核酸和蛋白质的生物合成前三节

包括中心法则、DNA的生物合成、RNA的生物合成。DNA的生物合成：依赖RNA的DNA合成（以RNA为模板合成DNA的过程）、DNA复制的过程、DNA的损伤与修复。

核酸和蛋白质的生物合成

• 中心法则
  • 1958年由克里克提出。曾经为分子生物学的建立奠定了基础，也是现代生物学最基本、最重要的规律之一。
  • 特明和巴梯摩尔等发现并证实反转录酶存在
• RNA的生物合成
  • RNA聚合酶
    • 原核生物的RNA聚合酶
    • 真核生物的RNA聚合酶
  • 转录过程
    • DNA与RNA转录差别
      • RNA是由核糖核苷酸合成的
      • 在RNA合成中，尿嘧啶取代胸腺嘧啶剪辑与腺嘌呤碱基配对
      • RNA的合成选择性非常强，基因组中只有很少一部分被转录
    • 转录的起始
      • 转录起始于DNA模板上的一个特定位点，终止与另一位点，此转录区域称为一个转录单位。一个转录单位可以是一个基因或是多个
    • 转录的延伸
    • 转录的终止
      • 受终止位点特殊序列控制的内在控制机制
      • ρ因子依赖性终止机制
  • 转录后加工
    • 原核生物RNA加工
      • 原核生物rRNA前体的加工
      • 原核生物tRNA前体 的加工
      • 原核生物mRNA前体的加工
    • 真核生物RNA的加工
      • 真核生物rRNA前体的加工
      • 真核生物tRNA前体的加工
      • 真核生物mRNA前体的加工
    • RNA的拼接
      • tRNA前体的拼接
      • 四膜虫rRNA前体的拼接
      • mRNA前提的拼接
  • RNA的复制
    • 噬菌体Qβ RNA的复制
    • 病毒RNA主要的复制方式
      • 正链RNA病毒、负链RNA病毒
      • 双链RNA病毒、反转录病毒
• DNA的生物合成
  • 参与DNA复制的酶
    • DNA的聚合反应和聚合酶
      • DNA聚合反应过程及特点
      • E.coli的DNA聚合酶
      • 真核生物DNA 聚合酶
    • 引物酶
      • 又称引发酶，细胞内DNA复制需要引物，引物酶可合成6-10个剪辑的RNA引物，提供游离3'-羟基，DNA聚合酶在催化dNTP加到引物3'-羟基
    • 解链酶
      • 解链酶沿着模板链的5'→3'方向随着复制叉的前进而移动，他能通过水解ATP获得能量以解开双联DNA
    • 单链DNA结合蛋白
      • 解链酶沿DNA双链前进，产生单链区，大量的单链DNA结合蛋白与单链区结合，阻止复性和保护单链DNA不被核酸酶降解
    • DNA旋转酶
      • 可引入负超螺旋，消除复制叉前进时带来的扭曲张力
    • DNA连接酶
      • 连接DNA双链上的切口。大肠杆菌连接酶只能在模板链上连接DNA接口，T4DNA连接酶既可连接粘性末端的DNA，又可以连接平齐末端的双链DNA
  • DNA的损伤与修复
    • 直接修复
    • 切除修复
    • 重组修复
      • 在重组修复过程中，DNA链的损伤并未除去
    • 诱导修复和应急反应
      • 诱导修复是细胞DNA受到严重损伤或DNA复制系统受到抑制的紧急情况下为求得生存而出现的一系列诱导性修复
  • 依赖RNA的DNA合成（以RNA为模板合成DNA的过程）
    • 反转录酶
      • 三种酶活力
        • RNA指导的DNA聚合酶活力
        • PNaseH酶活力，水解RNA-DNA杂种分子中的RNA，可沿3'→5'或5'→3'两个方向起外切酶作用
        • DNA知道的DNA聚合酶活力
    • 病毒RNA的反转录过程
      • 反转录病毒的基因组结构
        • 通常由两条相同的RNA链组成
      • 反转录过程
        • 以病毒RNA模板合成双链DNA分子，切除RNA-DNA杂种分子中的RNA，再以（-）DNA链为模板合成（+）DNA链，最后形成两端带有LTR的双链DNA
      • 反转录病毒的合成过程
      • 反转录病毒的生活周期
      • 反转录的生物学意义
        • 反转录酶存在于所有致癌RNA病毒中
        • 真核生物正常细胞内也存在反转录过程。基因组中存在为数众多的逆假基因和逆基因。逆假基因无启动子和终止子但有polyA残基，逆基因具有启动子和转录过程，无内含子
  • DNA复制的过程
    • DNA复制的方向速度与过程
      • DNA双螺旋的解旋
        • DNA的复制是有一个固定的起始点开始的，一般把生物体的单个复制单位称为复制子，一个复制子只含一个复制起点。
        • 一般说，细菌、病毒及线粒体DNA分子均作为单个复制子完成其复制，真核生物基因组可以同时在多个复制起点上进行双向复制，即他们的复制组包含多个复制点
        • DNA复制前处于超螺旋状态，而超螺旋状态是解链前的必须结构状态
        • 参与解链的除了解链酶外还有一些特定的蛋白质
      • 冈崎片段与半不连续复制
        • 一般来说，原核生物的冈崎片段比真核生物的长。前导链的复制和后随链的不连续复制在生物界具有普遍性，故称为DNA双螺旋的班不连续复制
      • 复制的引发和终止
        • RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物，再由聚合酶从RNA引物3'端开始合成新的DNA链
    • 原核生物DNA的复制
      • 前导链只需要一个RNA引物，后随链的每一个冈崎片段都需要一个RNA引物，链的延长反应由DNApol③催化
      • E.coil DNA复制终止与环状染色体oricC区对面的终止区内。两个复制叉在终止区相遇，复制便终止。
    • 真核生物DNA的复制
      • 复制起点和单位
        • 真核，可以多起点、分段复制生物染色体DNA是多复制子，有多个复制起点
      • 复制过程中组蛋白的装配
        • 亲代染色体的核小体被逐个打开，组蛋白以完整的八聚体形式直接转移到子代DNA前导链上，新合成的组蛋白与后随链组装成核小体。因此，DNA复制是半保留的，组蛋白则是全保留的
      • 真核生物DNA复制的终止
        • 真核生物染色体DNA为线状，每一段都有特殊序列组成，称为端粒。端丽末端具有重复序列，是通过端粒酶将其加到染色体末端，功能是保证线状DNA的完整复制，保护染色体末端。
  • DNA的半保留复制理论