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1.双螺旋DNA的复制所需条件： （1）模板:指解开成单链的DNA母链;
（2）底物：脱氧核苷三磷酸即dATP、dGTP、dCTP、dTTP，总称dNTP； （3）酶：DNA聚合酶、拓扑异构酶、解螺旋酶、引物酶、DNA连接酶等；
（4）引物：长度约为数个至数十个核苷酸不等的RNA或DNA分子，提供3′—OH末端使dNTP可以依次聚合； （5）多种蛋白质因子等。
2.DNA聚合酶是指以dNTP作为底物催化DNA合成的一类酶，合成过程中需要DNA作为模板，故称为依赖DNA的DNA聚合酶（DNA-dependent DNA polymerase，DDDP，DNA-pol），它们主要行使两个基本功能：基因组复制时DNA的合成和DNA损伤或重组后（或随从链引物切除后）缺少的DNA片段的重新合成。所有的DNA聚合酶都有5′→3′聚合酶活性，这就决定了DNA的合成方向是从5′末端到3′末端。
3.DNA聚合酶的一个共同特征是不能从头合成DNA的一条链，即不能从游离的核苷酸开始合成DNA链，这个聚合反应需要引物，所谓引物（primer）是互补于模板链的一个寡聚核苷酸片段。
4.DNA聚合酶只能把一个核苷酸加接到现存的一条链的3′—OH末端，而没有重新开始合成一条链的能力。所有细胞和多数病毒的DNA复制，首先利用模板合成一段RNA引物。 5.DNA-pol包括：DNA-pol I、DNA-pol II、DNA-pol III
（1）DNA-pol I不是细胞中主要的DNA复制酶。DNA-pol I合成DNA的速度较慢，DNA-pol I的复制连续性相当低，DNA-pol I
在活细胞内的功能，主要是对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。另外，利用它独特的5′→ 3′外切酶活性，专门用于除去DNA合成所需的引物。
（2）DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活，它对DNA损伤有修复功能。 （3）DNA-pol III是大肠杆菌主要的复制酶，在DNA复制延长中真正起催化作用。 6.原核生物DNA聚合酶 5′→3′多聚酶活性 3′→5′外切酶活性 5′→3′外切酶活性 功能 7.错配DNA增加了DNA聚合酶3′→5′核酸外切酶的活性，将错配的核苷酸从引物链的3′端除去，正确配对的引物模板接头滑回DNA聚合酶的活性位点，同时利用5′→3′聚合酶活性补回正确配对，DNA合成继续进行，这种功能称为即时校读（proofread）。DNA聚合酶的即时校读功能只能把最近发生的错误去除掉。它的参与显著增加了DNA合成的精确度 8.解螺旋酶（helicase）又可称为解链酶，它通常利用ATP水解来提供必需的能量打断氢键，使DNA的两条链分开。
典型的解螺旋酶为环形的六聚体蛋白，它可能具有两种构象，一种形式与双链体DNA结合，另一种形式与单链DNA结合。两种形式的转化引发双链体熔化，而且这需要ATP的水解，即酶揭开一个碱基对需要水解一个ATP。解螺旋酶在一个与双链体区相连的单链区开始解链，而且这些环形的蛋白质复合体是环绕着单链-双链接头附近复制叉上的两条单链中的一条上，都沿着一定的方向运动。这是所有DNA解螺旋酶都具有的特性，称作极性。DNA解螺旋酶可以有5′→3′或3′→5′的极性，此方向始终是根据结合的（或被环形解螺旋酶环绕的）DNA链决定的。
9.DNA拓扑异构酶（DNA topoisomerase），简称拓扑酶，主要作用是通过水解DNA分子中的某一部位的磷酸二酯键使超螺旋释放，然后再催化形成磷酸二酯键，从而改变超螺旋状态。拓扑酶是一种可逆的核酸酶，它们可共价结合DNA分子上的磷酸基团，切断磷酸二酯键，这一断裂反应是可逆的，切口可迅速闭合。
◎拓扑酶Ⅰ可在双螺旋DNA中一条链上形成切口，使切口两侧的DNA以切口对面的磷酸基团为中心旋转，从而使DNA双螺旋中的张力得以释放，不消耗ATP,参与RNA合成。拓扑酶Ⅱ可以同时共价结合于DNA的两条链，将两条链切断，再重新连接，消耗ATP，参与DNA合成。
9. .DNA解螺旋酶经过之后，新产生的单链DNA必须保持碱基未配对的状态，直至可被用作DNA合成的模板为止。为了使分开的链稳定，单链DNA结合蛋白（single strand binding protein，SSB）迅速地与单链DNA结合，阻止其再形成双链体状态。一个SSB的结合会促进另一个SSB与其紧邻的单链DNA结合，称为协同结合（cooperative binding）。
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DNA-pol I 有 有 有 切除引物、修复、填补空缺 DNA-pol II 有 有 无 修复 DNA-pol III 有 有 无 复制 生化重点 陕西中医学院 HW
10.每一个冈崎片段都由引物所起始，刚好在下一个片段的RNA引物处终止。
11.DNA连接酶不仅在复制中起连接的作用，在DNA修复,重组，剪接中也起缝合缺口作用。
第三节 DNA生物合成过程
1.复制是一个连续的过程，为便于叙述，把它分为三个阶段：起始，延长和终止。
2.复制起始：亲代DNA解链解旋，SSB四聚体结合DNA单体链区，起稳定单链DNA，并防止DNA复性作用。拓扑酶II型酶，消除正超螺旋结构。
3.复制的延长：前导链的合成、后随链的合成。
4.复制终止和端粒酶：染色体DNA是线性结构，染色体两端DNA子链上最后复制的RNA引物，被去除后留下空隙。形态学上，染色体DNA末端膨大成粒状，这是因为DNA和它的结合蛋白紧密结合，像两顶帽子那样盖在染色体两端，因而得名端粒。端粒的功能是稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿DNA5＇末端在清除RNA引物后造成的空缺。
5.由于端粒酶的存在，端粒一直保持着一定的长度。在缺乏端粒酶活性时，细胞连续分裂将使端粒不断缩短，短到一定程序即引起细胞生长停止或凋亡。
第四节 反转录和其他复制方式
1.反转录（reveser transcription），即以病毒RNA为模板，利用宿主细胞中4种dNTP作底物，在引物的3＇端按5＇→3＇方向合成与RNA互补的DNA链的过程。
2.反转录病毒和反转录酶：含有反转录酶的RNA病毒，称作反转录病毒。反转录酶，即RNA指导DNA的聚合酶（RNA dependent DNA polymerase，RDDP），产生于反转录病毒感染的动物细胞中。 3.反转录酶催化活性：
（1） RNA指导的DNA聚合酶活力,利用RNA作模板,在其上合成出一条互补的DNA链,形成RNA-DNA杂合分子； （2）RNase H的活力，专门水解RNA-DNA杂合分子中的RNA； （3）DNA指导的DNA聚合酶活力，在新合成DNA链上合成另一条互补DNA链，形成双链DNA分
反转录酶像RNA聚合酶一样没有3＇→5＇外切酶活性，因此没有校对功能。
第五节 DNA损伤与修复
1.突变（mutation）是指DNA分子上碱基的改变或表型功能的异常变化，也称为DNA损伤（DNAdamage）。
2.突变的意义：物种进化的根本原因就是基因突变的不断发生所造成的，没有突变就不可能有现今五彩缤纷的生物世界。 3.引发突变的因素：
（1）物理因素主要是指紫外线和各种辐射，其中又以紫外线照射研究得较多 （2）化学因素：是指一些化学诱变剂，大多数是致癌物。
（3）生物诱变剂：如可移动遗传因子，即能在基因组中移动的DNA序列。 4.突变的分子改变类型：
化学或物理因素容易造成细胞DNA损伤，主要有以下几种类型：
（1）错配：自发突变和不少化学诱变都能引起DNA上某一碱基的臵换，使得子代多聚核苷酸突变位臵上核苷酸与模板DNA对
应位臵上核苷酸不配对，这种DNA分子上的碱基错配又称为点突变（point mutation）。点突变分为两类：①转换（transition）：即一个嘌呤被另一个嘌呤所取代，或者一个嘧啶被另一个嘧啶所取代的臵换，是同型碱基间的改变。②颠换（transversion）：即一个嘌呤被另一个嘧啶所取代或一个嘧啶被另一个嘌呤所取代的臵换，是异型碱基间的改变。
（2）缺失和插入：并非所有编码区的插入和缺失都导致移码：三或三的整数倍核苷酸的插入或缺失，不一定引起移码突变。 （3）重排：DNA分子内较大片段的交换，称为重组或重排。移位的DNA可以在新位点上颠倒方向反臵（倒位），也可以在染色
体之间发生交换重组。 5.DNA损伤的修复（repairing）：
（1）直接修复：包括光修复和断裂处直接修复
（2）切除修复（excision repairing）：在一系列酶的作用下，将DNA 分子中受损伤部分切除，同时以另一条完整的链为模板，合
成出被切除部分的空隙，使DNA恢复正常结构的过程。这是比较普遍的一种修复机制，对多种损伤均能起修复作用。 （3）重组修复（recombination repairing）：先复制后修复。重组蛋白RecA的核酸酶活性将另一股正常母链上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。这个过程并没有实际修复模板链起初的损伤，只是子链被修复了，起初的损伤仍保留在基因组中。
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第十三章 RNA的生物合成（转录） 1.DNA指导RNA合成的过程称为转录。
2.DNA是合成RNA的模板，mRNA是蛋白质合成的模板。
第一节 RNA合成中的模板和酶
1.在双链DNA中，能转录出RNA的DNA片段，称为结构基因。
2.DNA双链中只能有一股链按碱基配对规律指导转录生成RNA，这股单链称为模板链，相对的另一股连则称为编码链。在这段DNA双链上，一股链用作模板指导转录，另一股链不转录，而且模板链并非总是在同一单链上。这种选择性的转录称为不对称转录。
3.RNA生物合成是酶促反应，催化此类反应的酶是依赖DNA的RNA聚合酶，简称RNApol。α2ββ‘ω亚基聚合体称为核心酶，σ亚基加上核心酶称为全酶。σ亚基的功能是辨认转录起始点，亚基参与转录全过程催化NTP聚合，β′亚基参与模板的结合 第二节RNA生物合成（转录）过程
1.转录起始不需引物，两个与模板配对的相邻核苷酸，在RNApol催化下生成磷酸二酯键就可以直接连接起来。 2、转录延长，σ亚基从起始复合物上脱落后，RNApol核心酶的构象随之发生改变，并沿着模板链3‘-5’方向滑行。 3.依赖Rho因子的转录终止
ρ因子和RNA聚合酶结合后都可发生构象变化，从而使RNA聚合酶停顿。 4..非依赖Rho因子的转录终止
接近终止区的一段碱基可形成鼓槌状的茎环(stem-loop)或称发夹(hairpin)形式的二级结构。在模板链上靠近终止处有多个T，因此转录产物RNA的3’末端。常有多个连续的U。茎环这种二级结构式阻止转录继续向下游推进的关键。其机理为：一是RNA分子形成茎环结构后，可能改变了RNA聚合酶的构象。
第一节
RNA的转录后加工
1.转录生成的RNA是初级转录产物(primary transcripts)。在真核生物种，几乎所有的初级产物都需经过一定程度的加工(processing)，也称为转录后修饰(post-transciptional modification)，才能成为成熟的RNA，具有活性。
2.mRNA首、尾的修饰：成熟mRNA的5’端通常都有一帽子结构（防水解）。3’端通常还带有一段聚腺苷酸尾巴。
3.通常把断裂基因中的编码和非编码序列称为外显子(exon)和内含子(intron)，加工切除内含子、连接外显子 的过程称剪接。 4.复制与转录
模板 原料 酶 产物 配对 产物后加工 复制 两股链均复制 dNTP DNA聚合酶 子代双链DNA A-T,G-C 某些碱基甲基化 转录 模板链转录 NTP RNA聚合酶 mRNA,tRNA,rRNA A-U,T-A,G-C 加帽、尾，剪接，编辑等 第十四章 蛋白蛋的生物合成（翻译） 蛋白质的生物合成（Protein Biosynthesis）即翻译（Translation），就是将核酸中由 4 种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序 。
第一节 蛋白质生物合成体系
参与蛋白质生物合成的物质包括：
1.原料：氨基酸 2.模板：mRNA 3.运载工具：tRNA 4.装配场所：核蛋白体
5.能量：GTP，ATP 6.酶：氨基酰tRNA合成酶；转肽酶 一、mRNA是蛋白质合成的模板
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1.mRNA包括编码区、 5?非翻译区和3?非翻译区。
2.氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(triplet coden)。mRNA上的四种碱基可组成 64(43)个密码子，其中61个密码子编码的20种氨基酸 称为有意义的密码子。 4.起始密码子(initiation coden): AUG
5.终止密码子(termination coden): UAA， UAG， UGA 6.遗传密码的5个特点
（1）方向性 ：mRNA中密码子的阅读方向是5′→3′。
（2）连续性(commaless) : 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。
（3）简并性(degeneracy) : 遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其
编码。同义密码子
（但每一个密码子仅对应一个氨基酸）。不同物种对密码子有?偏爱性?。
（4）摆动性(wobble)：转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间
不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。
（5）通用性：从简单生物到人类使用同一套密码子。由此可推测所有生物来源于一个共同的祖先 二．tRNA是蛋白质合成的搬运工具 1.tRNA的功能: （1）搬运氨基酸 （2）活化氨基酸
（3）在密码子与对应氨基酸之间起接合体(adaptor)的作用。密码子—tRNA反密码子—氨基酸是对号入座的。如：密码子GGU--携带反密码子ACC的tRNA--Gly 2.氨基酰tRNA的生成------ 氨基酸的活化
（1）氨基酸的活化 - 即指氨基酸的a-羧基与特异tRNA的3?末端CCA-OH结合形成氨基酰-tRNA的过程，这一步反应由氨基酰
-tRNA合成酶催化完成，并分两步进行。
（2）氨基酰tRNA合成酶的活性是绝对专一性的，酶同时对氨基酸和tRNA高度特异地识别。氨基酰tRNA合成酶有20种，分别
特异性识别相应的20种氨基酸和相应的tRNA 。如：氨基酰tRNA合成酶合成酶还 有校正 （editing activity）活性。
（3）氨基酸， 氨基酰tRNA合成酶，tRNA及mRNA上的密码子是一对一的关系，从而保证了遗传信息从mRNA准确地传递到
蛋白质上。
3.各种氨基酰tRNA的表示方法
（1）丙氨基酰tRNA：ala-tRNAala 精氨基酰tRNA：arg-tRNAarg
甲硫氨基酰tRNA： met-tRNAmet
（2）起始密码子AUG编码的met由tRNAimet（真核）或tRNAfmet（原核）转运。
（3）大肠杆菌起始密码子编码的met须甲酰化，真核细胞起始密码子编码的met不须甲酰化。 （4）起始肽链合成的氨基酰-tRNA:
真核生物： Met-tRNAimet 原核生物：fMet-tRNAifmet
第二节
蛋白质生物合成过程
翻译过程从阅读框架的5′-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。 整个翻译过程可分为起始(initiation)，延长 (elongation)和终止(termination )三个阶段。
一、翻译的起始
Gly
同时特异性识别Gly和tRNAGly 。氨基酰tRNA
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