核酸与蛋白质的生物合成

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1、第十一章核酸与蛋白质的生物合成BiosynthesisofNucleicAcidandProteinDNA的复制与修复DNA的复制DNA的修复DNA的反转录RNA的转录与加工RNA的转录RNA的加工蛋白质的生物合成蛋白质合成的分子基础蛋白质的翻译中心法则DNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子，是遗传信息的携带者。生物体的遗传信息就贮存在DNA的四种脱氧核糖核酸的排列顺序中。中心法则：DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给mRNA，再传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。反中心法

2、则在RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA分子中。因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代，通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就称为反中心法则。第一节DNA的复制与修复一、DNA复制的特点1、半保留复制DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semi-conservativereplication)。2、有一定的复制起点originDNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一

3、些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。3、需要引物primer参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。RNA引物的碱基顺序，与其模板DNA的碱基顺序相配对。4、双向复制与复制叉DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制（如滚环复制）。DNA复制时，局部双链解开形成两条单链，这种叉状结构称为复

4、制叉。5、半不连续复制由于DNA聚合酶只能以5’→3’方向聚合子代DNA链，即模板DNA链的方向必须为3’→5’。因此，分别以两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3‘→5’方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基本上是连续进行的，其子代链的聚合方向为5‘→3’，这一条链被称为前导链(leadingstrand)。而以5‘→3’方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时则是不连续的，其链的聚合方向也是5‘→3’，这条链被称为后随链(laggingstrand)。由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的，因此后随链的合成也是一段一段的。DNA在复制时，由后

5、随链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段。冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为200个核苷酸。二、参与DNA复制的分子1、底物以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotidetriphosphate)为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。2、模板templateDNA复制是模板依赖性的，必须要以亲代DNA链作为模板。亲代DNA的两股链解开后，可分别作为模板进行复制。3、RNA引物primer在DNA复制中需要许多个RNA引物，它们由引发体合成。引发体(primosome)由引发前体与引物酶（primase）组装而成。

6、引发前体是由若干蛋白因子聚合而成的复合体。在原核生物中，引发前体至少由六种蛋白因子构成。分别与引物的预合成和复制起始点识别有关。引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶，该酶以DNA为模板，合成一段RNA短链引物(primer)，以提供自由的3'-OH，使子代DNA链能够开始聚合。4、DNA聚合酶polymerase1）DNA聚合酶的种类和生理功能DNA聚合酶催化DNA链的延伸，即DNA聚合反应。在原核生物如大肠杆菌中，目前发现的DNA聚合酶有三种，分别命名为DNA聚合酶Ⅰ(polⅠ)、DNA聚合酶Ⅱ(polⅡ)、DNA聚合酶Ⅲ(polⅢ)，这三种酶都具有多种酶活性。参与

7、DNA复制的主要是polⅢ和polⅠ。polI为单一肽链的大分子蛋白质,可被特异的蛋白酶水解为两个片段，大片段称为Klenow片段，具有5‘→3’聚合酶活性和3‘→5’外切酶的活性，小片段具有5‘→3’外切酶活性。polⅢ由十种亚基组成，其中α亚基具有5'→3'聚合酶活性，因而具有复制DNA的功能；而ε亚基具有3'→5'外切酶的活性，因而与DNA复制的校正功能有关。原核生物DNA聚合酶真核生物DNA聚合酶在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种，分别命名为DNA聚合酶α(polα)、DNA聚合酶β(polβ)、D