第十章 核酸的生物合成
? 第一节 中心法则
? 第二节 DNA的生物合成
? 第三节 DNA修复
? 第四节 RNA生物合成
D N A R N A 蛋白质
第一节 中心法则
转录
翻译
复制
逆转录
复制
揭示了生物体内遗传信息的传递方向。
第二节 DNA生物合成
一、半保留复制
二、逆转录
一、半保留复制
第一代
第二代
（含 15 N-DNA)
普通培养基
普通培养基
细菌
同位素示踪
密度梯度离心
? 定义：以 DNA双链中的一条链为模
板，按碱基互补配对原则，合成两
条与亲代完全相同的子代双螺旋
DNA。 每一个双螺旋中，一条链来
自亲代，另一条链是新合成的，把
这种复制方式叫做半保留复制。
（一） DNA复制体系
1.模板,
2,dNTP,dATP,dGTP,dCTP,dTTP
第十章 核酸的生物合成
3.酶及蛋白质因子
拓扑异构酶
解链酶
单链结合蛋白
DNA聚合酶
引物酶及引发体
DNA连接酶
引物
领头链 随从链
冈崎片段
5 ′ 5 ′ 3 ′ 3 ′
5’ 3’
? 以模板 DNA为指导
? 遵循碱基互补配对原则
? DNA合成起始需引物（提供 3’-OH ）
? DNA合成方向是 5’ → 3’
n1dATP
n2dGTP
n3dCTP
n4dTTP
DNA聚合酶 DNA+（ n
1+n2+n3+n4） PPi Mg2+
（ 1） DNA聚合酶
3’
5’
5’
3’
3’
5’
U A
G
C
A
C
G
U 引物
G
C
A
C
G
U
OH OH
A U
A A T
T
dTTP
原核中,
?DNA聚合酶 Ⅰ （ polⅠ ）
5′→ 3′ 聚合活性（选择） 大片段（ Klenow片段 ）
3′→ 5′ 外切活性（校对）
5′→ 3′ 外切活性（切除引物）小片段
功能：切除 RNA引物，并填补缺口。 主要用于修复。
3′ATCGATCAG…… 5′
5′TAGCTAGTC…… 3′
3′ATCGATCAG…… 5′
5′UAGCUAGTC…… 3′
引物
3′ATCGATCAG…… 5′
5′ AGTC…… 3′
引物
3′ATCGATCAG…… 5′
5′TAGCTAGTC…… 3′
模板
?DNApol II, 5′→ 3′ 聚合活性
3′→ 5′ 外切活性
用于修复
?DNApol Ⅲ, 5′→ 3′ 聚合活性（选择）
3′→ 5′ 外切活性（校对）
真正的复制延长酶
3′A T C G A T C A G T A T G C T…… 5′
5′U A G C UA G T C A T A C G A…… 3′
引物
pol Ⅲ
（ 2）引物酶,RNA聚合酶 （ 5’ → 3 ’）
引发体（辨认复制启始点,RNA聚合酶
＋ DnaB蛋白因子 ）
（ 3）解旋酶,rep蛋白，解链酶 II
（ 4）拓扑异构酶,
（ 5）单链结合蛋白 SSB,
3
5
5
3 5
35
3
HO P
D N A l ig a s e
NAD
A T P
N M N
A M P +P P i
′
′
′
′
′
′
′
′
+
（ 6） DNA连接酶,
（二）过程（原核 E.coli ）
1.起始
2.延伸
3.终止
oriC
1.起始
5’
3’
3’
5’
5’
3’
复制叉 复制叉
A
T
5’
G
引物
5’
引物
3’
5’
5’
3’
复制叉
A
T
5’
G
引物
5’
2.延伸
前导链
后随链
—— 半不连续复制
冈崎片段
第十章 核酸的生物合成
领头链 随从链
冈崎片段
5 ′ 5 ′ 3 ′ 3 ′
5’ 3’
DNApol I
DNA连接酶
3.终止
二,逆转录
以 RNA为模板合成 DNA（ RNA病毒中）
逆转录酶,依赖 RNA 的 DNA聚合酶
第三节 DNA修复
一、突变因素
自发突变
人工诱变：理化、生物因素
二、突变类型
置换、颠换,点突变,
插入、缺失,移码突变（致命）,
三、修复
? 光 修 复,TT 解体
? 切除修复,
? 重组修复,
? SOS修复,
有差错修复
例,
1,DNA 复制时，如模板链为,5′-TAGA-3′
将会合成哪种互补结构？
A -TCTA- B -ATCT-
C -UCUA- D -AUCU-
A -TAGC- B -CGAT-
C -UAGC- D -CGAU-
2,逆转录时，合成的 DNA为,5′-ATCG-3′
模板链的结构为？
第四节 RNA的生物合成
? 一、不对称转录
? 二,RNA复制
一、不对称转录
定义：以一条 DNA链为模板，根据碱
基互补配对原则，合成出对应的
RNA的过程。
产物,mRNA, rRNA,tRNA等
（一）合成体系
? ① 底物,NTP（ ATP,GTP,CTP、
UTP）
? ② DNA模板
? 全酶,α2ββ’σ，其中
α2ββ’为核心酶,σ因
子识别转录起始位
点。
? 5’ 3’聚合活性
? 合成起始不需引物
n1ATP
n2GTP
n3CTP
n4TTP
酶 RNA+（ n
1+n2+n3+n4） PPi
③ RNA聚合酶（ E.coli）
? 真核生物,
? RNA聚合酶 I,rRNA前体,
? RNA聚合酶 II,mRNA前体,
? RNA聚合酶 III,tRNA前体和
5SrRNA。
（二）转录过程（ E.coli）
1、起始（启动子） 2、延长 3、终止（终止子）
GTP
ATP
17个
剪接除去 内含子,修饰
（三）真核生物 RNA的加工
内含子 外显子
1,mRNA前体加工,
hn RNA（不均一 RNA）
a.5’末端形成帽子（ m7G5′ppp5′Nm ）结构
b.3’末端切断并加上 polyA（多聚腺苷酸）尾巴
c.剪接除去内含子
2,rRNA前体加工,
45SrRNA前体
3,tRNA前体加工,
二,RNA的复制
? 以 RNA为模板合成 RNA的过程（ RNA病
毒）。
? RNA复制酶：依赖 RNA的 RNA聚合酶。
? 第一节 中心法则
? 第二节 DNA的生物合成
? 第三节 DNA修复
? 第四节 RNA生物合成
D N A R N A 蛋白质
第一节 中心法则
转录
翻译
复制
逆转录
复制
揭示了生物体内遗传信息的传递方向。
第二节 DNA生物合成
一、半保留复制
二、逆转录
一、半保留复制
第一代
第二代
（含 15 N-DNA)
普通培养基
普通培养基
细菌
同位素示踪
密度梯度离心
? 定义：以 DNA双链中的一条链为模
板，按碱基互补配对原则，合成两
条与亲代完全相同的子代双螺旋
DNA。 每一个双螺旋中，一条链来
自亲代，另一条链是新合成的，把
这种复制方式叫做半保留复制。
（一） DNA复制体系
1.模板,
2,dNTP,dATP,dGTP,dCTP,dTTP
第十章 核酸的生物合成
3.酶及蛋白质因子
拓扑异构酶
解链酶
单链结合蛋白
DNA聚合酶
引物酶及引发体
DNA连接酶
引物
领头链 随从链
冈崎片段
5 ′ 5 ′ 3 ′ 3 ′
5’ 3’
? 以模板 DNA为指导
? 遵循碱基互补配对原则
? DNA合成起始需引物（提供 3’-OH ）
? DNA合成方向是 5’ → 3’
n1dATP
n2dGTP
n3dCTP
n4dTTP
DNA聚合酶 DNA+（ n
1+n2+n3+n4） PPi Mg2+
（ 1） DNA聚合酶
3’
5’
5’
3’
3’
5’
U A
G
C
A
C
G
U 引物
G
C
A
C
G
U
OH OH
A U
A A T
T
dTTP
原核中,
?DNA聚合酶 Ⅰ （ polⅠ ）
5′→ 3′ 聚合活性（选择） 大片段（ Klenow片段 ）
3′→ 5′ 外切活性（校对）
5′→ 3′ 外切活性（切除引物）小片段
功能：切除 RNA引物，并填补缺口。 主要用于修复。
3′ATCGATCAG…… 5′
5′TAGCTAGTC…… 3′
3′ATCGATCAG…… 5′
5′UAGCUAGTC…… 3′
引物
3′ATCGATCAG…… 5′
5′ AGTC…… 3′
引物
3′ATCGATCAG…… 5′
5′TAGCTAGTC…… 3′
模板
?DNApol II, 5′→ 3′ 聚合活性
3′→ 5′ 外切活性
用于修复
?DNApol Ⅲ, 5′→ 3′ 聚合活性（选择）
3′→ 5′ 外切活性（校对）
真正的复制延长酶
3′A T C G A T C A G T A T G C T…… 5′
5′U A G C UA G T C A T A C G A…… 3′
引物
pol Ⅲ
（ 2）引物酶,RNA聚合酶 （ 5’ → 3 ’）
引发体（辨认复制启始点,RNA聚合酶
＋ DnaB蛋白因子 ）
（ 3）解旋酶,rep蛋白，解链酶 II
（ 4）拓扑异构酶,
（ 5）单链结合蛋白 SSB,
3
5
5
3 5
35
3
HO P
D N A l ig a s e
NAD
A T P
N M N
A M P +P P i
′
′
′
′
′
′
′
′
+
（ 6） DNA连接酶,
（二）过程（原核 E.coli ）
1.起始
2.延伸
3.终止
oriC
1.起始
5’
3’
3’
5’
5’
3’
复制叉 复制叉
A
T
5’
G
引物
5’
引物
3’
5’
5’
3’
复制叉
A
T
5’
G
引物
5’
2.延伸
前导链
后随链
—— 半不连续复制
冈崎片段
第十章 核酸的生物合成
领头链 随从链
冈崎片段
5 ′ 5 ′ 3 ′ 3 ′
5’ 3’
DNApol I
DNA连接酶
3.终止
二,逆转录
以 RNA为模板合成 DNA（ RNA病毒中）
逆转录酶,依赖 RNA 的 DNA聚合酶
第三节 DNA修复
一、突变因素
自发突变
人工诱变：理化、生物因素
二、突变类型
置换、颠换,点突变,
插入、缺失,移码突变（致命）,
三、修复
? 光 修 复,TT 解体
? 切除修复,
? 重组修复,
? SOS修复,
有差错修复
例,
1,DNA 复制时，如模板链为,5′-TAGA-3′
将会合成哪种互补结构？
A -TCTA- B -ATCT-
C -UCUA- D -AUCU-
A -TAGC- B -CGAT-
C -UAGC- D -CGAU-
2,逆转录时，合成的 DNA为,5′-ATCG-3′
模板链的结构为？
第四节 RNA的生物合成
? 一、不对称转录
? 二,RNA复制
一、不对称转录
定义：以一条 DNA链为模板，根据碱
基互补配对原则，合成出对应的
RNA的过程。
产物,mRNA, rRNA,tRNA等
（一）合成体系
? ① 底物,NTP（ ATP,GTP,CTP、
UTP）
? ② DNA模板
? 全酶,α2ββ’σ，其中
α2ββ’为核心酶,σ因
子识别转录起始位
点。
? 5’ 3’聚合活性
? 合成起始不需引物
n1ATP
n2GTP
n3CTP
n4TTP
酶 RNA+（ n
1+n2+n3+n4） PPi
③ RNA聚合酶（ E.coli）
? 真核生物,
? RNA聚合酶 I,rRNA前体,
? RNA聚合酶 II,mRNA前体,
? RNA聚合酶 III,tRNA前体和
5SrRNA。
（二）转录过程（ E.coli）
1、起始（启动子） 2、延长 3、终止（终止子）
GTP
ATP
17个
剪接除去 内含子,修饰
（三）真核生物 RNA的加工
内含子 外显子
1,mRNA前体加工,
hn RNA（不均一 RNA）
a.5’末端形成帽子（ m7G5′ppp5′Nm ）结构
b.3’末端切断并加上 polyA（多聚腺苷酸）尾巴
c.剪接除去内含子
2,rRNA前体加工,
45SrRNA前体
3,tRNA前体加工,
二,RNA的复制
? 以 RNA为模板合成 RNA的过程（ RNA病
毒）。
? RNA复制酶：依赖 RNA的 RNA聚合酶。
