核酸的生物合成
核酸的生物合成
冈崎片段：DNA半不连续复制时，合成的一些短的不连续的DNA片段称～。原核细胞约含1000-2000 nt；真原核细胞约含100-200 nt。
原核细胞DNA的复制过程 - E.coli 与复制有关的酶和蛋白质 DNA聚合酶Ⅰ 1956年Kornberg等首先从E.coli分离出 主要功能： 5′→3′方向聚合作用，需RNA引物，活力低。单链球状蛋白，含锌，每秒可聚合10个碱基。5′→3′方向聚合的5个特点。 具3′→5′外切酶（校正）和5′→3′外切酶（切除引物）的能力。对DNA损伤进行修复以及在DNA复制过程中填补引物RNA被切除后的空隙。
真核细胞DNA的复制过程 与复制有关的酶 至少有5种： α：细胞核，5′→3′聚合作用（相当于DNA聚合酶Ⅲ），延长后随链，引发酶，有3′→5′外切酶活性。 β：细胞核，5′→3′聚合作用，修复 δ：细胞核，5′→3′聚合作用，延长前导链，解旋酶作用，有3′→5′外切酶活性。 γ：线粒体，线粒体DNA复制 ε：细胞核，修复
5′→3′聚合作用，活力低，作用不清楚； 具3′→5′外切酶的能力，无5′→3′外切酶的能力。
的主要功能：
5′→3′聚合作用，活力强，起主要作用。 具3′→5′外切酶的能力，无5′→3′外切酶的能力。
的主要功能：
壹
贰
DNA连接酶 DNA连接酶是指催化一个DNA链的5′-磷酸根与另一个DNA链的3′-羟基形成磷酸二酯键的酶，但是这两条链必需都同—个互补链结合，而且必需是相邻的。反应需要供给能量，细菌连接酶以NAD+为能量来源，动物细胞和某些噬菌体以ATP为能量来源。
第十章 核酸的生物合成
蛋白质
翻译
转录
逆转录
复制
复制
DNA
RNA
生物化学第十二章核酸的生物合成
表观遗传学调控
05
CHAPTER
核酸合成的应用
通过分析基因序列，检测是否存在突变位点，对遗传性疾病进行诊断。
基因突变检测
利用核酸合成技术检测特定基因的表达水平，有助于了解疾病的发生机制和个体差异。
基因表达分析
通过对特定人群进行核酸合成检测，可以对遗传性疾病进行筛查，提前采取干预措施。
遗传病筛查
在遗传疾病诊断中的应用
DNA复制从特定的起始点开始，称为复制起始点或原点。
复制的起始
DNA复制过程中，两条母链各提供一条单链作为模板，合成两条新的子链，形成半保留复制。
半保留复制
DNA复制过程中，两条母链同时进行复制，形成双向复制。
双向复制
DNA复制到达终止点时，复制过程结束。
复制的终止
DNA的复制
当DNA复制过程中出现碱基错配时，细胞会启动错配修复机制，纠正错配的碱基。
合成生物学
通过设计并合成特定功能的核酸序列，构建人工生物系统，实现生物功能的定制化。
药物研发
利用核酸合成技术对药物靶点或相关基因进行研究和改造，开发新型药物或优化现有药物疗效。
在生物技术中的应用
THANKS
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在转录过程中，RNA聚合酶与DNA分子结合，并沿着DNA链移动，将DNA序列转录为互补的RNA序列。
转录过程中，DNA的碱基序列被忠实地转录到RNA中，但RNA中的碱基序列可能与DNA中的碱基序列不完全相同，这主要由于RNA编辑和剪接过程。
转录过程中，RNA聚合酶还负责启动子识别、转录起始、延伸和终止等过程，以确保转录的准确性和效率。
生物化学第十二章核酸的生物合成
目录
核酸的合成概述 DNA的合成 RNA的合成 核酸合成的调控 核酸合成的应用
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'
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。
第九章 核酸的生物合成
第九章 核酸的生物合成1.半保留复制（semiconservative replication）：DNA复制的一种方式。
每条链都可用作合成互补链的模板，合成出两分子的双链DNA，每个分子都是由一条亲代链和一条新合成的链组成。
2.复制叉（replication fork）：在DNA进行复制的时候形成的Y字型结构，在复制叉处作为模板的双链DNA解旋，同时合成新的DNA链。
3.DNA聚合酶（DNA polymerase）：以DNA为模板，催化核苷酸残基加到已存在的聚核苷酸的3ˊ末端反应的酶。
某些DNA聚全酶具有外切核酸酶的活性，可用来校正新合成的核苷酸的序列。
4.前导链（leading strand）:在DNA复制时，新合成的子链与复制叉移动方向一致，通过连续的5ˊ-3ˊ聚合合成的新的DNA链。
5.滞后链（lagging strand）：DNA复制时，新合成的子链与复制叉移动方向相反，通过不连续的5ˊ-3ˊ聚合合成的新的DNA链。
6.冈崎片段（Okazaki fragment）：相对比较短的DNA链（大约1000核苷酸残基），是在DNA的滞后链的不连续合成期间生成的片段，这是Reiji Okazaki在DNA合成实验中添加放射性的脱氧核苷酸前体观察到的。
7.引发体（primosome）：一种多蛋白复合体，E.coli中的引发体包括催化DNA滞后链不连续DNA合成所必需的，短的RNA引物合成的引发酶、解旋酶。
8.复制体（replisome）：一种多蛋白复合体，包含DNA聚合酶，引发酶，解旋酶，单链结合蛋白和其它辅助因子。
复制体位于每个复制叉处进行细菌染色体DNA复制的聚合反应。
9.单链结合蛋白（SSB，single-strand binding protein）：一种与单链DNA结合紧密的蛋白，它的结合可以防止复制叉处单链DNA本身重新折叠回双链区。
10.滚环复制（rolling-circle replication）：环状DNA的一种复制模式。
核酸的生物合成和降解
DNA polymerase III is much more complex than DNA polymerase I, having ten types of subunits
Hale Waihona Puke 核酸的生物合成和降解第12页
(四)参加复制酶和蛋白质
一.DNA复制
核酸的生物合成和降解
第13页
(四)参加复制酶和蛋白质
核酸的生物合成和降解
核酸的生物合成和降解
第1页
一. DNA复制
复制部位：
真核生物：细胞核 原核生物：细胞质核质区
核酸的生物合成和降解
第2页
(一) 复制反应
一. DNA复制
n1d ATP n2d CTP n3d GTP n4d TTP
DNA聚合酶
DNA模板 DNA +（n1+n2+n3+n4)PPi
核酸的生物合成和降解
第4页
(二) 复制方式
半保留复制
一. DNA复制
核酸的生物合成和降解
第5页
(二) 复制方式 怎样证实半保留复制
一. DNA复制
1958年，Meselson 证实：用，15NH4Cl唯一氮源 培养大肠杆菌，之后，用14NH4Cl培养，然后进行 CsCl2进行密度梯度离心。因为15NH4Cl密度大于 14NH4Cl，所以，形成不一样区带，经过若干代培 养后，两个14NH4Cl区带增多。
核酸的生物合成和降解
第9页
(四)参加复制酶和蛋白质
1. DNA聚合酶(DNA polymease)
一.DNA复制
DNA聚合酶 5'→3'
聚合
DNA聚合
原 酶Ⅰ
＋
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
核酸的生物合成与调控
核酸的生物合成与调控核酸是生命体内极其重要的生物大分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
它们在遗传信息的传递、表达以及细胞的各种生命活动中发挥着关键作用。
核酸的生物合成与调控是一个复杂而精密的过程，对于生物体的生长、发育、繁殖和适应环境变化都具有至关重要的意义。
DNA 的生物合成，也称为 DNA 复制，是细胞分裂过程中遗传信息传递的基础。
这一过程发生在细胞周期的 S 期，其基本特点是半保留复制，即新合成的 DNA 分子中，一条链来自亲代 DNA，另一条链是新合成的。
DNA 复制的过程十分复杂，涉及到多种酶和蛋白质的协同作用。
首先，解旋酶解开 DNA 双螺旋结构，使两条链分开成为单链。
然后，单链结合蛋白稳定单链 DNA，防止其重新形成双螺旋。
在复制的起始点，引发酶合成一段 RNA 引物，为 DNA 聚合酶提供起始位点。
DNA聚合酶沿着模板链以 5'到 3'的方向合成新的 DNA 链。
在这个过程中，前导链是连续合成的，而后随链则是不连续合成的，形成许多短的冈崎片段，最后由 DNA 连接酶将这些片段连接起来，形成完整的新链。
RNA 的生物合成主要包括转录过程。
转录是指以 DNA 为模板合成RNA 的过程。
根据所合成 RNA 的种类不同，可分为信使 RNA （mRNA）、核糖体 RNA（rRNA）和转运 RNA（tRNA）的转录。
转录过程同样需要多种酶和蛋白质的参与。
RNA 聚合酶结合到DNA 的特定区域，称为启动子，开始转录。
它沿着DNA 模板链移动，按照碱基互补配对原则合成 RNA 链。
与 DNA 复制不同的是，转录是不对称的，只以 DNA 双链中的一条链为模板。
而且，转录的产物在长度和序列上与模板 DNA 并不完全相同，因为在转录结束后，会对初级转录产物进行一系列的加工修饰，如剪接、加帽、加尾等，以形成成熟的 mRNA、rRNA 和 tRNA。
核酸的生物合成受到严格的调控，以确保细胞在不同的生理和环境条件下，能够精确地合成所需的核酸种类和数量。
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
核酸的生物合成与调控
核酸的生物合成与调控核酸是生命体内极其重要的生物大分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
它们在遗传信息的传递、表达以及各种生命活动的调控中发挥着关键作用。
核酸的生物合成与调控是一个复杂而精密的过程，涉及众多的酶和蛋白质因子，以及细胞内外的各种信号通路。
DNA 的生物合成，也就是 DNA 复制，是细胞分裂和遗传信息传递的基础。
这一过程发生在细胞周期的 S 期，需要一系列酶和蛋白质的协同作用。
解旋酶首先将 DNA 双链解开，形成两条单链模板。
然后，引物酶合成一小段 RNA 引物，为后续的 DNA 聚合酶提供起始位点。
DNA 聚合酶沿着模板链，以脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成新的DNA 链。
在这个过程中，DNA 聚合酶的准确性至关重要，它能够识别和纠正错误配对的碱基，以保证遗传信息的准确性。
RNA 的生物合成，包括转录和 RNA 加工。
转录是指以 DNA 为模板合成 RNA 的过程。
RNA 聚合酶结合到 DNA 上的特定区域，称为启动子，然后开始沿着DNA 链移动，合成RNA 链。
与DNA 复制不同，转录是不对称的，只以 DNA 双链中的一条链为模板。
转录生成的初始RNA 产物通常需要经过一系列的加工和修饰，才能成为具有功能的成熟 RNA。
例如，信使 RNA（mRNA）需要经过 5'端加帽、3'端加尾以及剪接等过程，去除内含子，连接外显子，从而形成能够指导蛋白质合成的 mRNA。
核酸的生物合成受到严格的调控。
在细胞水平上，调控机制确保了核酸的合成与细胞的生长、分裂和分化等过程相协调。
例如，细胞周期蛋白和依赖于细胞周期蛋白的激酶等调控因子，可以控制 DNA 复制和细胞分裂的进程。
当细胞接收到外部信号，如生长因子或应激信号时，会通过信号转导通路影响核酸合成相关酶和蛋白质的活性，从而调整核酸的合成速度和量。
在基因水平上，调控主要发生在转录阶段。
基因的启动子区域包含了许多调控元件，如顺式作用元件和反式作用因子。
第十四章核酸的生物合成 课件
①polⅠ：
原核DNA聚合酶
? 3′→5′外切酶活性，参与DNA修复校正 ? 5′→3′外切酶、聚合酶活性，
（一）DNA复制的基本原则
? 半保留复制 ? 复制起始点（ ori) ? 双向复制 ? 半不连续复制
半保留复制 semiconservative replication
A
T
G
C
A
T
A
T
C
G
T
A
T
A
A
T
G
C
A
T
G
C
A
T
A
T 亲代
C
G
T
A
T
A
A
T
G
C
子代
A
T
G
C
A
T
A
T
C
G
T
A
T
A
A
T
G
C
DNA半保留复制的实验
? 依赖RNA的DNA聚合酶功能 ? RNaseH 功能（水解 RNA-DNA 杂交链） ? 依赖DNA的DNA聚合酶功能
HIV生活史
三、DNA复制与端粒、端粒酶
(telomere 、telomerase) 端粒: 是由蛋白质和 DNA紧密结合的结构
端粒酶: 是一种自身携带模板 RNA 的逆转录酶
粒
3' ----
AGC C AAAACCCCAAAA CA A
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6 生物素（Vit B7）的结构特点
• 维生素B7
• 生物素是羧化酶的辅 酶 • 催化 CO2 的固定及羧化 反应。
O C HN NH
H2C S
CH (CH2)4COOH
•羧化酶包括两个反应： •首先是生物素羧基载体蛋白的羧化作用， •然后通过一个转羧基酶将其转移到一个受体 上. • •生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合 成中起传递和固定CO2的作用。
功能：是多种重要脱氢酶的辅酶。在代谢反应中 起氢原子（电子）转移作用 。
• 氧化型
• NAD+ （烟酰胺腺嘌呤二核苷酸） • NADP+ （烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）
• 还原型 • NADH+H+ （还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸） • NADPH+H+ （还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 • 磷酸）
维生素PP缺乏病
L-谷氨酸
叶酸的辅酶形式：四氢叶酸的形成
叶酸还原酶
叶酸+NADPH+ H
二氢叶酸+ NADP
维生素C
二氢叶酸还原酶
FH2+NADPH+H
维生素C
FH4 + NADP
• TH4是转移一碳基团（C1）酶系的辅酶，是甲基、亚甲 基、甲酰基、甲川基的载体，因而可形成各种四氢叶酸 的衍生物。
缺乏症 • 维生素B1 缺乏病通常称为脚气 病。主要表现为神经炎、心肌炎、 食欲不振、消化不良等。
2 维生素B2与黄素酶的辅基
• 是由核醇、黄 素(6，7-二甲 基异咯嗪)缩 合而成，故又 称核黄素。 • 来源： 动植物， 人体可合成
维生素B2组成的辅基
核黄素组成的辅基：黄素单核苷酸(FMN)、黄 素腺嘌呤二核苷酸(FAD). 核黄素酶 核黄素+ATP
维生素PP组成的辅酶
脱氢酶的辅酶
• 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) • 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP+)
NAD+的组成
NADP+的组成
+ NAD 或
+ NADP 的功能
•NAD+或 NADP+是许多不需氧脱氢酶的 辅酶
•尼克酰胺的吡啶环可逆地加氢和脱氢 反应,进行递氢作用。
•是氧化还原作用中的递氢体和递电子 体,参与物质代谢和生物氧化过程。
• 泛酸是辅酶A（CoA）的主要成分
泛酸与巯基乙胺、3’-磷酸AMP缩和形成 辅酶A(CoA)
• CoA分子的巯基可与酰基形成硫酯键 • 重要的生理功能：在代谢过程中作为酰 基的载体。
CoA的 结构
4 维生素PP的结构
• 维生素B5，化学名称为尼克酸或烟酸， 是吡啶的衍生物。 • 尼克酰胺可水解为尼克酸，所以也算作 维生素PP的成员。 • 来源：肉类，花生，可由色氨酸转变而 来。
维生素的分类
按其溶解度不同分为两大类 • 一水溶性维生素:包括B族维生素(维生素B1、 B2、PP、B6、B12、泛酸、叶酸和生物素共8 种)和维生素C。 • 二脂溶性维生素:包括维生素A、D、E、K 4 种。
表 水溶性维生素及其辅酶的作用
1.维生素B1与焦磷酸硫胺素
• 基本结构：由嘧 啶和噻唑通过亚 甲基桥连结而成， 分子中含硫和氨 基，故又称硫胺 素(thiamine)。
FMN+ADP
黄素核苷酸焦磷化酶
FMN+ATP
FAD+PPi
Mg2+
氧化型:
FMN
黄素单核苷酸
FAD
黄素腺嘌呤二核苷酸
还原型：
FMNH2 还原黄素单核苷酸
FADH2 还原黄素腺嘌呤二核苷酸
维生素B2衍生物（FAD、FMN）的功能
• 作为多种氧化还原酶（脱氢酶）的辅基， 起传递氢原子作用。 • 异咯嗪环上的第1、10位氮原子的加氢和 脱氢，具有可逆的氧化还原特性。 • 在生物氧化和其他物质代谢过程中,作为 递氢体而起递氢作用。 • 维生素B2缺乏病:舌炎、唇炎、口角炎
维生素B12的功能和缺乏病
• 生理功能：甲基谷胺素作为 同型半胱氨酸甲基转移酶的 辅酶，而脱氧腺苷钴胺素即 作为甲基丙二酸单酰CoA变位 酶的辅酶。 • 缺乏病：恶性贫血。
表 水溶性维生素及其辅酶的作用
维生素C的来源、结构及性质
• 来源：除人、猿猴及豚鼠外，各 种生物都能合成。新鲜蔬菜和水 果含丰富维生素C。 • 结构：不饱和的多羟基化合物， 以内酯形式存在。 维生素C • 性质：具有较强还原性
• 四氢叶酸的主要作用： • 作为一碳基团，如-CH3, -CH2-, -CHO 等的载体，参与 多种生物合成过程。
• 参与嘌呤核苷酸和脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成及 某些氨基酸的特殊代谢.
• 叶酸缺乏导致贫血
8 维生素B12
• 又称钴胺素,含有金属元素钴,有 多种形式,如: • 氰钴胺素 • 5´-脱氧腺苷钴胺素（辅酶） • 甲基钴胺素 • 羟钴胺素（药用形式）
维生素B1（硫胺素）
留意
维生素B1的辅酶形式
• 硫胺素组成的辅酶是(脱羧酶） 焦磷酸硫胺素 (TPP) • 合成
硫胺素焦磷酸激酶 硫胺素+ATP 焦磷酸硫胺素 + AMP Mg2+
维生素B1的功能及缺乏病
• TPP在糖的有氧氧化中作为丙酮酸脱
氢酶系、-酮戊二酸脱氢酶系的辅 酶,参与-酮戊二酸的氧化脱羧反应。 • 在磷酸戊糖途径中作为转酮基酶的 辅酶。
功能：在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起着电子和 质子的传递体作用。
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泛酸和辅酶A(CoA)
• 泛酸 (遍多酸、维生素B3)是自然界 中分布十分广泛的维生素 • --二羟--二甲基丁酸与-丙氨 酸通过肽键缩合而成的酸性物质。
CH3OH O OH CH3 O CH2 C CH C NH CH2 CH2 C COOH
•人体缺乏维生素PP会引起癞皮病。 •此病常以“三D”在症状为特征,即 皮炎(dermatitis)、 腹泻(diarrhea)、 痴呆(dementia)。
5 维生素B6的结构
吡啶的衍生物：吡哆醇、吡哆醛、吡哆酸。
• 磷酸吡多素是转氨酶的辅酶 • 转氨酶通过磷酸吡多醛和磷酸吡多胺的 相互转换，起转移氨基的作用。 • 在氨基酸脱羧反应中为脱羧酶的辅酶
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叶酸（B11）的化学组成和结构
• 叶酸(FA)亦称蝶酰谷氨酸(PGA) • 由蝶酸和谷氨酸结合而成 • 蝶酸又是由2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶呤啶、对氨 基甲酸构成.
H H2N N OH N N N H H H CH2 NH H O COOH CH2 CH2 C NH CH COOH
蝶啶
对氨基苯甲酸