service@service@service@service@核酸的生物合成核酸的生物合成一、知识要点在细胞分裂过程中通过 DNA 的复制把遗传信息由亲代传递给子代，在子代的个体发育过程中遗 传信息由 DNA 传递到 RNA，最后翻译成特异的蛋白质；在 RNA 病毒中 RNA 具有自我复制的能力，并同 时作为 mRNA，指导病毒蛋白质的生物合成；在致癌 RNA 病毒中，RNA 还以逆转录的方式将遗传信息传 递给 DNA 分子这种遗传信息的流向称为中心法则复制是指以原来 DNA 分子为模板，合成出相同 DNA 分子的过程；转录是在 DNA（或 RNA）分子上合 成出与其核苷酸顺序相对应的 RNA（或 DNA）的过程；翻译是在以 rRNA 和蛋白质组成的核糖核蛋白体 上，以 mRNA 为模板，根据每三个相邻核苷酸决定一种氨基酸的三联体密码规则，由 tRNA 运送氨基酸， 合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程一）DNA 的生物合成在 DNA 复制时，亲代 DNA 的双螺旋先行解旋和分开，然后以每条链为模板，按照碱基配对原则， 在这两条链上各形成一条互补链，这样从亲代 DNA 的分子可以精确地复制成 2 个子代 DNA 分子。
每个 子代 DNA 分子中，有一条链是从亲代 DNA 来的，另一条则是新形成的，这叫做半保留复制通过14N和15N 标记大肠杆菌实验证实了半保留复制1．复制的起始点与方向DNA 分子复制时，在亲代分子一个特定区域内双链打开，随之以两股链为模板复制生成两个子代 DNA 双链分子开始时复制起始点呈现一叉形（或 Y 形），称之为复制叉DNA 复制要从 DNA 分子的特 定部位开始，此特定部位称为复制起始点（origin of replication），可以用 ori 表示在原核生物 中复制起始点常位于染色体的一个特定部位，即只有一个起始点真核生物的染色体是在几个特定部 位上进行 DNA 复制的，有几个复制起始点的酵母基因组与真核生物基因组相同，具有多个复制起始 点复制的方向可以有三种不同的机制其一是从两个起始点开始，各以相反的单一方向生长出一条 新链，形成两个复制叉其二是从一个起始点开始，以同一方向生长出两条链，形成一个复制叉其 三是从一个起始点开始，沿两个相反的方向各生长出两条链，形成两个复制叉2．DNA 聚合反应有关的酶及相关蛋白因子DNA 的合成是以四种三磷酸脱氧核糖核苷为底物的聚合反应，该过程除了需要酶的催化之外，还 需要适量的 DNA 为模板，RNA（或 DNA）为引物和镁离子的参与。
催化这个反应的酶也有多种：DNA 聚 合酶、RNA 引物合成酶（即引发酶）、DNA 连接酶、拓扑异构酶、解螺旋酶及多种蛋白质因子参与3．DNA 的复制过程DNA 的复制按一定的规律进行，双螺旋的 DNA 是边解开边合成新链的复制从特定位点开始，可 以单向或双向进行，但是以双向复制为主由于 DNA 双链的合成延伸均为 5′→3′的方向，因此复制 是以半不连续的方式进行，即其中一条链相对地连续合成，称之为领头链，另一条链的合成是不连续 的，称为随后链在 DNA 复制叉上进行的基本活动包括双链的解开；RNA 引物的合成；DNA 链的延长； 切除 RNA 引物，填补缺口，连接相邻的 DNA 片段二）逆向转录service@service@service@service@在逆转录酶作用下，以 RNA 为模板，按照 RNA 中的核苷酸顺序合成 DNA，这与通常转录过程中遗 传信息流从 DNA 到 RNA 的方向相反，故称为逆向转录逆转录酶需要以 RNA（或 DNA）为模板，以四种 dNTP 为原料，要求短链 RNA（或 DNA）作为引物，此外还需要适当浓度的二价阳离子 Mg2+和 Mn2+，沿 5′→3′方向合成 DNA，形成 RNA-DNA 杂交分子（或 DNA 双链分子）。
逆转录酶是一种多功能酶，它除 了具有以 RNA 为模板的 DNA 聚合酶和以 DNA 为模板的 DNA 聚合酶活性外还兼有 RNaseH、DNA 内切酶、 DNA 拓扑异构酶、DNA 解链酶和 tRNA 结合的活性几乎所有真核生物的 mRNA 分子的 3′末端都有一段多聚腺苷酸当加入寡聚 dT 作引物时，mRNA 就可以成为逆转录酶的模板，在体外合成与其互补的 DNA，称为 cDNA三）DNA 突变DNA 突变是指 DNA 的碱基顺序发生突然而永久性地变化，从而影响 DNA 的复制，并使 DNA 的转 录和翻译也跟着改变，表现出异常的遗传特征DNA 的突变可以有几种形式：（1）一个或几个碱基对 被置换；（2）插入一个或几个碱基对；（3）一个或多个碱基对缺失置换和插入的变化是可逆的， 缺失则是不可逆的最常见的突变形式是碱基对的置换嘌呤碱之间或嘧啶碱之间的置换称为转换， 嘌呤和嘧啶之间的置换称为颠换突变有自发突变和诱发突变在 DNA 的合成中，自发突变的机率很 低，大约每 109个碱基对发生一次突变；各种 RNA 肿瘤病毒具有很高的自发突变频率诱发突变可以由物理因素或化学因素引起，物理因素如电离辐射和紫外光等均可以诱发突变。
化学因素的诱变，如 脱氨剂和烷化试剂均可诱发突变亚硝酸为强脱氨剂，可使腺嘌呤转变为次黄嘌呤，鸟嘌呤转变为黄 嘌呤，胞嘧啶转变为尿嘧啶，而导致碱基配对错误烷化剂如硫酸二甲酯（DMS）可使鸟嘌呤的 N7位 氮原子甲基化，使之成为带一个正电荷的季铵基团，减弱 N9位上的 N-糖苷键，至使脱氧核糖苷键不稳 定，发生水解而丢失嘌呤碱，以后可被其它碱基取代，或引起 DNA 的链断裂四）DNA 损伤与修复某些物理化学因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，都能引起生物突变和致死因为它们 均能作用于 DNA，造成其结构和功能的破坏但细胞内具有一系列起修复作用的酶系统，可以除去 DNA 上的损伤，恢复 DNA 的正常双螺旋结构目前已经知道有四种修复系统：光复活，切除修复，重组修 复和诱导修复后三种机制不需要光照，因此又称为暗修复1．光复活光复活的机制是可见光（最有效波长为 400nm 左右）激活了光复活酶，它能分解由于紫外线照射 而形成的嘧啶二聚体光复活作用是一种高度专一的修复方式2．切除修复又称为复制前修复所谓切除修复，即是在一系列酶的作用下，将 DNA 分子中受损伤部分切除掉， 并以完整的那一条链为模板，合成出切去的部分，然后使 DNA 恢复正常结构的过程。
这是比较普遍的 一种修复机制，它对多种损伤均能起修复作用参与切除修复的酶主要有：特异的核酸内切酶、外切 酶、聚合酶和连接酶3．重组修复遗传信息有缺损的子代 DNA 分子可通过遗传重组而加以弥补，即从完整的母链上将相应核苷酸序 列片段移至子链缺口处，然后用再合成的序列来补上母链的空缺此过程称为重组修复，因为发生在 复制之后，又称为复制后修复service@service@service@service@参与重组修复的酶系统包括与重组有关的主要酶类以及修复合成的酶类重组基因 rec A 编码的 蛋白质，具有交换 DNA 链的活力rec A 蛋白被认为在 DNA 重组和重组修复中均起着关键的作用rec B 和 rec C 基因分别编码核酸外切酶 V 的两个亚基，该酶亦为重组和重组修复所必需修复合成时需 要 DNA 聚合酶和连接酶4．诱导修复许多能造成 DNA 损伤或抑制复制的处理均能引起一系列复杂的诱导效应，称为应急反应（SOS response）SOS 反应包括诱导出现的 DNA 损伤修复效应、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细 菌释放噬菌体等等五）RNA 的生物合成以 DNA 的一条链为模板在 RNA 聚合酶催化下，以四种核糖核苷磷酸为底物按照碱基配对原则，形 成 3′→5′磷酸二酯键，合成一条与 DNA 链的一定区段互补的 RNA 链的过程称为转录。
RNA 的转录起 始于 DNA 模板的一个特定位点，并在另一位点处终止在生物体内，DNA 的二条链中仅有一条链可作 为转录的模板，这称为转录的不对称性用作模板的链称为反义链，另一条链称为有义链，因为有义 链的脱氧核苷酸序列正好与转录出的 RNA 的核苷酸序列相同（只是 T 与 U 的区别），所以也称编码链 但各个基因的有义链不一定位于同一条 DNA 链 RNA 的合成沿 5′→3′方向进行 （DNA 模板链方向为 3 ′→5′），5′未端为核糖核苷三磷酸，即 5′位保留 PPP在真核生物细胞里， 转录是在细胞核内进行的 合成的 RNA 包括 mRNA、 rRNA 和 tRNA 的前体 rRNA 的合成发生在核仁内，而合成 mRNA 和 tRNA 的酶则定位在核质中另外叶绿体和线粒体也进行转录 原核细胞中转录酶类存在于细胞液中1．RNA 聚合酶原核细胞大肠杆菌的 RNA 聚合酶研究的较深入 这个酶的全酶由 5 种亚基 （α2ββ′δω） 组成， 还含有 2 个 Zn 原子在 RNA 合成起始之后，δ因子便与全酶分离不含δ因子的酶仍有催化活性， 称 为核心酶δ亚基具有与启动子结合的功能，β亚基催化效率很低，而且可以利用别的 DNA 的任何部 位作模板合成 RNA。
加入δ因子后，则具有了选择起始部位的作用，δ因子可能与核心酶结合，改变 其构象，从而使它能特异地识别 DNA 模板链上的起始信号真核细胞的细胞核内有 RNA 聚合酶 I、II 和 III，通常由 4～6 种亚基组成，并含有 Zn2+RNA 聚合酶 I 存在于核仁中，主要催化 rRNA 前体的转录RNA 聚合酶Ⅱ和Ⅲ存在于核质中，分别催化 mRNA 前体和小分子量 RNA 的转录此外线粒体和叶绿体也含有 RNA 聚合酶，其特性类似原核细胞的 RNA 聚 合酶2．RNA 的转录过程RNA 转录过程为起始位点的识别、起始、延伸、终止起始位点的识别：RNA 聚合酶先与 DNA 模板上的特殊启动子部位结合，σ因子起着识别 DNA 分子 上的起始信号的作用在σ亚基作用下帮助全酶迅速找到启动子，并与之结合生成较松弛的封闭型启 动子复合物这时酶与 DNA 外部结合，识别部位大约在启动子的-35 位点处接着是 DNA 构象改变活 化，得到开放型的启动子复合物，此时酶与启动子紧密结合，在-10 位点处解开 DNA 双链，识别其中 的模板链由于该部位富含 A-T 碱基对，故有利于 DNA 解链开放型复合物一旦形成，DNA 就继续解 链，酶移动到起始位点。
service@service@service@service@3．起始：在起始位点的全酶结合第一个核苷三磷酸第一个核苷三磷酸常是 GTP 或 ATP形成的 启动子、全酶和核苷三磷酸复合。