(transcriptase)其全稱為：DNA依賴的RNA聚