第三讲DNA与RNA生物合成剖析
DNA、RNA和蛋白质的生物合成-PPT资料38页
反转录酶是一种多功 能酶： RNA指导的DNA聚 合酶活力；
核糖核酸酶H的 活力：
DNA指导的DNA 聚合酶活力
R 模 板 NA DNA-杂 R化 N 双 A 链 单 链 DN 双 链 DNA
反转录的生物学意义
补充丰富了中心法则
解释了致癌病毒引起 癌细胞产生的机制
RNA的生物合成
需要延长因子(EF)： 原核：EF-T(EF-Tu，EF-Ts)、EF-G 真核：EF-1、EF-2
（一）进位
氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引， 在GTP和EF-T的协助下，进入核蛋白体 的A位。
AUG 5'?
3'
fM 2
（二）成肽
转肽酶催化肽键的形成。
55'?'?
AA UU G
33''
fOMH 2 fM
蛋白质生物合成方向：由多肽链的氨基端开始， 向羧基端方向逐步延伸。
合成过程分为：
氨基酸的活化与转移——准备阶段 肽链合成的起始 肽链的延长 肽链的终止
1.氨基酸的活化与转移
氨酰-tRNA合成酶
tRNA携带并转运氨基酸，氨基
酸的结合位点是tRNA3’-末端的CCA-OH。氨基酸和tRNA在氨酰tRNA合成酶的催化下合成氨基酰tRNA。
DNA、RNA和 蛋白质的生物合成
吴菲菲 2019.11.29
转录
复制 DN A 反转录
1958年Crick将生物 遗传信息的这种传递 方式称为中心法则
RN A 复制
翻译
蛋白质
复制—以原来的DNA分子为模板，合成出相同分 子的过程。
转录—在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对 应的RNA的过程。
DNA与RNA知识点总结
DNA与RNA知识点总结DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）是生物体中的两种核酸分子，它们在遗传信息的传递和蛋白质合成中起着重要作用。
以下是对DNA和RNA的知识点进行总结：1. DNA结构DNA是由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）组成的双链螺旋结构。
两条链通过碱基间的氢键相互连接，形成一个稳定的结构。
DNA的碱基配对规则是A与T、C与G配对，并通过互补配对保持稳定。
2. DNA复制DNA复制是细胞分裂过程中的一个重要步骤，它确保了遗传信息的传递。
在复制过程中，DNA双链被分离成两条单链，每条单链作为模板用于合成新的DNA链。
通过DNA复制，一条DNA分子可以复制成两条完全相同的DNA分子。
3. RNA结构RNA是由核糖、磷酸和碱基组成的单链分子。
与DNA不同，RNA 的碱基组成有腺嘌呤、尿嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶，其中胸腺嘧啶被尿嘧啶取代。
RNA分为不同类型，包括信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA），它们各自在蛋白质合成的不同过程中发挥功能。
4. 转录转录是DNA信息转移到RNA的过程。
转录过程中，DNA的一条链作为模板合成一条互补的RNA链，从而形成一个RNA分子。
转录酶（RNA聚合酶）是负责转录的酶，它通过碱基配对原则，在DNA 链上合成与模板链互补的RNA链。
5. 翻译翻译是蛋白质合成的过程，它通过将RNA信息转化为氨基酸序列来合成蛋白质。
在翻译过程中，mRNA通过核糖体与tRNA上的氨基酸配对，从而合成一个多肽链。
tRNA携带着特定的氨基酸，它们通过抗密码子与mRNA上的密码子匹配，使氨基酸按照特定的顺序连接起来。
6. 突变突变是DNA或RNA序列发生变化的过程，它是遗传多样性的主要来源之一。
突变可以分为点突变、插入、缺失等类型，它们可以改变DNA或RNA上的碱基序列，从而影响蛋白质的结构和功能。
总结：DNA和RNA在遗传信息的传递和蛋白质合成中起着重要的作用。
比较DNA与RNA功能结构异同
DNA和RNA都是遗传物质，但它们的结构组成不同，DNA的组成是：脱氧核糖核苷酸，它又是由脱氧核糖和核苷酸组成的，而RNA是由核糖核苷酸组成的，核糖核苷酸是由核糖和核苷酸组成的。
RNA有好几种，每种的功能也不相同，比如信使RNA，就是转录DNA上的碱基的，还有转录RNA是将信使RNA上的碱基翻译到蛋白质，DNA就只有储存遗传物质的功能。
一、核酸的化学组成核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。
包括两类：一类为脱氧核糖核酸（DNA），另一类为核糖核酸（RNA）。
DNA存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息；RNA存在于细胞质和细胞核中，参与细胞内遗传信息的表达。
核酸的基本组成单质是核苷酸，而核苷酸又是由碱基、戊糖、磷酸组成。
(一)碱基构成核苷酸的碱基主要有五种，分属嘌呤和嘧啶两类。
嘌呤类化合物包括腺嘌呤A和鸟嘌呤G两种。
嘧啶类化合物有三种，胞嘧啶C、胸腺嘧啶T和尿嘧啶U。
(二)戊糖与核苷、核苷酸戊糖是核苷酸的另一个主要成分，构成DNA的核苷酸的戊糖是β-D－2-脱氧核糖，而构成DNA的核苷酸的戊糖为β-D—核糖。
即RNA糖环上2号碳原子处连的是-OH，而DNA此处连的是-H。
表示碱基和糖环上各原子次序时，在碱基杂环上标以顺序1，2，3…；在糖环上标以l′，2′，3′… 以作区别。
碱基与戊糖通过糖苷键连接成核苷。
连接位置是C-1′。
核苷与磷酸通过磷酸酯键连接成核苷酸连接位置是C-5′。
此处可连接一个、二个、三个磷酸基团，称为核苷一磷酸、核苷二磷酸、核苷三磷酸。
二、DNA的结构与功能DNA与蛋白质一样，也有其一级、二级、三级结构。
（一）DNA的一级结构指DNA分子中核苷酸的排列顺序。
由于核苷酸的差异主要表现在碱基上，因此也叫做碱基序列。
四种核苷酸按一定排列顺序，通过磷酸二酯键连成主要核苷酸链，连接都是由前一核苷酸3′-OH与下一核苷酸5′-磷酸基形成3′-5′磷酸二酯键，故核苷酸链的两个末端分别是5′-游离磷酸基和3′-游离羟基，书写应从5′到3′。
核酸的生物合成课件
DNA合成的前提条件：单链DNA模板和引物
DNA复制需要一个单链的DNA模板和一个引物，引物提供一个起始点供聚合酶催化合成新的DNA链。
DNA聚合酶的进化和多样性
不同生物所拥有的DNA聚合酶具有不同的功能和特性，这是由于酶在进化过程中经历的变化和适应不同生物环 境的结果。
核酸的生物合成课件
探索核酸的生物合成过程，了解DNA和RNA的功能、复制、转录、翻译机制， 以及其在生物学、医学和工业中的应用。
核酸的基本结构和作用
核酸由碱基、糖和磷酸组成，储存和传递生物遗传信息。不同类型的核酸在 细胞中发挥着不同的功能。
DNA和RNA的区别及其基本功 能
DNA是双链结构，储存遗传信息。RNA是单链结构，参与基因表达和蛋白质合 成等生物过程。
环境因素对DNA合成的影响
环境因素，如辐射、化学物质和温度等，会影响DNA复制和维修过程的准确性和效率。
DNA复制和维护的重要性
DNA复制和维护是细胞生存和遗传信息传递的关键过程，对个体和物种的存续至关重要。
DNA合成对生命活动的影响
DNA合成是生命活动中至关重要的过程，控制着遗传信息的传递和生物体的 发育、生长和适应环境。
DNA复制是维持生命传递遗传信息的基本过程，对个体的生长和繁殖至关重要。在医学、研究和法医学中， DNA复制技术被应用于诊断、基因工程和DNA证据分析。
DNA合成的相关酶及其作用
DNA聚合酶参与DNA复制过程中的合成新链的作用。其主要功能是催化核苷酸的连接形成新的DNA链。
DNA聚合酶的分类及其功能
DNA合成的调节机制
细胞通过多种调节机制控制DNA复制的速度和准确性，以NA维修机制确保DNA分子在复制和细胞分裂过程中的准确复制。错误的复制可以通过维修和校正机制进行修 复。
第三章 RNA的生物合成
第三章 RNA的生物合成教学大纲要求1. 掌握转录的概念及特点。
2. 初步掌握原核生物RNA聚合酶的组成和功能、真核生物RNA聚合酶的功能。
3. 熟悉RNA转录过程。
4. 了解几种RNA转录后加工过程。
5. 掌握核酶概念、特点和作用。
教材内容精要一、RNA生物合成概念转录(transcription)是指以DNA为模板，合成RNA的过程。
真核生物储存遗传信息的DNA位于细胞核内，要指导合成蛋白质，首先必须把它的碱基序列抄录成RNA的碱基序列，然后，RNA穿过核膜，进入胞液中，作为蛋白质合成的模板，才能把遗传信息传递到核外。
因为转录和复制都是在DNA指导下的核苷酸聚合过程，两者之间有许多相同之处。
但两者在模板，酶类及聚合过程中也有显著差别。
以RNA为模板合成RNA的过程称RNA复制。
RNA复制见于RNA病毒基因组的复制过程。
二、转录的模板和酶1．转录模板：因转录是在细胞不同的发育时期按生存条件和需要选择性的转录某个基因，这种选择性转录称不对称转录(asymmetric transcription)。
它有两个含义，其一，DNA 双链分子中，只有一条单链可作为模板进行转录，其二，不同基因的模板链并不是全在同一条DNA单链上。
DNA双链中能指引转录生成RNA的单股链称模板链(template strand)，模板链上能够转录出mRNA，然后指导蛋白质合成的部分称为结构基因，其他部分可能转录成tRNA和rRNA，或作为基因的调节成分。
相对应的另一条链没有转录功能，但其序列与转录生成的mRNA大致相同，可以直接了解编码蛋白质的氨基酸序列，故称为称为编码链(coding strand)，也称有意义链，或Crick链，而与之互补的模板链称为反意义链，或Watson链。
不同的基因分别分布在DNA分子上两条互补的单链中，各个基因的模板链并不全在同一条链上。
2．转录的酶：参与转录的酶主要是依赖DNA的RNA聚合酶（DNA dependent polymerase），简称DNA-pol，它催化核糖核苷酸之间形成3'-5'磷酸二酯键，合成RNA。
现代分子生物学-第三章
Core enzyme Holoenzyme
聚合酶全酶
155 KD 11 KD
36.5 KD
36.5 KD 151 KD
70 KD
相对分子量：4.65×105
只与转录的 起始有关
参与转录延伸
原核生物(E. coli)的RNA聚合酶
• E. coli 只有一个 DNA-directed RNA聚合酶 ， 来合成所有类型的RNA。
第三讲 生物信息的传递 （上）从DNA到RNA
1、RNA的转录 2、转录机器的主要成分 3、启动子与转录起始 4、终止和抗终止 5 、原核生物和真核生物mRNA特征比较 6、内含子的剪接、编辑、再编码及化学修饰
From DNA to Protein
DNA序列是遗传信息 的贮存者，它通过自 主复制得到永存，并 通过转录生成信使 RNA，翻译生成蛋白 质的过程来控制生命 现象。
RNA合成的特点
1. RNA 是以5’3’方向合成的，它的序列是与 DNA编码链（意义链）相同。
2. RNA 的合成是以反义链（模板链）为模板。 3. 同在DNA中一样，形成磷酸二脂键
（ Phosphodiester bonds）。 4. 必需的成分: RNA polymeraseription)
基因表达包括转录（transcription）和 翻译（translation）两个阶段。
转录是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同(除 了T→U之外）的RNA单链的过程，是基因表达 的核心步骤。
翻译是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联 遗传密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过 程，是基因表达的最终目的。
注：亚基按照分子量由大到小的顺序排列。
真核生物RNA聚合酶一般有8-16个亚基所组成, 相对分 子质量超过5×105。
DNA与RNA生物合成课件 (二)
DNA与RNA生物合成课件 (二)- DNA和RNA的概念- DNA的生物合成- RNA的生物合成- DNA和RNA的区别DNA和RNA的概念DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）是生物体内两种重要的核酸分子。
DNA是构成基因的遗传物质，而RNA则在细胞内参与了多种生物过程。
DNA的生物合成DNA的生物合成是一个复杂的过程，包括DNA复制和DNA修复。
DNA复制是指在细胞分裂前，将一份DNA复制成两份DNA的过程。
DNA修复则是指细胞在DNA受到损伤后，通过一系列的修复机制来修复DNA分子。
DNA的生物合成过程中，需要一系列的酶和蛋白质协同作用，如DNA聚合酶、单链结合蛋白、DNA螺旋酶等。
这些酶和蛋白质的作用使得DNA的生物合成过程高效而准确。
RNA的生物合成RNA的生物合成包括转录和翻译两个过程。
转录是指将DNA上的遗传信息转录成RNA的过程，而翻译则是指将RNA上的遗传信息翻译成蛋白质的过程。
RNA的生物合成过程中，同样需要一系列的酶和蛋白质协同作用，如RNA聚合酶、转录因子、核糖体等。
这些酶和蛋白质的作用使得RNA的生物合成过程高效而准确。
DNA和RNA的区别DNA和RNA在结构上有很大的区别。
DNA是由脱氧核糖和磷酸基团组成的双链分子，而RNA则是由核糖和磷酸基团组成的单链分子。
此外，DNA中的碱基有A、T、C、G四种，而RNA中的碱基有A、U、C、G四种。
DNA和RNA在功能上也有很大的区别。
DNA是遗传物质，储存了生物体的遗传信息，而RNA则在细胞内参与了多种生物过程，如转录和翻译等。
总的来说，DNA和RNA在结构和功能上都有很大的区别，但它们在生物体内发挥着不可替代的作用。
对于生物学研究和医学应用而言，深入了解DNA和RNA的生物合成过程和功能，对于解决许多生物学问题和疾病治疗具有重要意义。
DNA与RNA复制
核酸外切酶
（二）、tRNA前体加工步骤（真核与原核相似）
a. b. c. d.
核酸内切酶在tRNA两端切断。 核酸外切酶从3’端逐个切去附加序列。 在tRNA3’端加上-CCA-OH。 核苷的修饰（修饰酶）
（三）、mRNA的加工
1）原核生物mRNA前体的加工 原核mRNA由单顺反子构成mRNA，一般不需加工，一经 转录，即可直接进行翻译。
DNA复制的精确性（高保真复制）
1、碱基的配对规律：摸板链与新生链之间的碱基配 对保证碱基配错几率约为1/104～1/105。
2、DNA聚合酶的3’→5’外切酶活性的校对功能，使碱 基的错配几率又降低100～1000倍。
3、DNA的损伤修复系统。
反转录
逆转录：以RNA为模板，合成DNA。与通常转录过程中遗传 信息流从DNA到RNA的方向相反。 反转录酶 （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RNA—DNA杂种分子）。 （2）RNase H酶活力，水解RNA—DNA杂种分子中的RNA， 可沿3’→5’和5’→3’两个方向起外切酶作用。 （3）DNA指导的DNA聚合酶活力。
（五）DNA连接酶
四、双链DNA复制的分子机制（原核）
（一）概况 起始－－－延长－－－终止 1、冈崎片段半不连续复制 复制叉由5’→3’方向连续复制，称为前导链； 另一条链复制叉由3’→5’移动，而DNA复制方 向不变，形成许多不连续片段，称为冈崎片 段，最后连接成完整的DNA，称为滞后链。
前导链：以3’ → 5’ 方向的亲
DNA和RNA的生物合成源自几个基本概念： 复制：以亲代DNA或RNA为模板，根据碱基配对 的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同 的子代DNA或RNA的过程。
比较DNA与RNA功能结构异同
DNA和RNA都是遗传物质，但它们的结构组成不同，DNA的组成是：脱氧核糖核苷酸，它又是由脱氧核糖和核苷酸组成的，而RNA是由核糖核苷酸组成的，核糖核苷酸是由核糖和核苷酸组成的。
RNA有好几种，每种的功能也不相同，比如信使RNA，就是转录DNA上的碱基的，还有转录RNA是将信使RNA上的碱基翻译到蛋白质，DNA就只有储存遗传物质的功能。
一、核酸的化学组成核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。
包括两类：一类为脱氧核糖核酸（DNA），另一类为核糖核酸（RNA）。
DNA存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息；RNA存在于细胞质和细胞核中，参与细胞内遗传信息的表达。
核酸的基本组成单质是核苷酸，而核苷酸又是由碱基、戊糖、磷酸组成。
(一)碱基构成核苷酸的碱基主要有五种，分属嘌呤和嘧啶两类。
嘌呤类化合物包括腺嘌呤A和鸟嘌呤G两种。
嘧啶类化合物有三种，胞嘧啶C、胸腺嘧啶T和尿嘧啶U。
(二)戊糖与核苷、核苷酸戊糖是核苷酸的另一个主要成分，构成DNA的核苷酸的戊糖是β-D－2-脱氧核糖，而构成DNA的核苷酸的戊糖为β-D—核糖。
即RNA糖环上2号碳原子处连的是-OH，而DNA此处连的是-H。
表示碱基和糖环上各原子次序时，在碱基杂环上标以顺序1，2，3…；在糖环上标以l′，2′，3′… 以作区别。
碱基与戊糖通过糖苷键连接成核苷。
连接位置是C-1′。
核苷与磷酸通过磷酸酯键连接成核苷酸连接位置是C-5′。
此处可连接一个、二个、三个磷酸基团，称为核苷一磷酸、核苷二磷酸、核苷三磷酸。
二、DNA的结构与功能DNA与蛋白质一样，也有其一级、二级、三级结构。
（一）DNA的一级结构指DNA分子中核苷酸的排列顺序。
由于核苷酸的差异主要表现在碱基上，因此也叫做碱基序列。
四种核苷酸按一定排列顺序，通过磷酸二酯键连成主要核苷酸链，连接都是由前一核苷酸3′-OH与下一核苷酸5′-磷酸基形成3′-5′磷酸二酯键，故核苷酸链的两个末端分别是5′-游离磷酸基和3′-游离羟基，书写应从5′到3′。
《RNA生物合成》PPT课件
真核RNA需 要加工
rRNA tRNA mRNA
5’加 在转录过
帽 3’加
程中
剪尾接 转录后进行
精选ppt
33
第三节 真核生物转录后的加工
• 意义：转录生成的前体RNA,无生物学活性, 需加工变为成熟、有活性的RNA
• 加工种类：剪切与剪接、末端添加核苷酸、 修饰、RNA编辑
精选ppt
34
一、mRNA前体的加工
被切断
加尾信号
GC丰富序列
AATAA----- GTGTGT
A AAUAA
G GUGUGU
A
G
酶切
AATAA----- GTGTGT
A AAUAA A
G
GUGUGU
G
酶切 (继续转录，
AAUAA
GUGUGU
但5’端没 有“帽子”，
A
精选Gp加pt 尾
产物被降3解2 ）
转录后的加工
原核RNA不需加工，边转录边翻 译
例:同一转录本, 在不同的组织, 因剪接差异产生 各自不同的mRNA
• 剪接的本质：磷酸酯键的转移
• 剪接特点 ：剪接部位的结构为内含子末端的特定
序列，分布在内含子的三个部位，5‘端剪切点为
GU;3’端剪切点为AG；靠近3‘端含A序列的分
支点
精选ppt
41
• mRNA的剪接：
hnRNA被剪接体作用，剪除内含子、 连接外显子，产生成熟的mRNA的过 程
8
3、原料：四种磷酸核苷NTP,DNA中的T 在RNA合成中变为U
4、合成过程: 连续，方向：5'→3' 5、合成部位：细胞核内
精选ppt
9
二、原核RNA聚合酶
DNARNA核酸蛋白质的联系与区别PPT课件
名称
脱氧核糖核酸
核糖核酸
简称
DNA
RNA
元素组成
C、H、O、N、P
基本组成单位 脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
组
酸
成 五碳糖
磷酸 脱氧核糖
核糖
碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
一般结构
双链
单链
分布
主要在细胞核中
主要在细胞质中
功能
细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、
变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用
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蛋白质与核酸的比较表
蛋白质
核酸
基本元素 C、H、O、N C、H、O、N、P
基本单位
氨基酸
核苷酸
分子结构 氨基酸→多肽链→ 蛋白质
多样性 氨基酸种类、数量、 排列顺序，空间结构
DNA：双链 RNA：单链
核苷酸排列顺序
合成场所
核糖体内
细胞核内
主要功能 结构蛋白、催化、运 输、 调节、免疫等
遗传物质
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DNA、RNA和蛋白质初步水解及彻底水解的产物
比较项目 基本单位
初步水解
彻底水解
DNA
脱氧核苷酸
4种脱氧 核苷酸
磷酸、脱氧 核糖、碱基
核糖核苷酸 4种核糖 磷酸、核糖、
RNA
核苷酸 碱基
蛋白质
氨基酸
多肽
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氨基酸
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DNA与RNA知识点总结
DNA与RNA知识点总结DNA（脱氧核糖核酸）和 RNA（核糖核酸）是生命体内极其重要的两种核酸分子，它们在遗传信息的传递、表达以及生命活动的调控中发挥着关键作用。
一、DNA 的结构与功能1、结构DNA 是由两条反向平行的脱氧核苷酸链通过碱基互补配对形成的双螺旋结构。
脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成，含氮碱基包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
A 与 T 配对，G 与 C 配对，这种碱基互补配对原则保证了 DNA 复制和遗传信息传递的准确性。
2、功能DNA 最重要的功能是储存遗传信息。
生物体的遗传信息以特定的碱基序列形式存在于 DNA 分子中，这些信息决定了生物体的形态、结构和生理功能等特征。
二、RNA 的种类与结构RNA 主要有三种类型：信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体 RNA（rRNA）。
1、 mRNA它是从 DNA 转录而来，携带了合成蛋白质的遗传信息。
mRNA 的结构通常是单链，但在局部区域可能会形成一些二级结构。
2、 tRNAtRNA 呈三叶草形结构，其一端携带特定的氨基酸，另一端具有反密码子，能够与 mRNA 上的密码子互补配对，从而在蛋白质合成过程中将氨基酸准确地运输到核糖体上。
3、 rRNArRNA 与蛋白质结合形成核糖体，是蛋白质合成的场所。
三、DNA 与 RNA 的区别1、化学组成DNA 中的五碳糖是脱氧核糖，而 RNA 中的是核糖；DNA 中的碱基有 A、T、G、C，RNA 中的碱基有 A、U、G、C，其中 U（尿嘧啶）取代了 T（胸腺嘧啶）。
2、结构DNA 通常是双链结构，稳定且规则；RNA 多数为单链，结构相对不稳定，容易发生折叠和变形。
3、存在位置DNA 主要存在于细胞核中，少量存在于线粒体和叶绿体；RNA 则在细胞核、细胞质和核糖体中都有分布。
4、功能DNA 主要负责遗传信息的储存和传递；RNA 则在遗传信息的表达中发挥多种作用，如 mRNA 参与蛋白质的合成，tRNA 运输氨基酸，rRNA 构成核糖体。
DNA与RNA知识点总结
DNA与RNA知识点总结DNA（脱氧核糖核酸）和 RNA（核糖核酸）是生命体内极其重要的两种核酸分子，它们在遗传信息的传递、表达和调控等方面发挥着关键作用。
接下来，让我们详细了解一下它们的相关知识点。
一、DNA 的结构与特点1、化学组成DNA 由脱氧核苷酸组成，每个脱氧核苷酸包括一个脱氧核糖、一个磷酸基团和一个含氮碱基。
含氮碱基有腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）四种。
2、双螺旋结构DNA 分子呈现出双螺旋结构，就像一个扭曲的梯子。
两条链通过碱基之间的互补配对（A 与 T 配对，G 与 C 配对）相互连接，形成稳定的结构。
3、稳定性DNA 的双螺旋结构和碱基互补配对原则赋予了它较高的稳定性，这对于遗传信息的长期保存非常重要。
4、遗传信息的储存DNA 中的碱基序列携带了生物体的遗传信息，决定了生物体的各种特征和性状。
二、RNA 的结构与类型1、化学组成RNA 由核糖核苷酸组成，核糖核苷酸同样包含一个核糖、一个磷酸基团和一个含氮碱基。
但 RNA 中的含氮碱基与 DNA 稍有不同，其中尿嘧啶（U）取代了胸腺嘧啶（T）。
2、类型RNA 主要有三种类型：信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体 RNA（rRNA）。
（1）mRNA 是携带遗传信息从 DNA 到核糖体的桥梁，它的碱基序列决定了蛋白质的氨基酸序列。
（2）tRNA 呈三叶草形状，在蛋白质合成过程中负责搬运特定的氨基酸到核糖体上。
（3）rRNA 则是核糖体的组成部分，参与蛋白质的合成。
三、DNA 与 RNA 的功能1、 DNA 的功能（1）遗传信息的储存和传递DNA 是遗传信息的携带者，通过复制将遗传信息传递给子代细胞，确保了物种的延续和遗传稳定性。
（2）基因表达的调控DNA 上的特定序列可以调控基因的表达，决定何时、何地以及表达多少特定的蛋白质。
2、 RNA 的功能（1）mRNA 在蛋白质合成中的作用mRNA 以 DNA 为模板转录而成，然后携带遗传信息到核糖体，指导蛋白质的合成。
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第三讲DNA与RNA生物合成剖析
㈡、DNA的损伤修复
▪ 1． 错配修复 （mismatch Repair）
▪ 错配修复对DNA复制 忠实性的贡献力达102103，DNA子链中的错 配几乎完全都被修正， 充分反映了母链的重要 性。
第三讲 DNA与RNA的生物合成
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
▪ DNA是贮藏遗传信息的最重要的生物大分子。 DNA分子中的核苷酸排列顺序不但决定了胞内所有 RNA及蛋白质的基本结构，还通过蛋白质（酶）的 功能间接控制了细胞内全部有效成份的生产、运转 和功能发挥。贮藏在任何基因中的生物信息都必须 首先被转录生成RNA，才能够得到表达。DNA和 RNA虽然很相似，只有T或U及核糖的第二位碳原子 上有所不同，但它们的生物学活性却很不同。
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
1. DNA复制的起始 大肠杆菌中的复制起始位点是Ori C，全长
245Bp，该序列在所有细菌复制起始位点中都是保 守的。
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
(续表）
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
Topoisomerase，主要功能是消除DNA解链过 程中所产生的扭曲力。
DNA结合蛋白，使新解链的DNA保持稳定结构。 Primases，为DNA复制提供RNA引物。 DNA polymerases，合成新生DNA链，切除 RNA引物。 DNA Ligases，使新生DNA链上的缺口（3'-OH, 5'-p）生成磷酸二酯键。
DNA代谢
▪ 无论是只含有一对染色体的原核细胞还是带 有多对染色体的真核细胞，只有整个基因组 得到了完整准确的复制，细胞分裂才能顺利 发生。所以说，DNA复制的起始，标志了细 胞进入一个新的周期。
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
㈠、DNA复制
▪ 根据反应阶段和所需的不同酶类，DNA的 复制可被分为三个阶段，即复制起始、延伸 和终止。每个DNA复制的独立单元被称为复 制子（replicon），主要包括复制起始位点 （Origine of replication）和终止位点 （terminus）。原核生物的整个染色体上一 般只有一个复制起始位点。
▪ 整个DNA复制过程中，只有复制起始受细 胞周期的严格调控。
▪ "Once in each cell cycle。" 第三讲DNA与RNA生物合成剖析
▪ DNA甲基化与DNA复制起始密切相关。OriC 中有11个GATC回文结构（一般说来，256bp 才应有一个GATC重复）。DNA子链被合成 后，母链立即被甲基化（称为 hemimethylated）。此时，oriC与细胞原生 质膜相结合。只有当oriC被从膜上释放出来， 子链被Dam甲基化后，才能有效地与DnaA蛋 白结合，起始新一轮的DNA复制。复制起始 可能还受ATP水解过程调控，因为DnaA只有 与ATP相结合时才能与oriC区DNA相结合。
▪ 大肠杆菌DNA的复制需要有20种左右的酶 和蛋白质因子参与，整个DNA复制机器被称 之为DNA replicase system或replisome。
原核DNA复制动画 注第三:（讲DN需A与软RNA件生物支合成持剖析）
DNA replicase system
Helicase，任何DNA在被复制前都必须解开双 链，这个过程是由helicase来完成的，它可在ATP 的作用下将DNA母链不断解开形成单链。
▪ RNA主要以单链形式存在于生物体内，其高级结 构很复杂；RNA既担负着贮藏及转移遗传信息的功 能，又能作为核酶直接在细胞内发挥代谢功能。
▪ 蛋白质是生物信息通路上的终产物，一个活细胞 在任何发育阶段都需要数千种不同的蛋白质。因此， 活细胞内时刻进行着各种蛋白质的合成、修饰、运 转和降解反应。
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
第三讲DNA与RNA生物合成剖析DNA子链的延伸
▪ 主要包括两个不同但相互有联系的事件， 即前导链和滞后链的合成。由DNA helicase 解开双螺旋，由拓朴异构酶消除DNA链上的 扭曲力，SSB结合使DNA单链稳定。
▪ 前导链的合成：由DnaG（primase）在复 制起始位点附近合成一个10-60 nt的RNA引 物，然后由polII把dNTP加到该引物上。 滞后链的合成：产生Okazaki fragments， 消除RNA引物并由DNA pol I补上这一小段 DNA序列，由DNA Ligase把两个片段相连。
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
▪ DNA复制起始中的主要步骤 a. 大约20个左右的DnaA蛋白首先与OriC中 的4个9碱基重复区相结合； b. 识别并使3个13碱基串联重复区DNA形成 开环结构； c. DnaB蛋白在DnaC的帮助下与未解链序列 结合。每六个DnaB蛋白形成一组并与一条 DNA母链结合，可在不同方向同时起始DNA 的复制。当细胞中存在足够的SSB和DNA gyrase时，DnaB的解链效率非常高。
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
4. 真核细胞DNA的复制比大肠杆菌更复杂
▪ 真核生物的origin of replication被称为ARSautonomously replicating sequences或者被称 为replicators。Yeast replicators长约150dp， 有多个保守重复区，共有约500个replicators分 布于酵母的17条染色体中。
第三讲DNA与RNA生物合成剖析
3. DNA链的终止 ▪ 当子链延伸达到terminus region（ter，带
有多个20bp序列）时，DNA复制就终止了。 Ter有点像一个陷井（trap），使复制叉只能 进入，不能出来。Ter的功能主要是由TerTus复合物（ter utilization substance）来完 成的。