第十一章核酸合成代謝

1、第十一章核酸合成代謝概概 述述核酸是生物體遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。遺傳的基本單位是基因?；蚓幋a的生物活性產(chǎn)物主要是RNA和蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的生命活動的執(zhí)行者。遺傳信息的傳遞遵循基本的法則，即從DNADNA（復(fù)制），從DNARNA（轉(zhuǎn)錄）,再由RNA蛋白質(zhì)（翻譯）。該法則就是著名的生物遺傳信息傳遞的“中心法則中心法則”。此法則代表絕大多數(shù)生物體內(nèi)遺傳信息傳遞的方向和規(guī)律，成為生命科學(xué)研究的基本法則。中心法則中心法則遺傳信息傳遞的規(guī)律遺傳信息傳遞的規(guī)律( (復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯).). 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 翻譯翻譯 DNA RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) mRNA tRNA 反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄 rRNA 轉(zhuǎn)錄、翻譯轉(zhuǎn)錄

2、、翻譯 RNA（病毒病毒） 蛋白質(zhì)（病毒）蛋白質(zhì)（病毒） 復(fù)復(fù)制制復(fù)復(fù)制制第一節(jié)第一節(jié) DNA的生物合成的生物合成 生物體內(nèi)DNA生物合成的方式主要是復(fù)制、修復(fù)和逆轉(zhuǎn)錄。一、一、NDANDA復(fù)制概念和主要物質(zhì)復(fù)制概念和主要物質(zhì)（一）（一） DNA 復(fù)制概念及其特點(diǎn)復(fù)制概念及其特點(diǎn) DNADNA復(fù)制：是親代雙鏈復(fù)制：是親代雙鏈DNADNA按堿基配對原則，按堿基配對原則， 準(zhǔn)確形成兩個(gè)相同核苷酸序列的子代準(zhǔn)確形成兩個(gè)相同核苷酸序列的子代DNADNA分子的分子的過程。過程。 兩條DNA鏈都可作為復(fù)制的模板。DNA復(fù)制的特點(diǎn)復(fù)制的特點(diǎn)1、半保留性、半保留性2、高保真性、高保真性3、半不連續(xù)性、半不連續(xù)

3、性4、雙向性、雙向性1 1、DNADNA的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制DNADNA在復(fù)制時(shí)，兩條鏈分開，在在復(fù)制時(shí)，兩條鏈分開，在DNADNA聚合酶聚合酶的催化下按的催化下按堿基配對方式堿基配對方式按照單鏈按照單鏈DNADNA的核苷酸順序合成新鏈，的核苷酸順序合成新鏈，以組成新的以組成新的DNADNA分子。分子。這樣新形成的兩個(gè)子代這樣新形成的兩個(gè)子代DNADNA分子堿基序列與親代分子完全分子堿基序列與親代分子完全一樣。一條鏈來自親代的一樣。一條鏈來自親代的DNADNA鏈，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，鏈，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這種復(fù)制方式稱為這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。半保留復(fù)制。A TG CC GT A親代

4、DNATCGAA G C TA G C TTCGA子代DNA 2 2、高保真性高保真性DNADNA復(fù)制過程中維持高保真的機(jī)制至少有三種復(fù)制過程中維持高保真的機(jī)制至少有三種：嚴(yán)格遵守堿基配對規(guī)律嚴(yán)格遵守堿基配對規(guī)律DNADNA聚合酶在復(fù)制延長過程中對堿基的選擇功聚合酶在復(fù)制延長過程中對堿基的選擇功能能DNADNA聚合酶的校讀功能聚合酶的校讀功能4 4、雙向性雙向性3 3、半不連續(xù)、半不連續(xù)性性（二）（二） 參與參與DNA 復(fù)制的主要物復(fù)制的主要物質(zhì)質(zhì) 原料原料：四種脫氧核苷三磷酸（四種脫氧核苷三磷酸（dATPdATP、 dGTPdGTP、dCTPdCTP、dTTPdTTP) ) 模板：模板：以以

5、DNADNA的兩條鏈為模板鏈，合成的兩條鏈為模板鏈，合成子代子代DNADNA。模板的利用方向是模板的利用方向是3355。 引物：引物：一小段一小段RNA(RNA(或或DNADNA）為引物，在為引物，在大腸桿菌中，大腸桿菌中，DNADNA的合成需要一段的合成需要一段RNARNA鏈作鏈作為為引物。引物。2.單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白3.拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶1.解螺旋酶解螺旋酶DNA復(fù)制復(fù)制4.引物酶引物酶5.DNA聚合酶聚合酶6.DNA連接酶連接酶1 1、解螺旋酶、解螺旋酶 解螺旋酶解螺旋酶又稱解鏈酶或又稱解鏈酶或reprep蛋白蛋白 利用利用ATPATP供能，作用于氫鍵，使供能，作用于氫鍵，

6、使DNADNA雙鏈雙鏈解開成為兩條解開成為兩條單鏈單鏈。 每解開一對堿基，需消耗每解開一對堿基，需消耗2 2分子分子ATPATP。3 3、拓?fù)洚悩?gòu)酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶n DNA DNA復(fù)制時(shí)雙鏈復(fù)制時(shí)雙鏈DNADNA解開為單鏈，解開為單鏈，DNADNA分子繞雙螺旋分子繞雙螺旋軸反向旋轉(zhuǎn)。軸反向旋轉(zhuǎn)。n 復(fù)制速度快，旋轉(zhuǎn)的速度也很快，將達(dá)復(fù)制速度快，旋轉(zhuǎn)的速度也很快，將達(dá)100100次次/ /秒，秒，造成造成DNADNA分子的打結(jié)、纏繞現(xiàn)象發(fā)生。分子的打結(jié)、纏繞現(xiàn)象發(fā)生。n 需要需要DNADNA拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用，來理順拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用，來理順DNADNA雙鏈，以配雙鏈，以配合復(fù)制過程。合復(fù)制過程。解鏈

7、過程中，解鏈過程中，DNA分子會過度擰緊、打結(jié)、纏繞、分子會過度擰緊、打結(jié)、纏繞、連環(huán)等現(xiàn)象。連環(huán)等現(xiàn)象。3 3、拓?fù)洚悩?gòu)酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶 拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)既能水解既能水解 、又能連接磷酸二酯鍵、又能連接磷酸二酯鍵克服解鏈過程中的打結(jié)、纏繞現(xiàn)象克服解鏈過程中的打結(jié)、纏繞現(xiàn)象 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶 分分 類類3 3、拓?fù)洚悩?gòu)酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚愅負(fù)洚悩?gòu)酶構(gòu)酶切斷切斷DNA雙鏈中雙鏈中一股一股鏈，使鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封閉切口，閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)反應(yīng)不需不需ATP。拓?fù)洚愅負(fù)洚悩?gòu)酶構(gòu)酶切斷

8、切斷DNA分子分子兩股兩股鏈，斷端通過切鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛?？谛D(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，連接斷端，供能，連接斷端， DNA分分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。（主要）子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。（主要）作用機(jī)制作用機(jī)制 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用的作用拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用的作用6 6、DNADNA連接酶連接酶催化雙鏈催化雙鏈DNADNA中的切口處的相鄰中的切口處的相鄰5 5- -磷酸基與磷酸基與3 3- -羥基羥基之之間形成磷酸酯鍵，從而把兩段相鄰的間形成磷酸酯鍵，從而把兩段相鄰的DNADNA鏈連接成一條鏈連接成一條完整的鏈。完整的鏈。不能將兩條游離的不能將兩條游離的DNADNA單

9、鏈連接起來單鏈連接起來。POO-O-OHO5POO-O-O335DNA連接酶連接酶ATP（NAD+）AMP5353DNADNA連接酶：連接酶：若雙鏈若雙鏈DNADNA中一條鏈有切口中一條鏈有切口, , 一端是一端是3-OH, 3-OH, 另一端是另一端是5-5-磷酸基磷酸基, ,連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。p 在復(fù)制中起接合在復(fù)制中起接合雙鏈中單鏈缺口雙鏈中單鏈缺口的作用。的作用。p 在在DNA復(fù)制、修復(fù)、重組中均起重要作用。復(fù)制、修復(fù)、重組中均起重要作用。p 是基因工程的重要工具酶之一。是基因工程的重要工具酶之一。DNADN

10、A連接酶的功能連接酶的功能二二 DNA復(fù)制的基本過程復(fù)制的基本過程DNA復(fù)制是一個(gè)連續(xù)的階段。分為三個(gè)過程：（一）起始階段（一）起始階段 DNA分子的復(fù)制起始部位有其特殊的堿基序列，原核分子的復(fù)制起始部位有其特殊的堿基序列，原核生物生物DNA分子較小，每一分子較小，每一DNA分子只有一個(gè)復(fù)制原點(diǎn)，分子只有一個(gè)復(fù)制原點(diǎn)，而真核生物而真核生物DNA則有多個(gè)復(fù)制原點(diǎn)。則有多個(gè)復(fù)制原點(diǎn)。PS: 原核生物包括細(xì)菌原核生物包括細(xì)菌,藍(lán)藻藍(lán)藻,原綠藻原綠藻,特別要記住的是支特別要記住的是支原體原體,衣原體衣原體,和放線菌等細(xì)菌和放線菌等細(xì)菌. 真核生物包括原生生物真核生物包括原生生物,真菌真菌,植物植物,動

11、物動物。整個(gè)起始階段包括整個(gè)起始階段包括DNA解鏈、引發(fā)體的形成和引物的解鏈、引發(fā)體的形成和引物的生成生成3個(gè)過程。個(gè)過程。1、復(fù)制叉的形成、復(fù)制叉的形成n 解鏈的蛋白有：DnaA、DnaB、DnaC 3種蛋白，其中DnaB以前稱為復(fù)制蛋白，后來稱為解螺旋酶。n 單鏈DNA結(jié)合蛋白質(zhì)的意義：保持已解開的單鏈處于單鏈狀況，保護(hù)已解開的單鏈不被核酸酶水解，維持復(fù)制叉的適當(dāng)長度以利于脫氧核苷酸依據(jù)模板參入。n 拓樸異構(gòu)酶可以將打結(jié)的DNA鏈切斷，或者通過切斷與旋轉(zhuǎn)和再連續(xù)作用實(shí)現(xiàn)DNA超螺旋的轉(zhuǎn)型，把正超螺旋變?yōu)樨?fù)超螺旋，有利于解鏈的繼續(xù)。v復(fù)制原點(diǎn)復(fù)制原點(diǎn)由由DnaADnaA蛋白識別，蛋白識別，

12、在原點(diǎn)由在原點(diǎn)由DnaBDnaB蛋白蛋白（解螺旋酶）將雙螺旋解開成單鏈狀態(tài)，分別作為（解螺旋酶）將雙螺旋解開成單鏈狀態(tài)，分別作為模板，合成其互補(bǔ)鏈模板，合成其互補(bǔ)鏈( (DNADNA雙鏈的解開還需雙鏈的解開還需DNADNA拓?fù)渫負(fù)洚悩?gòu)酶異構(gòu)酶 、 SSB SSB) ),在原點(diǎn)處形成一個(gè)眼狀結(jié)構(gòu)，在原點(diǎn)處形成一個(gè)眼狀結(jié)構(gòu)，叫復(fù)制眼。叫復(fù)制眼。v DNADNA復(fù)制復(fù)制進(jìn)行時(shí)，在眼的兩側(cè)出現(xiàn)兩個(gè)叉子狀的進(jìn)行時(shí)，在眼的兩側(cè)出現(xiàn)兩個(gè)叉子狀的生長點(diǎn)生長點(diǎn)，叫叫復(fù)制叉。復(fù)制叉。在復(fù)制叉上分布著各種與復(fù)制在復(fù)制叉上分布著各種與復(fù)制有關(guān)的酶和蛋白因子，它們構(gòu)成的復(fù)合物稱為有關(guān)的酶和蛋白因子，它們構(gòu)成的復(fù)合物稱為

13、復(fù)制復(fù)制體體復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制叉2、引發(fā)體的形成、引發(fā)體的形成 在復(fù)制叉結(jié)構(gòu)形成并穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，引物酶介入并與兩條DNA單鏈結(jié)合。此時(shí)，有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶等物質(zhì)和DNA復(fù)制起始區(qū)域構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引引發(fā)體發(fā)體。 引發(fā)體在復(fù)制叉上移動，引發(fā)體在復(fù)制叉上移動，DnaBDnaB蛋白活化引物合成酶蛋白活化引物合成酶, ,引引發(fā)發(fā)RNARNA引物的合成。引物的合成。 領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈先引發(fā)開始合成，以原來一條先引發(fā)開始合成，以原來一條DNADNA單鏈為模板單鏈為模板（3 3 5), 5),按按5 5 3 3的方向合成一段的方向合成一段RNARNA引物鏈。引物鏈。領(lǐng)頭鏈開始合成后，后隨鏈也

14、開始合成其引物。引物長度領(lǐng)頭鏈開始合成后，后隨鏈也開始合成其引物。引物長度約為幾個(gè)至約為幾個(gè)至1010個(gè)核苷酸，在引物的個(gè)核苷酸，在引物的55端含端含3 3個(gè)磷酸殘基個(gè)磷酸殘基（引物酶的底物是核苷三磷酸引物酶的底物是核苷三磷酸），），33端為游離的端為游離的- -OHOH。3 3、RNARNA引物的合成引物的合成5 55 53 3領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈( (leading leading strand)strand)后隨鏈后隨鏈( (lagging lagging strand)strand)5 53 35 53 3 在在DNADNA聚合酶的催化聚合酶的催化下，以四種脫氧核糖核下，以四種脫氧核糖核苷苷5

15、-5-三磷酸為底物，三磷酸為底物，在在RNARNA引物的引物的33端以磷端以磷酸二酯鍵連接上脫氧核酸二酯鍵連接上脫氧核糖核苷酸并釋放出焦磷糖核苷酸并釋放出焦磷酸。酸。 DNA DNA鏈的延伸同時(shí)進(jìn)鏈的延伸同時(shí)進(jìn)行行, ,領(lǐng)頭鏈和后隨鏈兩領(lǐng)頭鏈和后隨鏈兩條鏈的合成方向相反。條鏈的合成方向相反。（二）（二）DNADNA鏈的延伸階鏈的延伸階段段領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈在在DNADNA復(fù)制時(shí)，合成方向與復(fù)制叉移動的方向復(fù)制時(shí)，合成方向與復(fù)制叉移動的方向一致并連續(xù)合成的鏈。一致并連續(xù)合成的鏈。隨后鏈隨后鏈在在DNADNA復(fù)制時(shí)，合成方向與復(fù)制叉移動的方向復(fù)制時(shí)，合成方向與復(fù)制叉移動的方向相反，形成許多不連續(xù)的片段，

16、最后再連成一條完整相反，形成許多不連續(xù)的片段，最后再連成一條完整的的DNADNA鏈。鏈。半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制在在DNADNA復(fù)制時(shí)，領(lǐng)頭鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的復(fù)制時(shí)，領(lǐng)頭鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的, ,而隨后鏈的合成是不連續(xù)的，這種復(fù)制方式稱為半不而隨后鏈的合成是不連續(xù)的，這種復(fù)制方式稱為半不連續(xù)復(fù)制。連續(xù)復(fù)制。半不連續(xù)復(fù)制的發(fā)現(xiàn)（半不連續(xù)復(fù)制的發(fā)現(xiàn)（19681968）：）： 同位素實(shí)驗(yàn)，同位素實(shí)驗(yàn)，3 3H H標(biāo)記標(biāo)記dT dT 短時(shí)間內(nèi)檢測為短時(shí)間內(nèi)檢測為DNADNA小小片段，片段的長度為片段，片段的長度為1000100020002000核苷酸殘基，后來稱核苷酸殘基，后來稱為崗崎片段為崗崎片段 一段時(shí)間后

17、一段時(shí)間后 檢測到檢測到 DNADNA大大片段。當(dāng)用片段。當(dāng)用DNADNA連接酶連接酶的變異株時(shí)，檢測到大量小的變異株時(shí)，檢測到大量小DNADNA片段的積累。片段的積累。證明證明DNADNA復(fù)制中有小片段合成。復(fù)制中有小片段合成。 岡崎片段岡崎片段 在在DNADNA復(fù)制過程中，領(lǐng)頭鏈能連續(xù)合成，復(fù)制過程中，領(lǐng)頭鏈能連續(xù)合成，而隨后鏈只能是斷續(xù)的合成而隨后鏈只能是斷續(xù)的合成5 53 3 的多個(gè)短片的多個(gè)短片段，這些不連續(xù)的小片段以其發(fā)現(xiàn)者的名字命段，這些不連續(xù)的小片段以其發(fā)現(xiàn)者的名字命名為岡崎片段。名為岡崎片段。 岡崎片段大小：岡崎片段大?。?真核生物：真核生物：100-200100-200個(gè)核

18、苷酸（核小體的個(gè)核苷酸（核小體的DNADNA單單位）。位）。 原核生物：原核生物：1000-20001000-2000個(gè)核苷酸（相當(dāng)于一個(gè)個(gè)核苷酸（相當(dāng)于一個(gè)順反子）。順反子）。 當(dāng)新形成的岡崎片段延長至一定長度，其當(dāng)新形成的岡崎片段延長至一定長度，其3-3-OHOH端遇到上一個(gè)岡崎片段時(shí)即停止合成。端遇到上一個(gè)岡崎片段時(shí)即停止合成。 前導(dǎo)鏈合成前導(dǎo)鏈合成隨復(fù)制叉移動到起始點(diǎn)即停止復(fù)制隨復(fù)制叉移動到起始點(diǎn)即停止復(fù)制（大腸桿菌只有一個(gè)起始點(diǎn)）。（大腸桿菌只有一個(gè)起始點(diǎn)）。（三）復(fù)制終止（三）復(fù)制終止 切除切除RNARNA引物，填補(bǔ)缺口，連接相引物，填補(bǔ)缺口，連接相鄰的鄰的DNADNA片段片段 這

19、時(shí)會發(fā)生一系列變化：在這時(shí)會發(fā)生一系列變化：在DNADNA聚合酶聚合酶催化催化下切除下切除RNARNA引物；留下的空隙由引物；留下的空隙由DNADNA聚合酶聚合酶催化催化合成一段合成一段DNADNA填補(bǔ)上；在填補(bǔ)上；在DNADNA連接酶連接酶作用下，連接作用下，連接相鄰的相鄰的DNADNA鏈；修復(fù)摻入鏈；修復(fù)摻入DNADNA鏈的錯(cuò)配堿基。這樣鏈的錯(cuò)配堿基。這樣以兩條親代以兩條親代DNADNA鏈為模板，各自形成一條新的鏈為模板，各自形成一條新的DNADNA互補(bǔ)鏈。結(jié)果是形成了兩個(gè)互補(bǔ)鏈。結(jié)果是形成了兩個(gè)DNADNA雙股螺旋分子。雙股螺旋分子。真核生物中真核生物中DNADNA的復(fù)制特點(diǎn)的復(fù)制特點(diǎn)1

20、 1、真核生物染色體有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，多復(fù)制眼，呈雙、真核生物染色體有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，多復(fù)制眼，呈雙向復(fù)制，多復(fù)制子。向復(fù)制，多復(fù)制子。2 2、岡崎片段長約、岡崎片段長約100100200200bp.bp.3 3、真核生物真核生物DNADNA復(fù)制速度比原核快。復(fù)制速度比原核快。4 4、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前起點(diǎn)不再重新開、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前起點(diǎn)不再重新開始復(fù)制；始復(fù)制；5 5、真核生物有多種、真核生物有多種DNADNA聚合酶。聚合酶。6 6、真核生物線性染色體兩端有端粒結(jié)構(gòu)，防止染色體真核生物線性染色體兩端有端粒結(jié)構(gòu)，防止染色體間的末端連接。由端粒酶負(fù)責(zé)新合成鏈間的末端連接。由

21、端粒酶負(fù)責(zé)新合成鏈5 5 RNARNA引物引物切除后的填補(bǔ)，亦保持切除后的填補(bǔ)，亦保持端粒的一定長度端粒的一定長度。v19701970年年TeminTemin和和BaltimoreBaltimore同時(shí)分別從勞氏肉瘤病同時(shí)分別從勞氏肉瘤病毒和小白鼠白血病病毒等致病毒和小白鼠白血病病毒等致病RNARNA病毒中分離出逆病毒中分離出逆轉(zhuǎn)錄酶，迄今已知的致癌轉(zhuǎn)錄酶，迄今已知的致癌RNARNA病毒都含有病毒都含有逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶。 用特異抑制物（放線菌素用特異抑制物（放線菌素D D）能抑制致癌能抑制致癌RNARNA病毒病毒的復(fù)制，而對一般的復(fù)制，而對一般RNARNA病毒的復(fù)制無影響。已知放病毒的復(fù)制無影

22、響。已知放線菌素線菌素D D專門抑制以專門抑制以DNADNA為模板的反應(yīng)，可見致癌為模板的反應(yīng)，可見致癌RNARNA病毒的復(fù)制過程必然涉及到病毒的復(fù)制過程必然涉及到DNADNA。所以所以TeminTemin提提出前病毒的假說。出前病毒的假說。+RNA+RNA+DNA-DNA-RNA+RNA+DNA-DNA-DNA+DNA+v病毒病毒RNARNA的逆轉(zhuǎn)錄過程的逆轉(zhuǎn)錄過程 （以前病毒形式引起整合到宿（以前病毒形式引起整合到宿主細(xì)胞主細(xì)胞DNADNA中而使細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化）中而使細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化） 單鏈病毒單鏈病毒RNARNA RNA-DNARNA-DNA雜交分子雜交分子 雙鏈雙鏈DNADNA（前病毒）前病

23、毒） 逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶v逆轉(zhuǎn)錄酶也和逆轉(zhuǎn)錄酶也和DNADNA聚合酶一樣，沿聚合酶一樣，沿5533方方向合成向合成DNADNA，并要求短鏈并要求短鏈RNARNA作引物作引物。v 逆轉(zhuǎn)錄酶是多功能酶，兼有逆轉(zhuǎn)錄酶是多功能酶，兼有3 3種酶的活性：種酶的活性： RNA RNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNADNA聚合酶活性聚合酶活性 DNADNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNADNA聚合酶活性聚合酶活性 RNARNA酶活性酶活性逆轉(zhuǎn)錄酶發(fā)現(xiàn)的理論和實(shí)踐意義：逆轉(zhuǎn)錄酶發(fā)現(xiàn)的理論和實(shí)踐意義： 不能把不能把“中心法則中心法則”絕對化，遺傳信息也可以絕對化，遺傳信息也可以從從RNARNA傳遞到傳遞到DNADNA。促進(jìn)了

24、分子生物學(xué)、生物化學(xué)和促進(jìn)了分子生物學(xué)、生物化學(xué)和病毒學(xué)的研究，為腫瘤的防治提供了新的線索。目病毒學(xué)的研究，為腫瘤的防治提供了新的線索。目前逆轉(zhuǎn)錄酶已經(jīng)成為研究這些學(xué)科的工具。前逆轉(zhuǎn)錄酶已經(jīng)成為研究這些學(xué)科的工具。19831983年，發(fā)現(xiàn)人類免疫缺陷病毒（年，發(fā)現(xiàn)人類免疫缺陷病毒（human immune human immune deficience virus,HIVdeficience virus,HIV）, ,感染感染T T淋巴細(xì)胞后即殺死細(xì)胞，淋巴細(xì)胞后即殺死細(xì)胞，造成宿主機(jī)體免疫系統(tǒng)損傷，引起艾滋?。ㄔ斐伤拗鳈C(jī)體免疫系統(tǒng)損傷，引起艾滋?。?acquired acquired imm

25、unodeficiency syndrome,AIDSimmunodeficiency syndrome,AIDS）1 1、DNADNA指導(dǎo)下指導(dǎo)下RNARNA的合成的合成轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 以以DNADNA的一條鏈為模板，在的一條鏈為模板，在RNARNA聚合酶催化下，以四聚合酶催化下，以四種核糖核苷磷酸為底物，按照堿基配對原則，形成種核糖核苷磷酸為底物，按照堿基配對原則，形成3,5-3,5-磷酸二酯鍵，合成一條與磷酸二酯鍵，合成一條與DNADNA鏈的一定區(qū)段互補(bǔ)鏈的一定區(qū)段互補(bǔ)的的RNARNA鏈的過程稱為鏈的過程稱為轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄。相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：1.1.都以都以DNADNA為模板為模板 2.2.原料為核苷

26、酸原料為核苷酸 3.3.合成方向均為合成方向均為5353方向方向 4.4.都需要依賴都需要依賴DNADNA的聚合酶的聚合酶 5.5.遵守堿基互補(bǔ)配對規(guī)律遵守堿基互補(bǔ)配對規(guī)律 6.6.產(chǎn)物為多聚核苷酸鏈產(chǎn)物為多聚核苷酸鏈轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的異同轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的異同 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 復(fù)制復(fù)制 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 模板模板 兩股鏈均作為模板兩股鏈均作為模板 模板鏈作為模板模板鏈作為模板 原料原料 dNTP NTPdNTP NTP 聚合酶聚合酶 DNADNA聚合酶聚合酶 RNARNA聚合酶聚合酶 產(chǎn)物產(chǎn)物 子代子代DNADNA雙鏈雙鏈 mRNA;tRNA;rRNAmRNA;tRNA;rRNA 配對配對 A-TA-T；G-

27、C A-UG-C A-U；T-AT-A；G-CG-C 引物引物 需需RNARNA引物引物 不需要引物不需要引物 方式方式( (特點(diǎn)特點(diǎn)) ) 半保留復(fù)制半保留復(fù)制 不對稱轉(zhuǎn)錄不對稱轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的異同轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的異同 DNADNA分子中能轉(zhuǎn)錄出分子中能轉(zhuǎn)錄出mRNAmRNA然后指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的部分然后指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的部分稱為稱為結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因。其余的。其余的DNADNA可能轉(zhuǎn)錄可能轉(zhuǎn)錄(rRNA,tRNA), (rRNA,tRNA), 也也可能不轉(zhuǎn)錄?？赡懿晦D(zhuǎn)錄。 結(jié)構(gòu)基因的雙鏈中，只有一股鏈可作為模板轉(zhuǎn)錄成結(jié)構(gòu)基因的雙鏈中，只有一股鏈可作為模板轉(zhuǎn)錄成RNARNA，稱為，稱為模板鏈模板鏈（負(fù)

28、鏈、反意義鏈）。（負(fù)鏈、反意義鏈）。 與模板相對應(yīng)的互補(bǔ)鏈，編碼區(qū)的堿基序列與與模板相對應(yīng)的互補(bǔ)鏈，編碼區(qū)的堿基序列與mRNA的密碼序列相同，稱為的密碼序列相同，稱為編碼鏈編碼鏈（正鏈、有意義鏈）。（正鏈、有意義鏈）。 不對稱轉(zhuǎn)錄不對稱轉(zhuǎn)錄:不同基因的模板鏈與編碼鏈在不同基因的模板鏈與編碼鏈在DNA分子分子上并不是固定在某一股鏈的現(xiàn)象。上并不是固定在某一股鏈的現(xiàn)象。 轉(zhuǎn)錄是依賴轉(zhuǎn)錄是依賴DNA的的RNA聚合酶，也稱為聚合酶，也稱為DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNA聚聚合酶，簡稱為合酶，簡稱為RNA聚合酶。聚合酶。 因子：因子：識別并結(jié)合啟動子的亞基，辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，但識別并結(jié)合啟動子的亞基，辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始

29、點(diǎn)，但不能單獨(dú)與不能單獨(dú)與DNA模板結(jié)合；模板結(jié)合； 原核生物的原核生物的RNA聚合酶聚合酶 （大腸桿菌（大腸桿菌RNA聚合酶聚合酶 ）分子量為分子量為450kDa，由四個(gè)亞基組成，由四個(gè)亞基組成2(全酶全酶)去掉去掉亞基稱為亞基稱為核心酶核心酶（1 1）參與轉(zhuǎn)錄的酶）參與轉(zhuǎn)錄的酶大腸桿菌大腸桿菌RNARNA聚合酶聚合酶核心酶核心酶全酶全酶 RNARNA聚合酶識別、結(jié)合并開始轉(zhuǎn)錄聚合酶識別、結(jié)合并開始轉(zhuǎn)錄的模板的模板DNADNA的部位，稱為的部位，稱為啟動子。啟動子。在一個(gè)基因的末端往往有一段特定順序，在一個(gè)基因的末端往往有一段特定順序，它具有轉(zhuǎn)錄終止的功能，這段終止信號的順序稱它具有轉(zhuǎn)錄終止的功能，這段終止信號的順序稱為為終止子。終止子。真核生物的真核生物的RNARNA聚合酶聚合酶 RNA RNA聚合酶聚合酶：存在核仁中，主要催化：存在核仁中，主要催化rRNArRNA前體的轉(zhuǎn)錄前體的轉(zhuǎn)錄 RNARNA聚合酶聚合酶：存在于核質(zhì)中，催化：存在于核質(zhì)中，催化mRNAmRNA前體的轉(zhuǎn)錄前體的轉(zhuǎn)錄 RNARNA聚合酶聚合酶：存在于核質(zhì)中，催化小分子量：存在于核質(zhì)中，催化小分子量RNARNA的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄 p 在在亞基作用下幫助全酶找到亞基作用下幫助全