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1、 DNA是绝大多数生物体遗传信息的载体，继1953年Watson & Crick提出DNA双螺旋结构模型后，1958年Crick提出了“中心法则”(Central dogma)揭示了遗传信息的传递规律。中心法则蛋白质翻译翻译转录转录逆转录逆转录复制复制复制复制DNADNARNARNA第十一章 核酸的生物合成8/18/20241第十一章 核酸的生物合成第一节 DNA的生物合成第二节 RNA的生物合成第三节 基因工程及分子 生物学技术简介 8/18/20244第一节 DNA的生物合成 DNA的复制（DNA指导下的DNA合成） 逆转录（RNA指导下的DNA的合成） DNA突变 DNA的损伤与修复8/
2、18/20245一、DNA的半保留复制 （Semi-Conservation ReplicationSemi-Conservation Replication）u概念和实验证据uDNA的复制的起点和方向u与DNA复制有关的酶及蛋白质因子u DNA的半不连续复制u E.coli.DNA复制过程u 真核生物DNA的复制8/18/20246（一）概念和实验证据复制时，亲代DNA双螺旋解开，然后以每条链为模板，按碱基互补原则合成与模板链互补的新链。结果新形成的两个子代DNA双螺旋分子中有一条链来自亲代，另一条是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。 概念子代DNA双螺旋与亲代DNA的碱基顺序完全一样8
3、/18/20247半保留复制的实验证据n1958年Meselson和Stahl用同位素15N标记大肠杆菌DNA,首先证明了DNA的半保留复制。n细胞培养在15N标记培养基中（连续培养12代，使所有DNA分子均标记上15N）n转入正常N源（14N）培养基中n分离各代DNA, 分析其浮力密度8/18/20248 CsCL密度梯度离心 浮力密度 15NDNA 1.742g/ml 14NDNA 1.710g/ml8/18/20249DNA半保留复制的生物学意义lDNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性。l因为经过多代复制，DNA的多核苷酸链仍可以保持完整，并存在于后代而不被分解掉。从而保证亲代的遗
4、传信息稳定地传递给后代。 8/18/202410（二） 复制起点、方向和方式1、复制起点（origin，ori或或o，复制原点）复制原点）原核生物染色体DNA ：单复制起点 整个染色体只有一个复制单位 真核生物染色体DNA : 多复制起点 一个genome中有多个复制单位复制起点：复制开始处DNA分子的特定位置复制子(Replicon)（复制单位 ）：从一个起点到一个终点所包含的DNA区域许多生物的复制起点都是富含A、T的区段8/18/2024112、复制方向及方式大多数是双向的，形成两个复制叉；复制叉（Replication fork）：染色体中参与复制的活性区域，即复制正在发生的位点 .复
5、制叉上分布着许多与复制有关的酶和辅助因子真核染色体DNA 线环状双链E .coli染色体DNA 环状双链 复制眼（replication eye）：电子显微镜下观察正在复制的DNA，复制的区域形如一只眼睛8/18/202412复制过程中SV40 DNA分子的电镜照片8/18/202413目前已发现30多种酶及蛋白质因子参与DNA复制（三）与DNA复制有关的酶及蛋白质因子（1）DNA聚合酶(DNA polymerases)（2）引物酶(peimase)和引发体(primosome) （3）DNA连接酶（DNA ligase）（4）解螺旋酶(DNA helicase) (5） DNA旋转酶 （gy
6、rase） (6）单链结合蛋白(single-strand binding protein, SSB)8/18/202414NucleophilicNucleophilicattackattackThemostaccuratetypeofenzyme. DNA聚合酶 DNA模板(反转录时用RNA模板)引物 (RNA 、 DNA, 3，-羟基) 4种dNTP Mg2+1、 DNA聚合酶和DNA的聚合反应链生长方向5， 3，8/18/202415在大肠杆菌中发现主要有三种DNA聚合酶，分别为： DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶 E.coli DNA聚合酶8/18/202416 DNA聚合酶
7、 DNA聚合酶 DNA聚合酶 亚基数目 1（单体酶） 多亚基酶 多亚基酶53聚合活性 + 中 + 很低 + 很高35外切活性 + + +53外切活性 + +8/18/20241753聚合酶活性DNApol 复制中新链的延长子链子链DNA延伸方向只能是延伸方向只能是538/18/2024183355错配碱基错配碱基3- 5核酸外切核酸外切酶水解位点酶水解位点3 5外切酶活性切除单链DNA 3-末端核苷酸，而对双链DNA不起作用聚合过程中，若新加入的核苷酸不对，DNApol 35外切酶的活性可将其除去（校对功能，提高DNA复制保真性）。8/18/2024195 3外切酶活性 从双链DNA一条链的5
8、末端开始水解下单核苷酸或寡核苷酸。DNApol切除RNA引物（ 53 外切酶活性） 填补其留下的空隙（ 53 聚合酶活性）8/18/202420 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA复制时53 外切酶活性切除RNA引物， 53 聚合酶活性填补其留下的空隙;DNA损伤修复；DNA损伤修复(紫外光引起)DNA 复制的主要酶53 聚合活性催化链的延长35外切酶活性的校对功能8/18/202421DNA聚合酶全酶由10种亚基组成，分子量830KD ; 8/18/202422、和三种亚基组成核心酶,核心酶形成二聚体-亚基犹如一个夹子夹住DNA分子，并向前滑动，使DNA聚合酶在完成复制前不再脱
9、离DNA8/18/2024232、 DNA连接酶（ligase） 所需条件： a、 DNA双链切口的 3OH 和 5P 相邻 b、 切口各自碱基处于配对状态 c、 需要能量 原核（NAD） 真核（ATP）8/18/202424酶酶-AMPAMP-P-5-DNA8/18/202425(四)DNA的半不连续复制33553355问题的提出：53链是如何作为模板复制?1968年冈崎提出DNA不连续复制模型8/18/20242633553355 前导链（leading strand）：DNA复制时，与复制叉向前移动的方向一致，一条模板链是3 5走向，与之互补的新链能以53的方向连续合成。 滞后链（lag
10、ging strand）：另一条模板链是5 3走向，与其互补的新链也是5 3方向合成，但与复制叉移动方向正好相反，所以随复制叉的移动，形成许多不连续的片段，最后连成一条完整的DNA链。冈崎片段(Okazaki fragment): DNA复制不连续合成 链中形成的短DNA片段，每个冈崎片段的合成也都需要引物。 半不连续复制冈崎片段合成后由DNA聚合酶切除RNA引物并催化合成一段DNA填补留下的空隙。再由DNA连接酶把他们连成一条完整的子代链，称为滞后链。8/18/202428(五)E.coli.染色体DNA复制过程 起 始 延 伸 终 止8/18/2024291、起始n大肠杆菌复制的起点由24
11、5个bp构成，其序列很保守，有两组短的重复： 3个13 bp的序列和4个9 bp的序列8/18/202430涉及主要酶系8/18/202431u20个DnaA结合在四组9bp重复区，形成起始复合物，DNA环绕此复合物。u三组13bp重复区依次变性，产生开放型复合物。uDnaB（解螺旋酶）在DnaC协助下与开放复合物结合，进一步解链。u解链时带来的扭曲张力还需DNA旋转酶（属DNA拓扑异构酶）引入负超螺旋消除。8/18/202432u单链结合蛋白( SSB）结合在单链区，阻止复性和保护单链DNA不被核酸酶降解u引发体：引物合成酶与各种蛋白质因子构成的复合体（引发体），以DNA为模板合成RNA引物
12、（ 6-10个碱基）8/18/2024332、延伸前前导导链链只只需需要要一一个个RNA引引物物，随随后后链链的的每每一一个个冈冈崎崎片段都需要一个片段都需要一个RNA引物引物链的延长反应由链的延长反应由DNApol.催化。催化。复复制制体体：在在DNA合合成成的的生生长长点点（既既复复制制叉叉上上）分分布布着着许许多多与与复复制制有有关关的的酶酶和和辅辅助助因因子子，它它们们在在DNA的的模模板板链链形形成成离离散散的的复复合合物物，彼彼此此配配合合进进行行高高度度精精确确的复制。的复制。8/18/202434复制体沿着复制叉方向前进，同时进行前导链和滞后链的合成。一分子的 DNA pol
13、III. 协同合成前导链和滞后链，因此滞后链必须绕成一个突环。5 53333558/18/2024353、DNA合成的终止EnE.coli 有两个终止区域，分别结合专一性的终 止蛋白tus 序列一：terE terD terA 序列二：terF terB terC8/18/202436每个区域只对一个方向的复制叉起作用每次复制时只使用一个终止位点终止蛋白通过抑制DNA解旋酶而发挥终止作用n两个复制叉在终止区相遇而停止复制，复制体解体，期间大约有50-100 bp未被复制。n其后两条亲代链解开，同过修复方式填补空缺，此时两环状染色体互相缠绕，成为连锁体n由拓扑异构酶切开，再连接，使两个连锁的DN
14、A双链彼此分开8/18/202438 DNA解螺旋酶解开双链DNA。 SSB结合于DNA单链。 DNA旋转酶引入负超螺旋，消除复制叉前进时带来的扭曲张力。 DNA引物酶(在引发体中)合成RNA引物。 DNA pol.在两条新生链上合成DNA。 DNA pol切除RNA引物，并补上DNA。 DNA ligase连接一个冈崎片段。小小 结结8/18/202439（六）真核生物染色体DNA的复制 真核和原核DNA复制比较、 、 、 、 负责核负责核DNADNA的复制的复制负责线粒体负责线粒体DNA的复制的复制8/18/202440真核生物染色体DNA末端复制的问题真真核核生生物物线线状状染染色色体体
15、在在复复 制制 最最 后后 ， 5 末末 端端RNA引引物物被被切切除除后后，无无法法向向原原核核那那样样填填补补空空缺缺，如如果果没没有有特特殊殊的的机机制制合合成成末末端端序序列列，将将造造成成5末末端端序序列列缩缩短短，染染色色体体就就会会在在细细胞胞传传代代中中变变得得越来越短。越来越短。通通过过端端粒粒酶酶催催化化形形成成端端粒结构来解决粒结构来解决解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶III解解链酶链酶RNA引物引物引物酶和引发引物酶和引发体体DNA聚合酶聚合酶ISSB335355RNA引物引物8/18/202442端粒酶:含有RNA和蛋白质（起DNA聚合酶的作用）两种组分，RNA分子约1
16、50bp，含有于重复端粒结构互补的一个片段，可作为端粒链合成的模板。端粒（telomeres） ：是真核细胞染色体末端所特有的结构，有许多串（1000串或更多）短的重复序列组成，通常3末端链是富含G的短序列8/18/202443端粒合成的一种模型端粒合成的一种模型35TTTTGGGGTTTTG53AAAACCCCAAAACCCCCCAAA35TTTTGGGGTTTTGGGGTTTTG53AAAACCCCAAAACCCCCCAAATTGGGTGGGT35AATTTTG53AAAACCCCAAAACCCCCCAGTTTTG 整合和整合和杂交杂交移位和移位和再杂交再杂交端粒合成的完成端粒合成的完成T
17、TTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGTTTT53nAA3TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGT53TTCCCCT nAA3TTTTGGGG TTTTGGGG TTTTGGGGT53TTAAAACCCC AAAACCCC AAAACCCCT n进一步加工进一步加工继续继续延伸延伸8/18/202446DNA的半保留复制u概念和实验证据uDNA的复制的起点和方向u与DNA复制有关的酶及蛋白质因子u DNA的半不连续复制u E.coli. DNA复制过程u真核生物DNA的复制小结小结8/18/202447二、RNA指导的DNA合成 （逆转录）逆转录（reverse tr
18、anscription）：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程。8/18/2024481970年，Temin 和Baltimore分别从劳氏肉瘤病毒和鼠白血病病毒(致癌RNA病毒)中发现逆转录酶。所有已知的致癌RNA病毒都含有逆转录酶，因此被称为逆转录病毒（retrovirus）逆转录酶催化RNA指导的DNA的合成需要：模板：RNA引物：RNA或DNA底物：dNTP二价阳离子：Mg2+或Mn2+ 沿5 3方向合成DNA（一）逆转录酶 8/18/202449（1）RNA指导的DNA聚合酶活力（以RNA为模板，合成一条互补的DNA，形成RNADNA杂种分子）。（2）RNase H酶
19、活力，水解RNADNA杂种分子中的RNA，可沿35和53两个方向起外切酶作用。（3）DNA指导的DNA聚合酶活力。具有三种酶活力8/18/202450RNA衣壳衣壳被膜被膜逆转逆转录酶录酶转录转录转译转译整合入宿主细胞染色体整合入宿主细胞染色体DNA进入细胞进入细胞丢失被膜丢失被膜丢失衣壳丢失衣壳逆转录逆转录RNARNAcDNA衣壳蛋白衣壳蛋白被膜蛋白被膜蛋白逆转录酶逆转录酶(二) 逆转录病毒的生活周期当致癌RNA病毒侵染宿主细胞时，病毒RNA及逆转录酶一起进入宿主细胞，病毒自身带入的逆转录酶使RNA逆转录成双链DNA。8/18/202452依赖依赖RNA的的DNA聚合酶聚合酶核糖核酸酶核糖核
20、酸酶H活力活力依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶（三）逆转录过程以病毒（以病毒（+）RNA为模板，为模板，合成互补的（合成互补的（-）DNA。切除切除RNADNA杂杂种分子中的种分子中的RNA以（以（-）DNA链为模板，链为模板，合成（合成（+）DNA链链8/18/202453 三、DNA的突变 概念： DNA分子中的核苷酸序列发生突然而稳定的改变，从而导致DNA的复制以及后来的转录和翻译产物随之发生变化，表现出异常的遗传特性，称为DNA的突变。产生：DNA在复制中可能产生错配，但自然条件下发生的突变率非常低某些物理化学因素，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂（烷化剂、碱基类似物）等8/18/2
21、02454 突变的类型 碱基对的置换(substitution)转换：两种嘌呤或两种嘧啶之间互换（常见）颠换：嘌呤与嘧啶或嘧啶与嘌呤之间互换 移码突变(frames shift mutation)8/18/202455 -T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-转换转换 -T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入插入A -T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失缺失T野生型基因野生型基因 -T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G
22、- -A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C- -T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-颠换颠换碱基对的置换碱基对的置换(substitution)移码突变移码突变(framesshift mutation)8/18/202456四、DNA的损伤与修复在一定条件下，生物体能使DNA的损伤得到修复:暗修复暗修复（1）光裂合酶修复（2）切除修复（3）重组修复 （4）诱导修复（SOS修复）8/18/202457光复合酶光复合酶特异地和特异地和嘧啶二聚体嘧啶二聚体结合结合DNA紫外线损伤的光裂合酶修复酶被可见光激活酶被可见光激活修复后酶被释放修
23、复后酶被释放8/18/202458切除修复一般DNA的两条链只有一条受损伤，在一系列酶的作用下可将损伤部分切除，根据互补链的序列对其进行修复。8/18/202459 DNA的重组修复是复制后的修复DNA链的损伤并未除去胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚体二聚体8/18/202460SOS修复为DNA的损伤所诱导，而产生缺乏校对功能的DNA聚合酶，它能在DNA损伤部位进行复制而避免了死亡，可是却带来了高的突变率，这属于倾向差错的修复。8/18/202461第二节 RNA的生物合成8/18/202462u转录（transcription）：以一段DNA的遗传信息为模板，在RNA聚合酶作用下，合成出对应的RNA的
24、过程，或在DNA指导下合成RNA。转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。反义链（非编码链，负链）：在RNA的转录中，用作模板的DNA链称为反义链。有义链（编码链，正链）在RNA的转录中，不作为模板的DNA链称为有义链。一、DNA指导的RNA合成（转录）8/18/202463u转 录 产 物 ： mRNA、 rRNA、 tRNA、小RNAu基因表达的产物是RNA和蛋白质u转录起始于DNA模板的一个特定位点，并在另一位点终止，此转录区域称为一个转录单位。u一个转录单位可以是一个基因（真核）单顺反子mRNA ，也可以是多个基因（原核）多顺反
25、子mRNA 。8/18/202464RNA合成的基本特征：底物：NTP（ATP、GTP、CTP、UTP）RNA链生长方向：53不需引物需DNA模板（一）RNA聚合酶8/18/202465 RNA聚合酶催化的反应ACGACGUU模板模板DNA5353新新合成合成RNA8/18/202466E.coli和其它原核细胞一样，只有一种RNA聚合酶，合成各种RNA（mRNA、tRNA、rRNA）。E.coli RNA聚合酶全酶分子量46万Da，由六个亚基组成，2 ，另有两个Zn2+。无亚基的酶叫核心酶，核心酶只能使已开始合成的RNA链延长，而不具备起始合成活性，加入亚基后，全酶才具有起始合成RNA的能力
26、，因此，亚基称为起始因子。E.coli RNA聚合酶（原核）8/18/202467（二） E.coli转录过程n 转录起始n 链的延伸n 转录终止8/18/202468v RNA的合成不需要引物。v由RNA聚合酶亚基识别DNA分子上的起始信号（启动子）v 启动子（Promoter）: 指RNA聚合酶能识别、结合和开始转录的一段DNA序列，原核生物的启动子约含40-60个碱基对。1、转录起始8/18/2024695533T 原核生物启动子三个功能部位原核生物启动子三个功能部位3 3编码链TATATATA框（框（PribnowPribnow框）框）SextamaSextama框框转录起始点转录起始
27、点RNA聚合酶聚合酶识别信号识别信号有助于有助于DNA双链解开双链解开8/18/202470RNA聚合酶全酶通过亚基识别启动子并与之结合诱导富含AT的 -10区解链，然后进一步扩大成17个核苷酸长度的泡状物，RNA聚合酶开始转录。RNA聚合酶全酶扫描解链区，找到起始点，不需要引物，然后根据模板链的碱基序列选择第1 个和第2个核苷酸，合成第1个磷酸二酯键。RNA链大多以pppA或pppG开始，占90%。这时所形成的启动子、全酶和RNA链的复合物称为三元起始复合物。8/18/202471三元复合物形成后，亚基就会被释放脱离核心酶。8/18/2024722、RNA链 的延伸v核心酶构象改变，与DNA
28、结合比较松弛，可沿DNA模板3 5方向移动，继续解开双连，并按模板顺序选择下一个核苷酸，将核苷三磷酸加到前一个的3-OH端，故转录方向从5 3。v新合成的RNA与模板链形成RNA-DNA杂交区。8/18/2024733、转录终止终止转录的特殊碱基顺序终止子（terminators）DNA的终止子可被RNA聚合酶本身或其终止因子识别。使RNA聚合酶停止合成RNA并释放出RNA。终止因子：协助RNA聚合酶识别终止子的蛋白质辅助因子， 如因子。大肠杆菌有两类终止子：（1）不依赖于因子的终止子（2）依赖因子的终止子8/18/202474不依赖于因子的终止子有2个特征： 在DNA中有在终止点之前都有一个
29、回文结构，其转录本形成发卡结构，且柄部富含GC碱基对。 大约有6 个连续的As，它转录成Us。模板链模板链5335富含富含ATAT区区CCCACAGCCGCCAGTTCCGCTGGCGGCATTTTGGGTGTCGGCGGTCAAGGCGACCGCCGTAAAA回文结构回文结构富含富含GCGC区区转录方向转录方向8/18/202475v寡聚U序列可能提供信号使RNA聚合酶脱离模板。v依赖的终止子，必需在因子存在时，才发生终止作用。终止点前无寡聚U序列，回文对称区不富含GC。8/18/2024768/18/202477RNARNA合成过程合成过程起始起始双链双链DNA局部解开局部解开磷酸二酯磷酸
30、二酯键形成键形成终止阶段终止阶段解链区到达解链区到达基因终点基因终点延长阶段延长阶段5 3 RNA 启动子启动子（promoter) 终止子终止子(terminator)5 RNA聚合酶聚合酶 5 3 5 3 5 5 3 离开离开8/18/202478v基本原则与原核相似，但真核基因的转录更复杂。vRNA聚合酶不相同v启动子有三类，分别由RNA聚合酶I、II、III进行转录。v真核生物的启动子由转录因子，而不是RNA聚合酶识别，v转录因子：RNA聚合酶在进行转录时，常需要一些辅助因子（蛋白质）参与作用，此类蛋白质统称为转录因子。v多种转录因子和RNA聚合酶在起点形成前起始复合物，起始转录。（三
31、）真核生物的转录8/18/202479产物产物-鹅鹅膏蕈碱膏蕈碱对对酶酶的作用的作用酶类酶类分布分布反应条件反应条件I核仁核仁核质核质核质核质rRNAmRNAtRNA不抑制不抑制低浓度抑制低浓度抑制高浓度抑制高浓度抑制低离子强度低离子强度,要要求求Mg2+或或Mn2+高离子强度高离子强度高高Mn2+浓度浓度分子量都在50万左右 真核生物RNA聚合酶8/18/202480转录与DNA复制的异同：相同：要有模板，新链延伸方向53，碱基的加入严格遵循碱基配对原则。相异：复制需要引物，转录不需引物。转录时，模板DNA的信息全保留，复制时模板信息是半保留。转录时，RNA聚合酶只有53聚合作用，无53及3
32、5外切活性。相同：要有模板，新链延伸方向53，碱基的加入严格遵循碱基配对原则。转录与DNA复制的比较8/18/202481DNA合成RNA合成合成部位细胞核核仁：rRNA核质：mRNA、tRNA底物脱氧核苷三磷酸核苷三磷酸模板DNA的两条链DNA的一条链酶DNA聚合酶RNA聚合酶引物RNA做引物不需要引物链延长方向5-35-3合成方式半保留复制全保留转录产物双链DNA单链RNADNA和RNA合成的比较相异：相异：8/18/202482（四）RNA生物合成的抑制剂nRNA聚合酶的抑制物利福霉素和利链菌素（原核）、 -鹅膏蕈碱（真核）嘌呤和嘧啶类似物6-巯基嘌呤、8-氮鸟嘌呤、5-氟尿嘧啶 、6-
33、氮尿嘧啶等 可通过抑制核苷酸的合成，抑制 RNA生物合成DNA模板功能的抑制剂烷化剂、放线菌素D、 嵌入染料（溴化乙锭、吖啶类染料） 能与DNA结合，使DNA失去模板功能，从而抑制其复制与转录8/18/202483RNA聚合酶合成的原初转录产物，要经过剪切、修饰、拼接等过程，才能转变成成熟的RNA分子，此过程称RNA转录后的加工。（五）RNA转录后的加工8/18/2024841, 2 and 3 is RNase III, RNase P, and RNase E甲基化切割 原核生物rRNA前体的加工（E.coli）原核生物rRNA基因与某些tRNA基因组成混合操纵子8/18/202485原核
34、生物tRNA前体的加工a a、切除切除tRNAtRNA前体两端多余的序列：前体两端多余的序列： 55端切除几到端切除几到1010个核苷酸。个核苷酸。b、末端添加：末端添加：3-端添加端添加CCA序列。序列。c、修饰：形成稀修饰：形成稀有有碱基如碱基如DH2 。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC表示核酸内切酶的作用表示核酸内切酶的作用 表示核苷酸转移酶的作用表示核苷酸转移酶的作用 表示核酸外切酶的作用表示核酸外切酶的作用 表示异构化酶的作用表示异构化酶的作用 a.核酸内切酶(RNAaseP、RNAaseF)在tRNA两端切断。b.核酸外切酶
35、(RNAaseD)从3端逐个切去附加序列。c.在tRNA3端加上-CCA-OH:tRNA核苷酸转移酶d.核苷的修饰（修饰酶）：甲基化酶/S-腺苷蛋氨酸（SAM），假尿苷合成酶。tRNA基因大多成簇存在，或与rRNA基因，或与蛋白质基因组成混合操纵子。8/18/202486真核生物mRNA前体的加工多数真核基因是不连续的 a. 5末端形成帽子结构 b. 3末端加上polyA d.内含子切除（RNA的拼接）细菌mRNA一般不需加工，一经转录，即可直接进行翻译。8/18/202487u有些RNA病毒，进入寄主细胞后，借助复制酶而进行RNA的复制。uRNA复制酶的模板特异性很强，只识别病毒自身的RNA
36、，它以病毒RNA为模板，合成与模板性质相同的RNA。二、RNA的复制8/18/202488 不同不同RNARNA病毒合成病毒合成mRNAmRNA的的 途径可以分途径可以分4 4类类逆转录病毒逆转录病毒噬菌体噬菌体Q狂犬病毒狂犬病毒（带有复制酶）（带有复制酶）呼肠孤病毒呼肠孤病毒（带有复制酶）（带有复制酶）逆转录酶逆转录酶8/18/202489单链RNA，4500个核苷酸，编码3-4个蛋白质。基因结构：5端成熟蛋白（A或A2蛋白）外壳蛋白（或A1蛋白）复制酶亚基3端Q复制酶：四个亚基，只有是自己编码，其余三个亚基来自寄主细胞。进入E.coli细胞后，其RNA即为mRNA，可以直接合成与病毒繁殖有
37、关的蛋白质（复制酶亚基）。在Q特异的复制酶合成并装备好后就开始病毒RNA的复制。 噬菌体QRNA的复制8/18/2024918/18/202492 基因工程基因工程 PCRPCR技术（聚合酶链式反应）技术（聚合酶链式反应） 第三节 基因工程及分子生物学技术简介 8/18/202493 基因工程亦称遗传工程，即利用基因工程亦称遗传工程，即利用DNA重组技术的方法，把重组技术的方法，把DNA作为组件，在细胞外将一种外源作为组件，在细胞外将一种外源DNA（目的基因）和载体目的基因）和载体DNA重新组合连接（重组），最后将重组体转入宿主细胞，使外重新组合连接（重组），最后将重组体转入宿主细胞，使外源基
38、因源基因DNA在宿主细胞中，随细胞的繁殖而增殖（在宿主细胞中，随细胞的繁殖而增殖（cloning，克隆）克隆），或最后得到表达，最终获得基因表达产物或改变生物原有的遗，或最后得到表达，最终获得基因表达产物或改变生物原有的遗传性状。传性状。 基因工程的操作技术基因工程的操作技术 基因工程的应用与前景基因工程的应用与前景8/18/202494Foreign DNA to be insertedPlansmid vectorJoiningRecombinant DNA moleculeIntroduction into host cells by transformation of viral in
39、fection Host chromatemeSlection for cells coteining a recombinant DNA moleculeCloning+1、体外基因重组、体外基因重组 目的基因的制备目的基因的制备 载体的构建：质粒或噬菌体载体的构建：质粒或噬菌体 目的基因与载体重组目的基因与载体重组2、重组体、重组体DNA的转化增殖的转化增殖和表达和表达 将重组将重组DNA引入受体细胞引入受体细胞（转化转化 ） 重组体的重组体的筛选筛选 增殖和基因表达增殖和基因表达基因工程的操作技术基因工程的操作技术8/18/202495基因工程的应用和前景基因工程的应用和前景 建立基因文
40、库。基因文库是指整套由基因组建立基因文库。基因文库是指整套由基因组DNADNA片断插入克隆载体获得的分子克隆的总和。片断插入克隆载体获得的分子克隆的总和。可从中筛选目的基因，有利于研究基因结构、可从中筛选目的基因，有利于研究基因结构、基因表达调控机制、个体发育和繁殖的机理、基因表达调控机制、个体发育和繁殖的机理、疾病发病机制等，最终将导致遗传育种、疾病疾病发病机制等，最终将导致遗传育种、疾病基因治疗发生革命性进步。基因治疗发生革命性进步。 生产某些珍贵的生化药物，如干扰素、胰岛生产某些珍贵的生化药物，如干扰素、胰岛素、生长激素等。素、生长激素等。 改造生物原有性状，培育出人类需要的新物改造生物原有性状，培育出人类需要的新物种。种。8/18/202496PCR技术技术（聚合酶链式反应）（聚合酶链式反应）nPolymerasechainReactiPolymerasechainReactionon以目的基因或以目的基因或DNADNA片段为模板，片段为模板，在引物介导及在引物介导及DNADNA聚合酶催聚合酶催化下，在体外用核苷酸化下，在体外用核苷酸（dNTP）大量合成目的基因）大量合成目的基因或或DNADNA片段。片段。n它能快速、专一地扩增所希它能快速、专一地扩增所希望得到的目的基因或望得到的目的基因或DNADNA片段。片段。8/18/202497
