DNA和RNA的生物合成
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DNA与RNA复制
2、复制的延长
复制的延长指在DNA聚合酶催化下，dNTP以 dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其 化学本质是磷酸二酯键的不断生成。
聚合子代DNA： 由DNA聚合酶催化，以3‘→5’方向的亲代DNA链 为模板，从5‘→3’方向聚合子代DNA链。在原核 生物中，参与DNA复制延长的是DNA聚合酶Ⅲ； 而在真核生物中，是DNA聚合酶α(延长随从链) 和δ（延长领头链）。 引发体移动： 引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成 新的复制叉，随从链重新合成RNA引物，继续 进行链的延长。
拓扑异构酶 单链结合蛋白 解链酶 引物酶及引发体 DNA聚合酶 DNA连接酶 引物
5’
3’
冈崎片段
领头链 3′
5′
随从链
3′
5′
（三）大肠杆菌DNA聚合酶
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’ 聚合酶Ⅰ 聚 合 酶Ⅱ 聚合酶Ⅲ
(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi
DNA
5 3
RNA
RNA聚合酶 核糖体 原核生物转录过程中的羽毛状现象
（三）转录终止
指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不 再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱 落下来。
分类
• 依赖Rho (ρ)因子的转录终止
• 非依赖Rho因子的转录终止
2）真核生物mRNA前体的加工 hnRNA转变成mRNA的加工过程主要包括： a. 5’末端形成帽子结构 b. 3’末端切断并加上polyA c. 剪接除去内含子对应的序列 d. 甲基化
外显子
内含子
六、RNA的催化功能
14第十四章 DNA、RNA和蛋白质的生物合成
7-12. DNA片段的合成和链的延伸
13. 连接酶
14. 单链结合蛋白
15. 松弛酶
16. DNA的复制
14.5.1 原核生物与真核生物 DNA复制的特点比较
1. 复制的起点和单位
复制单位：复制子，生物体内能独立行使复制 功能，进行独立复制的DNA单位。
ori
① 原核生物
由一个复制子组成 双向复制 大肠杆菌，θ结构
重组修复（recombination repair）
复制同时的修复
*
复制
DNA聚合酶、连接酶补缺
应急修复（response repair）——SOS修复
是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情 况下，为求得生存而出现的应急效应。
* * * * * * ** 诱导校对能力差的DNA聚合酶形成，局部“乱配” * * * *
1.
DNA聚合酶（DNA-polymerase）
DNA聚合酶能催化四种脱氧核糖核苷三 磷酸合成DNA
四种脱氧核苷 三磷酸为底物
Arthur Kornberg
具有3`-OH末端的低聚 多核苷酸为引物
单链DNA为模板
Mg
2+或Mn 2+
① 原核细胞的DNA聚合酶
DNA聚合酶I（pol I）—Kornberg酶
逆转录病毒DNA单链
病毒RNA被降解
单链病毒DNA复制互补链
异源重组 病毒RNA转录
指导形成病毒蛋白原链
组合成 新病毒 并攻击 下一个 目标
切割形成病毒蛋 白
免疫系统的敌 我识别机制失 效！—免疫缺 陷
生化-第十章RNA的生物合成PPT课件
第二节 RNA的生物合成
DNA——RNA 转录 DDRP RNA——RNA 复制 RDRP
1
一、转录（DNA指导下的RNA合成）
（一）转录的概念及特点 1.转录： 以DNA为模板合成RNA的过程，遗传信息由 此从DNA转移到RNA。 转录产物有mRNA、tRNA、rRNA。 原核细胞的mRNA为单顺反子或多顺反子。 真核细胞的mRNA为单顺反子。 所有生物mRNA都存在5‘端和3’端的非编码
19
20
（4）转录终止
RNA聚合酶遇到DNA模板上触发终止转录的 特殊位点(终止子)，停止转录,并释放出聚合酶 和RNA转录产物。
终止子:提供转录终止信号的DNA序列. 终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的辅 助因子(蛋白质).终止信号可被RNA聚合酶或辅 助因子所识别.终止信号位于已转录信号中.
2
2.特点： 模板——DNA的一条链
模板链：DNA双链中作为转录模板的单股链，其核苷 酸序列与RNA互补。（ 反 义 链，负链， Watson链） 编码链：与转录的RNA碱基序列一致的DNA单链，只 是T 换成U。（ 有 义 链 ，正链， Crick链）
原料——NTP 配对原则—— dT-Aபைடு நூலகம்dA-U,dG-C,dC-G 酶——RNA聚合酶,无校正功能 不需要引物 合成方向—— 5'→3'
3
编码链 模板链
转录本
只针对已确定的某一基因而言
4
不对称转录 （1）在DNA双链中，一条链可转录，另一条链 不转录 （2）模板链并非永远在同一DNA单链上。
基因有选择地转录
转录本
5
转录与复制的区别
复制
转录
模板 两股链均复制
原料
DNA——RNA 转录 DDRP RNA——RNA 复制 RDRP
1
一、转录（DNA指导下的RNA合成）
（一）转录的概念及特点 1.转录： 以DNA为模板合成RNA的过程，遗传信息由 此从DNA转移到RNA。 转录产物有mRNA、tRNA、rRNA。 原核细胞的mRNA为单顺反子或多顺反子。 真核细胞的mRNA为单顺反子。 所有生物mRNA都存在5‘端和3’端的非编码
19
20
（4）转录终止
RNA聚合酶遇到DNA模板上触发终止转录的 特殊位点(终止子)，停止转录,并释放出聚合酶 和RNA转录产物。
终止子:提供转录终止信号的DNA序列. 终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的辅 助因子(蛋白质).终止信号可被RNA聚合酶或辅 助因子所识别.终止信号位于已转录信号中.
2
2.特点： 模板——DNA的一条链
模板链：DNA双链中作为转录模板的单股链，其核苷 酸序列与RNA互补。（ 反 义 链，负链， Watson链） 编码链：与转录的RNA碱基序列一致的DNA单链，只 是T 换成U。（ 有 义 链 ，正链， Crick链）
原料——NTP 配对原则—— dT-Aபைடு நூலகம்dA-U,dG-C,dC-G 酶——RNA聚合酶,无校正功能 不需要引物 合成方向—— 5'→3'
3
编码链 模板链
转录本
只针对已确定的某一基因而言
4
不对称转录 （1）在DNA双链中，一条链可转录，另一条链 不转录 （2）模板链并非永远在同一DNA单链上。
基因有选择地转录
转录本
5
转录与复制的区别
复制
转录
模板 两股链均复制
原料
核酸的生物合成
2、DNA 的半保留 复制实验 依据
1958年Meselson
& stahl用同位素 示踪标记加密度 梯度离心技术实 验,证明了DNA是 采取半保留的方 式进行复制.
[15N] DNA
[14N- 15N] DNA
[14N- 15N] DNA
[14N] DNA
Meselson-stahl实验 （a）密度梯度离心的DNA带 （b）对应于左侧DNA带的解释
一、半保留复制
1、DNA的 半保留复制的概念
DNA在复制时，两条 链解开分别作为模板，在 DNA聚合酶的催化下按碱 基互补的原则合成两条与 模板链互补的新链，以组 成新的DNA分子。这样新 形成的两个DNA分子与亲 代DNA分子的碱基顺序完 全一样。由于子代DNA分 子中一条链来自亲代，另 一条链是新合成的，这种 复制方式称为半保留复制。
具有3′ 5′端核酸外切酶的活性,主要负责 DNA的修复，在一定程度上参与DNA复制。活性 低。功能不十分清楚，是一种修复酶。
3、DNA聚合酶Ⅲ
polⅢ
是使DNA链延长的主要聚合酶， 目前已知全酶是由7种多肽形成的复合 物，含有10种共22个亚基组分 （α 2ε 2θ 2δ 2г 2δ 2δ 2′2χ 2ψ 2β 2） 和Zn原子。
DNA—3′—OH＋P—5′—DNA＋ATP（NAD+）
DNA—3′—O—P—5′—DNA＋AMP＋ PPi（NMN）
E,coli连接酶
催化下的连接机制
3'
5'
模板链
连 接 酶 连 接 切 口
A G A A C C T T G T C T T G G A A C
5' P P P P P OH P P P P 3'
第十章 DNA、RNA的生物合成
400 40 20 109 90 140 有 有 有 有 有 无 有 有 有 聚合核苷酸数/分钟/分子(37℃) 1000 50 15000 主要功能 修复等 修复作用 复制
────────────────────────
表13-2 真核细胞中DNA聚合酶的性质 ───────────────────── DNA聚合酶 性质 -------------------------------------------------------
α
β
γ
δ
ε
───────────────────── 分布 细胞核 细胞核 线粒体 细胞核 细胞核 分子量(kd) >250 36-38 160-300 170 256 3’ →5’外切酶活性 无 无 有 有 有 5’ →3’聚合作用 有 有 有 有 有 主要功能 复制 损伤修复 复制 复制 复制,损伤修复
3、DNA的损伤修ranscription)
概念
以RNA为模板，dNTP为原料，反转录酶 催化，按碱基配对规律合成DNA的过程。 反转录酶, 又称为依赖RNA的DNA聚合酶 (RNA-dependent DNA polymerase, RDDP)
DNA 转录 RNA RNA(病毒)
2.半保留复制的实验证据:
1958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。
DNA的复制的方式-----DNA半保留复制
1958, Messelson and Stahl 实验证实
含15N-DNA的细菌
普通DNA
培养于普 通培养液
第一代 细菌的DNA双链 (蓝线的代表含15N)
作用：防止重新形成双 链和防止单链模板 被核酸酶水解,维持DNA单链状态和完整性
核酸的合成
第一节
DNA的生物合成
一、DNA的半保留复制
二、与DNA复制有关的酶和蛋白质 三、DNA的复制过程 四、逆转录 五、DNA的损伤修复
回顾DNA的结构特点：
真核细胞染色体DNA
双链线状
噬菌体T2，T5，T7，λ，P22
DNA
E-Coli染色体DNA 线粒体DNA 双链环状 叶绿体DNA 多瘤病毒DNA，病毒SV40DNA 噬菌体λ和φX174的复制型 单链线状：动物病毒MVM
为此，Kornberg 1959年获得诺贝尔化学 奖。
Arthur Kornberg
2.功能:
5 3 聚合活性
5 3 外切酶活性 3 5 外切酶活性
3. 水解
N端
DNA-pol Ⅰ
蛋白酶
小片段
323个氨基酸 大片段/Klenow 片段 604个氨基酸 DNA聚合酶活性
C端
领头链—在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方 向一致并连续合成的链。 随后链—在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方 向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条 完整的DNA链。 半不连续复制—在DNA复制时，领头链是连续合成的, 而随后链的合成是不连续的，这种复制方式称为半 不连续复制。
中 心 法 则
DNA
复制 转录 逆转录 病毒（复制）
1958年，遗传信息的 单向传递
RNA
翻译
蛋白质
1964-1970 劳氏肉瘤病毒的 遗传方式，致癌RNA病毒发现
Reverse transcription
中 心 法 则
复制
DNA
转录
逆转录
RNA 复制 翻译 蛋白质
中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律， 揭示遗传的分子基础，不仅使人们对细胞的生长、 发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识， 而且以这方面的理论和技术为基础发展了基因工程， 给人类的生产和生活带来了深刻的革命。
生物化学核酸的生物合成
22
13.1 DNA的生物合成
13.1.2 逆转录—由RNA指导合成DNA的过程 ➢ 逆转录酶：以RNA为模板，dNTP为底物，催化5端到3端
方向合成DNA的酶（RDDP）或反转录酶，是 1970年在劳氏肉瘤、鼠白血病病毒中发现的引 起生物致癌的酶。 ➢ 逆转录特点：（1）模板为单链RNA；
（2）逆转录酶（RnaseH）具有专一切除 RNA—DNA杂交分子中的RNA的功能。
u 解开DNA双螺旋结构
（4）拓扑异构酶 拓扑是物理学上的一个名称，空间异构的意思。
用于解开DNA超螺旋结构，TOPＩ——打开一条链；TOPⅡ从中间 剪开。
（5）单链结合蛋白（SSB） u 防止两条链再结合（复性）
（6）引发酶和引发体： u 催化引物的合成，多数是RNA聚合酶催化合成RNA引 物、也有
DNA复制——依赖于DNA的DNA合成，
合
是主要的合成方式。
成
逆转录 —— 依赖于RNA的DNA合成，
方
式
主要在病毒中，
是转录的逆过程。
DNA的损伤与修复—— DNA损伤后，
DNA片段的填补。
3
13.1 DNA的生物合成
13.1.1 DNA复制—由亲代DNA合成两个相同的 子代DNA的过程
u DNA复制的方式——半保留复制
u DNA复制的方式——半保留复制
Ø 6.DNA复制的过程——起始、延长和中止
复制的延伸：
是一个重复的过程。在RNA引物上，由DNA聚合酶Ⅲ（真核为α）催化， 以dNTP为底物，沿着5 / 3/滑动，按碱基配对原则在引物3/—OH 上接上相应的核苷酸，以添加dNMP顺序。不断滑动，不断添加，链就不 断延长。
②模板DNA高级结构的解除：拓扑异构酶Ⅱ（旋转酶）打开拓扑结构， 解旋酶打开双螺旋，DNA单链结合蛋白结合于已解开的链上，提供模板
13.1 DNA的生物合成
13.1.2 逆转录—由RNA指导合成DNA的过程 ➢ 逆转录酶：以RNA为模板，dNTP为底物，催化5端到3端
方向合成DNA的酶（RDDP）或反转录酶，是 1970年在劳氏肉瘤、鼠白血病病毒中发现的引 起生物致癌的酶。 ➢ 逆转录特点：（1）模板为单链RNA；
（2）逆转录酶（RnaseH）具有专一切除 RNA—DNA杂交分子中的RNA的功能。
u 解开DNA双螺旋结构
（4）拓扑异构酶 拓扑是物理学上的一个名称，空间异构的意思。
用于解开DNA超螺旋结构，TOPＩ——打开一条链；TOPⅡ从中间 剪开。
（5）单链结合蛋白（SSB） u 防止两条链再结合（复性）
（6）引发酶和引发体： u 催化引物的合成，多数是RNA聚合酶催化合成RNA引 物、也有
DNA复制——依赖于DNA的DNA合成，
合
是主要的合成方式。
成
逆转录 —— 依赖于RNA的DNA合成，
方
式
主要在病毒中，
是转录的逆过程。
DNA的损伤与修复—— DNA损伤后，
DNA片段的填补。
3
13.1 DNA的生物合成
13.1.1 DNA复制—由亲代DNA合成两个相同的 子代DNA的过程
u DNA复制的方式——半保留复制
u DNA复制的方式——半保留复制
Ø 6.DNA复制的过程——起始、延长和中止
复制的延伸：
是一个重复的过程。在RNA引物上，由DNA聚合酶Ⅲ（真核为α）催化， 以dNTP为底物，沿着5 / 3/滑动，按碱基配对原则在引物3/—OH 上接上相应的核苷酸，以添加dNMP顺序。不断滑动，不断添加，链就不 断延长。
②模板DNA高级结构的解除：拓扑异构酶Ⅱ（旋转酶）打开拓扑结构， 解旋酶打开双螺旋，DNA单链结合蛋白结合于已解开的链上，提供模板
DNA、RNA和蛋白质合成
DNA复制（DNA生物合成）√2．什么叫DNA的半保留复制？有何证据？答：在复制过程中首先碱基间氢键需破裂并使双链解旋和愤慨，然后每条链可作为模板在其上合成新的互补链，结果由一条链可以形成互补的两条链。
这样新形成的两个DNA分子与原来的DNA分子的碱基顺序完全一样。
在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种方式称为半保留复制。
证据：氮的同位素15N标记大肠杆菌DNA的实验以及Cairns用反射自显影的方法第一次观察到正在复制的大肠杆菌染色体DNA都证明DNA的半保留复制。
√9．原核生物DNA复制如何进行的，请阐述复制过程答：原核生物DNA复制可分为三个阶段：起始、延伸和终止。
复制的起始：复制的起点上四个9bp重复序列为DnaA蛋白的结合位点，大约20~40个DnaA蛋白各带一个ATP结合在此位点上，并聚集在一起，DNA缠绕其上，形成起始复合物。
HU蛋白可与DNA结合，促使双链DNA弯曲。
受其影响，邻近三个成串富含AT的13bp序列被变性，称为开链复合物，所需能量由ATP 供给。
Dna B六聚体随即在Dna C的帮助下结合于解链区。
Dna B借助水解ATP产生的能量，眼DNA链5’3’方向移动，解开DNA的双链，此时称为前引发复合物。
DNA双链的解开还需要DNA旋转酶和单链结合蛋白，前者可消除解旋酶产生的拓扑张力，后者保护单链并防止恢复双链。
至此即可由引物合成酶合成RNA 引物，并开始DNA复制。
复制的延伸：复制的延伸阶段同时进行前导链和滞后链的合成。
这两条链合成的基本反应相同，并且都由DNA聚合酶III所催化；但两条链的合成已有显著差别，前者持续合成，后者分段合成，因此参与的蛋白质因子也有不同。
亲代DNA首先必须由DNA解螺旋酶将双链解开，其产生的拓扑张力由拓扑异构酶释放。
分开的链被单链结合蛋白所稳定。
自此之后前导链与滞后链的合成便有所不同。
复制起点解开后形成两个复制叉，即可进行双向复制。
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局部解链后
10 8
(4)DNA聚合酶
全称为依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase)，简称DNA-pol。
•原核生物的DNA聚合酶
DNA-pol Ⅰ DNA-pol Ⅱ DNA-pol Ⅲ
•真核生物的DNA聚合酶五种：α、β、γ、δ、ε
大肠杆菌E.coli中的三种DNA聚合酶
复 反转录
一、DNA复制
复制定义 复制(replication) 是指遗传物质的传代，
以亲代DNA为模板，按照碱基互补配对原则 合成子代DNA的过程。
复制
亲代DNA
子代DNA
一、DNA复制
（一）DNA复制特点
1. DNA的半保留复制：
DNA复制中，每个子 代分子的一条链来自亲代 DNA，而另一条链则是新 合成的，这种复制的方式 称为半保留复制。
DNA拓扑异构酶：理顺DNA链，改变超螺旋状态的酶 分为I型和II型。
①拓扑异构酶Ⅰ 切断DNA双链中一股链，使DNA 解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛 状态。反应不需ATP。
②拓扑异构酶Ⅱ 切断DNA分子两股链，断端通过切 口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能连接断端， DNA分子 进入负超螺旋状态。
分子生物学(分子遗传学)中心法则
反映了从DNA-RNA-蛋白质的遗传信息 主流，揭示了生物体内遗传信息的贮存、传递 和表达的规律。
复 制
DNA 转录 RNA 翻译
蛋白质
复制
反转录
RNA （病毒）
翻译
蛋白质 （病毒）
第一节
DNA的生物合成
DNA Biosynthesis
第一节 DNA的生物合成
复制的特点 复制体系 复制过程 DNA损伤（突变）与修
+
+
+
+
3→5外切酶活性 -
-
+
+
+
细胞内定位
核
核 线粒体
核
核
功能
引发 修复
（引物酶， DNA聚合酶）
复制
复制
（链的延伸 填补空隙）
修复
(5)DNA连接酶
连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端， 使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA 链连接成一条完整的链。
5’
O
3’
3’
O P O-
使dNTP可以依次聚合
5. 酶类及蛋白因子
（1）解旋解链酶类 （2）引物酶 （3）SSB （4） DNA聚合酶 （5）DNA连接酶
(1)解螺旋酶与拓扑异构酶 解螺旋酶：利用ATP供能，打开氢键，使DNA
双 链解开成为 两条单链。
(2)引物酶 复制起始时催化生成RNA引物的酶。
(3)单链DNA结合蛋白(SSB) 维持模板处于单链状态并保护单链的完整。
②DNA-pol Ⅱ DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活。它参 与DNA损伤的应急状态修复。
③DNA-pol Ⅲ 功能：是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。
真核生物DNA聚合酶
DNA --pol
αβ γ
δ
ε
分子大小（x 103) 300
36~38 160~300 170
250
5→3聚合活性 +
按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA 的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗 传信息，体现了遗传的保守性。
遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础， 但不是绝对的。
2. DNA的半不连续复制
DNA复制中一条链是连 续合成的，而另一条链是不 连续的合成的，这种复制方 式叫做半不连续复制 。
➢ 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的 ，这股链称为领头链(leading strand) 。
➢ 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不 能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的 链称为随从链(lagging strand) 。复制中的不 连续片段称为岡崎片段(okazaki fragment)。
➢ 领头链连续复制 ， 而随从链不连续复制，就是 复制的半不连续性。
1. 模板 亲代DNA分子 2. 底物 四种三磷酸脱氧核苷酸（dNTP） 3. 能量 ATP 4. 引物 为DNA聚合酶提供3 ’ -OH末端的短片段RNA，
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
母链DNA
C
G
C
G
A
T
C
G
T
A
G
C
G
C
复制过程中形 成的复制叉
AT
AT
GC
GC
GC
GC
TA
TA
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC + GC
CG
CG
CG
CG
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC
GC
GC
GC
子代DNA
半保留复制的意义:
2.复制的延长 催化酶：DNA聚合酶 原料：dNTP 模板：DNA的两条链 方向：5 →3 方式：半不连续复制
半不连续复制
• DNA的两条链反向平行，而DNA聚合酶的合成方向都是 5→3。
• 3 →5 走向的模板链，其上的DNA合成与解链方向相同， 可以连续合成，称为前导链。 • 另一条5 →3 走向的模板链，其上合成DNA链与解链方 向正好相反，故不能连续进行，称为随从链。 • 随从链上形成许多不连续片段，称为冈崎片段。
HO
5’
O-
DNA ATP 连接酶 ADP
5’
O
3’
3’
O P O-
5’
O-
（三）DNA复制的过程
1.复制的起始 2.复制的延长 3.复制的终止
1.复制的起始
DNA拓扑异构酶和解旋酶在DNA复制起始部位解 开DNA超螺旋结构，使DNA双链形成局部的DNA 单链，然后形成复制叉。当两股单链暴露出足够数 量碱基对时，引物酶识别起始部位，并以解开的一 段DNA链为模板，按碱基配对规律，从5 →3 方 向合成引物RNA片段，引物的生成标志着复制的正 式开始。
目录
第一节 DNA的生物合成 一、DNA复制 二、 DNA的损伤与修复 三、反转录
第二节 RNA的生物合成 一、不对称转录 二、RNA转录的体系 三、RNA转录的过程 四、转录后加工
学习 目标
本章节学习目标
掌 1、DNA复制特点、体系
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
握
2、RNA转录特点、体系 3、反转录概念
熟 1、DNA复制过程 悉 2、DNA的损伤与修复
3、RNA转录终止方式
了 1、RNA的转录过程 解 2、反转录酶
导入情景
19世纪40年代，英国亚历山大·德丽那·维多利 亚女王生下了四男五女共9个孩子，其中有3个男孩 患有血友病，好在五个女儿都健康。而五个女儿嫁 到欧洲的其它王室后，她们的小王子却有很多都患 上了血友病。
试问：血友病是从维多利亚女王是如何传给她的 儿子以及外孙的？
10 8
(4)DNA聚合酶
全称为依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase)，简称DNA-pol。
•原核生物的DNA聚合酶
DNA-pol Ⅰ DNA-pol Ⅱ DNA-pol Ⅲ
•真核生物的DNA聚合酶五种：α、β、γ、δ、ε
大肠杆菌E.coli中的三种DNA聚合酶
复 反转录
一、DNA复制
复制定义 复制(replication) 是指遗传物质的传代，
以亲代DNA为模板，按照碱基互补配对原则 合成子代DNA的过程。
复制
亲代DNA
子代DNA
一、DNA复制
（一）DNA复制特点
1. DNA的半保留复制：
DNA复制中，每个子 代分子的一条链来自亲代 DNA，而另一条链则是新 合成的，这种复制的方式 称为半保留复制。
DNA拓扑异构酶：理顺DNA链，改变超螺旋状态的酶 分为I型和II型。
①拓扑异构酶Ⅰ 切断DNA双链中一股链，使DNA 解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛 状态。反应不需ATP。
②拓扑异构酶Ⅱ 切断DNA分子两股链，断端通过切 口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能连接断端， DNA分子 进入负超螺旋状态。
分子生物学(分子遗传学)中心法则
反映了从DNA-RNA-蛋白质的遗传信息 主流，揭示了生物体内遗传信息的贮存、传递 和表达的规律。
复 制
DNA 转录 RNA 翻译
蛋白质
复制
反转录
RNA （病毒）
翻译
蛋白质 （病毒）
第一节
DNA的生物合成
DNA Biosynthesis
第一节 DNA的生物合成
复制的特点 复制体系 复制过程 DNA损伤（突变）与修
+
+
+
+
3→5外切酶活性 -
-
+
+
+
细胞内定位
核
核 线粒体
核
核
功能
引发 修复
（引物酶， DNA聚合酶）
复制
复制
（链的延伸 填补空隙）
修复
(5)DNA连接酶
连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端， 使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA 链连接成一条完整的链。
5’
O
3’
3’
O P O-
使dNTP可以依次聚合
5. 酶类及蛋白因子
（1）解旋解链酶类 （2）引物酶 （3）SSB （4） DNA聚合酶 （5）DNA连接酶
(1)解螺旋酶与拓扑异构酶 解螺旋酶：利用ATP供能，打开氢键，使DNA
双 链解开成为 两条单链。
(2)引物酶 复制起始时催化生成RNA引物的酶。
(3)单链DNA结合蛋白(SSB) 维持模板处于单链状态并保护单链的完整。
②DNA-pol Ⅱ DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活。它参 与DNA损伤的应急状态修复。
③DNA-pol Ⅲ 功能：是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。
真核生物DNA聚合酶
DNA --pol
αβ γ
δ
ε
分子大小（x 103) 300
36~38 160~300 170
250
5→3聚合活性 +
按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA 的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗 传信息，体现了遗传的保守性。
遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础， 但不是绝对的。
2. DNA的半不连续复制
DNA复制中一条链是连 续合成的，而另一条链是不 连续的合成的，这种复制方 式叫做半不连续复制 。
➢ 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的 ，这股链称为领头链(leading strand) 。
➢ 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不 能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的 链称为随从链(lagging strand) 。复制中的不 连续片段称为岡崎片段(okazaki fragment)。
➢ 领头链连续复制 ， 而随从链不连续复制，就是 复制的半不连续性。
1. 模板 亲代DNA分子 2. 底物 四种三磷酸脱氧核苷酸（dNTP） 3. 能量 ATP 4. 引物 为DNA聚合酶提供3 ’ -OH末端的短片段RNA，
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
母链DNA
C
G
C
G
A
T
C
G
T
A
G
C
G
C
复制过程中形 成的复制叉
AT
AT
GC
GC
GC
GC
TA
TA
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC + GC
CG
CG
CG
CG
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC
GC
GC
GC
子代DNA
半保留复制的意义:
2.复制的延长 催化酶：DNA聚合酶 原料：dNTP 模板：DNA的两条链 方向：5 →3 方式：半不连续复制
半不连续复制
• DNA的两条链反向平行，而DNA聚合酶的合成方向都是 5→3。
• 3 →5 走向的模板链，其上的DNA合成与解链方向相同， 可以连续合成，称为前导链。 • 另一条5 →3 走向的模板链，其上合成DNA链与解链方 向正好相反，故不能连续进行，称为随从链。 • 随从链上形成许多不连续片段，称为冈崎片段。
HO
5’
O-
DNA ATP 连接酶 ADP
5’
O
3’
3’
O P O-
5’
O-
（三）DNA复制的过程
1.复制的起始 2.复制的延长 3.复制的终止
1.复制的起始
DNA拓扑异构酶和解旋酶在DNA复制起始部位解 开DNA超螺旋结构，使DNA双链形成局部的DNA 单链，然后形成复制叉。当两股单链暴露出足够数 量碱基对时，引物酶识别起始部位，并以解开的一 段DNA链为模板，按碱基配对规律，从5 →3 方 向合成引物RNA片段，引物的生成标志着复制的正 式开始。
目录
第一节 DNA的生物合成 一、DNA复制 二、 DNA的损伤与修复 三、反转录
第二节 RNA的生物合成 一、不对称转录 二、RNA转录的体系 三、RNA转录的过程 四、转录后加工
学习 目标
本章节学习目标
掌 1、DNA复制特点、体系
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
握
2、RNA转录特点、体系 3、反转录概念
熟 1、DNA复制过程 悉 2、DNA的损伤与修复
3、RNA转录终止方式
了 1、RNA的转录过程 解 2、反转录酶
导入情景
19世纪40年代，英国亚历山大·德丽那·维多利 亚女王生下了四男五女共9个孩子，其中有3个男孩 患有血友病，好在五个女儿都健康。而五个女儿嫁 到欧洲的其它王室后，她们的小王子却有很多都患 上了血友病。
试问：血友病是从维多利亚女王是如何传给她的 儿子以及外孙的？