DNA和RNA生物合成的相同点
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DNA的生物合成
一、在细胞内，DNA的合成方式有两种：
DNA复制：以原有DNA为模板合成相同的DNA分子，具有普遍意义。
逆转录：以RNA为模板合成双链DNA，只存在于反转录病毒中。
二、DNA的复制
（一）DNA的半保留复制
DNA由两条多核苷酸链组成。两条链的
碱基通过A-T、G-C之间的氢键连接在一起，所以这两条链是互补的。一条链上的核苷酸排列顺序决定着另一条链上的核困碧苷酸排列顺序。所以任何一条链都包含合成它的互补链所需的全部信息。
DNA半保留复制的理论
1953年，Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时曾推测：DNA复制中碱基间的氢键破裂使双链解旋分开；以每一条链为模板在其上合成新互补链,原来一个亲代DNA分子变成核苷酸排列顺序完全相同的两个子代DNA分子，每个子代DNA分子的一条链来自亲代，另一条则是新合成的，这样的复制合成方式称为半保留复制 。
三、DNA复制的全过程可总结为八步：
① 解链酶结合于复制起始区，局部解开DNA双链。然后，单链结合蛋白结合到已解开的单链上，避免已解开的单链重新互相配对，同时保护它不受核酸酶的水解。
②引发体结合于被打开的DNA单链上，合成出小段RNA引物。
③ DNA旋转酶在复制叉前面特定位点解旋，以释放复制叉前进过程中产生的张力。
④ DNA聚合酶Ⅲ进入复制起点，它识别引物3´-OH末端，并结合在模板上，以四种dNTP为底物，按碱基配对原则，催化与模板互补的脱氧核苷酸的5´-磷酸基以磷酸酯键连接到引物3´-OH上，同时释放焦磷酸，使链延长。
⑤ 聚合反应继续到新链与前一个冈崎片段的RNA引物5'-端相遇时，DNA聚合酶Ⅲ脱离。
⑥ DNA聚合酶Ⅰ以其5´→3´外切酶活力切除RNA引物，产生的空缺也由DNA聚合酶Ⅰ的5´→3´聚合酶活力补齐。
⑦冈崎片段之间的裂缝由DNA连接酶连接，成为连续的新链。
⑧ 新合成子链与它的亲链模板链缠绕成双螺旋。
四、RNA生物合成
以DNA为模板进行RNA聚合反应，按碱基互补配对原则合成出与模板碱基顺序互补的RNA链，这一过程称转录。它是生物界RNA合成的主要方式。
转录出的RNA分子往往需经后加工才能转化成成熟分子。某些情况下，RNA也可以自身为模板进行RNA复制。
一、转录
DNA指导的RNA合成，由RNA聚合酶催化，以四种NTP为底物，以DNA为模板，按dA－U，dG－C，dT－A，dC－G的互补原则合成出rRNA、mRNA、tRNA三类RNA。
转录过程中，DNA双链中只有一条链作为模板，另一条不作为模板。
RNA 3´－UAACGUCCUA－ 5´
DNA 5´－ATTGCAGGAT－ 3´ 模板链（负链,有意义链）
3´－TAACGTCCTA－ 5´ 编码链（正链,反意义链）
DNA两条链中并不总以一条链作为转录模板，有些基因可能以这条链为模板转录，
而另一些基因以另一条链为模板转录。转录过程是从模板DNA上特定点（启动子）起始的，并在特定点（终止子）上终止。每次只转录DNA分子上的一段序列、一个或几个基因的长度。
（二）转录过程（以原核生物为例）
转录过程可分为起始、延伸、终止三个阶段。
1、 转录的起始
RNA的转录是从DNA模板上特定部位开始的，这个特定部位叫做启动子(或称启动基因)。
RNA聚合酶识别启动子，并与之结合，开始转录一段DNA序列。
原核生物的启动子约含40-60个碱基对。
启动区域有三个功能部位∶
①启动部位：此处对应RNA链的第一个核苷酸，其后的核苷酸位于转录下游，用＋ 1、＋2、＋3等表示；转录起始点上游的核苷酸用－ 1、－2、－3等表示。
②pribnow框∶也称紧密结合部位。它是位于转录起始点之前10位的一段富含AT的保守核租序列TATAAT），又称－10序列。
③识别部位∶位于转录起始点前35个碱基附近，其序列特征为TTGACA，又称－35序列。－35序列提供了RNA pol识别的信号，而－10序列是DNA双链发生解链的位点。转录开始，RNA聚合酶σ因子识别启动
子－35碱基序列，导致RNA聚合酶全酶与启动子特定部位紧密结合，并在－10序列局部
打开DNA双螺旋，第一个核苷三磷酸底物插入转录起始部位，与模板配对结合使转录开始。
2、RNA链的延伸
模板上转录起始的第一个核苷酸一般是嘧啶核苷酸改尺兆，故RNA上的第一个核苷酸是嘌呤核苷酸。
RNA的合成不需引物。当与模板互补的第二个核苷三磷酸的5´-磷酸基与第一个核苷酸的3´-OH形成3´，5´-磷酸二酯键，并释放出焦磷酸时，开始了RNA链的延伸。高能磷酸键断裂放出能量推动聚合反应不可逆进行。与模板链配对的NTP不断加入，新生RNA就不断延伸。
RNA链延伸到一定程度，σ因子从全酶脱落，由核心酶催化继续延伸。刚合成的RNA与模板DNA之间形成杂交双链，但这种双螺旋不稳定，核心酶移过一段后，杂交双螺旋解开，两条DNA单链重新缔合成双链，而新生RNA链游离出来。杂交双链一般长度在10－20个核苷酸。
3、转录的终止
当核心酶沿模板3´→5´方向移动到终止信号区域时，转录终止。提供终止信号的DNA序列称为终止子。
终止子在终止位点之前有一个二重对称序列(即回文序列)，当这段序列被转录，RNA能形成特殊的二级结构，这种二级结构能被RNA pol或其辅助因子所识别，并终止转录过程。
RNA的转录后加工
由RNA聚合酶转录生成的RNA分子往往是不具有生物活性的分子量较大的前体RNA。前体RNA一般需经加工才能变成具有生物活性的RNA(即成熟RNA)。不同RNA分子加工过程有所不同，常见的包括断裂、剪接、修饰等步骤。
DNA的复制与转录成RNA过程的不同点∶
① 在正常复制中，DNA链解开，两条链分别作为新互补链合成的模板；而转录则是不对称的，只有一条链作为模板。
② 复制时两条链保持分开，DNA-DNA子螺旋稳定；而转录时形成的DNA-RNA杂种双链不稳定，RNA链很快与DNA链分开移走。
③ DNA复制时，子代DNA分子大小与亲代相同；而转录时，在一个DNA分子上可以合成许多个RNA分子，它们都比通常的DNA模板小得多。
一、在细胞内，DNA的合成方式有两种：
DNA复制：以原有DNA为模板合成相同的DNA分子，具有普遍意义。
逆转录：以RNA为模板合成双链DNA，只存在于反转录病毒中。
二、DNA的复制
（一）DNA的半保留复制
DNA由两条多核苷酸链组成。两条链的
碱基通过A-T、G-C之间的氢键连接在一起，所以这两条链是互补的。一条链上的核苷酸排列顺序决定着另一条链上的核困碧苷酸排列顺序。所以任何一条链都包含合成它的互补链所需的全部信息。
DNA半保留复制的理论
1953年，Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时曾推测：DNA复制中碱基间的氢键破裂使双链解旋分开；以每一条链为模板在其上合成新互补链,原来一个亲代DNA分子变成核苷酸排列顺序完全相同的两个子代DNA分子，每个子代DNA分子的一条链来自亲代，另一条则是新合成的，这样的复制合成方式称为半保留复制 。
三、DNA复制的全过程可总结为八步：
① 解链酶结合于复制起始区，局部解开DNA双链。然后，单链结合蛋白结合到已解开的单链上，避免已解开的单链重新互相配对，同时保护它不受核酸酶的水解。
②引发体结合于被打开的DNA单链上，合成出小段RNA引物。
③ DNA旋转酶在复制叉前面特定位点解旋，以释放复制叉前进过程中产生的张力。
④ DNA聚合酶Ⅲ进入复制起点，它识别引物3´-OH末端，并结合在模板上，以四种dNTP为底物，按碱基配对原则，催化与模板互补的脱氧核苷酸的5´-磷酸基以磷酸酯键连接到引物3´-OH上，同时释放焦磷酸，使链延长。
⑤ 聚合反应继续到新链与前一个冈崎片段的RNA引物5'-端相遇时，DNA聚合酶Ⅲ脱离。
⑥ DNA聚合酶Ⅰ以其5´→3´外切酶活力切除RNA引物，产生的空缺也由DNA聚合酶Ⅰ的5´→3´聚合酶活力补齐。
⑦冈崎片段之间的裂缝由DNA连接酶连接，成为连续的新链。
⑧ 新合成子链与它的亲链模板链缠绕成双螺旋。
四、RNA生物合成
以DNA为模板进行RNA聚合反应，按碱基互补配对原则合成出与模板碱基顺序互补的RNA链，这一过程称转录。它是生物界RNA合成的主要方式。
转录出的RNA分子往往需经后加工才能转化成成熟分子。某些情况下，RNA也可以自身为模板进行RNA复制。
一、转录
DNA指导的RNA合成，由RNA聚合酶催化，以四种NTP为底物，以DNA为模板，按dA－U，dG－C，dT－A，dC－G的互补原则合成出rRNA、mRNA、tRNA三类RNA。
转录过程中，DNA双链中只有一条链作为模板，另一条不作为模板。
RNA 3´－UAACGUCCUA－ 5´
DNA 5´－ATTGCAGGAT－ 3´ 模板链（负链,有意义链）
3´－TAACGTCCTA－ 5´ 编码链（正链,反意义链）
DNA两条链中并不总以一条链作为转录模板，有些基因可能以这条链为模板转录，
而另一些基因以另一条链为模板转录。转录过程是从模板DNA上特定点（启动子）起始的，并在特定点（终止子）上终止。每次只转录DNA分子上的一段序列、一个或几个基因的长度。
（二）转录过程（以原核生物为例）
转录过程可分为起始、延伸、终止三个阶段。
1、 转录的起始
RNA的转录是从DNA模板上特定部位开始的，这个特定部位叫做启动子(或称启动基因)。
RNA聚合酶识别启动子，并与之结合，开始转录一段DNA序列。
原核生物的启动子约含40-60个碱基对。
启动区域有三个功能部位∶
①启动部位：此处对应RNA链的第一个核苷酸，其后的核苷酸位于转录下游，用＋ 1、＋2、＋3等表示；转录起始点上游的核苷酸用－ 1、－2、－3等表示。
②pribnow框∶也称紧密结合部位。它是位于转录起始点之前10位的一段富含AT的保守核租序列TATAAT），又称－10序列。
③识别部位∶位于转录起始点前35个碱基附近，其序列特征为TTGACA，又称－35序列。－35序列提供了RNA pol识别的信号，而－10序列是DNA双链发生解链的位点。转录开始，RNA聚合酶σ因子识别启动
子－35碱基序列，导致RNA聚合酶全酶与启动子特定部位紧密结合，并在－10序列局部
打开DNA双螺旋，第一个核苷三磷酸底物插入转录起始部位，与模板配对结合使转录开始。
2、RNA链的延伸
模板上转录起始的第一个核苷酸一般是嘧啶核苷酸改尺兆，故RNA上的第一个核苷酸是嘌呤核苷酸。
RNA的合成不需引物。当与模板互补的第二个核苷三磷酸的5´-磷酸基与第一个核苷酸的3´-OH形成3´，5´-磷酸二酯键，并释放出焦磷酸时，开始了RNA链的延伸。高能磷酸键断裂放出能量推动聚合反应不可逆进行。与模板链配对的NTP不断加入，新生RNA就不断延伸。
RNA链延伸到一定程度，σ因子从全酶脱落，由核心酶催化继续延伸。刚合成的RNA与模板DNA之间形成杂交双链，但这种双螺旋不稳定，核心酶移过一段后，杂交双螺旋解开，两条DNA单链重新缔合成双链，而新生RNA链游离出来。杂交双链一般长度在10－20个核苷酸。
3、转录的终止
当核心酶沿模板3´→5´方向移动到终止信号区域时，转录终止。提供终止信号的DNA序列称为终止子。
终止子在终止位点之前有一个二重对称序列(即回文序列)，当这段序列被转录，RNA能形成特殊的二级结构，这种二级结构能被RNA pol或其辅助因子所识别，并终止转录过程。
RNA的转录后加工
由RNA聚合酶转录生成的RNA分子往往是不具有生物活性的分子量较大的前体RNA。前体RNA一般需经加工才能变成具有生物活性的RNA(即成熟RNA)。不同RNA分子加工过程有所不同，常见的包括断裂、剪接、修饰等步骤。
DNA的复制与转录成RNA过程的不同点∶
① 在正常复制中，DNA链解开，两条链分别作为新互补链合成的模板；而转录则是不对称的，只有一条链作为模板。
② 复制时两条链保持分开，DNA-DNA子螺旋稳定；而转录时形成的DNA-RNA杂种双链不稳定，RNA链很快与DNA链分开移走。
③ DNA复制时，子代DNA分子大小与亲代相同；而转录时，在一个DNA分子上可以合成许多个RNA分子，它们都比通常的DNA模板小得多。
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研载生物科技（上海）有限公司_
2023-04-12 广告
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