核酸生物合成
第九章核酸生物合成
脱氧核糖核酸（DNA）是生物界遗传的主要物质基础。生物有机体的遗传特征以密码（code）的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序-即遗传信息，在细胞分裂前通过DNA的复制（replication），将遗传信息由亲代传递给子代，在后代的个体发育过程中，遗传信息自DNA转录（transcription）给RNA，并指导蛋白质合成，以执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状，这种遗传信息的传递方向，是从DNA到RNA再到蛋白质，即所谓的生物学“中心法则”，80年代以后在某些致癌RNA病毒中发现遗传信息也可存在于RNA分子中，由RNA通过逆转录（reverse transcription）的方式将遗传信息传递给DNA。这为中心法则加入了新的内容。
本章的内容主要涉及DNA生物合成的三个方面，第一，DNA复制，第二，RNA反转录为DNA，第三，细胞内DNA受到损伤时进行的修复作用。
第一节DNA的复制
DNA做为遗传物质的基本特点就是在细胞分裂前进行准确地自我复制（self replication），使DNA的量成倍增加，这是细胞分裂的物质基础。曾经有过多种关于DNA复制方式的学说，包括半保留复制，全保留复制以及分散复制等。1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型指出，DNA是由二条互补的脱氧核苷酸链组成，所以一条DNA链上的核苷酸排列顺序是由双螺旋DNA的另一条链决定的。这就说明DNA的复制是由原来存在的分子为模板来合成新的链。
一、D N A复制的方式及一般过程
（一）DNA的半保留复制（semiconservative replication）
Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时即推测，DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制（如下图）。
1958年Meselson和Stahl利用氮标记技术在大肠杆菌中首次证实了DNA的半保留复制，他们将大肠杆菌放在含有15N标记的NH4Cl培养基中繁殖了15代，使所有的大肠杆菌DNA被15N所标记，可以得到15N标记的DNA。然后将细菌转移到含有14N标记的NH4Cl培养基中进行培养，在培养不同代数时，收集细菌，裂解细胞，用氯化铯（CsCl）密度梯度离心法观察DNA所处的位置。由于15N-DNA 的密度比普通DNA（14N-DNA）的密度大，在氯化铯密度梯度离心（density
gradient centrifugation）时，两种密度不同的DNA分布在不同的区带（如下图）。
实验结果表明：在全部由15N标记的培养基中得到的15N-DNA显示为一条
重密度带位于离心管的管底。当转入14N标记的培养基中繁殖后第一代，得到了一条中密度带，这是15N-DNA和14N-DNA的杂交分子。第二代有中密度带及低密度带两个区带，这表明它们分别为15N14N－DNA和14N14N-DNA。随着以后在14N培养基中培养代数的增加，低密度带增强，而中密度带逐渐减弱，离心结束后，从管底到管口，CsCl溶液密度分布从高到低形成密度梯度，不同重量的DNA 分子就停留在与其相当的CsCl密度处，在紫外光下可以看到DNA分子形成的区带。为了证实第一代杂交分子确实是一半15N－DNA－半14N－DNA，将这种杂交分子经加热变性，对于变性前后的DNA分别进行CsCl密度梯度离心，结果变性前的杂交分子为一条中密度带，变性后则分为两条区带，即重密度带（15N－DNA）及低密度带（14N－DNA）。它们的实验只有用半保留复制的理论才能得到圆满的解释。
（二）DNA复制的一般过程
DNA双螺旋是由两条方向相反的单链组成，复制开始时，双链打开，形成一个复制叉（replicative fork,从打开的起点向一个方向形成）或一个复制泡（replicative bubble，从打开的起点向两个方向形成），两条单链分别做模板。各自合成一条新的DNA链。由于DNA一条链的走向是5'→3'方向，另一条链的走向是3'→5'方向，但生物体内DNA聚合酶只能催化DNA从5'→3'的方向合成。那么，两条方向不同的链怎样才能做模板呢？这个问题由日本学者岗崎先生解释的。
原来，在以3'→5'方向的母链为模板时，复制合成出一条5'→3'方向的前导链（leadingstrand），前导链的前进方向与复制叉打开方向是一致的，因此前导链的合成是连续进行的，而另一条母链DNA是5'→3'方向，它作为模板时，复制合成许多条5'→3'方向的短链，叫做随从链（lagging strand），随从链的前进方向是与复制叉的打开方向相反的。随从链只能先以片段的形式合成，这些片段就叫做岗崎片段（Okazaki fragments），原核生物岗崎片段含有1000～2000核苷酸，真核生物一般100～200核苷酸。最后再将多个岗崎片段连接成一条完整的链。由于前导链的合成是连续进行的，而随从链的合成是不连续进行的，所以从总体上看DNA的复制是半不连续复制（见下图）。
DNA复制的全部过程可以人为地分成三个阶段，第一个阶段为DNA复制的起始阶段，这个阶段包括起始点，复制方向以及引发体的形成，第二阶段为DNA 链的延长，包括前导链及随从链的形成和切除RNA引物后填补空缺及连接岗崎片段。第三阶段为DNA复制的终止阶段。在DNA复制的整个过程中需要30多种酶及蛋白质分子参加，我们将在DNA复制的各个阶段中着重介绍它们的作用。
二、D N A复制的起始阶段
（一）DNA复制的起始点
很多实验都证明：复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起始点（originof replication）常用ori或O表示。细胞中的DNA复制一经开始就会连续复制下去，直至完成细胞中全部基因组DNA的复制。DNA复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的DNA单位称为复制子或复制单元（replicon）。在原核细胞中，每个DNA分子只有一个复制起始点，因而只有一个复制子，而在真核生物中，DNA的复制是从许多起始点同时开始的，所以每个DNA分子上有许多个复制子。
DNA复制起始点有结构上的特殊性，例如：大肠杆菌染色体DNA复制起始点Oric由422个核苷酸组成，是一系列对称排列的反向重复序列，即回文结构（palindrome），其中有9个核苷酸或13个核苷酸组成的保守序列，这些部位是大肠杆菌中DnaA蛋白识别的位置，大肠杆菌染色体DNA是环状双链DNA，它的复制是典型的“θ”型复制（由于形状像希腊字母θ，见下图）。从一个起点开始，同时向两个方向进行复制，当两个复制方向相遇时，复制就停止。而有些生物的DNA复制起始区是一段富含A·T的区段。这些特殊的结构对于在DNA 复制起始过程中参与的酶和许多蛋白质分子的识别和结合都是必须的。
（二）DNA复制的方向
1.定点开始双向复制
这是原核生物和真核生物DNA复制最主要的形式，从一个特定位点解链，沿着两个相反的方向各生长出两条链，形成一个复制泡，用电子显微镜可以观察到复制泡的存在。
2. 定点开始单向复制
质粒colE1是个典型的例子，复制从一个起始点开始，以同一方向生长出两条链，形成一个复制叉（replication fork）。
3. 两点开始单向复制
腺病毒DNA的复制是从两个起点开始的，形成两个复制叉，各以一个单一方向复制出一条新链。
总之DNA复制的起点及方向不仅原核细胞与真核细胞不同，就是同属于原核生物和真核生物的不同种属也有相当大的差异。
（三）DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和蛋白质
1.解链酶（helicase）
DNA开始复制时首先在起始点处解开双链，反应是在一种解链酶（helicase）的催化下进行的。解链酶需要ATP分解供给能量。大肠杆菌中DnaB蛋白就有解链酶活性，与随从链的模板DNA结合，沿5'→3'方向移动，还有一种叫做Rep 蛋白和前导链的模板DNA结合沿3'→5'方向移动。解链酶的作用就是打开DNA 双链之间的氢键。
2. 单链结合蛋白（single strand binding proteins, SSBP）
它与解开的单链DNA结合，使其稳定不会再度螺旋化并且避免核酸内切酶对单链DNA的水解，保证了单链DNA做为模板时的伸展状态，SSBP可以重复利用。
3. 引发体的形成
DNA复制起始的关健步骤是前导链DNA的合成，一旦前导链DNA的聚合作用开始，随从链DNA的合成也随着开始。由于前导链的合成是连续进行的，
所以它的起始相对简单，而随从链的合成是不连续进行的，所以引发阶段比较复杂。大肠杆菌的引发前体由DnaB. DnaC和单链结合蛋白组成。
（1）引物酶（primase）
它是一种特殊的RNA聚合酶，可催化短片段RNA的合成。这种短RNA片段一般十几个至数十个核苷酸不等，它们在DNA复制起始处做为引物。RNA引物的3'-OH末端提供了由DNA聚合酶催化形成DNA分子第一个磷酸二酯键的
位置。
（2）引发体（primosome）
高度解链的模板DNA与多种蛋白质因子形成的引发前体促进引物酶结合上来，共同形成引发体，引发体主要在DNA随从链上开始，它连续地与引物酶结合并解离，从而在不同部位引导引物酶催化合成RNA引物，在引物RNA的3'-OH 末端接下去合成DNA片段，这就是随从链不连续合成的开始。
三、D N A复制的延长阶段以及参与的酶和蛋白质分子
DNA的复制实际上就是以DNA为模板在DNA聚合酶作用下，将游离的四种脱氧单核苷酸（dATP,dGTP,dCTP,dTTP,简写为dNTP）聚合成DNA的过程。这是一个非常复杂的酶促反应，需要许多种酶和蛋白质参与，现分别叙述它们在DNA复制中作用。
（一）DNA的聚合反应和DNA聚合酶
1957年，Arthur kornberg首次在大肠杆菌中发现DNA聚合酶Ⅰ，（DNA polymerase Ⅰ，简写DNA polⅠ）后来又相继发现了DNA聚合酶Ⅱ和DNA聚合酶Ⅲ。（DNA polymerase Ⅱ，Ⅲ，简写DNA polⅡ,DNA polⅢ）实验证明大肠杆菌中DNA复制的主要过程靠DNA polⅢ起作用，而DNA polⅠ和DNA polⅡ在DNA错配的校正和修复中起作用。
这种酶的共同性质是：1）需要DNA模板，因此这类酶又称为依赖DNA的DNA聚合酶（DNA dependent DNA polymerase, DDDP）；2）需要RNA或DNA 做为引物（primer），即DNA聚合酶不能从头催化DNA的起始；3）催化dNTP 加到引物的3'-OH末端，因而DNA合成的方向是5'→3'；4）三种DNA聚合酶都属于多功能酶，它们在DNA复制和修复过程的不同阶段发挥作用。由于DNA 聚合酶Ⅰ是研究得最清楚而且代表了其他DNA聚合酶的基本特点，所以我们着重介绍DNA polⅠ的作用并指出另外2种DNA pol的特殊性。
1. DNA聚合酶Ⅰ
DNA polⅠ是由一条多肽链组成，分子量为109KD。酶分子中含有一个Zn2+，是聚合活性必须的。
大肠杆菌每个细胞中约有400个酶分子，每个酶分子每分钟在37℃下能催
化667个核苷酸参入到DNA链中，用枯草杆菌蛋白酶可将此酶水解成两个片段，大片段分子量为76KD，通常称为klenow片段，小片段为34KD。大小片段具有不同的酶活性。
1）DNA聚合酶的5'→3'聚合活性
这是DNA聚合酶最主要的活性，按模板DNA上的核苷酸顺序，将互补的dNTP逐个加到引物RNA3'-OH末端，并促进3'-OH与dNTP的5'-PO4形成磷酸二酯键，酶的专一性表现为新进入的dNTP必须与模板DNA碱基配对时才有催化作用，5'→3'聚合活性存在于klenow片段上。
2）DNA聚合酶的3'→5'外切核酸酶活性
这种酶活性的主要功能是从3'→5'方向识别并切除DNA生长链末端与模板DNA不配对而游离的核苷酸，这种功能称为校对功能，这是保证其聚合作用的正确性不可缺少的，因此对于DNA复制中极高的保真性是至关重要的。
3）DNA聚合酶的5'→3'外切核酸酶活性
这种酶活性是从DNA链的5'端向3'末端水解已配对的核苷酸，本质是切断磷酸二酯键，每次能切除10个核苷酸。因此，这种酶活性在DNA损伤的修复中可能起重要作用，对完成的DNA片段去除5'端的RNA引物也是必须的。
DNA polⅠ的5'→3'聚合活性和5'→3'外切酶活性协同作用，可以使DNA一条链上的切口从5'→3'方向移动，这种反应叫做缺刻平移（nick translation），利用此反应可在体外对DNA片段进行放射性磷（α-32PdNTP）的标记制成探针(probe)，进行核酸的分子杂交实验，是现代分子生物学的一项重要技术（见下图）。
许多实验证实DNA polⅠ并不是DNA复制过程中的主要酶，它的作用主要与DNA损伤后的修复有关。
2. DNA聚合酶Ⅱ
此酶分子量为120KD，每个细胞约有100个酶分子，但活性只有DNA polⅠ的5%，它具有5'→3'聚合活性和3'→5'外切活性，而没有5'→3'外切活性，它的作用可能与DNA损伤修复有关。
3. DNA聚合酶Ⅲ
这是在DNA复制过程中起主要作用的聚合酶，它是由一个多亚基组成的蛋白质分子，其分子量＞600kDa，整个酶分子形成一个不对称的二聚体，每个大肠杆菌细胞中只有1000个酶分子，但催化dNTP参入DNA链的速率却是最快的，约为9000核苷酸/每分钟/每个酶分子。这也证明DNA polⅢ是DNA复制过程中主要发挥作用的酶。在大肠杆菌染色体DNA进行复制时，DNA聚合酶Ⅲ全酶并不是单独起作用的，而是与引发体，解链酶等构成一个复制体（replisome）。由于复制体的存在，先导链和随从链可以同时复制。DNA polⅢ是由多亚基组成的不对称二聚体，它可能同时负责先导链和随从链的复制，在φ×174的复制中观察到引发体总是伴随着DNA噜噗（loop）的存在（见下图）。由于随从链的模
板DNA在DNA聚合酶Ⅲ全酶上绕转了180°而形成一个噜噗，因此岗崎片段的合成方向能够与先导链的合成方向以及复制体移动方向保持一致。
随着DNA polⅢ向前移动，先导链的合成逐渐延长的同时，岗崎片段也在不断延长，这一噜噗也在不断扩大。当岗崎片段合成到前一个片段的5'端时，这一大噜噗就释放出来，由于复制叉向前移动又可将另一部分随从链的模板置换出来，由引发体合成新的引物，然后再形成一个小的噜噗，进行新的岗崎片段的合成。由此模型不难看出：随从链的合成需要周期性的引发，因此其合成进度总是与前导链相差一个岗崎片段的长度。岗崎片段完成后，其5'端的RNA引物由DNA polⅠ的5'→3'外切酶活性切除，由此造成的空隙再由DNA polⅠ的5'→3'聚合活性催化dNTP得到填补。所以DNA的复制是在DNA polⅢ和DNA polⅠ互相配合下完成的。
4. 真核生物DNA聚合酶
真核生物DNA聚合酶有α、β、γ、δ及ε。它们的基本特性相似于大肠杆菌DNA聚合酶，其主要活性是催化dNTP的5'→3'聚合活性。真核细胞在DNA复制中起主要作用的是DNA polα，主要负责染色体DNA的复制。DNA polβ的模板特异性是具有缺口的DNA分子，被认为它与DNA修复有关。DNA polγ在线粒体DNA的复制中起作用。DNA polδ不但有5′→3′聚合活性，而且还具有3'→5'外切酶活性，据认为真核生物DNA复制是在DNA polα和DNA polδ协同作用下进行的，前导链的合成靠DNA polδ催化，并且还需要一种细胞周期调节因子增殖细胞核抗原（proliferating cell nucleus antigen, PCNA）参与。而随从链的合成
靠D NA polα和引发酶配合作用完成。
（二）与超螺旋松驰有关的酶
DNA复制从起始点开始向一个方向复制时，局部的DNA双链必须打开，主要靠解链酶的作用，打开后的单链还需要单链结合蛋白与其结合，在复制叉向前移动时造成其前方DNA分子所产生的正超螺旋，必须由拓扑异构酶来解决。下面分别介绍它们的作用。
拓扑异构酶（topoisomerase）是一类改变DNA拓扑性质的酶。在体外可催化DNA的各种拓扑异构化反应，而在生物体内它们可能参与了DNA的复制与转录。在DNA复制时，复制叉行进的前方DNA分子部分产生有正超螺旋，拓扑酶可松驰超螺旋，有利于复制叉的前进及DNA的合成。DNA复制完成后，拓扑酶又可将DNA分子引入超螺旋，使DNA缠绕、折叠，压缩以形成染色质。DNA拓扑异构酶有Ⅰ型和Ⅱ型，它们广泛存在于原核生物及真核生物中。
拓扑异构酶Ⅰ（TopoⅠ）的主要作用是将环状双链DNA的一条链切开一个口，切口处链的末端绕螺旋轴按照松驰超螺旋的方向转动，然后再将切口封起来。这就使DNA复制叉移动时所引起的前方DNA正超螺旋得到缓解，利于DNA复制叉继续向前打开。拓扑异构酶Ⅰ除上述作用外，对环状单链DNA还有打结或解结作用，对环状双链DNA的环连或解连以及使环状单链DNA形成环状双链DNA都有作用。
拓扑异构酶Ⅱ（TopoⅡ）是在大肠杆菌中发现的，它们作用特点是切开环状双链DNA的两条链，分子中的部分经切口穿过而旋转，然后封闭切口，TopoⅡ还可使DNA分子从超螺旋状态转变为松驰状态，此反应不需要ATP参与。DNA 复制完成后，TopoⅡ在ATP参与下，DNA分子从松驰状态转变为负超螺旋。此外，TopoⅡ催化的拓扑异构化反应还有环连或解环连，以及打结或解结。
四、D N A复制的终止阶段
DNA在复制过程中，合成出的前导链为一条连续的长链。随从链则是由合成出许多相邻的片段，在连接酶的催化下，连接成为一条长链。连接作用是在连接酶催化下进行的。
连接酶（ligase）的作用是催化相邻的DNA片段以3',5'-磷酸二酯键相连接。连接反应中的能量来自ATP（或NAD+）。连接酶先与ATP作用，以共价键相连生成E-AMP中间体。中间体即与一个DNA片段的5'-磷酸相连接形成E-AMP-5'-DNA。然后再与另一个DNA片段的3'-OH末端作用，E和AMP脱下，两个DNA片段以3',5'-磷酸二酯键相连接。随从链的各个DNA片段就是这样连接成一条DNA长链（见下图）。
已有研究证明大肠杆菌染色体DNA具有复制终止位点，此处可以结合一种特异的蛋白质分子叫做Tus，这个蛋白质可能是通过阻止解链酶（Helicase）的解链活性而终止复制的。详细的机制还不完全清楚。
DNA复制完成后，靠拓扑酶将DNA分子引入超螺旋结构。
五、真核生物D N A复制的特点
DNA复制的研究最初是在原核生物中进行的，有些原核生物的DNA复制已经搞得很清楚。真核生物比原核生物复杂得多，但DNA复制的基本过程还是相似的。在这里我们主要讨论一些重要的区别。
1．与原核生物不同，真核生物DNA复制有许多起始点。
例如酵母S. cerevisiae的17号染色体约有400个起始点，因此，虽然真核生物DNA复制的速度（60核苷酸/每秒钟）比原核生物DNA复制的速度（E.coli 1700核苷酸/每秒钟）慢得多，但复制完全部基因组DNA也只要几分钟的时间。2．在真核生物DNA复制叉处，需要两种不同的酶。
SV40病毒DNA主要依靠宿主细胞中的DNA复制体系进行DNA的复制，这是了解真核生物DNA复制的体外模型。DNA聚合酶α（polα）和DNA聚合酶δ（polδ）。polα和引物酶紧密结合，在DNA模板上先合成RNA引物，再由polα延长DNA链，这种活性还要复制因子C参与。同时结合在引物模板上的PCNA （增殖细胞核抗原Proliferating cell nuclear antigen）此时释放了polα，然后由polδ结合到生长链3'末端，并与PCNA结合，继续合成前导链。而随从链的合成靠polα紧密与引物酶结合并在复制因子C帮助下，合成岗崎片段。
3．端粒酶在保证染色体复制的完整性上有重要意义。
由于真核生物染色体是线性DNA，它的两端叫做端区（telomeres），端区是由重复的寡核苷酸序列构成的。例如酵母的端区重复序列是5'G（10）T（3）3'。前面讲到所有生物DNA聚合酶都只能催化DNA从5'→3'的方向合成，因此当复制叉到达线性染色体末端时，前导链可以连续合成到头，而由于随从链是以一种不连续的形式合成岗崎片段，所以不能完成线性染色体末端的复制，如果这个问题不解决，真核生物在细胞分裂时DNA复制将产生5'末端隐缩，使DNA 缩短，近十多年的研究表明，真核生物体内都存在一种特殊的反转录酶叫做端粒酶（telomerase），它是由蛋白质和RNA两部分组成的，它以自身的RNA为模板，在随从链模板DNA的3'-OH末端延长DNA，再以这种延长的DNA为模板，继续合成随从链。
第二节反转录作用
1970年Temin等在致癌RNA病毒中发现了一种特殊的DNA聚合酶，该酶以RNA为核板，根据碱基配对原则，按照RNA的核苷酸顺序（其中U与A配对）合成DNA。这一过程与一般遗传信息流转录的方向相反，故称为反转录，催化此过程的DNA聚合酶叫做反转录酶（reverse transcriptase）。后来发现反转录酶不仅普遍存在于RNA病毒中，哺乳动物的胚胎细胞和正在分裂的淋巴细胞中也有反转录酶。
反转录酶的作用是以dNTP为底物，以RNA为模板，tRNA（主要是色氨酸tRNA）为引物，在tRNA3'-OH末端上，按5'→3'方向，合成一条与RNA模板互补的DNA单链，这条DNA单链叫做互补DNA（complementary DNA, cDNA），它与RNA模板形成RNA-DNA杂交体。随后又在反转录酶的作用下，水解掉RNA 链，再以cDNA为模板合成第二条DNA链。至此，完成由RNA指导的DNA合成过程。
携带反转录酶的病毒又称为反转录病毒，它侵入宿主细胞后先以病毒RNA 为模板靠反转录酶催化合成DNA，随后这种DNA环化并整合到宿主细胞的染色体DNA中去，以原病毒（provirus）的形式在宿主细胞中一代代传递下去。以后又发现许多反转录病毒基因组中都含有癌基因（oncogene），如果由于某种因素激活了癌基因就可使宿主细胞转化为癌细胞。
大多数反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，多为色氨酸的tRNA，在引物tRNA3'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。②RNase H活性；由反转录酶催化合成的cDNA与模板RNA
形成的杂交分子，将由RNase H从RNA5'端水解掉RNA分子。③DNA指导的DNA聚合酶活性；以反转录合成的第一条DNA单链为模板，以dNTP为底物，再合成第二条DNA分子。除此之外，有些反转录酶还有DNA内切酶活性，这可能与病毒基因整合到宿主细胞染色体DNA中有关。反转录酶的发现对于遗传工程技术起了很大的推动作用，目前它已成为一种重要的工具酶。用组织细胞提取mRNA并以它为模板，在反转录酶的作用下，合成出互补的DNA（cDNA），由此可构建出cDNA文库（cDNA library），从中筛选特异的目的基因，这是在基因工程技术中最常用的获得目的基因的方法。
第三节DNA的损伤与修复
DNA存储着生物体赖以生存和繁衍的遗传信息，因此维护DNA分子的完整性对细胞至关重要。外界环境和生物体内部的因素都经常会导致DNA分子的损伤或改变，而且与RNA及蛋白质可以在胞内大量合成不同，一般在一个原核细胞中只有一份DNA，在真核二倍体细胞中相同的DNA也只有一对，如果DNA 的损伤或遗传信息的改变不能更正，对体细胞就可能影响其功能或生存，对生殖细胞则可能影响到后代。所以在进化过程中生物细胞所获得的修复DNA损伤的能力就显得十分重要，也是生物能保持遗传稳定性之所在。在细胞中能进行修复的生物大分子也就只有DNA，反映了DNA对生命的重要性。另一方面，在生物进化中突变又是与遗传相对立统一而普遍存在的现象，DNA分子的变化并不是全部都能被修复成原样的，正因为如此生物才会有变异、有进化。
一、D N A的损伤
（一）DNA损伤的原因
1. DNA分子的自发性损伤
（1）DNA复制中的错误
以DNA为模板按碱基配对进行DNA复制是一个严格而精确的事件，但也不是完全不发生错误的。碱基配对的错误频率约为10-1－10-2，在DNA复制酶的作用下碱基错误配对频率降到约10-5－10-6，复制过程中如有错误的核苷酸参入，DNA聚合酶还会暂停催化作用，以其3'→5'外切核酸酶的活性切除错误接上的核苷酸，然后再继续正确的复制，这种校正作用广泛存在于原核和真核的DNA聚合酶中，可以说是对DNA复制错误的修复形式，从而保证了复制的准确性。但校正后的错配率仍约在10-10左右，即每复制1010个核苷酸大概会有一个碱基的错误。
（2）DNA的自发性化学变化
生物体内DNA分子可以由于各种原因发生变化，至少有以下类型：
a.碱基的异构互变DNA中的4种碱基各自的异构体间都可以自发地相互变化（例如烯醇式与酮式碱基间的互变），这种变化就会使碱基配对间的氢键改变，可使腺嘌呤能配上胞嘧啶、胸腺嘧啶能配上鸟嘌呤等，如果这些配对发生在DNA复制时，就会造成子代DNA序列与亲代DNA不同的错误性损伤。
b.碱基的脱氨基作用碱基的环外氨基有时会自发脱落，从而胞嘧啶会变成尿嘧啶、腺嘌呤会变成次黄嘌呤（H）、鸟嘌呤会变成黄嘌呤（X）等，遇到复制时，U与A配对、H和X都与C配对就会导致子代DNA序列的错误变化。胞嘧啶自发脱氨基的频率约为每个细胞每天190个。
c.脱嘌呤与脱嘧啶自发的水解可使嘌呤和嘧啶从DNA链的核糖磷酸骨架上脱落下来。一个哺乳类细胞在37℃条件下，20h内DNA链上自发脱落的嘌呤约1000个、嘧啶约500个：估计一个长寿命不复制繁殖的哺乳类细胞（如神经细胞）在整个生活期间自发脱嘌呤数约为108，约占细胞DNA中总嘌呤数的3%。
d.碱基修饰与链断裂细胞呼吸的副产物O2、H2O2等会造成DNA损伤，能产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧啶等碱基修饰物，还可能引起DNA单链断裂等损伤，每个哺乳类细胞每天DNA单链断裂发生的频率约为5万次。此外，体内还可以发生DNA的甲基化，结构的其他变化等，这些损伤的积累可能导致老化。
由此可见，如果细胞不具备高效率的修复系统，生物的突变率将大大提高。
2. 物理因素引起的DNA损伤
射线引起的DNA损伤是最引人注意的：
（1）紫外线引起的DNA损伤
DNA分子损伤最早就是从研究紫外线的效应开始的。当DNA受到最易被其吸收波长（200～260nm）的紫外线照射时，主要是使同一条DNA链上相邻的嘧啶以共价键连成二聚体，相邻的两个T、或两个C、或C与T间都可以环丁基环（cyclobutane ring）连成二聚体，其中最容易形成的是CC二聚体，如下图所示。
人皮肤因受紫外线照射而形成二聚体的频率可达每小时5×104/细胞，但只局限在皮肤中，因为紫外线不能穿透皮肤。但微生物受紫外线照射后，就会影响其生存。紫外线照射还能引起DNA链断裂等损伤。
（2）电离辐射引起的DNA损伤
电离辐射损伤DNA有直接和间接的效应，直接效应是DNA直接吸收射线而遭损伤，间接效应是指DNA周围其他分子(主要是水分子)吸收射线能量产生具有很高反应活性的自由基进而损伤DNA。电离辐射可导致DNA分子的多种变化：
a.碱基变化主要是由OH·自由基引起，包括DNA链上的碱基氧化修饰、过氧化物的形成、碱基环的破坏和脱落等。一般嘧啶比嘌呤更敏感。
b.脱氧核糖变化脱氧核糖上的每个碳原子和羟基上的氢都能与OH·反应，导致脱氧核糖分解，最后会引起DNA链断裂。
c.DNA链断裂这是电离辐射引起的严重损伤事件，断链数随照射剂量而增加。射线的直接和间接作用都可能使脱氧核糖破坏或磷酸二酯键断开而致DNA 链断裂。DNA双链中一条链断裂称单链断裂（single strand broken），DNA双链在同一处或相近处断裂称为双链断裂（doublestrand broken）。虽然单链断裂发生频率为双链断裂的10—20倍，但还比较容易修复；对单倍体细胞来说(如细菌)一次双链断裂就是致死事件。
d.交联包括DNA链交联和DNA-蛋白质交联。同一条DNA链上或两条DNA链上的碱基间可以共价键结合，DNA与蛋白质之间也会以共价键相连，组蛋白、染色质中的非组蛋白、调控蛋白、与复制和转录有关的酶都会与DNA共价键连接。这些交联是细胞受电离辐射后在显微镜下看到的染色体畸变的分子基础，会影响细胞的功能和DNA复制。
3. 化学因素引起的DNA损伤
化学因素对DNA损伤的认识最早来自对化学武器杀伤力的研究，以后对癌症化疗、化学致癌作用的研究使人们更重视突变剂或致癌剂对DNA的作用。（1）烷化剂对DNA的损伤
烷化剂是一类亲电子的化合物，很容易与生物体中大分子的亲核位点起反应。烷化剂的作用可使DNA发生各种类型的损伤：
a.碱基烷基化烷化剂很容易将烷基加到DNA链中嘌呤或嘧啶的N或O上，其中鸟嘌呤的N7和腺嘌呤的N3最容易受攻击，烷基化的嘌呤碱基配对会发生变化，例如鸟嘌呤N7被烷化后就不再与胞嘧啶配对，而改与胸腺嘧啶配对，结果会使G-C转变成A-T。
b.碱基脱落烷化鸟嘌呤的糖苷键不稳定，容易脱落形成DNA上无碱基的位点，复制时可以插入任何核苷酸，造成序列的改变。
c.断链DNA链的磷酸二酯键上的氧也容易被烷化，结果形成不稳定的磷酸三酯键，易在糖与磷酸间发生水解，使DNA链断裂。
d.交联烷化剂有两类，一类是单功能基烷化剂，如甲基甲烷碘酸，只能使一个位点烷基化；另一类是以双功能基烷化剂，化学武器如氮芥、硫芥等，一些抗癌药物如环磷酰胺、苯丁酸氮芥、丝裂霉素等，某些致癌物如二乙基亚硝胺等均属此类，其两个功能基可同时使两处烷基化，结果就能造成DNA链内、DNA 链间，以及DNA与蛋白质间的交联。
（2）碱基类似物、修饰剂对DNA的损伤
人工可以合成一些碱基类似物用作促突变剂或抗癌药物，如5-溴尿嘧啶
（5-BU）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、2-氨基腺嘌呤（2-AP）等。由于其结构与正常的碱基相似，进入细胞能替代正常的碱基参入到DNA链中而干扰DNA复制合成，例如5-BU结构与胸腺嘧啶十分相近，在酮式结构时与A配对，却又更容易成为烯醇式结构与G配对，在DNA复制时导致A-T转换为G-C。
还有一些人工合成或环境中存在的化学物质能专一修饰DNA链上的碱基或通过影响DNA复制而改变碱基序列，例如亚硝酸盐能使C脱氨变成U，经过复制就可使DNA上的G变成A；羟胺能使T变成C，结果是A改成C；黄曲霉素B也能专一攻击DNA上的碱基导致序列的变化，这些都是诱发突变的化学物质或致癌剂。
（二）DNA损伤的后果
上述损伤会最终导致DNA分子结构的变化，这种DNA分子水平上的突变（mutation）是整体遗传突变的基础。
归纳DNA损伤后分子最终的改变，有以下几种类型：
1. 点突变点突变（point mutation）指DNA上单一碱基的变异。嘌呤替代嘌呤（A与G之间的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（C与T之间的替代）称为转换（transition）；嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换（transvertion）。
2. 缺失缺失（deletion）指DNA链上一个或一段核苷酸的消失。
3. 插入插入（insertion）指一个或一段核苷酸插入到DNA链中。在为蛋白质编码的序列中如缺失及插入的核苷酸数不是3的整倍数，则发生读框移动（reading frame shift），使其后所译读的氨基酸序列全部混乱，称为移码突变（frame shift mutaion）。
4. 倒位或转位倒位或转位（transposition）指DNA链重组使其中一段核苷酸链方向倒置、或从一处迁移到另一处。
5. 双链断裂已如前述，对单倍体细胞一个双链断裂就是致死性事件。
突变或诱变对生物可能产生4种后果：①致死性；②丧失某些功能；③改变基因型（genotype）而不改变表现型（phenotype）；④发生了有利于物种生存的结果，使生物进化。
二、D N A修复
DNA修复（DNA repairing）是细胞对DNA受损伤后的一种反应，这种反应可能使DNA结构恢复原样，重新能执行它原来的功能；但有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这种DNA的损伤而能继续生存。也许这未能完全修复而存留下来的损伤会在适合的条件下显示出来（如细胞的癌变等），但如果细胞不具备这修复功能，就无法对付经常发生的DNA损伤事件，就不能生存。所以研究DNA修复也是探索生命的一个重要方面，而且与军事医学、肿瘤学等密切相关。对不同的DNA损伤，细胞可以有不同的修复反应。
（一）恢复修复
这是较简单的修复方式，一般都能将DNA修复到原样。
1. 光修复
这是最早发现的DNA修复方式。修复是由细菌中的DNA光解酶（photolyase）完成，此酶能特异性识别紫外线造成的核酸链上相邻嘧啶共价结合的二聚体，并与其结合，这步反应不需要光；结合后如受300～600nm波长的光照射，则此酶就被激活，将二聚体分解为两个正常的嘧啶单体，然后酶从DNA链上释放，DNA 恢复正常结构。后来发现类似的修复酶广泛存在于动植物中，人体细胞中也有发现（见下图）。
2. 单链断裂的重接
DNA单链断裂是常见的损伤，其中一部分可仅由DNA连接酶（ligase）参与而完全修复。此酶在各类生物各种细胞中都普遍存在，
修复反应容易进行。
3. 碱基的直接插入
DNA链上嘌呤的脱落造成无嘌呤位点，能被DNA嘌呤插入酶（insertase）识别结合，在K＋存在的条件下，催化游离嘌呤或脱氧嘌呤核苷插入生成糖苷键，且催化插入的碱基有高度专一性、与另一条链上的碱基严格配对，使DNA完全恢复。
4. 烷基的转移
在细胞中发现有一种O6甲基鸟嘌呤甲基转移酶，能直接将甲基从DNA链鸟嘌呤O6位上的甲基移到蛋白质的半胱氨酸残基上而修复损伤的DNA。这个酶的修复能力并不很强，但在低剂量烷化剂作用下能诱导出此酶的修复活性。（二）切除修复
是修复DNA损伤最为普遍的方式，对多种DNA损伤包括碱基脱落形成的无碱基位点、嘧啶二聚体、碱基烷基化、单链断裂等都能起修复作用。这种修复
方式普遍存在于各种生物细胞中，也是人体细胞主要的DNA修复机制。修复过程需要多种酶的一系列作用，基本步骤如下图所示，①首先由核酸酶识别DNA 的损伤位点，在损伤部位的5'侧切开磷酸二酯键。不同的DNA损伤需要不同的特殊核酸内切酶来识别和切割；②由5'→3'核酸外切酶将有损伤的DNA片段切除；③在DNA聚合酶的催化下，以完整的互补链为模板，按5'→3'方向DNA链，填补已切除的空隙；④由DNA连接酶将新合成的DNA片段与原来的DNA断链连接起来。这样完成的修复能使DNA恢复原来的结构。
（三）重组修复
上述的切除修复在切除损伤段落后是以原来正确的互补链为模板来合成新
的段落而做到修复的。但在某些情况下没有互补链可以直接利用，例如在DNA 复制进行时发生DNA损伤，此时DNA两条链已经分开，其修复可用DNA重组方式：①受损伤的DNA链复制时，产生的子代DNA在损伤的对应部位出现缺口；②另一条母链DNA与有缺口的子链DNA进行重组交换，将母链DNA上相应的片段填补子链缺口处，而母链DNA出现缺口；③以另一条子链DNA为模板，经DNA聚合酶催化合成一新DNA片段填补母链DNA的缺口，最后由DNA连接酶连接，完成修补。
重组修复不能完全去除损伤，损伤的DNA段落仍然保留在亲代DNA链上，只是重组修复后合成的DNA分子是不带有损伤的，但经多次复制后，损伤就被“冲淡”了，在子代细胞中只有一个细胞是带有损伤DNA的。
（四）SOS修复
“SOS”是国际上通用的紧急呼救信号。SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复(error prone repair)，使细胞有较高的突变率。
当DNA两条链的损伤邻近时，损伤不能被切除修复或重组修复，这时在核酸内切酶、外切酶的作用下造成损伤处的DNA链空缺，再由损伤诱导产生的一整套的特殊DNA聚合酶SOS修复酶类，催化空缺部位DNA的合成，这时补上去的核苷酸几乎是随机的，但仍然保持了DNA双链的完整性，使细胞得以生存。但这种修复带给细胞很高的突变率。
应该说目前对真核细胞的DNA修复的反应类型、参与修复的酶类和修复机制了解还不多，但DNA损伤修复与突变、寿命、衰老、肿瘤发生、辐射效应、某些毒物的作用都有密切的关系。人类遗传性疾病已发现4000多种，其中不少与DNA修复缺陷有关，这些DNA修复缺陷的细胞表现出对辐射和致癌剂的敏感性增加。例如着色性干皮病（xeroderma pigmentosum）就是第一个发现的DNA 修复缺陷性遗传病，患者皮肤和眼睛对太阳光特别是紫外线十分敏感，身体暴光部位的皮肤干燥脱屑、色素沉着、容易发生溃疡、皮肤癌发病率高，常伴有神经系统障碍，智力低下等，病人的细胞对嘧啶二聚体和烷基化的清除能力降低。
第四节转录作用
RNA的转录合成从化学角度来讲类似于DNA的复制，多核苷酸链的合成都是以5'→3'的方向，在3'-OH末端与加入的核苷酸形成磷酸二酯键，但是，由于复制和转录的目的不同，转录又具有其特点：（1）对于一个基因组来说，转录只发生在一部分基因，而且每个基因的转录都受到相对独立的控制；（2）转录是不对称的；（3）转录时不需要引物，而且RNA链的合成是连续的。
一、R N A聚合酶
真核和原核细胞内都存在有DDRP，迄今发现的DDRP的有以下特点：1）以DNA为模板；在DNA的两条多苷酸链中只有其中一条链作为模板，这条链叫做模板链（template strand），又叫做无意义链。DNA双链中另一条不做为模板的链叫做编码链，又叫做有意义链，编码链的的序列与转录本RNA的序列相同，只是在编码链上的T在转录本RNA为U（见下图）；由于RNA的转录合成是以DNA的一条链为模板而进行的，所以这种转录方式又叫做不对称转录。
②都以四种三磷酸核苷为底物，原料；③都遵循DNA与RNA之间的碱基配对原由，A=U，T=A，C=G，合成与模板DNA序列互补的RNA链。④RNA链的延长方向是5'→3'的连续合成。⑤需要Mg2+或Mn2+离子。⑥并不需要引物。RNA
第十三章核酸的生物合成
第十三章核酸的生物合成 一、单项选择题 １、关于DNA合成，叙述正确的是 A.DNA的生物合成即DNA的半保留复制 B.必须以DNA为模板 C.必须由依赖DNA的DNA聚合酶催化 D.DNA合成是不连续复制 E.DNA合成包括DNA的半保留复制、损伤DNA的修复与逆转录 ２、证明DNA复制为半保留复制的细菌培养试验，其结果为： A.15N-DNA带增加 B.14N-DNA带减少 C.一度出现15N-DNA与14N-DNA的中间带 D.出现中间带，且随细菌繁殖，比例减少 E.出现中间带，且随细菌繁殖，比例增加 ３、关于DNA复制的叙述，下列哪项是错误的？ A.为半保留复制 B.为不对称复制 C.为半不连续复制 D.新合成链的方向均为5′→3′ E.需要引物 ４、 DNA复制过程中的解链酶是 A.DnaA蛋白 B. DnaB蛋白 C. DnaC蛋白 D. DnaG蛋白 E. SSB蛋白５、关于拓扑异构酶，以下叙述正确的是 A.具有连接酶活性 B.拓扑异构酶1催化反应需ATP C.拓扑异构酶II催化反应不需ATP D.拓扑异构酶II能切断双链DNA中的一股链 E.拓扑异构酶1能切断双链DNA中的两股链 ６、原核生物复制过程中，催化新链延长的聚合酶主要是 A.DNA聚合酶Ⅰ B. DNA聚合酶II C.DNA聚合酶III D. DNA聚合酶Ⅰ和III E. DNA聚合酶II和III ７、以下是关于原核生物DNA聚合酶的叙述，正确的是 A.DNA-pol I活性最高，在DNA复制中起重要作用 B.DNA-pol II活性最高，在DNA复制中起重要作用 C.DNA-pol III是主要的DNA复制酶且具3′→5′核酸外切酶作用 D.DNA-pol III催化填补空隙的DNA聚合反应 E.DNA-pol II活性高，在DNA复制中起重要作用，并具5′→3′核酸外切酶作用 ８、真核生物DNA聚合酶具有引物酶活性的是 A.DNA聚合酶α B. DNA聚合酶β C. DNA聚合酶γ D. DNA聚合酶δ E. DNA聚合酶ε ９、 DNA上某段碱基序列为5′-ACTAGCTCAT-3′，其相对应的转录产物碱基序列是A. TACTCGATCA B. ATGAGCTAGT C. AUGAGCUAGU D. ATGAGCTAGU E. UACUCGAUCA
核酸生物合成
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
生物化学 第10章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢_0
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 生物化学第10章核酸的酶促降解和核苷酸代谢 生物化学第 10 章核酸的酶促降解和核苷酸代谢第十章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢一、填空题： 1、人及猿类体内嘌呤代谢最终产物为。 2、别嘌呤醇对有强烈的抑制作用。 3、胸腺嘧啶分解的最终产物有 4、参与嘌呤环合成的氨 基酸有 5、痛风是因为体内产生过多造成的，使用作为黄嘌呤氧 化酶的自杀性底物可以治疗痛风。 6、核苷酸的合成包括和 7、脱氧核苷酸是由 8、嘌 呤核苷酸从头合成途径首先形成核苷酸，嘧啶核苷酸生物合成形成 核苷酸，脱羧后生成核苷酸。 9、 dTMP 是由经修饰作用生成的。 10、不同生物分解嘌呤碱的终产物不同，人类和灵长类动 物嘌呤代谢一般止于，灵长类以外的一些哺乳动物可生成；大多 数鱼类生成，一些海洋无脊椎动物可生成。 二、选择题(只有一个最佳答案)： 1、嘧啶核苷酸的第几位碳原子是来自于 CO2 的碳( ) ①2 ②4 ③5 ④6 2、 dTMP 的直接前体是（）①dCMP ②dAMP ③dUMP ④dGMP 3、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第 1 位 N 原子来自（）①Gln ②Gly ③甲酸④Asp 的 -氨基 N 4、嘌呤环中 第 4 位和第 5 位碳原子来自下列哪种化合物？（）①甘氨 1 / 9
酸②天冬氨酸③丙氨酸④谷氨酸三、是非题（在题后括号内打或）： 1．嘌呤核苷酸的生物合成是先形成嘌呤环，再与糖环结合。 （） 2、 CMP 是在 UMP 基础上经谷氨酰胺脱氨消耗 ATP 形成的。 （） 3、脱氧核苷酸是在二磷酸核苷酸的基础上还原生成的。 （） 4、限制性核酸内切酶是能识别几个特定核甘酸顺序的 DNA 水解酶。 （） 5．胞嘧啶、尿嘧啶降解可以产生 -丙氨酸。 （） 6、嘌呤核苷酸的从头合成是先闭环，再形成 N-糖苷键。 （） 7、 L-氨基酸氧化酶是参与氨基酸脱氨基作用的主要酶。 （）四、问答题： 1、什么是限制性内切酶？有何特点？它的发现有何特殊意义？ 2、核苷酸及其衍生物在代谢中有什么重要性? 3、说明核苷酸降解的一般途径，嘌呤与嘧啶的降解有何区别?五、名词解释： 限制性内切酶粘性末端参考答案： 第十章核酸的酶促降解和核苷酸代谢一、填空题 1、人及猿类体内嘌呤代谢最终产物为。
核酸的生物合成(上)
一、 A 型题 1. 中心法则阐明的遗传信息传递方式 (A) RNA－DNA－蛋白质 (B) 蛋白质－RNA－DNA (C) RNA－蛋白质－DNA (D) DNA－RNA一蛋白质 (E) DNA一蛋白质－RNA 2. 基因表达是指 (A) 复制＋转录 (B) 复制十转录十翻译 (C) 转录十翻译 (D) 翻译十翻译后加工 (E) 转录十转录后加工 3. 生物信息传递中，下列哪一种还没有实验证据 (A) DNA→RNA (B) RNA→蛋白质 (C) RNA→DNA (D) 蛋白质→DNA (E) 上述四种都可以 4. 用实验证实DNA的半保留复制的学者是 (A) Watson和Crick
(B) Kornberg (C) Sanger (D) Meselson和Stabl (E) Nierenberg 5. 将在15NH4CI作为唯一氮源的培养基中培养多代的大肠杆菌，转入含15NH4Cl的培养基中生长三代后，其各种状况的DNA分子比例应该是（LL代表两条轻链14N－DNA，HH代表两条重链15 N－DNA，LH代表轻链、重链DNA） (A) 3LH／1HH (B) 6HH／2LH (C) 15LL／1LH (D) 7HH／1LH (E) 1HH/7LH 6. 原核生物的DNA聚合酶（DNA－pol） (A) DNA-pol Ⅲ是细胞内含量最多的 (B) DNA polⅡ由多亚基的不对称二聚体组成 (C) DNA-polⅠ有即时校读功能 (D) 都用NTP作底物 (E) 催化过程中，β、γ磷酸根分别生成游离磷酸 7. 合成DNA的原料是 (A) dADP dGDP dCDP dTDP (B) dATP dGTP dCTP dTTP (C) dAMP dGMP dCMP dTMP (D) ATP GTP CTP UTP
第十三、十四章 核酸的生物合成 练习题参考答案
第十三、十四章 核酸的生物合成 练习题参考答案 一、名词解释 1．半保留复制：以亲代双链DNA 的每一条链为模板，按照碱基配对的原则，合成出两 个含有相同核苷酸序列的子代DNA 分子的过程。在新合成的DNA 分子中，一条链来自亲代DNA ，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。 2．转录：指在DNA 指导下的RNA 的合成。转录是在DNA 模板指导下，按照碱基互补 配对的原则，由RNA 聚合酶催化完成的。 3．逆转录：Temin 和Baltimore 各自发现在RNA 肿瘤病毒中含有RNA 指导的DNA 聚合 酶，才证明发生逆向转录，即以RNA 为模板合成DNA 。 4．冈崎片段：1968年日本人冈崎发现以DNA5/→3/模板合成新链时，先形成一些1000 核苷酸左右的DNA 短片段，然后由连接酶连接形成完整的子链。这些在DNA 复制过程中形成的DNA 短片段称为冈崎片段。 5．前导链与后随链： DNA 复制进行时，一条链的合成方向与复制叉移动方向一致，其 合成是连续的，称为前导链或领头链；另一条链的合成方向与复制叉移动方向相反，其合成是不连续的，称为后随链或后滞链。 6．半不连续复制：DNA 复制时，前导链连续合成，后随链不连续合成，这种合成方式 称为半不连续复制。 7．不对称转录：转录时是以双链DNA 的一条链为模板，并可在DNA 的任一条链上进行， 这称为不对称转录。 8．模板链与编码链：转录中充当模板的单链称为模板链；另一条与之互补的DNA 链称 为编码链。 9．基因：是指染色体中携带有遗传信息的DNA 功能片段。 10．内含子与外显子：在真核生物中，编码大多数蛋白质的基因为不连续基因或称隔裂 基因，基因中非编码序列，称为内含子；而编码序列，称为外显子。 11． cDNA ：以mRNA 为模板，经逆转录合成的DNA 链，称为cDNA 。 二、填空题答案 1．前导链（领头链）；连续的；随从链；不连续的；5′；RNA ；5′ →3′ 2．转录；RNA 聚合；逆转录；逆转录 3．σββα'2；'2ββα；σ 4．模板链；此模板链的互补链。 5．hnRNA 6．dNTP ；NTP 7． 外显子；内含子 8． 5′ →3′聚合酶；3′→5′外切；5′ →3′外切 9．冈崎片段；5′→3′ 10．连续 相同 不连续 相反 11．RNA 引物；DNA 聚合酶Ⅲ ； DNA 聚合酶Ⅰ；DNA 连接酶 12．同一RNA 聚合酶；3；RNA 聚合酶Ⅰ；RNA 聚合酶Ⅱ；RNA 聚合酶Ⅲ 13．隔裂基因；外显子；内含子；外显子；内含子 三、单项选择题 1．（A ）DNA 半保留复制需要来自亲代的每一条标记链作模板合成互补链，以保持与亲 代相同的完整结构。因此，在无标记溶液中进行第一轮复制将产生两个半标记分子。第二轮复制将产生两个半标记分子和两个不带标记的双链DNA 分子。
生物化学-生化知识点_第十章 RNA的生物合成和加工
第十章 RNA的生物合成和加工下册 P455 贮存于DNA的遗传信息需通过转录和翻译而得到表达。通过转录在RNA聚合酶催化下 合成细胞内各种RNA（mRNA、r-RNA、t RNA和具有各种特殊功能的小RNA），转录的RNA产物通常要经过一系列加工和修饰才能成为成熟的RNA分子，遗传信息表达过程中存在复杂调控机制。 RNA携带遗传信息（RNA为信息分子）可以指导RNA合成（复制），也可以指导DNA合成（逆转录）；RNA还具催化（核酶）等多种功能（RNA为功能分子）。 10-1 DNA指导下的RNA合成 转录：是以DNA分子为模板合成与其核苷酸顺序相对应的RNA分子的过程。 基因是遗传物质的最小功能单位，相当于DNA一个片段。一个转录单位可以是一个基因也可以是多个基因。 基因的转录是一种有选择性的过程，随着细胞的不同生长发育阶段和细胞内外条件的改变将转录不同的基因。 一一一转录 （1）DNA指导下的RNA聚合酶： 该酶所需底物：四种核糖核苷三磷酸（ATP，GTP，UTP及CTP）。 模板：双链DNA或单链DNA。 Mg2+：促进聚合。 不需引物，合成方向也是5‘→3‘。 催化聚合反应产生的PP i水解推动反应向前。 RNA酶无校对功能。 （2）不对称转录： 在体内DNA两条链中仅有一条链可用于转录，某些区域以这条链转录，另一些区域则可以另一条链转录。 用于转录的链称为模板链或负链（- DNA），对应的链为编码链，即正链(+DNA)。编码链与转录出来的RNA链碱基序 列一样，只是以U取代T，它无转录功能，只能进行复制。 RNA转录时无需将DNA双链完全解开，RNA聚合酶能够局部解开DNA的两条链，并以其中一条链为有效的模板，在其上合成出互补的RNA链，合成的RNA 链随DNA双链恢复而离开DNA链。 P456 图36-1 E. coli RNA聚合酶进行转录。 (3) E. coli的RNA聚合酶： 全酶由五个亚基（α2ββ‘σ）组成，相对分子量465,000。没有σ亚基的酶（α2ββ‘）叫核心酶，只能使已开始合成的RNA链延长，而不具有起始合成RNA的能力。开始合 成的RNA链时必须有σ亚基参与作用，σ亚基为起始亚基。 （4）转录反应四阶段： 模板的识别，转录的起始、延伸和终止。 1. 识别：RNA聚合酶在σ亚基引导下识别并结合到启动子上，DNA双链局部解链，形成 转录泡（解链区）。
核酸的生物合成
（二）填空题 1．DNA复制是定点双向进行的，股的合成是，并且合成方向和复制叉移动方向相同；股的合成是的，合成方向与复制叉移动的方向相反。每个冈崎片段是借助于连在它的末端上的一小段而合成的；所有冈崎片段链的增长都是按方向进行。2．DNA连接酶催化的连接反应需要能量，大肠杆菌由供能，动物细胞由供能。 3．大肠杆菌RNA聚合酶全酶由组成；核心酶的组成是。参与识别起始信号的是因子。 4．基因有两条链，作为模板指导转录的那条链称链。 5．以RNA为模板合成DNA称，由酶催化。 6．DNA或UpGpCpA分别经0.3NKOHR、NaseT1和牛胰RNaseI处理所得结果： DNA: 0.3NKOH：；RNaseT1：；RNase I： ; UpGpCpA：0.3NKOH：；RNaseT1：；RNase I ：。 7．基因突变形式分为：，，和四类。 8．亚硝酸是一个非常有效的诱变剂，因为它可直接作用于DNA，使碱基中基氧化成基，造成碱基对的。 9．所有冈崎片段的延伸都是按方向进行的。 10．前导链的合成是的，其合成方向与复制叉移动方向；随后链的合成是的，其合成方向与复制叉移动方向。 11．引物酶与转录中的RNA聚合酶之间的差别在于它对不敏感，并可以作为底物。12．DNA聚合酶I的催化功能有、、、和。 13．DNA回旋酶又叫，它的功能是。 14．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。 15．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。16．大肠杆菌中已发现种DNA聚合酶，其中负责DNA复制，负责DNA损伤修复。17．DNA切除修复需要的酶有、、和。 18．在DNA复制中，可防止单链模板重新缔合和核酸酶的攻击。 19．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。 20．原核细胞中各种RNA是催化生成的，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RAN则是的产物。 21．一个转录单位一般应包括序列、序列和顺序。 22．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。在基因中被
核酸的生物合成习题
一、是非题 1．滚筒式复制是环状DNA，一种特殊的单向复制方式。 2．所有核酸的复制过程中，新链的形成都必须遵循碱基配对的原则。 3．双链DNA经过一次复制形成的子DNA分子中，有些不含亲代核苷酸链。 4．原核细胞的每一个染色体只有一个复制起点，而真核细胞的每一个染色体就有许多个复制起点。 5．在细胞中，DNA链延长的速度随细胞的培养条件而改变。 6．在细胞生长周期的G1期是双倍体，而在G2期是三倍体。 7．所有核酸合成时，新链的延长方向都是从5′→3′。 8．抑制RNA合成酶的抑制剂不影响DNA的合成。 9．在E．coli细胞和真核细胞中都是由DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物。 10．缺失DNA聚合酶Ⅱ的E．coli突变株，可以正常地进行染色体复制和DNA修复合成； 11．在真核细胞中，三种主要RNA的合成都是由一种RNA聚合酶催化。 12．真核细胞中mRNA 5′端都有一个长约200核苷酸组成的PolyA结构。 13．真核细胞中mRNA的前体为hnmRNA。 14．无论是在原核或真核细胞中，大多数mRNA都是多顺反子的转录产物。 15．一段人工合成的多聚尿苷酸可自发形成双螺旋。 二、填空题 1．mRNA前体的加工一般要经过、在5′端和在3′端三个步骤。2．识别同一断裂序列的限制性内切酶称为、识别相似断裂序列并产生能通过碱基互补相互缔合粘性末端的限制性内切酶称为。 3．逆转录酶是催化以为模板，合成的一类酶，产物是。4．欲标记DNA双链5′端，需要酶催化，利用作底物。5．通过与DNA分子中G－C顺序结合，阻止RNA聚合酶催化的RNA链延伸的抗生素是。 6．核糖体的亚基上含有与mRNA结合的位点。 7．RNA聚合酶复合物中的。因子具有作用。 8．DNA双链中编码链的一段核着酸顺序是pCpTpGpGpApC，转录的mRNA顺序应该是。 9．每个冈崎片段是借助连在它端的一小段引物，每个冈崎片段的增长都是由端向端延伸。 10．寡聚核苷酸片段UpGpCpApUpGpCp经0.3摩尔的KOH水解产物是，经RnaseT1作用产物是，经RNase A 产物是。 11．DNA复制时，前导链的合成是的，复制方向与复制叉移动的方向，后随链的合成是的，复制方向与复制叉移动的方向。 12．在真核细胞的DNA切除修复过程中，受损伤的碱基可由和切除，并由和共同作用将缺失的碱基补上。 13．在实验室使用的大多数诱变剂都是属于诱变，而大多数致癌物质都是属于诱变。 14．14．在线粒体中的环状基因组是通过合成方式复制。滚筒式复制的特点是由。 15．DNA复制和RNA的合成都需要酶，在DNA复制中该酶的作用
核酸的生物合成习题
第十章核酸的生物合成 一、填空题 1、在DNA复制过程中，链的合成是连续的，并且与复制叉的运动方向，核苷酸是加到链的端；链的合成是不连续的，且与复制叉的运动方向，核苷酸是加到链的端，这些被不连续合成的片段称。 2、填写出在大肠杆菌DNA复制过程中完成以下任务的主要承担者∶ (1)解超螺旋；(2)解开双螺旋；(3)使解开的单链稳定；(4)合成引物；(5) 从RNA引物3′端合成并延伸DNA链；(6) 切除RNA引物并补上一段DNA 。 3、大肠杆菌RNA聚合酶全酶的亚基组成是，核心酶的组成是，参与识别转录的起始部位的是，RNA聚合酶的特异性抑制剂是。 4、将长期生长在15N介质中的大肠杆菌转入14N介质生长三代，则产生的8倍DNA分子中纯15N、15N－14N杂交式和纯14N DNA三者的比例是。 5、逆转录酶以为模板，合成。 二、选择题 1、在DNA复制过程中，负责切除RNA引物并补上一段DNA的酶是（） (A)DNA聚合酶Ⅰ(B)DNA聚合酶Ⅱ(C)DNA聚合酶Ⅲ(D)DNA连接酶 2、在DNA合成过程中，新合成DNA链的延长方向；在RNA合成过程中，RNA 聚合酶沿DNA模板链的移动方向分别是（） (A) 5′→3′，5′→3′(B) 5′→3′，3′→5′ (C) 3′→5′，3′→5′(D) 3′→5′，5′→3′ 3、DNA半保留复制时，如果亲代DNA完全被放射性同位素标记，在无放射性标记的溶液中经过两轮复制所得到的4个DNA分子为（） (A) 都带有放射性(B) 其中一半分子无放射性 (C) 其中一半分子的每条链都有放射性(D) 都没有放射性 4、紫外光对DNA的损伤主要是（） (A)导致碱基置换(B)造成碱基缺失(C)引起DNA链断裂(D)形成嘧啶二聚体 5、细菌DNA复制过程中不需要（） (A) 一小段RNA作引物(B) DNA片段作模板 (C) 脱氧核苷三磷酸(D) 限制性内切酶的活性 三、判断题 1、大多数真核生物的mRNA和它的DNA模板是等长的。（） 2、基因转录的终止信号应位于被转录的序列以外的下游区。（） 3、大肠杆菌的所有基因的转录都由同一种RNA聚合酶催化。（） 4、核酶主要是指在细胞核中的酶类。（） 5、碱基的互变异构可导致移码突变。（） 四、名词解释 半保留复制；转录；编码链；启动子；冈崎片段；半不连续复制 五、综合题
核酸的生物合成
第九章核酸的生物合成 一、知识要点 在细胞分裂过程中通过DNA的复制把遗传信息由亲代传递给子代，在子代的个体发育过程中遗传信息由DNA传递到RNA，最后翻译成特异的蛋白质；在RNA病毒中RNA具有自我复制的能力，并同时作为mRNA，指导病毒蛋白质的生物合成；在致癌RNA病毒中，RNA还以逆转录的方式将遗传信息传递给DNA分子。这种遗传信息的流向称为中心法则。 复制是指以原来DNA分子为模板，合成出相同DNA分子的过程；转录是在DNA（或RNA）分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA（或DNA）的过程；翻译是在以rRNA 和蛋白质组成的核糖核蛋白体上，以mRNA为模板，根据每三个相邻核苷酸决定一种氨基酸的三联体密码规则，由tRNA运送氨基酸，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程。 （一） DNA的生物合成 在DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先行解旋和分开，然后以每条链为模板，按照碱基配对原则，在这两条链上各形成一条互补链，这样从亲代DNA的分子可以精确地复制成2个子代DNA分子。每个子代DNA分子中，有一条链是从亲代DNA来的，另一条则是新形成的，这叫做半保留复制。通过14N和15N标记大肠杆菌实验证实了半保留复制。 1．复制的起始点与方向 DNA分子复制时，在亲代分子一个特定区域内双链打开，随之以两股链为模板复制生成两个子代DNA双链分子。开始时复制起始点呈现一叉形（或Y形），称之为复制叉。DNA 复制要从DNA分子的特定部位开始，此特定部位称为复制起始点（origin of replication），可以用ori表示。在原核生物中复制起始点常位于染色体的一个特定部位，即只有一个起始点。真核生物的染色体是在几个特定部位上进行DNA复制的，有几个复制起始点的。酵母基因组与真核生物基因组相同，具有多个复制起始点。 复制的方向可以有三种不同的机制。其一是从两个起始点开始，各以相反的单一方向生长出一条新链，形成两个复制叉。其二是从一个起始点开始，以同一方向生长出两条链，形成一个复制叉。其三是从一个起始点开始，沿两个相反的方向各生长出两条链，形成两个复制叉。 2．DNA聚合反应有关的酶及相关蛋白因子 DNA的合成是以四种三磷酸脱氧核糖核苷为底物的聚合反应，该过程除了需要酶的催化之外，还需要适量的DNA为模板，RNA（或DNA）为引物和镁离子的参与。催化这个反应的酶也有多种：DNA聚合酶、RNA引物合成酶（即引发酶）、DNA连接酶、拓扑异构酶、解螺旋酶及多种蛋白质因子参与。 3．DNA的复制过程 DNA的复制按一定的规律进行，双螺旋的DNA是边解开边合成新链的。复制从特定位点开始，可以单向或双向进行，但是以双向复制为主。由于DNA双链的合成延伸均为5′→3′的方向，因此复制是以半不连续的方式进行，即其中一条链相对地连续合成，称之为领头链，另一条链的合成是不连续的，称为随后链。在DNA复制叉上进行的基本活动包括双链的解开；RNA引物的合成；DNA链的延长；切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段。 （二）逆向转录 在逆转录酶作用下，以RNA为模板，按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA，这与通常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反，故称为逆向转录。逆转录酶需要以RNA （或DNA）为模板，以四种dNTP为原料，要求短链RNA（或DNA）作为引物，此外还需要适当浓度的二价阳离子Mg2+和Mn2+，沿5′→3′方向合成DNA，形成RNA-DNA杂交分子（或DNA双链分子）。逆转录酶是一种多功能酶，它除了具有以RNA为模板的DNA 聚合酶和以DNA为模板的DNA聚合酶活性外还兼有RNaseH、DNA内切酶、DNA拓扑异构酶、DNA解链酶和tRNA结合的活性。
12 第十三章 DNA生物合成作业及答案
班级学号姓名 12 第十三章DNA生物合成作业及参考答案 通过复制将亲代的遗传信息传到子代，转录和翻译是将遗传物质表达为执行各种生物功能的生物大分子。生物细胞内的DNA复制方式为半保留复制，是遗传信息准确传代的保证。 复制以dNTP为原料，在DNA聚合酶（）催化下生成磷酸二酯键使dNTP逐一聚合生成DNA子链。原核生物有DNA－pol I、II和III三种DNA－pol；真核生物有α、β、γ、δ、ε5种DNA－pol，各有独特的功能。复制还需多种其他酶和多种蛋白质因子，染色体复制能维持应有的长度，复制的终止需要端粒酶延伸端粒DNA。 逆转录是RNA病毒复制方式，逆转录是以RNA为模板合成DNA，需逆转录酶催化。DNA复制过程中出现错误是突变发生的原因，突变除了自发发生的外，还可因各种物理、化学因素而诱发。物理因素诱发突变如常见的嘧啶二聚体。化学诱变剂种类繁多，而且往往与致癌作用有关。细胞内存在各种修复措施，使损伤的DNA得以复原。主要的修复方式有光修复、切除修复、重组修复和SOS修复等。 一、选择题 （单选） 1 DNA在复制中所需的底物是 A．AMP、GMP、CMP、UMP B．ADP、GDP、CDP、TDP C．dAMP、dGMP、dCMP、dUMP D．dADP、dGDP、dCDP、dTDP E．dA TP、dGTP、dCTP、dTTP 2催化DNA半保留复制的酶是 A．DNA指导的DNA聚合酶B．RNA指导的RNA聚合酶C．RNA指导的DNA聚合酶 D．DNA指导的RNA聚合酶E．细胞色素氧化酶 3有关DNA的半保留复制，若将两条链均有同位素标记的DNA分子置于无放射性标记的溶液中复制两代，试问所产生的4个DNA分子的放射性情况如何 A．四个分子均有放射性B．四个分子中，分别有一条链含有放射性 C．两个分子有放射性，两个分子无放射性D．四个分子均无放射性 4 DNA复制时，与核苷酸链5’－dTpApGpAp－3’互补的链是 A．5’—dTpCpTpAp－3’B．5’—dUpCpUpAp－3’C．5’—dGpTpGpAp－3’D．5’—dApTpCpTp－3’E．5’—dGpCpGpAp－3’ 5 关于大肠杆菌DNA聚合酶I下列说法错误的是 A．对复制及修复过程中的空隙进行填补B．有5’→3’核酸外切酶活性 C．有3’→5’核酸外切酶活性D．以dNTP为底物E．有5’→3’核酸内切酶活性 6 DNA连接酶作用是 A．催化DNA两条链间形成磷酸二酯键B．将螺旋解链 C．催化DNA链两段间形成磷酸二酯键D．去除引物，填补空缺E．催化DNA两条链间形成氢键 7下列哪种过程需要RNA引物A．RNA复制B．DNA复制C．RNA转录D．逆转录E．RNA翻译 8 关于DNA聚合酶I，错误的说法是 A．催化合成的方向是5’→3’B．具有修复损伤的能力C．催化冈崎片段的形成 D．具有核酸外切酶活性E．是原核生物细胞内含量最多的DNA聚合酶 9 DNA拓扑异构酶的作用是 A．将DNA双螺旋解链B．合成RNA引物C．稳定分开的双螺旋 D．将复制中不连续的两段链连接起来E．使DNA解链旋转时不致打结 10在DNA复制中，关于RNA引物错误的说法是 A．由引物酶合成B．合成方向5’→3’C．提供3’－OH末端作为合成新DNA链的起点 D．RNA酶将引物水解去除E．提供5’－P末端作为合成新DNA链的起点 11单链DNA结合蛋白的作用是 A．解开双链B．松弛DNA超螺旋C．稳定和保护单链模板D．合成冈崎片段E．合成RNA引物 12关于冈崎片段，下列说法错误的是
核酸的生物合成
第十章核酸的生物合成 中心法则 第一节DNA的生物合成 第二节RNA的生物合成 第三节基因工程简介 本章重点、难点： 1、生物学中心法则。 2、半保留复制的特点、意义。 3、DNA聚合酶的种类和作用；解螺旋酶、DNA拓扑异构酶、单链DNA结合蛋白、DNA连接酶、引物酶、引发体的作用。 4、逆转录的概念、过程、逆转录酶的功能。 5、转录模板的特点、转录特性，转录过程；真核生物转录后的加工修饰。 6、重组DNA技术相关概念、基本原理和基本流程。 思考题： 1、何谓DNA的半保留复制？DNA的复制过程可分为哪几个阶段？其主要特点是什么？ 2、mRNA前体转录后的加工包括哪些内容？ 3、生物体内对DNA损伤的修复存在哪几种修复系统？
中心法则 中心法则：遗传信息的传递规律（路线） 复制：以亲代DNA 双链中的每一股链为模板，按照碱基配对原则，合成出与亲代完全相同的两个DNA 双链的过程。 转录：以DNA 为模板，按照碱基配对原则，将DNA 分子的遗传信息转移到RNA 分子上的过程。 翻译：以RNA 为模板，根据三个碱基决定一个aa 的原则，合成特定aa 顺序的蛋白质的过程。 第一节 DNA 的生物合成 一、DNA 的复制 （一）DNA 的半保留复制 1、半保留复制的概念： 在DNA 复制过程中，亲代的一个DNA 双螺旋分子通过复制形成了两个与原先 的碱基序列完全相同的子代DNA 分子，每个子代分子中有一条链来自亲代DNA ，另一条链是新合成的。这样的复制方式，称为半保留复制。 双链DNA 复制模型[P228] 2、半保留复制的证据 同位素标记大肠杆菌，证明了DNA 半保留复制 （1958 M. Meselson 和F. M. Stall ） [P 229图11－ 3] N A 翻译蛋白质 复制
第十三章 核酸
第十三章核酸 一、选择题 ⒈关于核苷酸的叙述，下列哪个为错误的？（） A、细胞中游离的核苷酸均为5’-核苷酸； B、核苷酸中的糖苷键均为C-N糖苷键； C、核苷酸 中的糖苷键均为β-糖苷键；D、核苷酸是含碱基的磷酸酯；E、碱基与糖环平面垂直 ⒉对DNA双螺旋结构的描述，下列哪个为错误的？（） A、两条链反向平行旋转； B、嘌呤与嘧啶碱基互补配对； C、维持双螺旋结构稳定的主要力是 氢键；D、DNA双螺旋结构具有多态性；E、碱基堆积形成分子中心的疏水区 ⒊对DNA超螺旋的叙述，下列哪个为错误的？（） A、在外加张力作用下，双螺旋DNA形成超螺旋； B、双螺旋DNA处于拧紧状态时形成正超螺 旋；C、细胞所有天然存在的DNA超螺旋均是正超螺旋；D、超螺旋DNA结构紧密有利于组装成染色体；E、负超螺旋比正超螺旋容易解链 ⒋关于tRNA的生理功能和结构，下列哪个为错误的？（） A、转运氨基酸，参与蛋白质的合成； B、tRNA Tyr及tRNA Pro可以作为RNA反转录的引物； C、 氨酰tRNA可调节某些氨基酸合成酶的活性；D、5’端为pG….或pA….结构；E、tRNA三级结构为倒L型 ⒌关于核酸变性的描述，下列哪个为错误的？（） A、紫外吸收值增加； B、分子黏度变小； C、共价键断裂，分子变成无规则线团； D、比旋光减 小；E、浮力密度升高 ⒍关于RNA分子，下列哪个为错误的？（） A、都是单链线形分子； B、单链回折可形成发夹结构； C、分子中双螺旋区占RNA分子的50%； D、在70℃以上时出现增色效应； E、RNA的Tm值较DNA低 ⒎胰核糖核酸酶水解RNA，产物是（） A、3’-嘧啶核苷酸； B、5’-嘧啶核苷酸； C、3’-嘧啶核苷酸和以3’-嘧啶核苷酸结尾的寡聚 核苷酸；D、5’-嘧啶核苷酸和以5’-嘧啶核苷酸结尾的寡聚核苷酸；E、3’-嘧啶核苷酸和5’-嘧啶核苷酸； ⒏双链DNA热变性后（） A、黏度下降； B、沉淀系数下降； C、浮力密度下降； D、紫外吸收下降； E、都不对 ⒐胸腺嘧啶除了作为DNA的主要组分外，还经常出现在下列哪种RNA分子中（） A、mRNA； B、tRNA； C、rRNA； D、hnRNA； E、snRNA ⒑RNA经NaOH水解，其产物是（） A、5’-核苷酸； B、2’-核苷酸； C、3’-核苷酸； D、2’-核苷酸和3’-核苷酸的混合物； E、 2’-核苷酸、3’-核苷酸的混合物和5’-核苷酸； ⒒对DNA片段作物理图谱分析，需要用（） A、核酸外切酶； B、DNAaseI； C、DNA连接酶； D、DNA聚合酶I； E、限制性外切酶 二、判断是非 ⒈若双链DNA中的一条链碱基顺序为pCpTpGpApC，则另一条链的碱基顺序为pGpApCpCpTpG。 ⒉若种属A的DNA Tm值低于种属B，则种属A的DNA比种属B含有更多的A-T碱基对。
第十章核苷酸代谢
第十章核苷酸代谢 一、填空题： 1、人及猿类体内嘌呤代谢最终产物为。 2、别嘌呤醇对有强烈的抑制作用。 3、胸腺嘧啶分解的最终产物有、和。 4、参与嘌呤环合成的氨基酸有、和等。 5、痛风是因为体内产生过多造成的，使用作为黄嘌呤氧化酶的自杀性底物可以治疗痛风。 6、核苷酸的合成包括和两条途径。 7、脱氧核苷酸是由还原而来。 8、嘌呤核苷酸从头合成途径首先形成核苷酸，嘧啶核苷酸生物合成形成核苷酸，脱羧后生成核苷酸。 9、dTMP是由经修饰作用生成的。 10、不同生物分解嘌呤碱的终产物不同，人类和灵长类动物嘌呤代谢一般止于，灵长类以外的一些哺乳动物可生成；大多数鱼类生成，一些海洋无脊椎动物可生成。 二、选择题(只有一个最佳答案)： 1、嘧啶核苷酸的第几位碳原子是来自于CO2的碳( ) ①2 ②4 ③5 ④6 2、dTMP的直接前体是（） ①dCMP ②dAMP ③dUMP ④dGMP 3、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自（） ①Gln ②Gly ③Asp ④甲酸 4、嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自下列哪种化合物？（） ①甘氨酸②天冬氨酸③丙氨酸④谷氨酸 三、是非题（在题后括号内打√或×）： 1．嘌呤核苷酸的生物合成是先形成嘌呤环，再与糖环结合。（） 2、CMP是在UMP基础上经谷氨酰胺脱氨消耗ATP形成的。（） 3、脱氧核苷酸是在二磷酸核苷酸的基础上还原生成的。（） 4、限制性核酸内切酶是能识别几个特定核甘酸顺序的DNA水解酶。（） 5．胞嘧啶、尿嘧啶降解可以产生β-丙氨酸。（） 6、嘌呤核苷酸的从头合成是先闭环，再形成N-糖苷键。（） 7、L-氨基酸氧化酶是参与氨基酸脱氨基作用的主要酶。（） 四、问答题： 1、核苷酸及其衍生物在代谢中有什么重要性? 2、说明嘌呤与嘧啶的降解有何区别?