第九章核酸的生物合成盖

1、中心法则中心法则第一节第一节 DNADNA的生物合成的生物合成第二节第二节 RNARNA的生物合成的生物合成第三节第三节 基因工程简介基因工程简介 生物遗传信息传递，通过生物遗传信息传递，通过DNADNA的复制传递给子的复制传递给子代，以代，以DNADNA的碱基排列顺序指导合成的碱基排列顺序指导合成RNARNA，以，以RNARNA中中的碱基排列顺序指导合成蛋白质，这个遗传信息的碱基排列顺序指导合成蛋白质，这个遗传信息的流向称为的流向称为中心法则中心法则复制复制：以亲代：以亲代DNADNA双链中的每一股链为模板，按照双链中的每一股链为模板，按照碱基配对原则，合成出与亲代完全相同的两个双链碱基配对

2、原则，合成出与亲代完全相同的两个双链DNADNA分子的过程。分子的过程。转录转录：以：以DNADNA为模板，按照碱基配对原则，将为模板，按照碱基配对原则，将DNADNA分分子的遗传信息转移到子的遗传信息转移到RNARNA分子上的过程。分子上的过程。翻译翻译：以：以RNARNA为模板，根据三个碱基决定一个为模板，根据三个碱基决定一个AAAA的的原则，合成具有特定原则，合成具有特定AAAA顺序的蛋白质的过程。顺序的蛋白质的过程。逆转录逆转录：逆转录病毒能以其：逆转录病毒能以其RNARNA为模板，合成为模板，合成DNADNA，称为逆转录。称为逆转录。第一节第一节 DNADNA的生物合成的生物合成一、

3、一、DNADNA的复制的复制二、逆转录二、逆转录三、三、DNADNA的损伤修复的损伤修复四、四、DNADNA突变突变（一）（一）DNADNA的半保留复制的半保留复制DNADNA复制时以亲代复制时以亲代DNADNA两条链为模板两条链为模板指导合成与其互补的指导合成与其互补的DNADNA链，在子链，在子代代DNADNA中，一条链来自亲代中，一条链来自亲代DNADNA，另，另一条链是新合成的。一条链是新合成的。DNADNA的半保留复制表明的半保留复制表明DNADNA在代谢上在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。定地传递给后代。2 2、DNADNA的半保留

4、复制的生物学意义的半保留复制的生物学意义一、一、DNADNA的复制的复制1 1、半保留复制的概念、半保留复制的概念 3 3、DNADNA半保留复制试验半保留复制试验（一）（一）DNADNA的半保留复制的半保留复制一、一、DNADNA的复制的复制试验名称试验名称 同位素标记的氯化铯的密度梯度离心同位素标记的氯化铯的密度梯度离心DNADNA的半保留复制的半保留复制（二）参与（二）参与DNADNA复制的酶和辅助因子复制的酶和辅助因子在在DNADNA复制过程中，除模板、四种复制过程中，除模板、四种dNTPdNTP底物、底物、MgMg2+2+外，外，在起始、延长、终止各阶段都需酶及蛋白因子。在起始、延长

5、、终止各阶段都需酶及蛋白因子。 一、一、DNADNA的复制的复制1 1、 DNADNA解螺旋酶（解链酶）解螺旋酶（解链酶）功能功能：催化：催化DNADNA双螺旋解链。都有依赖双链双螺旋解链。都有依赖双链DNADNA的的ATPaseATPase活性，水解活性，水解ATPATP提供解链所需能量。提供解链所需能量。5353（二）参与（二）参与DNADNA复制的酶和辅助因子复制的酶和辅助因子一、一、DNADNA的复制的复制大肠杆菌大肠杆菌含有含有1212种解旋酶，其中种解旋酶，其中DnaBDnaB在在DNADNA复制中起主要作用。复制中起主要作用。u拓扑异构酶拓扑异构酶，松解螺旋，切断，松解螺旋，切断

6、DNADNA双链中双链中一股链一股链，使，使DNADNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNADNA变为松变为松弛状态。反应弛状态。反应不需不需ATPATP。减少由于解链形成的张力。减少由于解链形成的张力。引起拓扑异构反应的引起拓扑异构反应的E E，亦称旋转酶。有两种类型：，亦称旋转酶。有两种类型：u拓扑异构酶拓扑异构酶（旋转（旋转E E），切断），切断DNADNA分子分子两股链两股链，断端，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。利用通过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATPATP供能供能，连接断端，连接断端，DNADNA分子进入负超螺旋状态。另外，细菌环形分子进入负

7、超螺旋状态。另外，细菌环形DNADNA复制后，复制后，两个两个DNADNA分子是互锁的。该酶结合到一双链分子是互锁的。该酶结合到一双链DNADNA环上，造环上，造成一暂时性的双链断裂，另一成一暂时性的双链断裂，另一DNA DNA 环正好从这一断裂处环正好从这一断裂处穿过，然后拓扑异构酶重新封上这个链的断口。穿过，然后拓扑异构酶重新封上这个链的断口。2 2、DNADNA拓扑异构酶拓扑异构酶（二）参与（二）参与DNADNA复制的酶和辅助因子复制的酶和辅助因子一、一、DNADNA的复制的复制解链解链双螺旋存在张力双螺旋存在张力DNADNA拓扑异构酶拓扑异构酶张力解除张力解除双螺旋变成松弛状态双螺旋变

8、成松弛状态拓扑异构酶拓扑异构酶松解螺旋示意图松解螺旋示意图拓扑异构酶拓扑异构酶分离子代分离子代DNADNA环环3555 3 3 3、单链结合蛋白（、单链结合蛋白（SSBSSB）功能功能：保护单链：保护单链DNADNA免遭免遭核酸酶的降解，使单链核酸酶的降解，使单链DNADNA保持伸展态，以便作为模板。保持伸展态，以便作为模板。降低降低DNADNA的的TmTm，促进，促进DNADNA解解链。原核细胞链。原核细胞SSBSSB有协同效有协同效应，真核细胞无。应，真核细胞无。作用作用：可与由解链酶解开的单可与由解链酶解开的单 链结合。链结合。（二）参与（二）参与DNADNA复制的酶和辅助因子复制的酶和

9、辅助因子一、一、DNADNA的复制的复制4 4、引物合成酶（引发酶和引发体）、引物合成酶（引发酶和引发体） 引发酶为一条单链多肽，单独存在时相当不活泼，只引发酶为一条单链多肽，单独存在时相当不活泼，只有与几种辅助蛋白组装成引发体，才有合成引物活性。有与几种辅助蛋白组装成引发体，才有合成引物活性。 功能功能：催化合成一小段与：催化合成一小段与DNADNA互补的互补的RNARNA（有游离的（有游离的3- OH） ，即引物，即引物 。（二）参与（二）参与DNADNA复制的酶和辅助因子复制的酶和辅助因子一、一、DNADNA的复制的复制模板模板DNADNARNA引物引物5UGAGCATACHO5AGT3

10、CGT引物合成酶催化合成引物示意图引物合成酶催化合成引物示意图5 5、 DNADNA聚合酶聚合酶大肠杆菌中至少有大肠杆菌中至少有5 5种，分别命为种，分别命为DNADNA聚合聚合酶酶、。（二）参与（二）参与DNADNA复制的酶和辅助因子复制的酶和辅助因子一、一、DNADNA的复制的复制分子量分子量34kD34kD，具有，具有5 533外切酶活力。在外切酶活力。在DNADNA损伤修复中损伤修复中及切除及切除RNARNA引物中起作用。引物中起作用。（1）DNA聚合酶聚合酶功能功能：负责：负责DNADNA的损伤修复及在的损伤修复及在DNADNA复制中，切除引物，填复制中，切除引物，填补空隙的作用。主

11、要负责补空隙的作用。主要负责DNADNA的损伤修复。的损伤修复。若用枯草杆菌蛋白酶处理此酶，可得两个片段：若用枯草杆菌蛋白酶处理此酶，可得两个片段：分子量分子量76KD76KD，有，有5 533聚合酶和聚合酶和3 355外切酶活力，叫外切酶活力，叫KlenowKlenow片段。片段。3 355外切活性能及时切除错配核苷酸，与外切活性能及时切除错配核苷酸，与5 533聚合活性共同保证聚合活性共同保证DNADNA复制的过程中的高保真度。广复制的过程中的高保真度。广泛用于泛用于DNADNA序列分析和其它研究。序列分析和其它研究。5 5、 DNADNA聚合酶聚合酶（二）参与（二）参与DNADNA复制的

12、酶和辅助因子复制的酶和辅助因子一、一、DNADNA的复制的复制（2 2）DNADNA聚合酶聚合酶（单体酶）单体酶）具有具有5 533聚合活力，较弱，聚合活力，较弱，3 355外切活性。但无外切活性。但无5 533外切活性。外切活性。主要功能参于主要功能参于DNADNA的损伤修复。的损伤修复。5 5、 DNADNA聚合酶聚合酶（二）参与（二）参与DNADNA复制的酶和辅助因子复制的酶和辅助因子一、一、DNADNA的复制的复制是催化大肠杆菌是催化大肠杆菌DNADNA复制的复制的主酶主酶，全，全酶有酶有1010种亚基，含种亚基，含ZnZn2+2+（3 3）DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII（寡聚酶

13、）（寡聚酶）（4 4）DNADNA聚合酶聚合酶IVIV和和V V 与与DNADNA的特殊修复有关。的特殊修复有关。DNA 聚合酶聚合酶TGA模板模板DNADNAACHO5AGT3CGTRNARNA引物引物5UAGCTDNADNA聚合酶催化形成聚合酶催化形成3 3，5 5磷酸二酯键磷酸二酯键u原料原料 ： dATP、 dGTP、dCTP、 dTTPDNA聚合酶聚合酶AGAGTCTCATCTOHHOA3355OHAOHGDNADNA聚合酶聚合酶的校对作用的校对作用连接酶连接酶ATGCCGPPOHAPTATGCCGPAPTP6 6、 DNADNA连接酶连接酶u缺口上的缺口上的3-OH3-OH，5-5

14、-磷酰基必须相邻。如果缺少一个或几磷酰基必须相邻。如果缺少一个或几个核苷酸残基，连接酶不能将缺口弥合。也不能将两条游离的个核苷酸残基，连接酶不能将缺口弥合。也不能将两条游离的单链连接起来。单链连接起来。功能：催化功能：催化双链双链DNADNA中中一条链一条链上缺口的共价连接，形成上缺口的共价连接，形成33，5-5-磷酸二酯键。磷酸二酯键。P（二）参与（二）参与DNADNA复制的酶和辅助因子复制的酶和辅助因子一、一、DNADNA的复制的复制（三）原核生物（三）原核生物DNADNA复复制制一、一、DNADNA的复制的复制DNADNA的复制可以分为的复制可以分为3 3个阶段：个阶段：起始、延伸起始、

15、延伸和和终止终止。1 1、复制的起始、复制的起始（三）原核生物（三）原核生物DNADNA复复制制一、一、DNADNA的复制的复制需要解决三个问题：需要解决三个问题： 复制起始位点的识别；复制起始位点的识别； DNADNA解开成单链，提供模板；解开成单链，提供模板； 合成引物，提供合成引物，提供3 3 -OH-OH末端，形成引发体。末端，形成引发体。1 1、复制的起始、复制的起始u原核生物：原核生物：特定位点特定位点开始，特定位点终止，只有开始，特定位点终止，只有 一个复制子一个复制子。u真核生物：真核生物：多个位点多个位点起始，起始，多复制子多复制子。u大肠杆菌复制起始点：大肠杆菌复制起始点：

16、oriC 终止点：终止点：ter（三）原核生物（三）原核生物DNADNA复复制制一、一、DNADNA的复制的复制一些特殊的一些特殊的PrPr可以识别并结合到复制起点，随即使可以识别并结合到复制起点，随即使DNADNA双螺旋局部解链，形成复制眼。在其两端的双螺旋局部解链，形成复制眼。在其两端的DNADNA的两股的两股链呈丫字状，称为链呈丫字状，称为复制叉复制叉。 复制起始位点的识别与解链复制起始位点的识别与解链1 1、复制的起始、复制的起始（三）原核生物（三）原核生物DNADNA复复制制一、一、DNADNA的复制的复制大肠杆菌复制起始点大肠杆菌复制起始点oriCoriC的序列特征的序列特征RNA

17、RNA引物的合成引物的合成复制叉模型复制叉模型引发体引发体引发酶引发酶因子因子解解螺旋酶螺旋酶SSP(单链结合蛋白单链结合蛋白 )5533复制叉移复制叉移动方向动方向DNA聚合酶聚合酶引发体引发体引发酶引发酶因子因子解解螺旋酶螺旋酶SSP(单链结合蛋白单链结合蛋白 )5533复制叉移复制叉移动方向动方向DNA聚合酶聚合酶引发体引发体引发酶引发酶因子因子解解螺旋酶螺旋酶SSB(单链结合蛋白单链结合蛋白 )5533复制叉移复制叉移动方向动方向DNA聚合酶聚合酶原核细胞原核细胞DNADNA两端的复制叉分别向两侧进行复制，两端的复制叉分别向两侧进行复制，通常复制叉双向等速前进，某些质粒，病毒和细胞通常

18、复制叉双向等速前进，某些质粒，病毒和细胞器器DNADNA的复制可以单向或是不等速的或是先合成一的复制可以单向或是不等速的或是先合成一条链后再合成另一条链。条链后再合成另一条链。u迅速生长的细菌，第一轮复制未完成就启动第迅速生长的细菌，第一轮复制未完成就启动第二次复制。二次复制。（1 1）在引发的复制叉上，）在引发的复制叉上，DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII组装形组装形成，然后按照成，然后按照DNADNA模板链的指令，自模板链的指令，自RNARNA引物引物3 3-OH-OH末端依次添加新的脱氧核苷酸残基，新生成的末端依次添加新的脱氧核苷酸残基，新生成的DNADNA链按链按5 533方向不断延

19、伸，同时新链与模板链方向不断延伸，同时新链与模板链反向平行反向平行，碱基配对碱基配对。2 2、DNADNA链的合成与延伸链的合成与延伸（三）原核生物（三）原核生物DNADNA复复制制一、一、DNADNA的复制的复制DNA 5DNA 335A-T-G-G-C-A-A-A-TT-A-C-C- G-T-T-T-ARNA 5DNA 335A-T-G-C-C-A-G-A-TU-A-C-G-G-U-C-U-AdATPdGTPdTTPdCTPPPiDNA聚合酶聚合酶5355 3353 5 53（Flash1)DNADNA链的延伸链的延伸53 55 353 55 3延伸延伸53 55 3533533 55 3

20、355335延伸延伸（2 2）由于两条模板链反向平行，若以走向）由于两条模板链反向平行，若以走向3 355的亲代链为模板，子代链就能连续合成，称为的亲代链为模板，子代链就能连续合成，称为前前导链导链，若以走向，若以走向5 533的亲代链为模板时，的亲代链为模板时，DNADNA聚聚合酶合酶只能按只能按5 533的方向合成许多小片段（称的方向合成许多小片段（称为冈崎片段），然后由为冈崎片段），然后由DNADNA聚合酶聚合酶I I切除片段上的切除片段上的引物，填补片段之间的空缺，最后由连接酶把它引物，填补片段之间的空缺，最后由连接酶把它们连接成一条完整的子代链，称为们连接成一条完整的子代链，称为滞后

21、链滞后链。 2 2、DNADNA链的合成与延伸链的合成与延伸（三）原核生物（三）原核生物DNADNA复复制制一、一、DNADNA的复制的复制A U U G CUGTAA C G A C A TU G CUGTAA C G A C AA U U G CUGTAA C G A C DNA聚合酶聚合酶 IdGTPGCdCTPUdTTPGdGTPAdATPA TTG CTGTAA C G A C A连接酶连接酶A TTG CTGTAA C G A C AA TTG CTGTAAC G A C A连接酶连接酶UdTTPDNA聚合酶聚合酶 I切除引物切除引物 填补缺口填补缺口 连接修复连接修复（3 3）半

22、不连续复制）半不连续复制 在复制叉上新生的在复制叉上新生的DNADNA链一条链一条按按5 533的方向（与复制叉移动方向一致）连续合的方向（与复制叉移动方向一致）连续合成；另一条则按成；另一条则按5 533的方向（与复制叉移动方向的方向（与复制叉移动方向相反）不连续合成，称为半不连续复制。相反）不连续合成，称为半不连续复制。2 2、DNADNA链的合成与延伸链的合成与延伸（三）原核生物（三）原核生物DNADNA复复制制一、一、DNADNA的复制的复制连续链连续链先导链先导链355335不连续链不连续链冈崎片段冈崎片段原核生物原核生物10002000个核苷酸个核苷酸真核生物真核生物100-200

23、个核苷酸个核苷酸随后链随后链(滞后链滞后链)半不连续复制半不连续复制终止区终止区拓扑异构酶拓扑异构酶复制叉从两端进入复制叉从两端进入terter位点后，复制终止。位点后，复制终止。3 3、终止、终止（三）原核生物（三）原核生物DNADNA复复制制一、一、DNADNA的复制的复制解螺旋酶解螺旋酶3 55 335DNADNA拓扑异构酶拓扑异构酶DNA聚合酶聚合酶引发体引发体连接酶连接酶DNADNA复制系统复制系统SSBDNA聚合酶聚合酶 Iu5 533聚合活性部位对底物的选择性，添加的新聚合活性部位对底物的选择性，添加的新dNTPdNTP 碱基必须与模板链碱基正确匹配。碱基必须与模板链碱基正确匹配

24、。u3 355外切活性具有校对或编辑功能，可及时切除参外切活性具有校对或编辑功能，可及时切除参 入新链入新链3 3- -末端的错误残基。末端的错误残基。u另外，另外，U-U-糖苷酸，脱碱基核酸内切酶（糖苷酸，脱碱基核酸内切酶（APAP内切酶）内切酶） 等也参于校对等也参于校对。综上所述：大肠杆菌复制是在几十种酶和蛋白质因子综上所述：大肠杆菌复制是在几十种酶和蛋白质因子精确配合下完成的，定点起始，两个复制叉双向等速精确配合下完成的，定点起始，两个复制叉双向等速前进，进行半保留，半不连续的复制。前进，进行半保留，半不连续的复制。DNADNA复制的高保真度主要是靠复制的高保真度主要是靠DNADNA聚

25、合酶实现的：聚合酶实现的：（1 1）真核细胞染色体）真核细胞染色体DNADNA分子为线性的。比原核细胞分子为线性的。比原核细胞DNADNA分子大，复制更为复杂。也包括不同的分子大，复制更为复杂。也包括不同的DNADNA聚合酶、聚合酶、拓扑异构酶、解螺旋酶、连接酶、单链结合蛋白和许多拓扑异构酶、解螺旋酶、连接酶、单链结合蛋白和许多蛋白质因子。蛋白质因子。（2 2）为）为多复制子多复制子复制（多起点双向复制），在全部染复制（多起点双向复制），在全部染色体复制完成前，各复制子不能再开始新一轮复制。色体复制完成前，各复制子不能再开始新一轮复制。（3 3）在）在DNADNA复制的同时还要组装成核小体。复

26、制的同时还要组装成核小体。（四）真核细胞（四）真核细胞DNADNA的复制的复制1 1、染色质复制、染色质复制一、一、DNADNA的复制的复制真核细胞真核细胞DNADNA复制为复制为多复制子多复制子复制复制原核细胞原核细胞DNADNA复制为复制为单复制子单复制子复制复制（四）真核细胞（四）真核细胞DNADNA的复制的复制一、一、DNADNA的复制的复制2 2、端粒复制、端粒复制u真核生物线性染色体的两个末端具有特殊的结构，通真核生物线性染色体的两个末端具有特殊的结构，通常膨大成粒状，称为端粒，它是由许多成串短的重复序常膨大成粒状，称为端粒，它是由许多成串短的重复序列所组成。按列所组成。按DNAD

27、NA复制机制，每复制一次，子链的复制机制，每复制一次，子链的5 5有缺有缺失，使已复制出来的新链缩短，从而使端粒随复制次数失，使已复制出来的新链缩短，从而使端粒随复制次数增加而不断缩短。增加而不断缩短。u多数生物是通过端粒酶专司端粒的复制，而端粒只有多数生物是通过端粒酶专司端粒的复制，而端粒只有在生殖细胞及受精卵中才有较高的活性。在生殖细胞及受精卵中才有较高的活性。u端粒能稳定染色体端粒能稳定染色体端粒酶作用的可能机制（四膜虫）端粒酶作用的可能机制（四膜虫）GGGTTGGGGTTG53353 ACCCAAC5 端粒酶端粒酶携带的携带的RNARNA模板模板GGTTGGGGTT3AACCCCAAC

28、CCAAAACCCCCCCDNADNA聚合酶聚合酶5二、逆转录（反转录）二、逆转录（反转录） 1 1、寡聚酶、寡聚酶 二、逆转录（反转录）二、逆转录（反转录）二、逆转录（反转录）二、逆转录（反转录）二、逆转录（反转录）二、逆转录（反转录）1 1、逆转录过程的发现，不仅扩充了中心法则，还有助于、逆转录过程的发现，不仅扩充了中心法则，还有助于人们对人们对RNA RNA 病毒致癌机制的研究，并对防治肿瘤提供了病毒致癌机制的研究，并对防治肿瘤提供了重要线索。重要线索。3 3、逆转录酶已成为分子生物学和基因工程中常用的工具、逆转录酶已成为分子生物学和基因工程中常用的工具酶，利用它可以从酶，利用它可以从m

29、RNAmRNA合成相应的合成相应的cDNAcDNA，在基因结构研，在基因结构研究、氨基酸序列预测及基因工程中具有十分重要的意义。究、氨基酸序列预测及基因工程中具有十分重要的意义。2 2、一些对人类健康威胁极大的传染病是由逆转录病毒、一些对人类健康威胁极大的传染病是由逆转录病毒（引起的，为了解这些病的起因以及寻引起的，为了解这些病的起因以及寻找防治途径，都需要深入研究这类病毒的生活周期。找防治途径，都需要深入研究这类病毒的生活周期。二、逆转录（反转录）二、逆转录（反转录）三、三、DNADNA的损伤修复的损伤修复（一）（一）DNADNA的损伤的损伤 X射线、紫外线照射射线、紫外线照射DNADNA，

30、引起损伤，如形成，引起损伤，如形成胸腺嘧啶二聚体。胸腺嘧啶二聚体。 1 1、光裂合酶修复、光裂合酶修复：这种修复作用需要光，也称为光：这种修复作用需要光，也称为光修复。对单细胞生物比较重要。修复。对单细胞生物比较重要。（二）损伤后的修复途径（二）损伤后的修复途径三、三、DNADNA的损伤修复的损伤修复u 切断：专一性的内切酶在靠近二聚体处切断单链切断：专一性的内切酶在靠近二聚体处切断单链DNADNA。u 解链：解旋酶催化损伤部位解开双链。解链：解旋酶催化损伤部位解开双链。u 修复合成：修复合成：DNADNA聚合酶聚合酶切去嘧啶二聚体片段，在断口切去嘧啶二聚体片段，在断口处进行局部修复合成。处进

31、行局部修复合成。u 连接：连接酶催化缺口连接。连接：连接酶催化缺口连接。2 2、切除修复、切除修复修复酶识别损伤部位，切除包括损伤部位的单链修复酶识别损伤部位，切除包括损伤部位的单链DNADNA片片段，然后由段，然后由DNADNA聚合酶和连接酶以另一条完整链为模板聚合酶和连接酶以另一条完整链为模板进行修补。进行修补。（二）损伤后的修复途径（二）损伤后的修复途径三、三、DNADNA的损伤修复的损伤修复核酸外切酶核酸外切酶切除修复（复制前进行修复）切除修复（复制前进行修复）有结构损伤的有结构损伤的DNADNA没修复，仍可进行复制。只没修复，仍可进行复制。只是在新合成的子链中与模板损失部位相对应的是

32、在新合成的子链中与模板损失部位相对应的地方因受阻而留下缺口，在重组酶作用下，带地方因受阻而留下缺口，在重组酶作用下，带缺口的缺口的DNADNA与完整的娣妹双链进行重组交换，与完整的娣妹双链进行重组交换，用相应的用相应的DNADNA片段填补新链缺口。片段填补新链缺口。3 3、重组修复、重组修复u实质：损伤的DNA链没有得到修复，只是在生物体内得到了“稀释”。（二）损伤后的修复途径（二）损伤后的修复途径三、三、DNADNA的损伤修复的损伤修复重组修复（复制的同时进行修复）重组修复（复制的同时进行修复）四、四、DNADNA突变突变碱基顺序发生突然而稳定的改变，复制、转录、翻碱基顺序发生突然而稳定的改

33、变，复制、转录、翻译也发生变化，表现出异常的遗传特性。译也发生变化，表现出异常的遗传特性。转换：同一类碱基之间的置换。转换：同一类碱基之间的置换。颠换：异类碱基之间的置换。颠换：异类碱基之间的置换。（一）概念（一）概念（二）突变的类型（二）突变的类型1 1、点突变（置换）：一个或几个碱基的置换、点突变（置换）：一个或几个碱基的置换2 2、插入：、插入：DNADNA链中插入一个或几个碱基对。链中插入一个或几个碱基对。3 3、缺失：丢失一个或几个碱基对。、缺失：丢失一个或几个碱基对。四、四、DNADNA突变突变（二）突变的类型（二）突变的类型移码突变：移码突变：在在DNADNA链中插入或缺失一个或

34、几个碱基链中插入或缺失一个或几个碱基对，将导致遗传密码解读框架的改变，从而突变对，将导致遗传密码解读框架的改变，从而突变位点以后的密码都可能发生错误，称为移码突变。位点以后的密码都可能发生错误，称为移码突变。u点突变点突变个别密码子个别密码子个别氨基酸改变。个别氨基酸改变。u移码突变移码突变全部全部后果严重，导致染色体结构畸变。后果严重，导致染色体结构畸变。 四、四、DNADNA突变突变（二）突变的类型（二）突变的类型第二节第二节 RNARNA的生物合成的生物合成一、转录一、转录二、二、RNARNA的复制的复制三、核酸合成的抑制剂三、核酸合成的抑制剂一、转录一、转录1 1、转录：、转录：在在D

35、NADNA指导的指导的RNARNA聚合酶催化下，接照碱基互聚合酶催化下，接照碱基互补配对的原则，以四种补配对的原则，以四种NTPNTP为底物，按为底物，按5-35-3方向合成方向合成一条与一条与DNADNA互补的互补的RNARNA链的过程。链的过程。2 2、基因：、基因：DNADNA分子中编码多肽链或功能分子中编码多肽链或功能RNARNA的核苷酸序列，的核苷酸序列，是特定的是特定的DNADNA片段。片段。3 3、DNADNA的有意义链和反意义链：的有意义链和反意义链：在转录中，双股在转录中，双股DNADNA只只有一条是模板，称为模板有一条是模板，称为模板DNADNA链（非编码链、反意义链、链（

36、非编码链、反意义链、（- -）链）。）链）。 另一条链则称为非模板另一条链则称为非模板DNADNA链（编码链、链（编码链、有意义链有意义链 、（、（+ +）链），）链），一、转录一、转录4 4、不对称转录：、不对称转录：以一条以一条DNADNA链一段为模板进行转录。链一段为模板进行转录。DNADNA分子上分子上编码链和非编码链编码链和非编码链是相对的，在同一是相对的，在同一DNADNA分子的某些基因以这条链作为模板链，而在另一区分子的某些基因以这条链作为模板链，而在另一区域别的基因则以另一条链为模板链。域别的基因则以另一条链为模板链。即存在着一组即存在着一组基因与另一组基因模板的改链。基因与另

37、一组基因模板的改链。一、转录一、转录转录成的转录成的mRNAmRNA是（是（+ +）链）链，由于，由于mRNAmRNA和正链和正链的碱基的碱基序列相同，通常用正链序列相同，通常用正链DNADNA的碱基序列来表示基因的碱基序列来表示基因的一级结构，转录起点为的一级结构，转录起点为+1+1（与（与RNARNA产物中第一个产物中第一个残基相对应），其残基相对应），其上游（上游（55侧）侧）残基为残基为-1-1，依此，依此类推。类推。 5 5、基因的一级结构、基因的一级结构一、转录一、转录（二）（二）RNARNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶缺乏核酸外切酶活性，不具备校对功能，聚合酶缺乏核酸外切酶活性

38、，不具备校对功能，因此因此RNARNA转录的保真度比转录的保真度比DNADNA复制低的多。复制低的多。一、转录一、转录u底物：四种底物：四种NTPNTP（ATPATP、GTPGTP、CTPCTP、UTPUTP）u模板：模板：DNADNA链链u催化方式：按照碱基配对原则，将催化方式：按照碱基配对原则，将NTPNTP的的5-5-磷磷 酸羟基与前一核苷酸的酸羟基与前一核苷酸的33羟基形成羟基形成3,53,5磷磷 酸二酯键酸二酯键u合成方向：合成方向：5353，聚合反应不需要引物，聚合反应不需要引物。1 1、原核生物、原核生物RNARNA聚合酶聚合酶全酶全酶： 2 2 五个亚基组成五个亚基组成核心酶核

39、心酶： 2 2四个亚基组成四个亚基组成因子因子：与启动子结合，参与基因转录的起始，一旦引发：与启动子结合，参与基因转录的起始，一旦引发RNARNA的的合成，就与核心酶分离。合成，就与核心酶分离。原核生物只有一种酶，转录三种原核生物只有一种酶，转录三种RNARNA（mRNAmRNA、rRNArRNA、tRNAtRNA）前体。）前体。（二）（二）RNARNA聚合酶聚合酶一、转录一、转录2 2、真核生物、真核生物RNARNA聚合酶聚合酶（二）（二）RNARNA聚合酶聚合酶一、转录一、转录（三）转录过程（三）转录过程大肠杆菌启动子至少有两处共同顺序：大肠杆菌启动子至少有两处共同顺序：-35-35顺序顺

40、序（RNARNA聚合酶全酶识别部位，约含聚合酶全酶识别部位，约含12bp12bp）和）和-10-10顺序顺序（或（或TATA框或框或pribnow box，富含，富含ATAT，全酶结合部位）。，全酶结合部位）。1 1、转录的起始、转录的起始启动子：启动子：在基因上由在基因上由RNARNA聚合酶识别、结合并确定聚合酶识别、结合并确定转录起始位点的特定序列。转录起始位点的特定序列。目前普遍认为，目前普遍认为， RNARNA聚合酶全酶先识别聚合酶全酶先识别-35-35顺序，并与顺序，并与DNADNA结合形成结合形成不稳定的复合物不稳定的复合物，然后酶沿，然后酶沿DNADNA滑动，进滑动，进入入-10

41、-10顺序，形成顺序，形成开放的启动子复合物开放的启动子复合物，使，使DNADNA局部解局部解链。酶进一步滑向转录起点，并引入第一个链。酶进一步滑向转录起点，并引入第一个NTPNTP（通常（通常是是ATPATP或或GTPGTP），启动），启动RNARNA的合成。的合成。 一、转录一、转录识别识别识别序列识别序列结合序列结合序列起始位点起始位点启动子启动子RNA聚合酶聚合酶（全酶）（全酶）结合结合转录开始转录开始UA转录起始转录起始u核心酶沿模板链滑动，按照碱基配对的原则以核心酶沿模板链滑动，按照碱基配对的原则以5533的方向合成的方向合成RNARNA。2 2、RNARNA链的延伸链的延伸u当形

42、成当形成RNARNA产物的第一个磷酸二酯键（二个产物的第一个磷酸二酯键（二个NTPNTP）时，时，亚基亚基离去，完成从起始到延伸的转变。离去，完成从起始到延伸的转变。u核心酶、核心酶、DNADNA和新产生的和新产生的RNARNA区域形成区域形成转录鼓泡转录鼓泡。u鼓泡前鼓泡前DNADNA不断解链，鼓泡后不断解链，鼓泡后DNADNA同速复链。鼓泡同速复链。鼓泡中中DNA/RNADNA/RNA形成形成A A型杂交螺旋型杂交螺旋。（三）转录过程（三）转录过程一、转录一、转录延伸延伸3 3、转录终止、转录终止终止子：终止子：DNADNA对转录终止进行控制的一段特殊序列，对转录终止进行控制的一段特殊序列

43、，位于基因末端。位于基因末端。终止因子：终止因子：能够帮助终止子进行终止的蛋白质，能够帮助终止子进行终止的蛋白质，如如 因子。因子。 原核生物的终止子在终止点之前有一个回文结构，原核生物的终止子在终止点之前有一个回文结构，其产生的其产生的RNARNA可形成发夹结构，该结构可使聚合酶可形成发夹结构，该结构可使聚合酶减慢移动或暂停减慢移动或暂停RNARNA的合成。的合成。（三）转录过程（三）转录过程一、转录一、转录依赖依赖因子的终止子：因子的终止子：回文对称区回文对称区不富含不富含G-CG-C，其后也无，其后也无U U核苷酸。核苷酸。大肠杆菌中有两类终止子：大肠杆菌中有两类终止子：不依赖不依赖因子

44、的终止子因子的终止子（简单终止（简单终止子）：除能形成发夹结构外，在终点前子）：除能形成发夹结构外，在终点前还有一系列还有一系列U U核苷酸，回文对称区通常核苷酸，回文对称区通常有一段富含有一段富含G-CG-C的序列。的序列。3 3、转录终止、转录终止简单终止子简单终止子（三）转录过程（三）转录过程一、转录一、转录RNARNA聚合酶到达转录终聚合酶到达转录终止区，则停止转录止区，则停止转录 因子结合于新合成的因子结合于新合成的RNARNA链，沿链，沿RNA RNA 链运动，链运动，当当RNA RNA 聚合酶遇终止子聚合酶遇终止子聚合停止，聚合停止， 因子追上因子追上酶，使转录终止。酶，使转录终

45、止。转录终止转录终止转录过程转录过程转录后的加工包括：切除某些核苷酸序列、拼接、转录后的加工包括：切除某些核苷酸序列、拼接、形成形成55和和33末端的特殊序列、碱基修饰、改变糖末端的特殊序列、碱基修饰、改变糖苷键等过程。苷键等过程。（四）（四） RNARNA前体的转录后加工前体的转录后加工1 1、rRNArRNA前体转录后加工前体转录后加工一、转录一、转录对碱基和核糖进行对碱基和核糖进行修饰修饰。2 2、tRNAtRNA前体转录后加工前体转录后加工切除切除5 5和和3 3端多余的核苷酸序列端多余的核苷酸序列3 3添加添加CCACCA序列序列（四）（四） RNARNA前体的转录后加工前体的转录后

46、加工一、转录一、转录tRNAtRNA前体转录后加工前体转录后加工u可以为两条或更多条多肽链编码的可以为两条或更多条多肽链编码的mRNAmRNA称为多顺称为多顺反子。反子。u原核细胞编码蛋白质的基因通常以多个基因为转原核细胞编码蛋白质的基因通常以多个基因为转录单位，转录成多顺反子录单位，转录成多顺反子mRNAmRNA。u为一条多肽链编码的为一条多肽链编码的mRNAmRNA称作单顺反子。称作单顺反子。u真核细胞编码蛋白质的基因以单个基因为转录单真核细胞编码蛋白质的基因以单个基因为转录单位，转录成单顺反子位，转录成单顺反子mRNAmRNA。3 3、真核细胞、真核细胞mRNAmRNA前体转录后加工前体

47、转录后加工几个概念几个概念（四）（四） RNARNA前体的转录后加工前体的转录后加工一、转录一、转录u原核细胞原核细胞mRNAmRNA边转录边利用，一经合成便具有模边转录边利用，一经合成便具有模板活性，一般不需要加工。板活性，一般不需要加工。 u真核细胞大多数蛋白质基因为真核细胞大多数蛋白质基因为不连续基因不连续基因，它的，它的编码序列（编码序列（外显子：成熟外显子：成熟RNARNA对应的对应的DNADNA序列序列）被非）被非编码序列（编码序列（内含子：外显子以外的内含子：外显子以外的DNADNA序列序列）隔成若）隔成若干片段。干片段。（四）（四） RNARNA前体的转录后加工前体的转录后加工一、转录一、转录3 3、真核细胞、真核细胞mRNAmRNA前体转录后加工前体转录后加工u外显子和内含子一起被转录，生成分子量很大的前外显子和内含子一起被转录，生成分子量很大的前体分子，在核内加工过程中又形成大小不等的中间物，体分子，在核内加工过程中又形成大小不等的中间物，称为核不均一称为核不均一RNARNA（hnRNAhnRNA）。）。hnRNA加工：加工：5 5端形成帽子结构（端形成帽子结构（m7GPPPNmpNp）3 3端添加端添加polyA结构结构剪去内含子，拼接外显子剪去内含子，