核酸的生物合成(上)

核酸的生物合成引言核酸是生物体中非常重要的生物分子之一，它在遗传信息的传递和蛋白质合成等生物学过程中起着关键的作用。

核酸的生物合成是一个复杂而精密的过程，涉及到许多酶和辅因子的参与。

本文将对核酸的生物合成过程进行详细的介绍，并讨论其中的关键步骤和调控机制。

核酸的组成核酸分为DNA（脱氧核酸）和RNA（核糖核酸）两类。

DNA是遗传信息的存储介质，而RNA则在蛋白质合成和其他生物学过程中起着重要的调节和功能性作用。

DNA和RNA的基本组成单元是核苷酸，核苷酸由糖、碱基和磷酸组成。

DNA的糖是脱氧核糖，RNA的糖是核糖；DNA的碱基有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和脱氧胸腺嘧啶（C），RNA的碱基有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）和胸腺嘧啶（T）。

磷酸连接不同核苷酸，形成链状的DNA或RNA分子。

核酸的生物合成路径核酸的生物合成路径分为两个主要的步骤：核苷酸的合成和核酸链的合成。

核苷酸的合成核苷酸的合成是核酸合成的第一步，它是通过一系列酶催化的反应进行的。

核苷酸的合成可以分为两个阶段：碱基的合成和糖-磷酸的合成。

在碱基的合成过程中，腺嘌呤和鸟嘌呤是由一些小分子前体合成的，而胸腺嘧啶和尿嘧啶则是由核苷酸催化的反应合成的。

碱基的合成是一个复杂的过程，涉及到多个酶和辅因子的参与。

在糖-磷酸的合成过程中，核糖-1-磷酸和脱氧核糖-1-磷酸是通过核糖-5-磷酸和脱氧核糖-5-磷酸的合成转化得到的。

这个过程是通过一系列酶催化的反应进行的。

核酸链的合成核酸链的合成是核酸合成的第二步，它是通过酶催化的反应进行的。

DNA的合成是由DNA聚合酶催化的反应进行的，RNA的合成则是由RNA聚合酶催化的反应进行的。

在DNA的合成中，DNA聚合酶结合到DNA模板上，依据碱基配对规则，在新合成的链上加入互补碱基，形成一个新的DNA链。

这个过程是一个复制过程，可以将一条DNA模板复制成两条完全相同的DNA 分子。

第七章核酸的生物合成（一）DNA的生物合成1. DNA的生物合成：指以亲代DNA的两条链为模板，以4种脱氧核苷三磷酸为底物，在DNA 聚合酶催化下进行的脱氧核苷酸聚合反应。

基因（顺反子）:泛指被转录的一个DNA片段。

在某些情况下，基因常用来指编码一个功能蛋白或DNA分子的DNA片段。

2.复制 (Replication)：以亲代DNA分子的双链为模板，按照碱基配对的原则，合成出与亲代DNA分子相同的双链DNA的过程。

3.转录(Transcription)：以DNA分子中一条链的部分片段为模板，按照碱基配对原则，合成出一条与模板DNA链互补的RNA分子的过程。

4.翻译(Translation)：把mRNA上的遗传信息按照遗传密码转换成蛋白质中特定的氨基酸序列的过程。

5.半保留复制：双链DNA 的复制方式，其中亲代链分离，每一子代DNA 分子由一条亲代链和一条新合成的链组成。

基因组中能独立进行复制的单位叫复制子。

6．DNA聚合酶反应的特点：以四种脱氧核苷三磷酸为底物；反应需要接受模板的指导；反应要有引物3’-OH的存在；需Mg2+激活；DNA链的生长方向为5’→3’；产物与模板的性质相同。

7. DNA聚合酶：DNA聚合酶I主要负责RNA引物的切除和校对；DNA聚合酶II主要负责修复；DNA聚合酶III主要负责复制。

8.DNA复制体：蛋白质和酶合理、精巧地分布在复制叉上，既可解离聚合，又彼此协调，形成一个高效、高精度复制的完整实体复合物。

包括解螺旋酶、单链结合蛋白(SSB)、拓扑异构酶、引发体、连接酶等。

9.复制叉：复制DNA 分子的Y 形区域,在此区域发生链的分离及新链的合成。

10.原核生物DNA的复制复制的启动：原核生物的DNA上一般只有一个复制原点，真核生物则有多个复制原点，可以同时启动复制过程。

DNA链的延伸：DNA链的延伸按5'→3'方向。

一条链延伸的方向与复制叉前进的方向一致，它的合成能连续进行，称为先导链；另一条链延伸的方向与复制叉前进的方向相反，这条新链的合成是不连续的，而且总晚于先导链，所以称为后随链。

第十一章 核酸的生物合成一、填空题1．中心法则是 于 年提出的，其内容可概括为2．所有冈崎片段的延伸都是按 方向进行的。

3．前导链的合成是 的，其合成方向与复制叉移动方向 。

4．引物酶与转录中的RNA 聚合酶之间的差别在于它对 不敏感；后随链的合成是 的。

5．DNA 聚合酶I 的催化功能有 、 、 。

6．DNA 拓扑异构酶有 种类型，分别为 和 ,它们的功能是 。

7．细菌的环状DNA 通常在一个 开始复制，而真核生物染色体中的线形DNA 可以在 起始复制。

8．大肠杆菌DNA 聚合酶III 的 活性使之具有 功能，极大地提高了DNA 复制的保真度。

9．到目前为止，在大肠杆菌中已发现有 种DNA 聚合酶，其中 负责DNA 复制， 负责DNA 损伤修复。

10．大肠杆菌中DNA 指导的RNA 聚合酶全酶的亚基组成为 ，去掉 _因子的部分称为核心酶，这个因子使全酶能识别DNA 上的 位点。

11．在DNA 复制中， 可防止单链模板重新缔合和核酸酶的攻击。

12．DNA 合成时，先由引物酶合成 ，再由 在其3′端合成DNA 链，然后由 切除引物并填补空隙，最后由 连接成完整的链。

13．大肠杆菌DNA 连接酶要求 的参与，哺乳动物的DNA 连接酶要求 参与。

14．原核细胞中各种RNA 是 种RNA 聚合酶催化生成的，而真核细胞核基因的转录分别由 种RNA 聚合酶催化，其中rRNA 基因由 转录，hnRNA 基因由 转录，各类小分子量RNA 则是 的产物。

15．转录单位一般应包括 序列， 序列和 序列。

16．真核细胞中编码蛋白质的基因多为 ，编码的序列还保留在成熟mRNA 中的是 ，编码的序列在前体分子转录后加工中被切除的是 ；在成熟的mRNA 中 序列被拼接起来。

17．限制性核酸内切酶主要来源于 ，都识别双链DNA 中 ，并同时断裂 。

二、选择题(只有一个最佳答案)：1．如果一个完全具有放射性的双链DNA 分子在无放射性标记溶液中经过两轮复制，产生的四个DNA 分子的放射性情况是：（ ）A 、其中一半没有放射性B 、都有放射性C 、半数分子的两条链都有放射性D 、一个分子的两条链都有放射性E 、四个分子都不含放射性2．关于DNA 指导下的RNA 合成的下列论述除了（ ）项外都是正确的。

七、蛋白质的生物合成习题（一）名词解释1．密码子（codon）：存在于信使RNA中的三个相邻的核苷酸顺序，是蛋白质合成中某一特定氨基酸的密码单位。

密码子确定哪一种氨基酸叁入蛋白质多肽链的特定位置上；共有64个密码子,其中61个是氨基酸的密码，3个是作为终止密码子。

2．同义密码子（synonym codon）：为同一种氨基酸编码的几个密码子之一，例如密码子UUU和UUC 二者都为苯丙氨酸编码。

3．反密码子（anticodon）：在转移RNA反密码子环中的三个核苷酸的序列，在蛋白质合成中通过互补的碱基配对，这部分结合到信使RNA的特殊密码上。

4．变偶假说（Wobble hypothesis）：克里克为解释tRNA分子如何去识别不止一个密码子而提出的一种假说。

据此假说，反密码子的前两个碱基（3ˊ端）按照碱基配对的一般规律与密码子的前两个（5ˊ端）碱基配对，然而tRNA 反密码子中的第三个碱基，在与密码子上3ˊ端的碱基形成氢键时，则可有某种程度的变动，使其有可能与几种不同的碱基配对。

5．移码突变（frame-shift mutation）：一种突变，其结果为导致核酸的核苷酸顺序之间的正常关系发生改变。

移码突变是由删去或插入一个核苷酸的点突变构成的，在这种情况下，突变点以前的密码子并不改变，并将决定正确的氨基酸顺序；但突变点以后的所有密码子都将改变。

且将决定错误的氨基酸顺序。

6．氨基酸同功受体（isoacceptor）：每一个氨基酸可以有多过一个tRNA作为运载工具，这些tRNA称为该氨基酸同功受体。

7．反义RNA（antisense RNA）：具有互补序列的RNA。

反义RNA可以通过互补序列与特定的mRNA相结合，结合位置包括mRNA 结合核糖体的序列（SD序列）和起始密码子AUG，从而抑制mRNA 的翻译。

又称干扰mRNA 的互补RNA。

8．信号肽（signal peptide）: 信号肽假说认为，编码分泌蛋白的mRNA在翻译时首先合成的是N 末端带有疏水氨基酸残基的信号肽，它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。

第十一章核酸及蛋白质的生物合成1. DNA的生物合成：以亲代DNA双链为模板按碱基配对原则合成出与亲代链相同的两个DNA双链。

1）半保留复制：DNA复制时以亲代DNA两条链为模板指导合成与其互补的DNA链，在子代DNA 中，一条链来于亲代DNA，另一条链是新合成的。

Cl加入大肠杆菌的培养基中培养12①同位素实验：Meselson 和Stahl将同位素15N标记的15NH4代，使大肠杆菌的DNA都带上15N的标记，然后将该大肠杆菌转入14N的普通培养基中培养后，分离子一代、子二代、子三代、子四代DNA，进行氯化铯密度梯度离心，实验证明DNA的半保留复制。

②意义：表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。

2）DNA复制的起点和方向：能独立复制的单位叫复制子，每个复制子都含有控制复制起始的起始点。

原核生物的染色体只有一个复制子；真核生物DNA有多个复制子。

双链DNA解开形成两条单链，分别作模板进行复制，此结构为复制叉。

大多数生物的DNA复制是双向、对称的。

3）半不连续复制：DNA复制时，两条链都能作为模板同时合成两条新的互补链，一条连续复制，另一条则不连续。

领头链是不间断延长的，随从链则生成一个个冈崎片段后连接成一条。

①前导链/领头链：两条链均按5’→3’方向合成，一条链3’末端的方向朝复制叉前进的方向，可连续合成；②滞后链/随从链：另一条5’末端朝着复制叉前进的方向，不连续合成。

4）DNA复制的酶系四种脱氧三磷酸核苷酸DNA pol/DDDP催化dNTP聚合到核酸链①5’→3’聚合活性②核酸外切酶活性5）DNA聚合酶：原核生物DNA polⅠ——聚合作用5´→3´外切酶活性：切除引物、切除突变的片段；3’→5’外切酶活性：校对功能。

引物酶：一种特殊的RNA聚合酶；在DNA复制开始时,在5´–端(5´3´方向）合成一小段RNA引物，确定起始部位、引导复制开始。

生化-核酸生物合成知识点整理●核酸的生物合成●中心法则●DNA的生物合成●DNA复制●复制特点●半保留复制●保证了生物遗传的稳定性●合成方向是5'→3'端●DNA聚合酶严格按照模板链的碱基顺序，以四种脱氧核糖核苷三磷酸（dNTP: dATP,dTTP, dCTP , dGTP）为底物合成延长互补链DNA，而且他总是沿模板链的3'→5'方向移动，由此形成的互补DNA链方向一定为5'→3'●DNA合成不仅是在单条模板链上进行的，而且发生在特定区域，在该位置打开，形成一个类似于眼状的结构，称为复制眼●复制眼●DNA复制时，由于特定蛋白质与复制起始位点识别并结合，引发复制起始过程，导致DNA双螺旋解链，形成类似眼睛的结构，称之为复制眼。

●复制叉●复制眼两侧每侧两条DNA链之间形成“Y”字形结构，随后分别以这两条DNA链为模板开始DNA的复制，这种“Y”字形结构,称之为复制叉。

●DNA复制可以沿复制叉进行双向复制，也可以单向复制，原核生物多为双向复制●复制子●复制子包含有DNA复制起点到复制终点的一段DNA序列。

原核生物DNA只有一个复制子，而真核生物有多个复制子。

●复制体●复制体是一个包括DNA聚合酶、引物酶、DNA解旋酶、单链DNA结合蛋白以及其他辅助蛋白在内的蛋白质复合体。

该蛋白复合体位于复制叉处，负责DNA的复制。

●具有半不连续性●双链DNA复制时，其中一条链的互补链为连续合成，而另一条链的互补链为不连续合成，这种复制方式被称作半不连续复制●DNA复制的准确性可能因素●核糖核苷二磷酸还原酶的调节作用●DNA聚合酶的构象变化，正确配对才能诱导DNA聚合酶从开放构象转化为关闭构象，此时DNA聚合酶才能催化聚合反应●DNA聚合酶Ⅰ和DNA聚合酶Ⅲ的3'→5'核酸外切酶活性。

这些酶在合成DNA新链的同时，可以切除错误掺入的dNTP●借助RNA引物。