RNA指导的DNA复制(逆转录)及病毒的复制
生物化学讲义16-DNA的复制、修复和重组 考研生物化学精编辅导讲义
第三部分、分子生物学－信息途径第十六节：DNA的复制、修复和重组中大历年考题：一、填空题1. DNA 复制时，引发前体和引发酶构成____________。
（0828）2. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。
（0724）3. 基因组中能独立复制的单位称__________。
（0725）4. 现已发现大肠杆菌有五种不同的DNA 聚合酶，其中真正负责DNA 复制的是_________。
（0619）5. DNA 复制的两大特点是_________复制和_________复制。
（0501）6. 基因组中能够独立复制的单位称_________。
（0502）7. DNA 连接酶催化的连接反应需要能量供给，大肠杆菌以_________为能量来源，而动物细胞以_________为能量来源。
（0503）8. 大肠杆菌的三种DNA 聚合酶中有5’-3’外切酶活性的是_________。
（0504）9. 真核生物DNA 聚合酶中负责冈崎片段合成的是_________。
（0505）10. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。
（0506）11. DNA 复制后最常见的修饰是某些碱基的___________，目的是自我识别，以免受到自身核酸内切酶的破坏。
（0524）12. 反向重复序列_________（05三7）13. 基因突变________（05三9）14. 复制体________（05三10）15. 基因家族_________（04三5）16. 复制子__________（04三8）二、判断题1. 生物物种随基因组增大，独特基因减少，家族基因增多。
（0820）2. 细胞器基因组都是环状DNA 分子。
（0828）3．小鼠基因组的中性位点的年替换率大于人类的基因组。
（0830）4. 原核生物和真核生物的聚合酶都是以dNTP 为底物。
（0719）5. 噬菌体的整合由整合酶引发，其功能相当于Ⅱ型拓扑异构酶。
2022~2023年高三四月综合检测生物题带答案和解析(江西省九江市井冈山中学)
选择题下列关于细胞结构与其功能相适应特征的叙述中，不正确的是（）A. 蛋白质合成旺盛的细胞中核糖体较多B. 代谢强度不同的细胞中线粒体数目有差异C. 合成胰蛋白酶的胰岛细胞中内质网发达D. 携带氧气的哺乳动物成熟红细胞没有细胞核【答案】C【解析】细胞的大小、结构、功能各不相同，主要与细胞内细胞器的种类和数量多少有关，正确理解各细胞器的功能，在此基础上解答此题。
核糖体是合成蛋白质的场所，因此蛋白质合成旺盛的细胞中核糖体较多，A正确；线粒体是有氧呼吸的主要场所，细胞代谢需要的能量主要由线粒体提供，因此代谢强度不同的细胞中线粒体数目有差异，B 正确；胰蛋白酶是由胰腺细胞合成的，而不是由胰岛细胞合成的，胰岛细胞合成并分泌胰岛素或胰高血糖素，C错误；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，D正确；因此选C。
选择题人原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的方式为主动运输（消耗钠离子的渗透能），而肾小管上皮细胞内的葡萄糖进入组织液的方式为协助扩散。
下列相关叙述或推理合理的是（）A.葡萄糖从肾小管上皮细胞进入组织液不需要膜蛋白的协助B.各种细胞主动吸收葡萄糖时都需要ATP直接提供能量C.肾小管上皮细胞吸收钠离子的速率影响葡萄糖的吸收D.肾小管上皮细胞内外葡萄糖的浓度差不会影响葡萄糖的运输【答案】C【解析】物质跨膜运输方式的比较特点、举例被动运输主动运输自由扩散协助扩散运输方向（逆、顺浓度梯度）高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度是否需要载体不需要需要是否消耗细胞的代谢的能量不需要不需要需要代表例子水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等葡萄糖通过红细胞等Na+、K+等离子通过细胞膜；葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞A、根据题干信息可知，葡萄糖进出肾小管上皮细胞的方式分别是主动运输和协助扩散，都需要载体蛋白的协助，A错误；B、根据题干信息可知，肾小管上皮细胞从原尿中吸收葡萄糖的方式是主动运输，消耗的是钠离子的渗透能，而不是ATP，B错误；C、由于肾小管上皮细胞从原尿中吸收葡萄糖消耗的是钠离子的渗透能，因此肾小管上皮细胞吸收钠离子的速率会影响葡萄糖的吸收，C 正确；D、葡萄糖进出肾小管上皮细胞的方式分别是主动运输和协助扩散，前者是逆浓度进行的，而后者是顺浓度梯度进行，即二者都与葡萄糖的浓度有关，因此肾小管上皮细胞内外葡萄糖的浓度差会影响葡萄糖的运输，D错误。
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。
DNA复制与转录、翻译、PCR的区别
脱氧核苷酸连接到模板链上，并使脱氧核苷酸之间过磷酸二酯键连接；3、沿着模板链不断延伸，最终形成两个一模一样的DNA分子。
补配对原则，游离的核糖核苷酸与脱氧核苷酸配对，3、核糖核苷酸间通过磷酸二酯键连接成RNA（mRNA，tRNA，rRNA）体．另一端的反密码子与mRNA上的密码子配对，两氨基酸间形成肽键。
核糖体继续沿mRNA移动，每次移动一个密码子，至终止密码结束，肽链形成解开的两条链分别与引物结合；3、延伸：在Taq酶的作用下，按碱基互补配对原则，脱氧核苷酸之间过磷酸二酯键连接成新链。
重复上述三步，就能获得大量的目的基因。
模板去向复制后，模板链与新形成的子链形成双螺旋结构转录后，模板链与非模板链重新形成双螺旋结构分解成核糖核苷酸扩增后，模板链与新合成的子链形成具有双螺旋结构的目的基因特点1、边解旋边复制；2、半保留复制边解旋边转录一条mRNA可与多个核糖体结合翻译成多条相同的多肽链1、半保留复制；2、快速大量复制产物形成两个完整的DNA分子三种单链RNA 蛋白质(多肽链)短时间内形成大量的目的基因DNA复制、转录、翻译、；逆转录以及PCR技术比较二、在基因过程的各种检测和鉴定：1、标记基因：为了检测目的基因（目的基因表达载体）是否导入受体细胞； 2、用DNA分子杂交法：检测目的基因是否插到染色体DNA上（工具：基因探针）3、用DNA分子杂交法：检测目的基因是否转录出mRNA（工具：基因探针）；4、用抗原—抗体杂交法：检测mRNA是否翻译出蛋白质；5、鉴定：个体水平鉴定：比如抗虫实验。
一、命题规律与趋势纵向分析近五年高考生物试题看，基因表达是考查的重点之一，多出现在选择题中。
从命题角度来看，高考重点考查基因表达涉及转录与翻译两个生理过程和这两个生理过程的比较以及与中心法则、其他生理过程的比较。
预计2013年高考，重点以考查转录和翻译两生理过程为主，会和DNA复制、遗传定律等知识多角度的交叉综合考查。
单股RNA病毒的复制
单股RNA病毒的复制RNA病毒核酸多为单股，病毒全部遗传信息均含在RNA中。
根据病毒核酸的极性，将RNA病毒分为二组：病毒RNA的硷基序列与mRNA完全相同者，称为正链RNA病毒。
这种病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用，附着到宿主细胞核糖体上，翻译出病毒蛋白。
从正链RNA病毒颗粒中提取出RNA，并注入适宜的细胞时证明有感染性；病毒RNA硷基序列与mRNA互补者，称为负链RNA病毒。
负链RNA病毒的颗粒中含有依赖RNA 的RNA多聚酶，可催化合成互补链，成为病毒mRNA，翻译病毒蛋白。
从负链RNA病毒颗粒中提取出的RNA，因提取过程损坏了这种酶，从而无感染性。
1．正链RNA病毒的复制以脊髓灰质炎病毒为例，侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上，翻译出大分子蛋白，并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白，如依赖RNA的RNA聚合酶。
在这种酶的作用下，以亲代RNA为模板形成一双链结构，称“复制型（Replicative form）”。
再从互补的负链复制出多股子代正链RNA，这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构，秒“复制中间体(Replicative intermediate) ”。
新的子代RNA分子在复制环中有三种功能：（1）为进一步合成复制型起模板作用；（2）继续起mRNA作用；（3）构成感染性病毒RNA。
2．负链RNA病毒的复制流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。
病毒体中含有RNA的RNA聚合酶，从侵入链转录出mRNA，翻译出病毒结构蛋白和酶，同时又可做为模板，在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。
RNA病毒的复制途径DNA病毒在其基因组复制和表达过程中利用许多的宿主蛋白质。
RNA病毒的复制则面临一个特殊的问题，即未受侵染的宿主细胞没有按照RNA模板的指令合成RNA的酶。
因此，RNA 病毒必须含有合成这类酶的遗传信息。
在RNA病毒中果然先后发现了RNA指导的RNA聚合酶(也叫做RNA复制酶)或RNA指导的DNA聚合酶(也叫做反转录酶)。
第三章-3.4RNA复制(延伸讲解)
逆转录病毒的生活史
1.附着与融合 2.核心颗粒释放和逆转录 3.原病毒DNA进入细胞核 4.整合 5.转录及后加工 6.转录物输出到细胞质 7.翻译及翻译后加工 8.新病毒装配和出芽释放
（viroplasm），再组装成非成熟病毒颗粒 ➢ 在颗粒内以 mRNA 为模板，合成负链 RNA, 形成 dsRNA
二、 单链 RNA 病毒的 RNA 复制
★ 正链 RNA 和负链 RNA 基因组的复制
1、 正链 RNA 病毒的 RNA 复制
➢ 基因组 RNA 具有 mRNA 的功能，可直接附着于 胞质的核糖体，转译出病毒的非结构蛋白与结构 蛋白。
➢ 流感病毒属于此类型
3.4.2 以DNA为中间物的RNA复制
一、逆转录病毒的RNA复制
上世纪60年代，Howard Temin观察到某些RNA病毒的复制 和增殖受到DNA复制和转录的抑制剂—放线菌素D的抑制， 于是他大胆地推测这些病毒的生活史中有DNA中间物的存 在或者有从RNA到DNA的逆转录过程。
3.4.1 依赖于RNA的RNA合成
➢ 以RNA 为模板合成 RNA，发生在 RNA 病毒生活史中 ➢ 由依赖于 RNA 的 RNA pol 催化，RdRP，RNA-
dependent RNA polymerase ➢ RdRP 一般为病毒基因组编码，需宿主细胞的辅助蛋白 ➢ RdRP 序列保守，只有 聚合酶 活性，没有 外切酶 活性
艾滋病毒完整的生活史
逆转录酶的结构与功能
具有三个酶活性： 依赖于RNA的5'→3'DNA聚合酶活性，该活性用来催
分子生物学 第7章 RNA复制与逆转录ppt课件
精选ppt课件2021
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tRNA
R U5 PB
gag
R′ U′5
R U5 PB
gag
R′ U′5
PB
gag
负链 DNA
An
pol
env
U3 R
以 tRNA 为引物开始合成 cDNA 负链
pol
env
U3 R An
RNase H 降解模板 R 和 U5
An
pol
env
U3 R
负链 DNA3′端与模板 R 区配对（第一次跳跃）
精选ppt课件2021
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7.2.1 RNA复制酶类
由病毒自己编码的RNA复制酶主要是依赖RNA的RNA 聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase，RdRP）。
RNA复制酶功能与特性： ⑴ 以“–RNA”为模板合成“+RNA”活性高，而以“+RNA” 为模板合成“–RNA”活性低； ⑵ 合成RNA链方向为5′→3′； ⑶ 能将互补的双链RNA分开； ⑷ 缺少核酸酶活性，校正功能低，差错率高； ⑸ 多数分布在细胞质中，少数在细胞核中； ⑹ 酶活性具有可调控性，复制时，RdRP抑制外壳蛋白表达， 而成熟期，外壳蛋白抑制RdRP活性。
这类病毒包括滤泡性口腔炎病毒、流感病毒、
副流感病毒、莴苣坏死黄化病毒、麻疹病毒、狂犬病毒
等。
脱壳
病毒
RdRP
加工
亲代 –RNA
+RNA ① RdRP
子代
mRNA ② 翻译
–RNA
GpppN GpppN
帽子 mRNA
③ 翻译
子代病毒颗粒 组装
RNA 复制酶 病毒外壳蛋白 致病蛋白
RNA的生物合成
5’
TATAAA
3’
调控序列
TATA盒
Inr
目录
顺式作用元件包括启动子 、启动子上游元件 (upstream promoter elements) 或 promoterproximal elements) 等近端调控元件和增强子 (enhancer)等远隔序列。 起始点上游多数有共同的 TATA 序列，称为 Hognest盒或TATA盒(TATA box)。通常认为这 就是启动子的核心序列。
目录
编码链 模板链
mRNA
不对称转录
结构基因
转录方向
模板链
5
编码链 模板链
3
3
编码链
5
转录方向
目录
二、RNA合成由RNA聚合酶催化
（一）RNA聚合酶能直接启动RNA链的合成
DNA依赖的RNA聚合酶催化合成RNA；
RNA合成的化学机制与DNA依赖的DNA聚合酶
催化DNA合成相似。 ( NMP )n + NTP → ( NMP ) n+1 + PPi
-10 区
开始转录
TTGACA AA C T G T
RNA-pol辨认位点 (recognition site)
T A T A A T Pu A T A T T A Py (Pribnow box)
目录
RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合:
目录
目录
第二节 原核生物的转录过程
The Process of Transcription in Prokaryote
RNA聚合酶Ⅱ（RNA PolⅡ）
RNA聚合酶Ⅲ（RNA Pol Ⅲ）
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病毒的复制
• 病毒在活细胞内，以其基因为模板，在酶的作用下， 分别合成病毒基因及蛋白质，再组装成完整的病毒颗 粒，这种方式称为复制（replication)。
• 从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制和病毒蛋 白合成，至释放出子代病毒的全过程，称为一个复制 周期。
• 病毒的复制周期主要包括吸附和穿入、脱壳、生物合
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复制周期
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思考题1
• 某种病毒DNA的碱基组成（摩尔百分比） 如下： A=32；G=16；T=40；C=12 该病毒DNA的特点如何？
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思考题2• 简要说明怎样进行构建cDNA？最新编辑ppt40
思考题3
• 组织培养的哺乳动物细胞S期长达5 小时， 经放射自显影测定DNA复制的速度是0.5 微米/分，已知哺乳动物细胞DNA全长1.2 米，计算染色体复制时共有多少复制叉 在复制？
RNA replication
Reverse transcription=replication
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逆转录酶 （reverse transcription)
• 1964年，Temin发现Rous肉瘤病毒等RNA病毒 所造成的感染可被DNA合成抑制剂遏制。 表明：RNA肿瘤病毒的RNA复制过程中要合成 DNA。
早期蛋白（酶等）
子代病毒子
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单链正股RNA病毒
亲代病毒（+）ssRNA
早期蛋白
（-）ssRNA
（+）ssRNA
dsRNA复制中间型
（-）ssRNA
（+）ssRNA
大量子代（+）ssRNA
DNA的复制基本规律
A
TCG
ppp + p
OH
AT C G
ppp
OH
pp TCG
TCG
p
OH
pp p
OH
费时、费能、增加脱磷酸、加磷酸的能量消耗
所以排除复制叉上DNA合成的第一种可行性
3‘
5‘
OK !
5‘
3‘
3‘
How ?
5‘事Leabharlann 上没有发现DNA能按3‘→5’合成的证据
中山大学06生化
为什么实验发现前导链也是不连续 合成的？
A T CG
+ 5’ ppp
OH 3’
GA T CG
5’ ppp
OH 3’
游离dNTP具有ppp
G ppp OH
A T CG
+ 5’ ppp
OH 3’
G 5’ ppp
A T CG
ppp
OH 3’
a、在0.2M Nacl 的生理环境中，磷酸基团间的强电 负性，使dNTP难以聚合到DNA的5‘端
b、碱基发生错配后的校正……
8.体内DNA复制主要使用( )作为 引物，而在体外进行PCR扩增时使用 ( )作为引物。
第一节 DNA的复制
一、 复制的基本规律 二、 DNA复制的酶学 三、复制的过程
中国科学技术大学2019硕士生物化 学入学考试试卷
23．DNA复制两大特点：什么和 什么?
下图代表一个学生关于发生在动物细胞中的DNA 合成的观点。箭头表示新合成的DNA，对此图的 正确评价是：
3. 复制出错时DNA聚合酶的即时校读功能
错配碱基
切除错配 核苷酸
聚合酶
正确核 苷酸
复制方向
逆转录的基本过程
逆转录的基本过程逆转录（reverse transcription）是以RNA为模板合成DNA的过程，即RNA指导下的DNA合成。
此过程中，核酸合成与转录（DNA到RNA）过程与遗传信息的流动方向（RNA到DNA）相反，故称为逆转录。
逆转录过程是病毒的复制形式之一，如RNA病毒中的逆转录病毒，DNA 病毒中的拟逆转录病毒的复制均需要经过逆转录。
逆转录过程在真核细胞中也同样存在，例如逆转座子和端粒DNA的延长均存在逆转录过程，需逆转录酶的催化，端粒酶即为真核细胞中的逆转录酶。
逆转录过程的揭示是分子生物学研究中的重大发现，是对中心法则的重要修正和补充。
人们通过体外模拟该过程，以样本中提取的mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，合成出互补的cDNA，构建cDNA文库，并从中筛选特异的目的基因。
该方法已成为基因工程技术中最常用的获得目的基因的策略之一。
逆转录过程由逆转录酶催化，此酶也称依赖RNA的DNA聚合酶（RDDP），即以RNA为模板催化DNA链的合成。
合成的DNA链称为与RNA互补DNA（complementary DNA, cDNA）。
逆转录酶在生物界存在于逆转录病毒以及真核细胞（如端粒酶）中，逆转录病毒没有单独的逆转录酶，其DNA聚合酶带有逆转录酶的活性，可能与病毒的恶性转化有关。
人类免疫缺陷病毒（HIV）就是一种逆转录病毒，含有逆转录酶。
在小鼠及人的正常细胞和胚胎细胞中也有逆转录酶，例如端粒酶就是一种逆转录酶，推测可能与细胞分化和胚胎发育有关。
大多数逆转录酶都具有多种酶活性，主要包括以下几种活性。
①DNA聚合酶活性；以RNA为模板，催化dNTP聚合成DNA的过程。
此酶需要RNA为引物，多为赖氨酸的tRNA，在引物tRNA 3'－末端以5'→3'方向合成DNA。
反转录酶中不具有3'→5'外切酶活性，因此没有校正功能，所以由反转录酶催化合成的DNA出错率比较高。
2025届浙江省金华市义乌市高三生物第一学期期末考试试题含解析
2025届浙江省金华市义乌市高三生物第一学期期末考试试题考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。
2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。
3．考生必须保证答题卡的整洁。
考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：（共6小题，每小题6分，共36分。
每小题只有一个选项符合题目要求）1．基因型为小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的ＡＡ型配子。
等位基因Ａ、ａ位于２号染色体。
下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离A．①③B．①④C．②③D．②④2．关于细胞的生命历程的叙述，正确的是（）A．杨树根尖分生区细胞在分裂间期进行中心体和DNA的复制B．能合成ATP的细胞不一定发生了分化C．分泌旺盛的唾液腺细胞中不存在与细胞凋亡有关的基因D．细胞衰老导致细胞彼此之间的黏着性降低，易分散转移3．科学家把等量的小白鼠败血症病毒(一种RNA病毒)颗粒分别加入甲、乙两支试管，其中甲试管中含有带放射性标记的脱氧核糖核苷三磷酸缓冲溶液，乙试管中含有带放射性标记的核糖核苷三磷酸缓冲溶液。
一段时间后，甲试管中能检测到含有放射性的核酸，乙试管中不能检测到含有放射性的核酸。
下列叙述正确的是（）A．甲试管中可以检测到子代病毒B．该病毒颗粒中不含有与DNA合成有关的酶C．乙试管中无放射性核酸的合成是因为缺少RNA酶D．加入RNA酶，甲试管中放射性核酸明显减少4．下图为人体某个细胞所经历的生长发育各个阶段示意图。
图中①〜⑥为各个时期的细胞，a～c 表示细胞所进行的生理过程。
据图分析，下列叙述不正确的是（）A．图中①〜⑥细胞都具有细胞的全能性B．⑤和⑥的核基因基本相同，c 过程导致基因选择性表达，使细胞的mRNA 不完全相同C．⑤由于细胞代谢受损或中断引起的细胞死亡称为细胞凋亡D．⑤和⑥细胞的衰老过程中细胞核体积增大，可能会有基因的表达5．利用DNA指纹技术进行亲子鉴定具有极高的准确率，下列不能作为该项技术的科学依据的是A．基因在染色体上呈线性排列B．不同DNA分子具有特定的碱基排列顺序C．同一个体不同体细胞中的核DNA是相同的D．子代的染色体一半来自父方一半来自母方6．下列关于有丝分裂和减数分裂过程的叙述中，不正确的是（）A．若细胞质正在发生不均等分裂，则细胞中不一定有同源染色体B．染色单体和核DNA数目相等的时期，可能发生非同源染色体的自由组合C．染色体和核DNA数目相等的时期，每条染色体上均没有姐妹染色单体D．染色体组数加倍的时期，可发生着丝点分裂，同源染色体分离二、综合题：本大题共4小题7．（9分）有研究者拟从中药渣肥堆的样本中筛选高产纤维素酶菌株，为纤维素酶制剂的硏制提供原料。
RNA的逆转录名词解释
RNA的逆转录名词解释RNA（Ribonucleic Acid）是生物体内一种重要的核酸分子，与蛋白质和DNA一样，是构成生命的基本物质之一。
逆转录是指将RNA逆向转录成DNA的过程，这一过程由逆转录酶（Reverse Transcriptase）催化完成。
逆转录是多种病毒进行感染和复制的关键步骤之一，如HIV病毒（人类免疫缺陷病毒）。
逆转录酶是HIV病毒的一种特殊酶，负责将病毒RNA的遗传信息转录成DNA。
这个DNA被称为复制DNA（cDNA），之后它会被合成成双链DNA，并嵌入宿主细胞的基因组内。
一旦整合到宿主细胞基因组中，这段病毒DNA将被细胞机制误认为自身的DNA，并按照细胞的指令开始复制，制造更多的病毒。
逆转录还在许多其他生物过程中发挥着重要作用。
例如，在一些原核生物中，逆转录酶可以将RNA逆向转录成DNA，这种DNA随后可以作为基因组的一部分嵌入宿主细菌或古细菌的基因组中，引起基因组结构的改变。
这种基因组结构的改变可以导致物种的进化和适应环境的变化。
逆转录过程有助于揭示物种的进化关系。
通过对RNA逆转录产生的DNA进行分析，科学家可以研究不同物种之间的遗传关系及其演化历史。
逆转录技术也被广泛应用于基因工程和生物医学研究领域。
通过利用逆转录酶催化RNA转录为cDNA的过程，科学家可以从RNA样本中获取到基因信息，进而研究基因表达、疾病诊断、药物开发等方面的问题。
逆转录的研究也为人类的基因治疗提供了希望。
基因治疗是一种将健康基因引入患者体内，修复受损基因的方法。
逆转录酶可以用来合成cDNA，这是基因治疗研究中常用的工具。
通过将逆转录酶导入患者体内，特定的基因可以转录成cDNA，并进一步嵌入患者细胞的基因组中，实现基因的修复和治疗效果。
此外，逆转录还在一些细菌和古细菌的遗传物质中发挥着重要作用。
这些细菌或古细菌的基因组中含有一些与逆转录相关的蛋白质和酶。
这些逆转录相关的基因导致了这些生物特殊的遗传特征和进化途径。
第三章 DNA的生物合成与损伤修复
双向复制。
5' 3' 3' 5' 5' 3' 5'
复制方向
3'
原核生物： • 基因组是环状DNA
• 只有一个复制起始点 在 原 核 生物 双 向复 制
中， DNA 被描述为眼睛状。
复制中的放射自显影图象
真核生物：
• 染色体DNA有多个复制起始点。
• 两个起始点之间的DNA片段称为复 制子(replicon)。 • 复制子是独立完成复制的功能单位。
克服解链过程中的打结、缠绕现象 •分类 拓扑异构酶Ⅰ 拓扑异构酶Ⅱ
作用机制
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。
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。
修复中出现的空隙进行填补。
DNA-pol Ⅰ N端
（用特异的蛋白酶处理后可水解成两个片段）
C端
木瓜蛋白酶 小片段 5 核酸外切酶活性 大片段/Klenow 片段 DNA聚合酶活性 5 核酸外切酶活性
*Klenow片段是实验室合成DNA，进行 分子生物学研究中常用的工具酶。
2）DNA-pol Ⅱ（120kD） 具有5→3聚合酶和35外切酶活性 只是在无polⅠ及polⅢ的情况下暂时
二、解螺旋酶(Dna B，解链酶) ——利用ATP供能，作用于氢键，使DNA 双链解开成为两条单链
Dna C
Dna B
解链方向
随着双链的打开会出现什么现象？
局部解链后
10 8
解链过程中，DNA分子会过度拧紧、打 结、缠绕、连环等现象。
病毒的复制
生物合成DNA病毒和RNA病毒在复制的生化方面有区别，但复制的结果都是合成核酸分子和蛋白质衣壳，然后装配成新的有感染性的病毒。
一个复制周期大约需6～8小时。
（一）双股DNA病毒的复制多数DNA病毒为双股DNA。
双股DNA病毒，如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下，从病毒DNA上转录病毒mRNA，然后转移到胞浆核糖体上，指导合成蛋白质。
而痘苗病毒本身含有RNA聚合酶，它可在胞浆中转录mRNA。
mRNA有二种：早期m RNA，主要合成复制病毒DNA所需的酶，如依赖DNA的DNA聚合酶，脱氧胸腺嘧啶激酶等，称为早期蛋白；晚期mRNA，在病毒DNA复制之后出现，主要指导合成病毒的结构蛋白，称为晚期蛋白。
子代病毒DNA的合成是以亲代DNA为模板，按核酸半保留形式复制子代双股DNA。
DNA复制出现在结构蛋白合成之前。
（二）单股RNA病毒的复制RNA病毒核酸多为单股，病毒全部遗传信息均含在RNA中。
根据病毒核酸的极性，将RNA病毒分为二组：病毒RNA的碱基序列与mRNA完全相同者，称为正链RNA病毒。
这种病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用，附着到宿主细胞核糖体上，翻译出病毒蛋白。
从正链RNA病毒颗粒中提取出RNA，并注入适宜的细胞时证明有感染性；病毒RNA碱基序列与mRNA互补者，称为负链RNA病毒。
负链RNA病毒的颗粒中含有依赖RNA的RNA多聚酶，可催化合成互补链，成为病毒mRNA，翻译病毒蛋白。
从负链RNA病毒颗粒中提取出的RNA，因提取过程损坏了这种酶，从而无感染性。
1．正链RNA病毒的复制以脊髓灰质炎病毒为例，侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上，翻译出大分子蛋白，并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白，如依赖RNA的RNA聚合酶。
在这种酶的作用下，以亲代RNA为模板形成一双链结构，称“复制型（Replicative form）”。
再从互补的负链复制出多股子代正链RNA，这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构，秒“复制中间体(Replicative intermediate) ”。
中心法则
DNA聚合酶Ⅲ
DNA聚合酶I DNA连接酶 DNA旋转酶(DNA拓扑 异构酶Ⅱ )
900000
103000 74000 400000
18~20
1 1 4
新链延长
除去引物,填充缺口 连接 超螺旋
真核生物中DNA的复制特点
1、真核生物染色体有多个复制起点，多复制眼，呈双向复制， 多复制子。 2、冈崎片段长约200bp. 3、真核生物DNA复制速度比原核慢。 4、真核生物染色体在全部复制完之前起点不再重新开始复制； 而在快速生长的原核中，起点可以连续发动复制。真核生 物快速生长时，往往采用更多的复制起点。 5、真核生物有多种DNA聚合酶。 6、真核生物线性染色体两端有端粒结构，防止染色体间的末 端连接。由端粒酶负责新合成链5RNA引物切除后的填补， 亦保持端粒的一定长度。
物化因子如紫外光、电离辐射和化学诱变等，破坏DNA的双螺 旋结构。从而影响DNA的复制，并使DNA的转录和翻译也跟着 变化，因而表现出异常的特征（生物突变）。 • 若DNA的损伤或错配得不到修复，会导致DNA突变。其主要 形式： 一个或几个碱基被臵换 插入一个或几个碱基 一个或多个碱基对缺失
合酶Ⅰ催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连
接相邻的DNA链；
一、DNA的复制：
参与链的延伸阶段的蛋白质和酶
蛋白 SSB Mr 75600 亚基数 4 功能 结合单链DNA
DnaB蛋白(解螺旋酶)
引物酶(DnaG蛋白)
300000
60000
6
1
DNA解螺旋,引物体成分
RNA引物合成,引物体成 分
复制叉
复制叉
起点 复制叉 复制叉
随后链 领头链 领头链 随后链
RNA逆转录病毒的复制与传播机制
RNA逆转录病毒的复制与传播机制RNA逆转录病毒是一类常见的病毒，比如艾滋病毒、乙型肝炎病毒等都属于该类病毒。
它们的特点就是在感染宿主时，会利用宿主细胞内的核酸反转录酶（reverse transcriptase）将自身的RNA 转录为DNA，并将其插入宿主染色体中，这样就在宿主细胞中形成了病毒复制所需的DNA序列。
那么，RNA逆转录病毒的复制和传播机制是怎样的呢？RNA逆转录病毒的复制机制在RNA逆转录病毒的复制过程中，其遵循着如下的步骤：1. 侵入宿主细胞RNA逆转录病毒需要依赖一定的载体来将自己传播到宿主细胞内。
一般而言，它们会利用病毒外壳上的膜蛋白来与宿主细胞的膜相互作用，依靠膜的融合而实现侵入。
2. 转录RNA为DNARNA逆转录病毒在入侵宿主细胞后，需要找到核酸反转录酶。
该酶可以将RNA转录为DNA，使RNA逆转录病毒有了进一步生存繁殖的可能性。
此外，该酶还负责整合逆转录后的DNA，使得其能够加入宿主细胞的染色体，从而保证病毒的复制和传播。
3. 复制DNA使得RNA逆转录病毒能够在宿主细胞内存活下去的关键步骤就是它们需要复制自己的DNA。
在这一过程中，适当的酶促反应可以使得DNA能够得到精确的、高速的复制。
4. 产生病毒颗粒病毒复制完毕后，它会进一步利用膜蛋白依赖宿主细胞的细胞器将病毒上面的蛋白和RNA组装成新的病毒颗粒。
5. 病毒的释放经过上述步骤后，RNA逆转录病毒就会在细胞内形成许多病毒颗粒，然后利用细胞内的信号途径，使这些病毒颗粒经由宿主细胞的细胞膜，释放到宿主细胞外。
释放后的病毒颗粒可以进一步感染其他宿主细胞，从而实现RNA逆转录病毒的传播。
RNA逆转录病毒的传播机制RNA逆转录病毒在进行传播的时候，其实采取着多种机制。
下面我们就来一一了解。
1. 血液传播这是RNA逆转录病毒传播最主要的方式之一，也是最常见的。
比如人类的艾滋病毒就是通过血液传播的形式在人群中传播的。
2. 性传播通过性接触是RNA逆转录病毒传播机制的另外一种比较常见的形式。
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RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
• 逆转录病毒：RNA → DNA → RNA • 乙肝病毒：DNA→RNA → DNA
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
试管内cDNA的合成
• 常用于获得或研究真核生物基因的方法。 提取某一种特定的mRNA，经逆转录生 成的cDNA可代表某一特定基因。
1.无囊膜的病毒
一般经过细胞膜吞入，称为病毒胞饮,如腺 病毒、小RNA病毒等
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
病毒胞饮
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
2. 有囊膜的病毒
• 囊膜与宿主细胞膜融合，病毒的核衣壳直接 进入细胞浆内
• 病毒胞饮: 细胞膜吞入
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
讨论题
• 如何知道DNA复制中先要有RNA引物的 合成？
• (原料/新合成DNA序列分析/专一核酸酶 水解)
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
病毒的复制
• 病毒在活细胞内，以其基因为模板，在酶的作用下， 分别合成病毒基因及蛋白质，再组装成完整的病毒颗 粒，这种方式称为复制（replication)。
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
3
毒的复制
多功能酶：
1、RNA指导的DNA聚合酶活性 2、RNA酶H（RNaseH）活性：水解
RNA-DNA杂交体上的RNA 3、DNA指导的DNA聚合酶活性：合成互
补DNA。 4、没有3`→5`外切酶活性。
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
4
毒的复制
特点：
病毒的一步生长曲线：以感染时间为横坐标，病毒效价为
纵坐标，绘制出的病毒特征曲线。
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
一、吸附和穿入
（一）吸附(adsorption)
分两个阶段：
1. 静电吸附：病毒体与细胞接触，进行静电结合。
非特异性、可逆。
2. 真正的吸附：病毒体表面位点（蛋白质结构）与
三、生物合成(biosynthesis)
• 病毒基因组一旦从衣壳中释放后，就利用宿主细
• 早期，根据病毒基因组转录成mRNA、指令合成转录 合成所必需的复制酶和一些抑制蛋白；
• 生物合成阶段，病毒处于隐蔽期 • 病毒的生物合成过程可基本归为6大类：双股DNA病
宿主细胞膜上相应的受体结合。是决定病毒感染的 真正开始。
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
裸露病毒的吸附
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
囊膜病毒的吸附
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
（二）穿入(penetration)
病毒体吸附在宿主细胞膜上后，可通过数种穿 入方式进入细胞：
• 从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制和病毒蛋 白合成，至释放出子代病毒的全过程，称为一个复制 周期。
• 病毒的复制周期主要包括吸附和穿入、脱壳、生物合
成、组装和释放四R个NA指连导的续DN步A复骤制(逆。转录)及病
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毒的复制
复制周期
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
病毒的一步生长曲线
• 2、病毒含有负链RNA和复制酶如狂犬病毒。 RNA（-） → RNA（+） →蛋白质、复制病毒 RNA（-）。
• 3、病毒含有双链RNA和复制酶。如呼肠孤病 毒。双链RNA → RNA（+） →蛋白质→ RNA （-） →双链RNA
• 4、逆转录病毒。
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
毒、单股DNA病毒、单正股RNA病毒、单负股RNA 病毒、逆转录病毒和双股RNA病毒。
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
1. 含有Zn2+（是否有锌指结构、DNA结合 功能？）
2. DNA合成反应要求→有模板和引物。 3. 需适当浓度的二价阳离子（Mg2+、Mn2+） 4. 5’ →3’合成方向
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
5
毒的复制
逆转录病毒的基因 组复制过程
• 第一阶段：合成负股cDNA的大部分 • 第二阶段：以负股DNA为模板合成一小
• Temin又发现放线菌素D能抑制致癌RNA病毒的 复制，但不能抑制一般RNA病毒的复制。 表明：转录对于RNA病毒增殖是必需的。
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
• Temin提出前病毒假说：原病毒DNA是 RNA肿瘤病毒在复制和致癌中的中间物。
• 1970年，Temin 在Rouse肉瘤病毒、 Baltimore在白血病病毒中发现逆转录酶。
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毒的复制
(1) 膜融合后进入
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毒的复制
(2) 病毒胞饮
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毒的复制
二、脱壳(uncoating)
不同病毒脱壳方式不一，多数在宿主细胞溶酶体酶 作用下脱壳，释放出基因组核酸。
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毒的复制
• 常用的逆转录酶有两种：
* 来自鸟类成髓细胞瘤逆转录病毒称为AMVRT；
* 来自鼠白血病毒称为MMLV-RT。
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毒的复制
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
病毒RNA复制的主要方式
• 1、病毒含有正链RNA，如灰质炎病毒。RNA （+） →蛋白质（酶）→ RNA复制
部分正股DNA链。 • 第三阶段：完成cDNA的全部复制。
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毒的复制
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
乙肝病毒基因组的复制
• 其复制需通过逆转录过程经RNA中间体 实现 ，其DNA聚合酶也是一种逆转录酶。
RNA replication
Reverse transcription=replication
RNA指导的DNA复制(逆转录)及病
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毒的复制
逆转录酶 （reverse transcription)
• 1964年，Temin发现Rous肉瘤病毒等RNA病毒 所造成的感染可被DNA合成抑制剂遏制。 表明：RNA肿瘤病毒的RNA复制过程中要合成 DNA。