當前第1頁\共有54頁\編于星期六\9點

復制（replication）是指以原來DNA分子為模板，合成出相同DNA分子的過程；轉錄（transcription）是以DNA分子為模板合成出與其核苷酸順序相對應的RNA的過程；翻譯（translation）是在由rRNA和蛋白質組成的核糖核蛋白體（簡稱核糖體）上，以mRNA為模板，根據每3個相鄰核苷酸決定一種氨基酸的三聯體密碼規則，由tRNA運送活化的氨基酸，GTP提供所需能量，合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質肽鏈的過程。當前第2頁\共有54頁\編于星期六\9點第一節DNA的生物合成

以DNA作為模板指導的DNA合成作用，復制出新的DNA分子，如此將DNA攜帶的信息傳遞給子代DNA。當前第3頁\共有54頁\編于星期六\9點一、半保留復制

在DNA復制時，親代DNA的雙螺旋先行解旋和分開，然后以每條鏈為模板，按照堿基配對原則，在這兩條鏈上各形成一條互補鏈。這樣，從親代DNA的分子可以精確地復制成2個子代DNA分子。每個子代DNA分子中，有一條鏈是從親代DNA來的，另一條則是新形成的，這叫做半保留復制。當前第4頁\共有54頁\編于星期六\9點當前第5頁\共有54頁\編于星期六\9點當前第6頁\共有54頁\編于星期六\9點（一）復制的起始點與方向

DNA分子復制時，在親代分子一個特定區域內雙鏈打開，隨之以兩股鏈為模板復制生成兩個子代DNA雙鏈分子。開始時，復制起始點呈現一叉形（或Y形），稱之為復制叉（replicationfork）。復制進行中，復制叉乃向前移動。當前第7頁\共有54頁\編于星期六\9點1．復制的起始點

DNA復制要從DNA分子的特定部位開始，此特定部位稱為復制起始點（originofreplication），可以用ori表示。在原核生物中復制起始點常位于染色體的一個特定部位，即只有一個起始點。真核生物的染色體是在幾個特定部位上進行DNA復制的，有幾個復制起始點的。當前第8頁\共有54頁\編于星期六\9點2．復制的方向當前第9頁\共有54頁\編于星期六\9點（二）DNA聚合反應有關的酶及相關蛋白因子

DNA的合成是以四種三磷酸脫氧核糖核苷為底物的聚合反應，該過程除了需要酶的催化之外，還需要適量的DNA為模板，RNA（或DNA）為引物和鎂離子的參與。當前第10頁\共有54頁\編于星期六\9點1．引物合成酶引物合成酶亦稱引發酶(primerase)，此酶以DNA為模板合成一段RNA,這段RNA作為合成DNA的引物（Primer）。當前第11頁\共有54頁\編于星期六\9點2．DNA聚合酶

在大腸桿菌中發現有3種DNA聚合酶，分別稱為DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。DNA聚合酶Ⅰ是多功能酶，它具有5′→3′聚合酶，5′→3′外切酶及3′→5′外切酶的活性。它的主要功能是對DNA損傷的修復，以及在DNA復制時，RNA引物切除后，填補其留下的空隙。當前第12頁\共有54頁\編于星期六\9點

DNA聚合酶Ⅲ極為復雜，具有5′→3′DNA聚合酶活性。具有3′外切酶的校對功能，提高DNA復制的保真性。現在一般認為，DNA聚合酶Ⅲ是原核生物DNA復制的主要聚合酶。當前第13頁\共有54頁\編于星期六\9點3．真核細胞的DNA聚合酶當前第14頁\共有54頁\編于星期六\9點4．DNA連接酶

作用是催化雙鏈DNA中的切口處的相鄰5′-磷酸基與3′-羥基之間形成磷酸酯鍵。但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來。當前第15頁\共有54頁\編于星期六\9點5．拓撲異構酶

拓撲異構酶Ⅰ可減少負超螺旋；拓撲異構酶Ⅱ可引入負超螺旋，它們協同作用控制著DNA的拓撲結構。拓撲異構酶在重組、修復和DNA的其它轉變方面起著重要的作用。當前第16頁\共有54頁\編于星期六\9點6．解螺旋酶通過水解ATP將DNA的兩條鏈打開。ATP水解活力要有單鏈DNA存在。當前第17頁\共有54頁\編于星期六\9點7．其它蛋白因子（1）單鏈結合蛋白，它的功能是穩定已被解開的DNA單鏈，阻止復性和保護單鏈不被核酸酶降解。（2）引發前體，與RNA引物合成酶（引發酶）結合，組裝成引發體。引發體結合到隨后鏈的模板上，具有識別合成起始位點的功能。當前第18頁\共有54頁\編于星期六\9點（三）DNA的復制過程

DNA的復制按一定的規律進行，雙螺旋DNA是邊解開邊合成新鏈的。復制從特定位點開始，可以單向或雙向進行，但是以雙向復制為主。由于DNA雙鏈的合成延伸均為5′→3′的方向，因此復制是以半不連續的方式進行，即其中一條鏈相對地連續合成，稱之為領頭鏈，另一條鏈的合成是不連續的，稱為隨后鏈。在DNA復制叉上進行的基本活動包括雙鏈的解開；RNA引物的合成；DNA鏈的延長；切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段。當前第19頁\共有54頁\編于星期六\9點1．雙鏈的解開

復制是從DNA分子的特定位置開始的，這一位置叫復制原點，常用ori表示。許多生物的復制原點都是富含A、T的區段。當前第20頁\共有54頁\編于星期六\9點2．RNA引物的合成引發酶與引發前體結合形成引發體。引發體在復制叉上移動，識別合成的起始點，引發RNA引物的合成。移動和引發均需要由ATP提供能量。以DNA為模板按5′→3′的方向，合成一段引物RNA鏈。引物長度約為幾個至10個核苷酸。在引物的5′端含3個磷酸殘基，3′端為游離的羥基。當前第21頁\共有54頁\編于星期六\9點3．DNA鏈的延長當RNA引物合成之后，在DNA聚合酶Ⅲ的催化下，以四種脫氧核糖核苷5′-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PPi。DNA鏈的合成是以兩條親代DNA鏈為模板，按堿基配對原則進行復制的。當前第22頁\共有54頁\編于星期六\9點

子鏈中有一條鏈沿著親代DNA單鏈的3′→5′方向（亦即新合成的DNA沿5′→3′方向）不斷延長。這條新鏈稱為領頭鏈。而另一條鏈的合成方向與復制叉的前進方向相反，只能斷續地合成5′→3′的多個短片段。1968年岡崎發現了這些片段故又稱岡崎片段（Okazakifragment）。它們隨后連接成大片段，這條新鏈稱為隨后鏈。這種領頭鏈是連續合成，隨后鏈是斷續合成的方式稱為半不連續復制。當前第23頁\共有54頁\編于星期六\9點4．切除引物，填補缺口，連接修復在DNA聚合酶Ⅰ的作用下，在引物RNA與DNA片段的連接處切斷；切去RNA引物后留下的空隙，由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填補上；在DNA連接酶的作用下，連接相鄰的DNA鏈；修復摻入DNA鏈的錯配堿基。當前第24頁\共有54頁\編于星期六\9點當前第25頁\共有54頁\編于星期六\9點二、逆向轉錄

以RNA為模板，按照RNA中的核苷酸順序合成DNA，這與通常轉錄過程中遺傳信息流從DNA到RNA的方向相反，故稱為逆轉錄（reversetranscription）。當前第26頁\共有54頁\編于星期六\9點逆轉錄的生物學意義：

逆轉錄過程的發現，不僅擴充了中心法則，還有其重要的生物學意義。它有助于人們對RNA病毒致癌機制的了解，并對防治腫瘤提供了重要線索。

逆轉錄酶已成為分子生物學和基因工程中常用的一種工具酶，利用它可以從mRNA合成相應的cDNA，在基因結構研究、氨基酸序列預測以及基因工程中具有十分重要的意義。當前第27頁\共有54頁\編于星期六\9點三、DNA突變四、DNA損傷與修復（一）光復活（二）切除修復（三）重組修復（四）誘導修復當前第28頁\共有54頁\編于星期六\9點(一)光修復

修復是由細菌中的DNA光解酶完成，此酶能特異性識別二聚體，并與其結合，結合后如受300－600nm波長的光照射，則此酶就被激活，將二聚體分解為兩個正常的嘧啶單體。

當前第29頁\共有54頁\編于星期六\9點(二)切除修復

所謂切除修復，即是在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損傷部分切除掉，并以完整的那一條鏈為模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢復正常結構的過程。當前第30頁\共有54頁\編于星期六\9點(三)重組修復

受損傷的DNA在進行復制時，跳過損傷部位，在子代DNA鏈與損傷相對應部位出現缺口。通過分子間重組，從完整的母鏈上將相應的堿基順序片段移至子鏈的缺口處，然后再用合成的多核苷酸來補上母鏈的空缺，此過程即重復修復。并非完全校正。當前第31頁\共有54頁\編于星期六\9點(四)SOS修復SOS反應是指細胞DNA受到損傷或復制系統受到抑制的情況下出現的應急效應。修復結果只是能維持基因組的完整性，提高細胞的生成率，但留下的錯誤較多，導致較廣泛、長期的突變。當前第32頁\共有54頁\編于星期六\9點第二節RNA的生物合成

以DNA的一條鏈為模板在RNA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3′→5′磷酸二酯鍵，合成一條與DNA鏈的一定區段互補的RNA鏈的過程稱為轉錄（transcription）。當前第33頁\共有54頁\編于星期六\9點一、轉錄

RNA的轉錄合成從化學角度來講類似于DNA的復制，多核苷酸鏈的合成都是以5’→3’的方向，在3’-OH末端與加入的核苷酸磷酸二酯鍵，轉錄又具有其特點：（1）對于一個基因組來說，轉錄只發生在一部分基因，而且每個基因的轉錄都受到相對獨立的控制；（2）轉錄是不對稱的。（3）轉錄時不需要引物，而且RNA鏈的合成是連續的。當前第34頁\共有54頁\編于星期六\9點5’-----GCAGTACATGTC-----3’編碼鏈DNA3’-----CGTCATGTACAG-----5’模板鏈5’-----GCAGUACAUGUC-----3’mRNAN------Ala--Val--His--Val------C蛋白質（一）依賴DNA的RNA聚合酶

DDRP的有以下特點：①以DNA為模板；在DNA的兩條多苷酸鏈中只有其中一條鏈作為模板，這條鏈叫做模板鏈（templatestrand），又叫做無意義鏈。DNA雙鏈中另一條不做為模板的鏈叫做編碼鏈，又叫做有意義鏈。當前第35頁\共有54頁\編于星期六\9點不對稱轉錄

.DNA雙鏈上，僅一股鏈轉錄，另一股不轉錄。

.有意義鏈與反意義鏈并非固定不變。

.轉錄方向都是5’3’模板鏈當前第36頁\共有54頁\編于星期六\9點②都以四種三磷酸核苷的底物，原料；③都遵循DNA與RNA之間的堿基配對原由，A=U，T=A，C=G，合成與模板DNA序列互補的RNA鏈。④RNA鏈的延長方向是5’→3’的連續合成。⑤需要Mg2+或Mn2+離子。⑥并不需要引物。

RNA聚合酶缺乏3’→5’外切酶活性，所以沒有校正功能。當前第37頁\共有54頁\編于星期六\9點DNA復制與轉錄的比較相同點模板兩股鏈均復制模板鏈轉錄合成方式半保留復制不對稱轉錄原料

dNTPNTP聚合酶

DNA聚合酶RNA聚合酶堿基配對

A-T，G-CA-U，T-A，G-C產物半保留的雙鏈DNA單鏈RNA不同點以DNA為模板遵循堿基配對原則都需依賴DNA的聚合酶

聚合過程都是生成磷酸二酯鍵新鏈合成方向為5’→3’

復制轉錄當前第38頁\共有54頁\編于星期六\9點大腸桿菌RNA聚合酶

亞單位分子量亞單位數目

功能αββ’σ

36512150618155613702632111決定哪些基因被轉錄與轉錄全過程有關結合DNA模板辨認起始點

當前第39頁\共有54頁\編于星期六\9點真核生物的RNA聚合酶種類分布合成的RNA類型對α-鵝膏蕈堿的敏感性ⅠⅡⅢMt核仁核質核質線粒體rRNAhnRNAtRNA，5sRNA線粒體RNAs不敏感低濃度敏感高濃度敏感不敏感當前第40頁\共有54頁\編于星期六\9點（二）RNA的轉錄過程可將RNA合成分為識別與起始、延長和終止三個階段。

當前第41頁\共有54頁\編于星期六\9點（1）識別

轉錄是從DNA分子的特定部位開始的，這個部位也是RNA聚合酶全酶結合的部位這就是啟動子。啟動子處的核苷酸序列具有特殊性，為了方便，人們將在DNA上開始轉錄的第一個堿基定為+1，沿轉錄方向順流而下的核苷酸序列均用正值表示；逆流而上的核苷酸序列均用負值表示。

當前第42頁\共有54頁\編于星期六\9點當前第43頁\共有54頁\編于星期六\9點

除啟動子外，真核生物轉錄起始點上游處還有一個稱為增強子的序列，它能極大地增強啟動子的活性，它的位置往往不固定，可存在于啟動子上游或下游。當前第44頁\共有54頁\編于星期六\9點（2）轉錄起始和延伸在原核生物中，當RNA聚合酶發現其識別位點時，形成全酶和啟動子的開放性復合物。在開放性啟動子復合物中起始位點和延長位點被相應的核苷酸前體充滿，在RNA聚合酶β亞基催化下形成RNA的第一個磷酸二酸鍵。RNA合成的第一個核苷酸總有GTP或ATP，以GTP常見。當前第45頁\共有54頁\編于星期六\9點

RNA鏈的延長靠核心酶的催化，在起始復合物上第一個GTP的核糖3’-OH上與DNA模板能配對的第二個三磷酸核苷起反應形成磷酸二酯鍵。聚合進去的核苷酸又有核糖3’-OH游離，這樣就可按模板DNA的指引，一個接一個地延長下去。

當前第46頁\共有54頁\編于星期六\9點RNA鏈的延伸圖解3′3′RNA-DNA雜交螺旋聚合酶的移動方向新生RNA復鏈解鏈有義鏈模板鏈（反義鏈）延長部位當前第47頁\共有54頁\編于星期六\9點（3）轉錄的終止轉錄是在DNA模板某一位置上停止的，轉錄終止信號有兩種情況，一類是不依賴于蛋白質因子而實現的終