核酸生物合成
生物化学核酸的合成总结
生物化学核酸的合成总结
生物化学核酸的合成是一个复杂的过程，它涉及到原料的选择、反应的条件和方法等多方面的因素。
以下是一些重要的总结和建议：
原料的选择
- 氮碱基和磷酸需要选择高纯度的化学试剂。
- 脱氧核糖需要通过专业的方法和设备进行合成。
- 有机溶剂需要使用高纯度的溶剂。
反应的条件
- 酶法合成核酸是迄今为止最具可行性的方法，但需要特定的
反应条件。
- 化学法合成核酸需要控制好反应的温度、pH、浓度和时间等
因素。
- 合成核酸的反应过程中，需要对反应物进行保护，例如，甲
基化保护和二甲基氨基保护。
合成的方法
- 固相合成是一种常用的方法，能够高效地合成寡核苷酸。
- 液相合成是另一种常用的方法，能够合成较长的核酸序列。
- 化学法和酶法的结合可以实现更精确的合成，但需要更多的操作和经验支持。
总的来说，生物化学核酸的合成需要仔细的技术操作和合理的方法设计。
当这些因素得到合理的控制和平衡时，生物化学核酸的合成可以实现高效、准确和规模化的要求。
东北师范大学生物化学第十二章 核酸的生物合成1
限制性 内切酶
3′—C—A—A—T—T
G—5′
粘性末端(该末端能与具有互补碱基的目的基 因的DNA片段连结 )
限制性内切酶：
识别DNA特定核苷酸序列 回文序列 限制性内切酶和核酸修饰酶共同作用， 保护自身的DNA 重要的生物化学工具酶
（八） 基因重组与DNA“克隆”
（九） 聚合酶链式反应（PCR）技术 与DNA扩增
不对称转录（以DNA的一条链位模板）
2 依赖DNA的RNA聚合酶
（1）以DNA为模板
（2）以四种核糖核苷三磷酸为底物 （3）链的生长方向是5′→3′（聚合酶） （4）不需要引物，也无校正功能
（5）产物第一个核苷酸带有3个磷酸基。
（1）大肠杆菌RNA聚合酶
全酶
α2 β β/ σ ω
核心酶（催化磷酸二酯键的形成） 识别起始位点
SSB防止双链 DNA形成
DNA旋转酶 (拓扑异构酶）
冈崎片段的RNA引物
冈崎片段需要引物，RNA引物的合成 “引发”：
引物合成酶：RNA聚合酶，催化合成约10个核苷酸
引物体
（催化合成 引物） 几种蛋白质
引物RNA在复制过程中暂时存在，最后通过PolⅠ的 5′→3′外切酶活力水解。
（3）DNA链的延长
5′→3′ 3′→5′ 5′→3′ 核酸外切酶 核酸外切酶 聚合酶
Klenow fragment
该酶由一条多肽链组成，分子量为109KD。
1. DNA聚合酶Ⅰ
5′→3′聚合酶活性
催化DNA链的延长
3′→5′外切酶活性
校对功能
5′→3′外切酶活性
切除RNA引物 DNA损伤修复
DNA聚合酶Ⅰ 分子量 每个细胞中的分子数
（1）大肠杆菌RNA聚合酶
核酸的生物合成
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。
生物化学：第七章 核酸的生物合成
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。
生物化学核酸的生物合成
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
第十章 核酸的生物合成
第十章核酸的生物合成
一、名词解释
半保留复制、不对称转录、反转录、冈崎片段、前导链、模板链、内含子、顺反子、启动子、转录单位、强终止、半不连续复制、复制子、基因突变、聚合酶链式反应（PCR）、核酶
二、计算题
1. 一个线性双链DNA分子经过5代复制后，原始DNA占总DNA的比例是多少？
2. 假设大肠杆菌的转录速度为每秒50个核苷酸残基，计算RNA聚合酶合成一个编码分子量为1
000 000的蛋白质的mRNA大约需要多少时间？（氨基酸平均分子量为110）
3. 大肠杆菌DNA分子量为2.2×109，如果用于合成RNA引物所消耗的能量忽略不计，问从ATP
和dNMP混合物开始复制大肠杆菌DNA共消耗多少ATP？若在有氧条件下，需要多少分子葡萄糖彻底氧化才能提供这些能量？（每对核苷酸的平均分子量为670）
三、问答题
1. DNA的什么结构特征为其半保留复制提供了基础？
2. 如何实验验证在复制叉区域存在许多小片段？冈崎片段是怎样开始的? 一条DNA链的切口是
怎样连接的?
3. 参与复制的酶和蛋白质因子有哪些？复制的基本规律是什么？简述原核生物DNA的复制过程。
4. DNA的半保留复制是如何证明的？生物学意义是什么？
5. 真核生物DNA的复制与原核生物有何区别？
6. 大肠杆菌RNA聚合酶如何识别启动子？
7. 转录和复制有何区别？
8. 真核生物的转录与原核生物转录有何区别？
9. 核酸合成的抑制剂有哪些类型？
1。
生化-核酸生物合成知识点整理
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。
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3'
A GAACCT T G T CT T G G AA C
5' 模板链
连
5'
P P P P P P P P P 3' OH
接
缺口
酶
连接酶
ATP或NAD＋
连 接
Mg2+
PPi或NMN
切 3'
口
A GAACCT T G
5' 模板链
T CT T G G AA C
第一节 DNA旳生物合成
一、DNA旳复制（DNA指导下旳DNA合成） 二、逆转录作用（RNA指导下旳DNA旳合成） 三、DNA突变 四、 DNA旳损伤与修复
一、DNA旳半保存复制
1、概念和试验根据 2、原核生物DNA聚合反应有关旳酶类
3、原核细胞DNA旳复制旳起始点和方式
4、原核细胞DNA旳复制过程（半不连续复制） 5、DNA复制旳忠实性 6、真核细胞DNA旳复制
碱基配对原则） b、DNA聚合酶旳校对功能（错配碱基被3’-5’
外切酶切除）
c、起始时以RNA作为引物
DNA 旳半 保存 复制 试验 根据
1958年Meselson & stahl用同位素 示踪标识加密度 梯度离心技术试 验,证明了DNA是 采用半保存旳方 式进行复制.
[15N] DNA [14N- 15N] DNA
原核生物DNA聚合反应有关旳酶类
（1）DNA聚合酶(DNA polymetases)
（2）引物酶(peimase)和引起体 (primosome) ：开启RNA引物链
旳合成。
(3） DNA连接酶（DNA ligase）
核酸与蛋白质的生物合成
核酸与蛋白质的生物合成生物合成是指生物体内分子的合成过程。
核酸和蛋白质作为生命体内的两种重要生物分子，在细胞内经历了一系列复杂的合成过程。
本文将对核酸和蛋白质的生物合成进行详细介绍。
一、核酸的生物合成核酸是由核苷酸组成的生物高分子，包括DNA和RNA两种类型。
DNA是储存遗传信息的分子，而RNA则参与信息的传递和蛋白质合成。
核酸的生物合成主要涉及DNA的复制和RNA的转录两个过程。
1. DNA的复制DNA的复制是指在细胞分裂过程中，DNA分子能够准确地复制并传递给下一代细胞。
复制的过程主要包括三个步骤：解旋、复制和连接。
首先，在复制起点处，酶将DNA的双链分子解开，形成两条单链。
接着，酶会聚在单链上，以单链为模板合成互补的新链，形成两个完全相同的DNA分子。
最后，两条新的DNA链通过连接酶重新连接在一起，形成完整的DNA分子。
2. RNA的转录RNA的转录是指通过RNA聚合酶将DNA的信息转录成RNA分子的过程。
转录分为三个主要步骤：识别、合成和终止。
首先，RNA聚合酶会在DNA上找到转录起点，从而识别何处开始转录。
然后，酶会在DNA模板链上逐个引入互补的核苷酸，合成与DNA链一致的RNA链。
最后，在终止信号的作用下，RNA聚合酶停止转录，RNA分子与DNA分离。
二、蛋白质的生物合成蛋白质作为细胞内功能的主要执行者，其生物合成包括两个主要过程：转录和翻译。
1. 转录转录是指通过RNA聚合酶将DNA的信息转录成RNA的过程。
与RNA的转录类似，转录也包括识别、合成和终止三个主要步骤。
在转录过程中，RNA聚合酶会识别DNA上的启动子区域，并通过与DNA 的互补配对，在RNA链上合成与DNA模板链一致的RNA链。
最后，在转录终止信号的作用下，RNA分子与DNA分离。
2. 翻译翻译是指通过核糖体将RNA的信息转化为蛋白质的过程。
翻译过程主要包括三个主要步骤：起始、延伸和终止。
首先，在起始信号的引导下，核糖体会找到mRNA上的起始密码子，并将起始tRNA与其配对。
核酸的生物合成(本)
DNA聚合酶II： 单链，以切口双链DNA为模板。活性极低 DNA聚合酶Ⅲ: 共10种亚基。功能与聚合酶I相似，起DNA 复制作用。每秒可聚合1000个碱基。
DNA聚合酶Ⅲ
12.1.3.3 双链DNA复制的分 子机制 （1）半不连续复制过程 新 DNA 的 一 条 链 是 按 5’→3’方向连续合成的， 称为前导链。 另一条链的合成则是不 连续的，即先按5’ →3’方 向合成若干短片段（冈崎片 段），再通过酶的作用将这 些短片段连在一起构成第二 条子链，称为后随链。
• DNA新链合成时需要:
–四种脱氧核苷三磷酸、 –Mg2+ 、DNA模板、 –与模板DNA互补的一小段多核苷酸引物， –酶的活性部位含有紧密结合的Zn2+。
DNA聚合酶Ⅰ的功能 1. 5‘→3’聚合功能 2. 3‘→5’外切活性 3. 5‘→3’外切活性 (1)切口平移 (2)链的置换； (3)模板转换
而其mRNA却容易获得时，就可以利用反转 录酶制备合成该基因。
• 测定其mRNA序列再反推出RNA的序列。
12.1.6 DNA的损伤与修复 紫外光照射可以使DNA链中相邻的嘧啶形成 一个环形丁烷，主要产生胸腺嘧啶二体。
光复活修复：
光复活机制是可见光激活了光复活酶，使之 能分解由于紫外光照射而产生的嘧啶二体。
Hale Waihona Puke 12.1.7 细菌的限制—修饰系统
• 能识别DNA特定核苷酸序列的核酸内切酶，
简称为限制酶。
• 限制酶能在特定核苷酸序列处切开核苷酸
之间的键，使DNA产生双链裂口，进而被脱 氧核糖核酸酶水解。
•细菌DNA受到专一性密切相关的“修饰甲
基化酶”和“限制酶”的保护。
•相应的限制酶将水解断裂任何具有未曾甲
核酸的生物合成
三、 真核生物DNA复制的特点
真核生物每条染色质上可以有多个复制起始点
5’ 3’ ori ori ori ori 3’ 5’
5’
3’
3’
5’
复制子
2006-8 第十三章 核酸的生物合成 45
真核生物的DNA聚合酶
DNA-pol ：起始引发，有引物酶活性。 DNA-pol ：参与低保真度的复制 。 DNA-pol ：在线粒体DNA复制中起催化作用。 DNA-pol ：延长子链的主要酶，有持续合成DNA
功能 具有高活性的5′→3′聚合酶作用 ，是原核生物 复制延长中真正起催化作用的酶。 3′→5′外切酶 活性, 能切除错配的碱基 ，具有校读功能。
第十三章 核酸的生物合成
2006-8
33
E．coli三种DNA聚合酶的比较
DNA Pol I
5′→3′聚合酶 活性 3′→5′核酸外 切酶活性
DNA Pol II +
2006-8
第十三章 核酸的生物合成
47
端粒酶（telomerase）
端粒酶是蛋白质和RNA的复合物 组成:
端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR) 端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1)
端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse
聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶 模板(template) : 解开成单链的DNA母链
引物(primer):
提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合
其他的酶和蛋白质因子
2006-8
第十三章 核酸的生物合成
第十二章 核酸的生物合成
（二）DNA复制的起始点和方向 复制的起始点和方向
P247
见后。
（三）原核细胞DNA的复制 原核细胞 的复制 指导下的DNA合成） 合成） （DNA指导下的 指导下的 合成
1. DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶是催化DNA合成的酶；
P248
现已从大肠杆菌中分离出DNA聚合酶Ⅰ～Ⅴ；
大肠杆菌（原核） 大肠杆菌（原核）DNA聚合酶 聚合酶
概 念（2-1） ）
模板： 模板： 能提供合成一条互补链所需精确信息的核酸链； 复制： 复制： 指以原来DNA分子为模板 模板(template)合成出相同分子的 模板 过程； 转录： 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； 复制和转录是核酸生物合成的两种途径； 复制和转录是核酸生物合成的两种途径；
放射自显影实验过程
他将3H脱氧胸苷标记大肠杆菌DNA，然后用溶菌酶把细 胞壁消化掉，使完整的染色体DNA释放出来，铺在一张 透析膜上，在暗处用感光乳胶覆盖于干燥了的表面上, 放置若干星期，在这期间，3H由于放射性衰变而放出β 粒子，使乳胶曝光生成银粒； 显影以后，银粒黑点轨迹勾画出DNA分子的形状，黑点 数目代表了3H在DNA分子中的密度。把显影后的片子放 在光学显影镜下可观察到大肠杆菌染色体的全貌：
3. 双链 双链DNA复制的分子机制 复制的分子机制
P250
DNA的两条链都能作为模板同时合成出两条新互补链； DNA分子的两条链反向平行：一条链走向为5’→3’，另 一条链为3’→5’； 所有已知DNA聚合酶的合成方向都是5’→3’，DNA在复 制时两条链如何同时作为模板合成其互补链？ 日本学者冈崎 冈崎等提出了DNA的不连续复制模型： 冈崎
连接酶和DNA链的连接 （3）DNA连接酶和 ） 连接酶和 链的连接
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第十章核酸的生物合成已知DNA是生物遗传的主要物质基础，是遗传信息的载体。
但它是怎样把信息传递给子代并进行表达的？已证明DNA可进行自我复制，即在细胞分裂时，—个DNA分子可复制成两个与原来完全相同的DNA分子，并分配在两个分裂的子细胞中，这是把遗传信息传给子代的方式。
在后代的生长发育过程中，遗传信息自DNA转录——即把其分子中某些片段的信息转抄在RNA分子中，此种RNA称为信使RNA （mRNA），它们再指导合成特异的蛋白质（翻译），并由这些蛋白质表现出生命活动的特征，执行各种生命功能。
这种转录和翻译，即为遗传信息的表达过程。
第一节DNA的生物合成DNA是由其组成单元脱氧核苷三磷酸聚合起来的生物大分子。
活体内合成的新的DNA必须维持亲代细胞内原有的DNA分子结构，这样才得以保持遗传性状不变。
现已知无论是高等生物或低等生物，体内DNA的合成都是以原有的DNA为模板“浇铸”而成，因此它们的结构和功能都能保持和亲本一模一样，所以DNA的合成也往往称为DNA复制。
—、DNA的复制方式原核生物每个细胞只含有一个染色体；真核生物每个细胞则含有多个染色体。
在细胞增殖周期的一定阶段，整个染色体组都将发生精确的复制，随后以染色体为单位把复制的基因组分配到两个子代细胞中去。
染色体DNA的复制与细胞分裂之间存在密切的相互联系，一旦复制完成，即可发动细胞分裂；细胞分裂结束后，又可开始新的一轮DNA复制。
1. 半保留复制DNA由互补的两条多核苷酸链组成。
一条链上的核苷酸排列顺序决定了另一条链的核苷酸排列顺序。
由此可见，DNA分子的每一条链都含有合成它互补链所必需的全部信息。
1953年，Wotson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时即推测，DNA复制时两条互补链分开，然后在每条链上按碱基配对的方式合成新的互补链，以组成新的DNA分子。
这样新形成的两DNA分子与原来的DNA分子的碱基顺序完全一样。
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，这种复制方式称为半保留复制。
二、复制的起点和方向DNA的复制开始于染色体上固定的起始点。
超始点是含有100～200个碱基对的一段DNA。
先是DNA 的两条链在起始点分开形成叉子样的“复制叉”，随着复制叉的移动完成DNA的复制过程。
细胞内存在着能识别起始点的特种蛋白质。
DNA复制可以朝一个方向，也可以朝两个方向进行。
三、与DNA复制有关的酶和蛋白质DNA的复制是一个十分复杂的过程，但能精确高速地进行，极少出现错误（错误机率10－8～10－9），这是许多酶和蛋白质共同作用的结果。
（一）DNA聚合酶1．大肠杆菌DNA聚合酶DNA复制过程中最基本的酶促反应是四种脱氧核苷酸的聚合反应。
1956年Kornberg等首先从大肠杆菌提取液中分离出催化此反应的酶。
他们将大肠杆菌提取液与32p标记α—磷酸根的四种脱氧核苷三磷酸（dA TP，dTTP，dGTP，dCTP）的混合物一同温育，发现32P掺入到延伸的DNA链的核苷酸残基之间的3＇，5＇—磷酸二酯键中去。
催化这个反应的酶称为DNA聚合酶，其后从不同的生物中都找到了这种酶。
2. 真核生物DNA聚合酶在发现大肠杆菌DNA聚合酶后不久，从小牛胸腺中也分离到了DNA聚合酶。
其后，曾对各种真核生物，包括动物、植物和微生物，广泛研究了它们细胞中的DNA聚合酶。
现已知，在真核生物中存在四种DNA聚合酶，分别为α、β、γ、δ。
（二）DNA连接酶（DNA Ligase）DNA聚合酶只能催化多核苷酸链的延长反应，不能使链连接，环状DNA的复制表明，必定有一种酶，能催化链的两个末端之间形成共价连接。
1967年几个实验室同时发现了DNA连接酶。
它催化双链DNA 中一条链断口的末端3＇—OH 与5＇—磷酸基之间形成3＇，5＇—磷酸二酯键，把两段DNA 共价连接起来。
（三）引发酶已知的DNA聚合酶都不能催化复制的起始，需要具有3＇—OH的多聚核苷酸作引物。
许多实验证明，引物是在DNA复制前先行合成的一小段RNA。
（四）参与DNA双螺旋解开的酶和蛋白质1．DNA旋转（gyrase)DNA旋转酶兼有内切酶与连接酶的活力，能迅速使DNA的二条链断开又接上。
当与ATP水解产生ADP和pi的反应偶联时，使环状DNA从松驰态转变为超螺旋状态；在没有ATP时可使超螺旋DNA变为松驰态。
旋转酶可协助解链酶使DNA解旋成为复制的模板，又可使完成了复制的两个子代环状双螺旋DNA 互相分开。
DNA旋转酶广泛存在于各种生物中，是完成DNA复制所必需的酶。
2．DNA解链酶（helicase）DNA解链酶是一类能通过水解ATP获得能量使DNA双链中氢键断开的酶，也称为松链蛋白。
3．单链结合蛋白（single —strand binding protein，SSB）DNA解开的两条单链随即被单链结合蛋白SSB所覆盖。
它的功能在于稳定DNA解开的单链，阻止复性和保护单链部分不被核酸酶降解。
四、原核细胞DNA的复制过程1．起始2．链的延长3．终止在DNA复制过程中需要有数种酶或蛋白质参与。
在不同的生物中，DNA复制的细节亦有所不同，但基本情况大致相似。
现根据大肠杆菌中的材料，将DNA复制过程总结如下。
（1）辨认起始点特异的蛋白可以在DNA模板上辨认DNA复制的起始点。
由此启动，开始合成RNA 引物。
RNA聚合酶有辨认起始点的作用。
（2）DNA的解链由DNA旋转酶和解链酶协同作用，使DNA双链松弛并使氢键局部解开。
（3）RNA引物的生成以DNA为模板，在DNA指导的RNA聚合酶催化下，合成由50～100个核苷酸组成的短段RNA，合成方向由5＇→3＇。
（4）在RNA引物上合成DNA 首先，以DNA双链中3＇→5＇方向的链为模板，在引物RNA的3＇—端连续地合成其互补链，此为前导链。
同时，以DNA双链的另一链为模板，在若干RNA引物的3＇—端合成冈崎片段。
（5）RNA引物的脱落和补缺口DNA聚合酶I催化（由5＇→3＇外切）切除引物。
切除RNA引物的部位，按碱基互补原则，沿5＇→3＇方向用与模板互补的脱氧核苷酸残基填满，完成冈崎片段的延长。
（6）在连接酶的作用下将相邻的DNA片段以3＇，5＇—磷酸二酯键连接起来形成滞后链。
五、真核细胞DNA的复制真核生物DNA的复制速度比原核生物慢，基因组比原核生物大，然而真核生物染色体DNA上有许多复制起点，它们可以分段进行复制，故此可以加速复制的进行。
在真核细胞DNA复制过程中，BNA引物较小，约由10个核苷酸组成，冈崎片段也较小，约由100个核苷酸组成。
此外，DNA聚合酶、连接酶以及与DNA双螺旋解旋有关的各种酶和蛋白质都与原核细胞中相应的酶和蛋白质有相似的性质。
真核生物复制叉的移动速度虽较慢，但由于多起点双向复制，所以复制总速度比原核生物快。
综上所述，将DNA复制的基本特点总结如下：复制是半保留的；细菌或病毒的DNA复制起始于一个特定位点，真核细胞染色体DNA复制有多处起始点；复制可是单向的，多数是双向的，双向复制时两个复制叉前进的速度不一定相同；复制时每条链都由5＇→3＇端延长；复制的过程是半不连续的，前导链是连续合成的，滞后链是不连续合成的，相邻的DNA片段由连接酶连接成DNA新链；DNA复制是在RNA引物上起始的，RNA引物以后被酶切除；复制可能有多种机制，既使在同一细胞里，可能因环境——温度、营养条件、酶的丰富程度、dNTP供应是否平衡、模板是否被外界环境损伤等情况，复制也可以采用不同的方式。
第二节DNA的损伤和修复在自然界中，生物经常受到种种物理或化学因素以及在代谢过程中产生的自由基的影响，从而使DNA 受到损伤。
DNA的损伤往往导致突变、癌变或死亡。
不过生物在长期演化的过程中形成了一套修复的机制。
修复之后虽然免于死亡，但仍难免遭到突变或致癌的危险。
一、DNA损伤的各种结构改变1. 碱基缺失或插入酸或高温都可以导致碱基缺失。
在生理温度下，每天每一哺乳动物的基因组可以失去10 000个嘌呤。
DNA受到嵌入剂如吖啶类化合物作用，可以使复制时发生碱基缺失或增加，从而导致移码突变。
2．碱基改变电离辐射、烷化剂都可以修饰碱基，碱基类似物或核苷酸类似物可以代替正常的碱基或核苷酸掺入到正在复制中的DNA分子内。
如果DNA聚合酶的校阅功能（3＇→5＇外切活力）缺陷，便不能除去那些错误掺入的核苷酸。
又如胞嘧啶、腺嘌呤等由于自发的脱氨或是与亚硝酸反应而脱氨形成尿嘧啶和次黄嘌呤等错误的碱基。
3．形成胸腺嘧啶二聚体DNA经紫外线照射后，同一条链上相邻的两个嘧啶碱基（尤其是两个相邻的胸腺嘧啶）之间可以交联形成环丁烷基的结构，当这两个相邻碱基为胸腺嘧啶时，这一结构便称为胸腺嘧啶二聚体。
这一结构的存在将使双链发生扭曲，从而影响复制。
不同的嘧啶所形成二聚体的机率不相同，比率大致是：除了以上几种类型的损伤外，还有链的断裂、链与链之间发生交联等。
含有二聚物的DNA双链二、修复机制1．光复活修复2．切除修复三、修复缺陷与疾病癌症和DNA修复系统有一定的关系。
着色性干皮病是一种罕见的皮肤病。
患者对紫外线特别敏感，往往发展成为皮肤癌。
这是一种遗传性疾病，通过常染色体以隐性方式传递。
患者的细胞培养物内聚合酶活力并不缺陷，但不能切除二聚物，可被T4噬菌体的内切酶V所补偿，表明患者的修复系统中内切酶缺陷。
其它如毛细血管共济失调症、贫血病等亦都属于人类DNA修复缺陷的疾病。
第三节RNA的生物合成贮存于DNA中的遗传信息需要通过转录和翻译而得到表达。
转录过程中，DNA的一条链作为模板，在其上合成出RNA分子，合成以碱基配对方式进行，所产生的RNA链与模板DNA互补。
细胞内各类RNA，包括参与翻译过程的mRNA，rRNA，tRNA，以及具有特殊功能的小RNA，都是以DNA为模板，在RNA 聚合酶的催化下合成的。
最初的转录产物通常需要经过一系列断裂、拼接、修饰等加工过程才能成为成熟的RNA分子，在某些病毒繁殖时，还能以RNA为模板合成RNA，即进行RNA复制。
致癌RNA病毒能以RNA为模板合成DNA，即进行逆转录。
（一）DNA指导的RNA聚合酶催化RNA合成的酶称为RNA聚合酶。
该酶许多性质与DNA聚合酶相似。
RNA聚合酶需以四种核苷三磷酸为底物，并以适当的DNA作为模扳，RNA的合成反应不需要引物，由RNA聚合酶从单核苷酸的3＇—OH上逐个加上核苷酸，与模板DNA反向平行，从5＇→3＇方向合成。
反应是可逆的，但焦磷酸的分解可推动反应趋向聚合。
模板DNA与转录产物RNA的碱基配对关系是：dA —U，dG —C，dT —A，dC —G聚合反应可用下式表示：（二）原核细胞的转录作用原核细胞的转录作用分三个阶段进行。
1．转录的起始2．RNA链的延伸起始反应完成后，核心酶沿DNA链滑动，并按模板序列选择核糖核苷酸，第二、三……个核苷酸依次转录，RNA链逐渐延长。