1、由于DNA双链的合成延伸均为53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53方向合成D
2、NA，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。几乎所有真核生物的mRNA分子的3末端都有一段多聚腺苷酸。当加入寡聚dT作引物时，mRNA就可以成为逆转录酶的模板，在体外合成与其互补的DNA，称为cDNA。（三）DNA突变DNA突变 是指DNA的碱基顺序发生突然而永久性地变化，从而影响DNA的复制，并使DNA的转录和翻译也跟着改变，表现出异常的遗传特征。DNA的突变可以有几种形式：（1）一个或几个碱基对被置
3、换；（2）插入一个或几个碱基对；（3）一个或多个碱基对缺失。置换和插入的变化是可逆的，缺失则是不可逆的。最常见的突变形式是碱基对的置换。嘌呤碱之间或嘧啶碱之间的置换称为转换，嘌呤和嘧啶之间的置换称为颠换。突变有自发突变和诱发突变。在DNA的合成中，自发突变的机率很低，大约每109个碱基对发生一次突变；各种RNA肿瘤病毒具有很高的自发突变频率。诱发突变可以由物理因素或化学因素引起，物理因素如电离辐射和紫外光等均可以诱发突变。化学因素的诱变，如脱氨剂和烷化试剂均可诱发突变。亚硝酸为强脱氨剂，可使腺嘌呤转变为次黄嘌呤，鸟嘌呤转变为黄嘌呤，胞嘧啶转变为尿嘧啶，而导致碱基配对错误。烷化剂如硫酸二甲酯（D
4、MS）可使鸟嘌呤的N7位氮原子甲基化，使之成为带一个正电荷的季铵基团，减弱N9位上的N-糖苷键，至使脱氧核糖苷键不稳定，发生水解而丢失嘌呤碱，以后可被其它碱基取代，或引起DNA的链断裂。（四）DNA损伤与修复某些物理化学因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，都能引起生物突变和致死。因为它们均能作用于DNA，造成其结构和功能的破坏。但细胞内具有一系列起修复作用的酶系统，可以除去DNA上的损伤，恢复DNA的正常双螺旋结构。目前已经知道有四种修复系统：光复活，切除修复，重组修复和诱导修复。后三种机制不需要光照，因此又称为暗修复。1光复活光复活的机制是可见光（最有效波长为400nm左右）激活了光复活
5、酶，它能分解由于紫外线照射而形成的嘧啶二聚体。光复活作用是一种高度专一的修复方式。2切除修复又称为复制前修复。所谓切除修复，即是在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除掉，并以完整的那一条链为模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢复正常结构的过程。这是比较普遍的一种修复机制，它对多种损伤均能起修复作用。参与切除修复的酶主要有：特异的核酸内切酶、外切酶、聚合酶和连接酶。3重组修复遗传信息有缺损的子代DNA分子可通过遗传重组而加以弥补，即从完整的母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后用再合成的序列来补上母链的空缺。此过程称为重组修复，因为发生在复制之后，又称为复制后修复。参与重组修
6、复的酶系统包括与重组有关的主要酶类以及修复合成的酶类。重组基因rec A编码的蛋白质，具有交换DNA链的活力。rec A蛋白被认为在DNA重组和重组修复中均起着关键的作用。rec B和rec C基因分别编码核酸外切酶V的两个亚基，该酶亦为重组和重组修复所必需。修复合成时需要DNA聚合酶和连接酶。4诱导修复许多能造成DNA损伤或抑制复制的处理均能引起一系列复杂的诱导效应，称为应急反应（SOS response）。SOS反应包括诱导出现的DNA损伤修复效应、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等等。（五）RNA的生物合成以DNA的一条链为模板在RNA聚合酶催化下，以四种核糖核苷磷酸为底
7、物按照碱基配对原则，形成35磷酸二酯键，合成一条与DNA链的一定区段互补的RNA链的过程称为转录。RNA的转录起始于DNA模板的一个特定位点，并在另一位点处终止。在生物体内，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，这称为转录的不对称性。用作模板的链称为反义链，另一条链称为有义链，因为有义链的脱氧核苷酸序列正好与转录出的RNA的核苷酸序列相同（只是T与U的区别），所以也称编码链。但各个基因的有义链不一定位于同一条DNA链。RNA的合成沿53方向进行（DNA模板链方向为35），5未端为核糖核苷三磷酸，即5位保留PPP。在真核生物细胞里，转录是在细胞核内进行的。合成的RNA包括mRNA、rRNA
8、和tRNA的前体。rRNA的合成发生在核仁内，而合成mRNA和tRNA的酶则定位在核质中。另外叶绿体和线粒体也进行转录。原核细胞中转录酶类存在于细胞液中。1RNA聚合酶原核细胞大肠杆菌的RNA聚合酶研究的较深入。这个酶的全酶由5种亚基（2）组成，还含有2个Zn原子。在RNA合成起始之后，因子便与全酶分离。不含因子的酶仍有催化活性，称为核心酶。亚基具有与启动子结合的功能，亚基催化效率很低，而且可以利用别的DNA的任何部位作模板合成RNA。加入因子后，则具有了选择起始部位的作用，因子可能与核心酶结合，改变其构象，从而使它能特异地识别DNA模板链上的起始信号。真核细胞的细胞核内有RNA聚合酶I、II
9、和III，通常由46种亚基组成，并含有Zn2+。RNA聚合酶I存在于核仁中，主要催化rRNA前体的转录。RNA聚合酶和存在于核质中，分别催化mRNA前体和小分子量RNA的转录。此外线粒体和叶绿体也含有RNA聚合酶，其特性类似原核细胞的RNA聚合酶。2RNA的转录过程RNA转录过程为起始位点的识别、起始、延伸、终止。起始位点的识别：RNA聚合酶先与DNA模板上的特殊启动子部位结合，因子起着识别DNA分子上的起始信号的作用。在亚基作用下帮助全酶迅速找到启动子，并与之结合生成较松弛的封闭型启动子复合物。这时酶与DNA外部结合，识别部位大约在启动子的-35位点处。接着是DNA构象改变活化，得到开放型的
10、启动子复合物，此时酶与启动子紧密结合，在-10位点处解开DNA双链，识别其中的模板链。由于该部位富含A-T碱基对，故有利于DNA解链。开放型复合物一旦形成，DNA就继续解链，酶移动到起始位点。3起始：在起始位点的全酶结合第一个核苷三磷酸。第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一个核苷酸掺入的位置称为转录起始点。这时亚基被释放脱离核心酶。4延伸：从起始到延伸的转变过程，包括因子由缔合向解离的转变。DNA分子和酶分子发生构象的变化，核心酶与DNA的结合松弛，核心酶可沿模板移动，并按模板序列选择下一个核苷酸，将核苷三磷酸加到生长的RNA链的3-
11、OH端，催化形成磷酸二酯键。转录延伸方向是沿DNA模板链的35方向按碱基酸对原则生成53的RNA产物。RNA链延伸时，RNA聚合酶继续解开一段DNA双链，长度约17个碱基对，使模板链暴露出来。新合成的RNA链与模板形成RNA-DNA的杂交区，当新生的RNA链离开模板DNA后，两条DNA链则重新形成双股螺旋结构。4终止 在DNA分子上有终止转录的特殊碱基顺序称为终止子（terminators），它具有使RNA聚合酶停止合成RNA和释放RNA链的作用。这些终止信号有的能被RNA聚合酶自身识别，而有的则需要有因子的帮助。因子是一个四聚体蛋白质，它能与RNA聚合酶结合但不是酶的组分。它的作用是阻RNA
12、聚合酶向前移动，于是转录终止，并释放出已转录完成的RNA链。对于不依赖于因子的终止子序列的分析，发现有两个明显的特征：即在DNA上有一个1520个核苷酸的二重对称区，位于RNA链结束之前，形成富含G-C的发夹结构。接着有一串大约6个A的碱基序列它们转录的RNA链的末端为一连串的U。寡聚U可能提供信号使RNA聚合酶脱离模板。在真核细胞内，RNA的合成要比原核细胞中的复杂得多。（六）转录后加工在转录中新合成的RNA往往是较大的前体分子，需要经过进一步的加工修饰，才转变为具有生物学活性的、成熟的RNA分子，这一过程称为转录后加工。主要包括剪接、剪切和化学修饰。1mRNA的加工 在原核生物中转录翻译相
13、随进行，多基因的mRNA生成后，绝大部分直接作为模板去翻译各个基因所编码的蛋白质，不再需要加工。但真核生物里转录和翻译的时间和空间都不相同，mRNA的合成是在细胞核内，而蛋白质的翻译是在胞质中进行，而且许多真核生物的基因是不连续的。不连续基因中的插入序列，称为内含子；被内含子隔开的基因序列称为外显子。一个基因的外显子和内含子都转录在一条很大的原初转录本RNA分子中,故称为核内不均一RNA（hnRNA）。它们首先降解为分子较小的RNA，再经其它修饰转化为mRNA。真核细胞mRNA的加工包括：（1）hnRNA被剪接，除去由内含子转录来的序列，将外显子的转录序列连接起来。（2）在3末端连接上一段约有
14、20200个腺苷酸的多聚腺苷酸（poly A）的“尾巴”结构。不同mRNA的长度有很大差异。（3）在5末端连接上一个“帽子”结构m7GpppmNP。（4）在内部少数腺苷酸的腺嘌呤6位氨基发生甲基化（m6A）.2tRNA的加工 原核生物的tRNA基因的转录单元大多数是多基因的。不但相同或不同的tRNA的几个基因可转录在一条RNA中，有的tRNA还与rRNA组成转录单元，因此tRNA前体的加工过程包括剪切、剪接，在3-末端添加CCAOH、以及核苷酸修饰转化为成熟的tRNA。tRNA中含有许多稀有碱基，所有这些碱基均是在转录后由四种常见碱基经修饰酶催化，发生脱氨、甲基化、羟基化等化学修饰而生成的。3
15、rRNA的加工 原核细胞首先生成的是30S前体rRNA，经核糖核酸酶作用，逐步裂解为16S、23S和5S的rRNA，其裂解过程可归纳如下： 17.5S 16S rRNA 30S 25S 23S rRNA 小碎片5S rRNA原核生物16S rRNA和23S rRNA含有较多的甲基化修饰成分，特别是2-甲基核糖。一般5S rRNA中无修饰成分。在真核细胞中rRNA的转录后加工与原核细胞类似，但更为复杂。rRNA在核仁中合成，生成一个更大3545S前体rRNA。前体分裂而转变为28S、18S和5.8S的rRNA分子。真核生物5S rRNA前体是由独立于上述三种rRNA之外的基因转录的。真核生物rR
16、NA中与含有较多的甲基化成分。有关RNA剪接、剪切机制的研究不仅发现了RNA分子本身具有催化功能，这种具有剪接功能的RNA催化剂命名为核酶。目前已发现的具有催化功能的RNA有磷酸二酯酶（核糖核酸酶）、磷酸单酯酶、核苷酸转移酶、磷酸转移酶、RNA限制性内切酶、 tRNA 5端成熟酶、-1,4-葡聚糖分支酶和肽基转移酶等。目前研究表明核酶催化rRNA、tRNA、mRNA的剪接机理是不相同的。RNA内含子有四种类型，即型自我拼接内含子、型自我拼接内含子、核mRNA内含子和核tRNA内含子。（七）RNA的复制大多数生物的遗传信息贮藏的DNA中，遗传信息按中心法则由DNA 转录成RNA， 再由RNA翻译
17、成蛋白质的。对RNA病毒的研究表明，某些RNA病毒是以RNA作模板复制出病毒RNA分子。Q噬菌体RNA的复制可分为两个阶段：（1）当Q噬菌体侵染大肠杆菌细胞后，其单链RNA充当mRNA，利用宿主细胞中的核糖体合成噬菌体外壳蛋白质和复制酶亚基；（2）当复制酶的亚基和宿主细胞原有的、亚基自动装配成RNA复制酶以后，就进行RNA复制。以侵染的噬菌体RNA作模板，通过RNA复制酶合成互补的RNA链。常把具有mRNA功能的链称为正链，与它互补的链称为负链。在噬菌体特异的复制酶装配好后不久酶就吸附到正链RNA的3末端，以它为模板合成出负链，至合成结束，然后负链从正链模板上释放出来。同一个酶又吸附到负链RN
18、A的3末端，合成出病毒正链RNA，正链RNA与外壳蛋白装配成噬菌体颗粒，所以正链和负链的合成方向都是由53。（八）基因工程的操作技术1目的基因体外操作DNA的主要步骤之一是提取载体DNA和所需要的外源目的基因。在细胞中DNA并非以游离态分子存在，而是和RNA及蛋白质结合在一起形成复合体。DNA纯化的基本步骤是：（1）从破坏的细胞壁和膜里释放出可溶性的DNA；（2）通过变性或蛋白质分解，使DNA和蛋白质的复合体解离；（3）将DNA从其它大分子中分离出来；（4）DNA浓度和纯度的光学测定。2载体外源DNA片段（目的基因）要进入受体细胞，必须有一个适当的运载工具将带入细胞内，并载着外源DNA一起进行
19、复制与表达，这种运载工具称为载体。载体必须具备下列条件：（1）在受体细胞中，载体可以独立地进行复制。所以载体本身必须是一个复制单位，称复制子（replicon），具有复制起点。而且插入外源DNA后不会影响载体本身复制的能力。（2）易于鉴定、筛选。也就是说，容易将带有外源DNA的重组体与不带外源DNA的载体区别开来。（3）易于引入受体细胞。常用的载体主要有以下几类：细菌和酵母的质粒，噬菌体和M13以及病毒。 3连接 外源DNA与载体DNA之间可以通过多种方式相连接，主要有以下几种（1） 粘性末端连接；（2） 平头末端连接；（3） 接头连接等。 4转化 任何外源DNA重组到载体上，然后转入受体细胞
20、中复制繁殖，这一过程称为DNA的克隆。外源DNA进入受体细胞并使它获得新遗传特性的过程称为转化。转化作用是将外源DNA引入细胞的过程。 5筛选 由于细胞转化的频率较低，所以从大量的宿主细胞中筛选出带有重组体的细胞并不是很容易的，当前，在实验室中，常用的筛选手段有以下几种：（1） 插入失活；（2） 菌落原位杂交；（3） 免疫学方法此外，对重组体转化的鉴定还可以采用表现型的鉴定；对重组质粒纯化并重新转化；限制性酶切图谱的绘制；重组质粒上的基因定位等更深入的方法。测试题一、名词解释1半保留复制（semiconservative replication）2不对称转录（asymmetric trancr
21、iption）3逆转录（reverse transcription）4冈崎片段（Okazaki fragment）5复制叉（replication fork）6领头链（leading strand）7随后链（lagging strand）8有意义链（sense strand）9光复活（photoreactivation）10重组修复（recombination repair）11内含子（intron）12外显子（exon）13基因载体（genonic vector） 14质粒（plasmid）15密码子（codon）16反义密码子（synonymous codon）17反密码子（anticod
22、on）18移码突变（frameshift mutant）19信号肽（signal peptide）20简并密码（degenerate code）21核糖体（ribosome）22多核糖体（poly some）23氨酰基部位（aminoacyl site）24肽酰基部位（peptidy site）25肽基转移酶（peptidyl transferase）26氨酰- tRNA合成酶（amino acy-tRNA synthetase）27蛋白质折叠（protein folding）28核蛋白体循环（polyribosome）29锌指（zine finger）二、填空题30DNA复制是定点双向进行的
23、， 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。31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。32基因有两条链，作为模板指导转录的那条链称 链。33以RNA为模板合成DNA称 ，由 酶催化。34基因突变形式分为： ， ， 和 四类。35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 。36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。
24、37DNA聚合酶I的催化功能有 、 、 、 和 。38大肠杆菌DNA聚合酶的 活性使之具有 功能，极大地提高了DNA复制的保真度。39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。40DNA切除修复需要的酶有 、 、 和 。41在DNA复制中， 可防止单链模板重新缔合和核酸酶的攻击。42DNA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。43蛋白质的生物合成是以_作为模板，_作为运输氨基酸的工具，_作为合成的场所。44细胞内多肽链合成的方向是从_端到_端，而阅读mRNA的方向是从_端到_端。45核糖体
25、上能够结合tRNA的部位有_部位，_部位。46蛋白质的生物合成通常以_作为起始密码子，以_，_，和_作为终止密码子。47肽链延伸包括进位_和_三个步骤周而复始的进行。48乳糖操纵子的控制区启动子上游有_结合位点，当此位点与_结合时，转录可增强一千倍左右。三、选择题A型题49遗传密码的简并性是指A一个密码适用于一个以上的氨基酸B一个氨基酸可被多个密码编码C密码与反密码可以发生不稳定配对D密码的阅读不能重复和停顿E密码具有通用特点50原核生物肽链延长需要的能量来源是AATP BCTP CUTP DGTP EADP51有关密码子的的叙述哪项是正确的?ADNA链中相邻的三个核苷酸组成BtRNA链中相邻
26、的三个核苷酸组成C.rRNA链中相邻的三个核苷酸组成DmRNA链中相邻的三个核苷酸组成E多肽链中相邻的三个氨基酸组成52链霉素的抗菌作用，是抑制了细菌的A二氢叶酸还原酶 B嘧啶核苷酸的代谢C.基因的表达D核蛋白体大亚基 E核蛋白体小亚基53真核生物起始氨基酰tRNA是A丙氨酰tRNA B精氨酰Trna C蛋氨酰tRNAD甲酰蛋氨酰tRNA E赖氨酰tRNA54原核生物起始氨基酰tRNA是A丙氨酰tRNA B精氨酰tRNA C蛋氨酰tRNAD甲酰蛋氨酰tRNA E赖氨酰tRNA55.真核生物蛋白质合成的起始阶段合成 A40S起始复合物 B50S起始复合物 C60S起始复合物D70S起始复合物 E
27、80S起始复合物56氨基酸和tRNA结合的结合键是A肽键 B磷酸二酯键 C酯键D.氢键E糖苷57AUG是编码蛋氨酸的密码子，还可以作为肽链的A起始因子 B延长因子 C.释放因子D起始密码子 E终止密码子58能终止多肽链延伸的密码子是 AAUG AGU AGG BUAG UGA UAA C.AUG AGU AUUDUAG IJGA UGG EGAU GUA GAA59有关肽链延伸的描述哪项是错误的?A.活化的氨基酸进入A位 ，BP位上的肽酰基退位到A位生成肽键 C.核蛋白体向mRNA3，端移动个密码的距离D肽链从N端向C端延伸E.ATP在此阶段提供能量60肽链的延伸与下列哪种物质无关?A转肽酶 BmRNA C.N甲酰蛋氨酰tRNAD氨基酰tRNA EGTP61谁能识别蛋白质合成的终止密码子?A.tRNA B.起始因子 C转肽酶 D延长因子 E释放因子62核蛋白体，mRNA和甲酰蛋氨酸-tRNA共同构成A翻译起始复合物 B.核糖核
