核酸的生物合成-DNA的生物合成

蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA生物的遗传信息以密码的形式储存在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序。在细胞分裂的过程中，通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中，这些遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质执行各种各样的生物学功能，使后代表现出与亲代相似的遗传特征。遗传信息传递的中心法则

后来人们又发现，在宿主细胞中一些RNA病毒能以自己的RNA为模板复制出新的病毒RNA，还有一些RNA病毒能以其RNA为模板合成DNA，称为逆转录这是中心法则的补充。中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。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。

15NH4144CI图9-2DNA复制方式假说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。E.Coli15NH4CI培养多代14NH4CI培养图9-3密度梯度离心法示意图。分离DNA，密度离心法测定DNA的密度。14N-15N15N14N14N-15N14N14N14N-15N图9-4Meselson–Stahl实验结果及解释半保留复制的生物学意义：由于在新合成的双链DNA中总有一条链来自于亲代，有利于维持遗传物质的相对稳定。

（二）DNA复制的起点和方式DNA分子中能够进行独立复制的单位称为复制子（replicon）。每个复制子都含有控制复制的起点（origin）和终点（terminus）,DNA复制的控制是在起始阶段进行的，一旦复制开始，它将一直进行到底。（1）单向、双向复制

a.双向复制（bidirectional），向起点的两侧进行复制，形成两个复制叉或两个生长点。

b.单向复制（unidirectional）,向起点的一侧进行复制，形成一个复制叉或两个生长点。

二、RNA的生物合成生物体内RNA的生物合成根据模板及具体合成方式的不同分为转录和复制两种方式。（一）DNA指导下的RNA的生物合成（转录作用）转录是指以DNA单链为模板合成RNA的化学过程。除极少数生物细胞之外，生物体的mRNA、tRNA、rRNA都是通过转录作用形成的。催化转录作用的酶称为RNA聚合酶。n1ATP+n2GTP+n3CTP+n4UTPRNA+(n1+n2+n3+n4)PPi

RNA引物Mg2+

或Mn2+

RNA与DNA的生物合成有一些重要区别，主要表现在:（1）原料不同。（2）碱基配对方式不同。（3）模板不同，转录作用是以DNA双链中某一条单链的某一个片段为模板进行合成的，因此称为不对称转录，其中能够指导RNA生物合成的DNA单链称为无意义链（模板链），另外的一条链称为有意义链（编码链）。（4）催化反应的酶不同。1.RNA聚合酶

E.coli的E，M.W480000-500000，在6M的脲中可以解离成、、′、及五种亚基。全酶由两个亚基、一个亚基、一个′亚基、一个亚基及一个因子构成，其中除因子外，其它五个亚基结合紧密称为核心酶。

大肠杆菌RNA聚合酶的结构示意图

核心酶(α2ββ

)起始因子β

——和模板DNA结合β——起始和催化聚合反应α——？全酶(αββ

)研究结果表明，RNA聚合酶中每种亚基均有其特殊功能。

-因子与转录启始位点的识别有关，它可以特异性地识别启始信号，并指导RNA聚合酶与之结合。-亚基是酶的催化作用核心，上面有抗生素利福平的结合位点。

′-亚基由许多碱性氨基酸构成，在酶与模板DNA的结合中起重要作用。-亚基则与酶和启始位点的结合有关。

真核生物体内RNA聚合酶有三种，分别是RNA聚合酶I、II、III，其中，RNA聚合酶I与rRNA前体合成有关，RNA聚合酶II与mRNA前体合成有关，RNA聚合酶III则与tRNA前体合成有关,结构也有不同。RNA聚合酶催化的反应ACGACGUU模板DNA5´3´5´3´新合成RNARNA合成过程起始双链DNA局部解开磷酸二酯键形成终止阶段解链区到达基因终点延长阶段5

3

RNA

启动子（promoter)

终止子(terminator)5

RNA聚合酶

5

3

5

3

5

5

3

离开RNA链的延伸图解3´3´RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链有义链模板链（反义链）延长部位

(4)终止当转录进行到终止位点时，RNA的延长作用停止。最简单的终止信号是一段富含GC的回文区域及随后的一段AT序列。对应于此区段的RNA可以形成一个富含GC碱基对的发夹结构及一段富含UA的区段，由于U-A碱基对间的作用力弱，有利于