DNA的生物合成一.DNA的復制二.反轉錄DNA的生物合成一.DNA的復制1中心法則（centraldogma）是指遺傳信息的流向所遵循的法則。Crick提出，在DNA分子可以自我復制（replication）傳給子代的基礎上，遺傳信息可以從DNA傳遞給RNA（稱為轉錄transcription）再從RNA傳遞給蛋白質（稱為翻譯translation），這是遺傳信息流所遵循的中心法則。Temin又證實RNA也可以是遺傳信息的攜帶者，即DNA以RNA為模板反向轉錄合成。RNA本身也能自我復制，將遺傳信息傳給子代，從而修訂了中心法則，其中包含了DNA得合成，RNA的合成及蛋白質的合成。遺傳學的中心法則中心法則（centraldogma）是指遺傳信息的流向所2DNA復制：親代雙鏈DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分別以每條單鏈DNA分子為模板，聚合與自身堿基可以互補配對的游離的dNTP，合成出兩條與親代DNA分子完全相同的子代DNA分子的過程。1.DNA復制過程基本要點1.1半保留復制

DNA由一條鏈合成互補的兩條鏈，新合成的兩個DNA分子與原來的DNA分子的堿基順序完全一樣，在此過程中，每個子代分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的，這種復制方式稱為半保留復制(semi-conservativereplication)。一.DNA的復制DNA復制：親代雙鏈DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分別以3

半保留復制是雙鏈DNA普遍的復制機制。即使是單鏈的DNA分子，在其復制過程中通常也總是親代DNA的兩條鏈分開，各自作為模板，通過堿基配對的法則，合成另一條互補鏈。堿基配對是核酸分子間傳遞信息的結構基礎。無論是復制還是轉錄，在形成雙鏈螺旋分子時都是通過堿基配對來完成的。半保留復制是雙鏈DNA普遍的復制機制。即使是單鏈的D4DNA的生物合成課件講義5DNA合成期：起始、延長、終止三個階段DNA的合成過程DNA合成期：起始、延長、終止三個階段DNA的合成過程61.復制起始點（origin，ori）原核生物只有一個復制起始點；真核生物染色體DNA有多個復制起始點，同時形成多個復制單位，兩個起始點之間的DNA片段稱為復制子（replicon）。一、復制的起始1.復制起始點（origin，ori）一、復制的起始72.復制叉（replicationfork）復制時雙鏈打開，分開成兩股，新鏈沿著張開的模板生產，復制中形成的這種Y字形的結構稱為復制叉。2.復制叉（replicationfork）83.雙向復制（bidirectionalreplication）原核生物的復制是從一個起始點開始，同時向兩個方向進行，稱為雙向復制。復制中的DNA成為θ狀。3.雙向復制（bidirectionalreplicatio9DNA復制的起始就是要解開雙鏈和生成引物。（一）DNA解成單鏈由拓撲異構酶松弛超螺旋，解螺旋酶解開雙鏈，SSB結合到單鏈上使其穩定。

復制起始的解鏈需要多種蛋白質參與。這些蛋白質與復制起始點的特有序列結合，促使其鄰近的DNA解鏈。DNA復制的起始就是要解開雙鏈和生成引物。10（二)引物合成引發體引導引物酶到達適當的位置合成引物。（二)引物合成11（三）雙向復制（bidirectionalreplication）原核生物：基因組是環狀DNA，只有一個復制起始點。真核生物：染色體DNA有多個復制起始點，兩個起始點之間的DNA片段稱為復制子（replicon)，復制子是獨立完成復制的功能單位。真核生物多個復制起始點、復制子與復制叉（三）雙向復制（bidirectionalreplicat12DNA聚合酶催化下，以解開的單鏈為模板，以四種dNTP為原料，進行聚合作用。即新進入的dNTP與引物3‘-OH形成磷酸二酯鍵，由5‘→3’方向延長子鏈。二、復制的延長DNA聚合酶催化下，以解開的單鏈為模板，以四種dNTP為原料131.領頭連（leadingstrand）順著解鏈方向生成的子鏈，其復制是連續進行的，得到一條連續的子鏈。

一、半不連續復制1.領頭連（leadingstrand）一、半不連續復制142.隨從鏈(laggingstrand）復制方向與解鏈方向相反，須等解開足夠長度的模板鏈才能繼續復制，得到的子鏈由不連續的片段所組成。

2.隨從鏈(laggingstrand）15

3.岡崎片段（okazakifragment）1968年日本生化學者岡崎用電鏡及放射自顯影技術，觀察到DNA復制中出現一些不連續的片段，因而將這些不連續的片段稱為岡崎片段。

原核生物的岡崎片段為一至二千個核苷酸，真核生物約為數百個核苷酸。3.岡崎片段（okazakifragment）16DNA的生物合成課件講義17DNA的生物合成課件講義18DNA的生物合成課件講義19一些簡單低等生物或染色體以外的DNA復制的特殊形式。（二）滾環復制（rollingcirclereplication）一些簡單低等生物或染色體以外的DNA復制的特殊形式。（二）滾20DNA的生物合成課件講義21是線粒體DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）的復制形式。由DNA聚合酶-γ催化。兩條鏈的復制起點的位置不同。三、D環復制（D-loopreplication）是線粒體DNA（mitochondrialDNA，mtDN22D環復制D環復制231.隨從鏈不連續片段的連接2.原核生物在復制終止點的匯合3.真核生物端粒的合成四、復制的終止1.隨從鏈不連續片段的連接四、復制的終止24原核生物環狀DNA為雙向復制，復制片段在復制的終止點匯合。每個方向的領頭鏈和相反方向的隨從鏈的連接與不連續片段的連接相同。原核生物復制的終止原核生物環狀DNA為雙向復制，復制片段在復25DNA的生物合成課件講義26DNA的生物合成課件講義27DNA的生物合成課件講義28

染色體DNA呈線性，復制在末端停止。真核生物染色體線性DNA分子末端的結構通常膨大成粒狀，稱為端粒。真核生物復制的終止染色體DNA呈線性，復制在末端停止。真核生物復29端粒的結構特點：

1.由末端單鏈DNA序列和蛋白質構成

2.末端DNA序列是多次重復的富含G、C堿基的短序列端粒的功能：

1.維持染色體的穩定性

2.維持DNA復制的完整性端粒的結構特點：30端粒酶是一種RNA蛋白質復合體，它可以其RNA為模板，通過逆轉錄過程對末端DNA鏈進行延長。端粒酶是一種RNA蛋白質復合體，它可以其RNA為模板，通過逆31端粒酶（telomerase）線性DNA在復制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出現縮短。故需要在端粒酶的催化下，進行延長反應。端粒酶的特點：

1.由RNA和蛋白質構成的復合物

2.為特殊的逆轉錄酶，能以自身的RNA為模板逆轉錄合成端粒DNA端粒酶的功能：

合成端粒DNA，維持端粒的長度端粒酶（telomerase）32端粒酶的組成

端粒酶RNA端粒酶協同蛋白端粒酶逆轉錄酶端粒及端粒酶的意義

成年人端粒比胚胎細胞端粒短；老化與端粒酶活性下降有關；腫瘤的發生與端粒酶活性有關；端粒酶不一定能決定端粒的長度。端粒酶的組成33DNA的生物合成課件講義34DNA的生物合成課件講義35反轉錄：以反義RNA為模板，在反轉錄酶催化下轉錄為雙鏈DNA的過程。反轉錄病毒是一組含有反轉錄酶的RNA病毒，對人類致病的主要有人類免疫缺陷病毒HIV和人類嗜T細胞病毒。二、反轉錄反轉錄：以反義RNA為模板，在反轉錄酶催化下轉錄為雙鏈DNA36RNA腫瘤病毒亞科慢病毒亞科泡沫病毒亞科RNA腫瘤病毒亞科慢病毒亞科泡沫病毒亞科37反轉錄酶（reversetranscriptase）

從RNA病毒中發現，能催化以RNA為模板合成雙鏈DNA的酶，全稱為依賴RNA的DNA聚合酶。

有三種活性：RNA指導的DNA聚酶活性

RNaseH活性

DNA指導的DNA聚合酶活性反轉錄酶（reversetranscriptase）38反轉錄是以dNTP為底物，以RNA為模板，tRNA(主要是色氨酸tRNA)為引物，在tRNA3′桹H末端上，按5′→3′方向，合成一條與RNA模板互補的DNA單鏈，這條DNA單鏈叫做互補DNA(complementaryDNA,cDNA)，它與RNA模板形成RNA桪NA雜交體。隨后又在反轉錄酶的作用下，水解掉RNA鏈，再以cDNA為模板合成第二條DNA鏈。至此，完成由RNA指導的DNA合成過程。反轉錄過程反轉錄是以dNTP為底物，以RNA為模板，t39

逆轉錄：以RNA為模板，依靠逆轉錄酶的作用，以四種脫氧核苷三磷酸(dNTP)為底物，產生DNA鏈。常見于逆轉錄病毒的復制中。逆轉錄（ReverseTranscription）逆轉錄：以RNA為模板，依靠逆轉錄酶的作用，40

1逆轉錄先以經剪切作用除去內含子的成熟mRNA為模板，合成RNA/DNA雜化雙鏈，2然后水解RNA鏈，3再以剩下的DNA單鏈為模板合成DNA雙鏈。多次復制后形成多個DNA雙鏈，然后以這些DNA雙鏈中的每條雙鏈的其中的單條(該條與原始病毒RNA鏈互補)為模板，復制出RNA(該RNA與原始病毒RNA相同。逆轉錄過程1逆轉錄先以經剪切作用除去內含子的成熟mRN41DNA的生物合成課件講義42

反轉錄是進行基因工程過程中，人為地提取出所需要的目的基因的信使RNA，并以之為模板人工合成DNA的過程。

逆轉錄是RNA類病毒自主行為，在整合到宿主細胞內以RNA為模板形成DNA的過程。

二者雖同為RNA→DNA的過程，但地點不同，相對性的來說，反轉錄在體外，逆轉錄在體內。反轉錄與逆轉錄的區別:反轉錄是進行基因工程過程中，人為地提取出所需43(1)有包膜，球形，直徑80～120nm。(2)病毒核酸為兩條相同的單正鏈RNA形成的二聚體。(3)病毒核心中含有反轉錄酶和整合酶。(4)具有gap、pol和env3個結構基因。(5)基因組復制有一個獨特的反轉錄過程，病毒基因組先反轉錄成雙鏈DNA，然后整合到宿主細胞的染色體DNA中反轉錄病毒的共同特征：(1)有包膜，球形，直徑80～120nm。反轉錄44GeneEncodedProteinFunctionofProteingagP24,p7Nucleocapsidp17MatrixpolReversetranscriptaseTranscribesRNAgenomeintoDNAProteaseCleavesprecusorpolypeptidesIntegraseIntegratesviralDNAintohostcellDNAenvgp120AttachmenttoCD40proteingp41Fusionwithhostcellgap、pol和env基因：GeneEncodedProteinFunctionof45球形，100-140nm，有包膜，包膜外有刺突病毒核心為二條相同+ssRNA，由5‘端部分堿基互補成二倍體。9-10KB。與內層衣殼構成電子致密的中央類核，呈圓形或圓柱形，即C型或D型病毒顆粒基因組相似，含有序列和功能相似的gag、pol、env三個結構基因和多個調節基因病毒體含逆轉錄酶，核酸內切酶和RNA酶H病毒增殖:在逆轉錄酶作用下先合成cDNA，整合到染色體形成前病毒（Provirus）通過血液途徑、性途徑和垂直傳播球形，100-140nm，有包膜，包膜外有刺突通過血液途徑、46DNA的生物合成課件講義47反轉錄病毒的DNA基因組整合在宿主染色體上的位點是隨機的。每個受感染的細胞一般有1～10份前病毒拷貝。反轉錄病毒DNA的整合是復制病毒RNA的必經階段。只有當受感染細胞處于細胞分裂期間，反轉錄病毒DNA基因組才能接觸到宿主細胞的遺傳物質。因此，反轉錄病毒只能在分裂中的細胞內復制。反轉錄病毒的DNA基因組整合在宿主染色體上的位點是隨機的。每48逆轉錄酶和逆轉錄現象，是分子生物學研究中的重大發現。

逆轉錄現象說明：至少在某些生物，RNA同樣兼有遺傳信息傳代與表達功能。

對逆轉錄病毒的研究，拓寬了20世紀初已注意到的病毒致癌理論。逆轉錄研究的意義：逆轉錄酶和逆轉錄現象，是分子生物學研究中的重大發現。逆轉錄研49DNA的生物合成一.DNA的復制二.反轉錄DNA的生物合成一.DNA的復制50中心法則（centraldogma）是指遺傳信息的流向所遵循的法則。Crick提出，在DNA分子可以自我復制（replication）傳給子代的基礎上，遺傳信息可以從DNA傳遞給RNA（稱為轉錄transcription）再從RNA傳遞給蛋白質（稱為翻譯translation），這是遺傳信息流所遵循的中心法則。Temin又證實RNA也可以是遺傳信息的攜帶者，即DNA以RNA為模板反向轉錄合成。RNA本身也能自我復制，將遺傳信息傳給子代，從而修訂了中心法則，其中包含了DNA得合成，RNA的合成及蛋白質的合成。遺傳學的中心法則中心法則（centraldogma）是指遺傳信息的流向所51DNA復制：親代雙鏈DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分別以每條單鏈DNA分子為模板，聚合與自身堿基可以互補配對的游離的dNTP，合成出兩條與親代DNA分子完全相同的子代DNA分子的過程。1.DNA復制過程基本要點1.1半保留復制

DNA由一條鏈合成互補的兩條鏈，新合成的兩個DNA分子與原來的DNA分子的堿基順序完全一樣，在此過程中，每個子代分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的，這種復制方式稱為半保留復制(semi-conservativereplication)。一.DNA的復制DNA復制：親代雙鏈DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分別以52

半保留復制是雙鏈DNA普遍的復制機制。即使是單鏈的DNA分子，在其復制過程中通常也總是親代DNA的兩條鏈分開，各自作為模板，通過堿基配對的法則，合成另一條互補鏈。堿基配對是核酸分子間傳遞信息的結構基礎。無論是復制還是轉錄，在形成雙鏈螺旋分子時都是通過堿基配對來完成的。半保留復制是雙鏈DNA普遍的復制機制。即使是單鏈的D53DNA的生物合成課件講義54DNA合成期：起始、延長、終止三個階段DNA的合成過程DNA合成期：起始、延長、終止三個階段DNA的合成過程551.復制起始點（origin，ori）原核生物只有一個復制起始點；真核生物染色體DNA有多個復制起始點，同時形成多個復制單位，兩個起始點之間的DNA片段稱為復制子（replicon）。一、復制的起始1.復制起始點（origin，ori）一、復制的起始562.復制叉（replicationfork）復制時雙鏈打開，分開成兩股，新鏈沿著張開的模板生產，復制中形成的這種Y字形的結構稱為復制叉。2.復制叉（replicationfork）573.雙向復制（bidirectionalreplication）原核生物的復制是從一個起始點開始，同時向兩個方向進行，稱為雙向復制。復制中的DNA成為θ狀。3.雙向復制（bidirectionalreplicatio58DNA復制的起始就是要解開雙鏈和生成引物。（一）DNA解成單鏈由拓撲異構酶松弛超螺旋，解螺旋酶解開雙鏈，SSB結合到單鏈上使其穩定。

復制起始的解鏈需要多種蛋白質參與。這些蛋白質與復制起始點的特有序列結合，促使其鄰近的DNA解鏈。DNA復制的起始就是要解開雙鏈和生成引物。59（二)引物合成引發體引導引物酶到達適當的位置合成引物。（二)引物合成60（三）雙向復制（bidirectionalreplication）原核生物：基因組是環狀DNA，只有一個復制起始點。真核生物：染色體DNA有多個復制起始點，兩個起始點之間的DNA片段稱為復制子（replicon)，復制子是獨立完成復制的功能單位。真核生物多個復制起始點、復制子與復制叉（三）雙向復制（bidirectionalreplicat61DNA聚合酶催化下，以解開的單鏈為模板，以四種dNTP為原料，進行聚合作用。即新進入的dNTP與引物3‘-OH形成磷酸二酯鍵，由5‘→3’方向延長子鏈。二、復制的延長DNA聚合酶催化下，以解開的單鏈為模板，以四種dNTP為原料621.領頭連（leadingstrand）順著解鏈方向生成的子鏈，其復制是連續進行的，得到一條連續的子鏈。

一、半不連續復制1.領頭連（leadingstrand）一、半不連續復制632.隨從鏈(laggingstrand）復制方向與解鏈方向相反，須等解開足夠長度的模板鏈才能繼續復制，得到的子鏈由不連續的片段所組成。

2.隨從鏈(laggingstrand）64

3.岡崎片段（okazakifragment）1968年日本生化學者岡崎用電鏡及放射自顯影技術，觀察到DNA復制中出現一些不連續的片段，因而將這些不連續的片段稱為岡崎片段。

原核生物的岡崎片段為一至二千個核苷酸，真核生物約為數百個核苷酸。3.岡崎片段（okazakifragment）65DNA的生物合成課件講義66DNA的生物合成課件講義67DNA的生物合成課件講義68一些簡單低等生物或染色體以外的DNA復制的特殊形式。（二）滾環復制（rollingcirclereplication）一些簡單低等生物或染色體以外的DNA復制的特殊形式。（二）滾69DNA的生物合成課件講義70是線粒體DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）的復制形式。由DNA聚合酶-γ催化。兩條鏈的復制起點的位置不同。三、D環復制（D-loopreplication）是線粒體DNA（mitochondrialDNA，mtDN71D環復制D環復制721.隨從鏈不連續片段的連接2.原核生物在復制終止點的匯合3.真核生物端粒的合成四、復制的終止1.隨從鏈不連續片段的連接四、復制的終止73原核生物環狀DNA為雙向復制，復制片段在復制的終止點匯合。每個方向的領頭鏈和相反方向的隨從鏈的連接與不連續片段的連接相同。原核生物復制的終止原核生物環狀DNA為雙向復制，復制片段在復74DNA的生物合成課件講義75DNA的生物合成課件講義76DNA的生物合成課件講義77

染色體DNA呈線性，復制在末端停止。真核生物染色體線性DNA分子末端的結構通常膨大成粒狀，稱為端粒。真核生物復制的終止染色體DNA呈線性，復制在末端停止。真核生物復78端粒的結構特點：

1.由末端單鏈DNA序列和蛋白質構成

2.末端DNA序列是多次重復的富含G、C堿基的短序列端粒的功能：

1.維持染色體的穩定性

2.維持DNA復制的完整性端粒的結構特點：79端粒酶是一種RNA蛋白質復合體，它可以其RNA為模板，通過逆轉錄過程對末端DNA鏈進行延長。端粒酶是一種RNA蛋白質復合體，它可以其RNA為模板，通過逆80端粒酶（telomerase）線性DNA在復制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出現縮短。故需要在端粒酶的催化下，進行延長反應。端粒酶的特點：

1.由RNA和蛋白質構成的復合物

2.為特殊的逆轉錄酶，能以自身的RNA為模板逆轉錄合成端粒DNA端粒酶的功能：

合成端粒DNA，維持端粒的長度端粒酶（telomerase）81端粒酶的組成

端粒酶RNA端粒酶協同蛋白端粒酶逆轉錄酶端粒及端粒酶的意義

成年人端粒比胚胎細胞端粒短；老化與端粒酶活性下降有關；腫瘤的發生與端粒酶活性有關；端粒酶不一定能決定端粒的長度。端粒酶的組成82DNA的生物合成課件講義83DNA的生物合成課件講義84反轉錄：以反義RNA為模板，在反轉錄酶催化下轉錄為雙鏈DNA的過程。反轉錄病毒是一組含有反轉錄酶的RNA病毒，對人類致病的主要有人類免疫缺陷病毒HIV和人類嗜T細胞病毒。二、反轉錄反轉錄：以反義RNA為模板，在反轉錄酶催化下轉錄為雙鏈DNA85RNA腫瘤病毒亞科慢病毒亞科泡沫病毒亞科RNA腫瘤病毒亞科慢病毒亞科泡沫病毒亞科86反轉錄酶（reversetranscriptase）

從RNA病毒中發現，能催化以RNA為模板合成雙鏈DNA的酶，全稱為依賴RNA的DNA聚合酶。

有三種活性：RNA指導的DNA聚酶活性

RNaseH活性

DNA指導的DNA聚合酶活性反轉錄酶（reversetranscriptase）87反轉錄是以dNTP為底物，以RNA為模板，tRNA(主要是色氨酸tRNA)為引物，在tRNA3′桹H末端上，按5′→3′方向，合成一條與RNA模板互補的DNA單鏈，這條DNA單鏈叫做互補DNA(complementaryDNA,cDNA)，它與RNA模板形成RNA桪NA雜交體。隨后又在反轉錄酶的作用下，水解掉RNA鏈，再以cDNA為模板合成第二條DNA鏈。至此，完成由RNA指導的DNA合成過程。反轉錄過程反轉錄是以dNTP為底物，以RNA為模板，t88

逆轉錄：以RNA為模板，依靠逆轉錄酶的作用，以四種脫氧核苷三磷酸(dNTP)為底物，產生DNA鏈。常見于逆轉錄病毒的復制中。逆轉錄（ReverseTranscription）逆轉錄：以RNA為模板，依靠逆轉錄酶的作用，89

1逆轉錄先以經剪切作用除去內含子的成熟mRNA為模板，合成RNA/DNA雜化雙鏈，2然后水解RNA鏈，3再以剩下的DNA單鏈為模板合成DNA雙鏈。多次復制后形成多個DNA雙鏈，然后以這些DNA雙鏈中的每條雙鏈的其中的單條(該條與原始病毒RNA鏈互補)為模板，復制出RNA(該RNA與原始病毒RNA相同。逆轉錄過程1逆轉錄先以經剪切作用除去內含子的成熟mRN90DNA的生物合成課件講義91

反轉錄是進行基因工程過程中，人為地提取出所需要的目的基因的信使RNA，并以之為模板人工合成DNA的過程。

逆轉錄是RNA類病毒自主行為，在整合到宿主細胞內以RNA為模板形成DNA的過程。

二者雖同為RNA→DNA的過程，但地點不同，相對性的來說，反轉錄在體外，逆轉錄在體內。反轉錄與逆轉錄的區別: