单链病毒RN 逆转录酶 RNA-DNA DNA聚合酶双 链DNA 杂交分子 (前病毒) (二)RNA的生物合成 1、转录转录是在DNA指导的RNA聚合酶催化下进行的,以DNA的一条链为模板,按照碱基配 对原则,合成一条与DNA链的一定区段互补的RNA链。这个过程称为转录。转录通常只在DNA的任 条链上进行,所以又称为不对称转录。进行转录的DNA链称为有意义链,另一条链称为反意义链。 在转录过程中,除在RNA中以尿嘧啶代替DNA中的胸腺嘧啶而与腺嘌呤配对,即A=U代替A=T外, 其余互补碱基不变。转录用ATP、GTP、CTP、UITP四种三磷酸核糖核苷作为反应物,生成核糖核酸 (RNAo 在真核细胞中,转录是在细胞核内进行的。在细胞核中,合成rRNA的酶和基因存在于核仁内,而 合成mRNA和tRNA的酶则位于核质中。此外,在线粒体和叶绿体内也可进行转录。在原核细胞内, RNA聚合酶则存在于细胞质中。 2、RNA的复制有些生物中,核糖核酸还可以是遗传信息的基本携带者,并能通过复制而合成出 与其自身相同的分子。例如,某些RNA病毒,当它侵入寄主细胞后即可借助于复制酶(RNA指导的RNA 聚合酶)而进行病毒RNA的复制。这种酶以病毒RNA作模板,在有四种核苷三磷酸和镁离子存在时合成 出与模板性质相同的RNA。这种病毒的全部遗传信息均贮存在RNA之中 第二节核酸的分解代谢 核酸的分解 在生物体内,核酸可被不同酶类分解。在高等动物的胰脏中形成核酸酶,分泌至胰液中,在肠腔内 将核酸分解。分解核酸的酶有多种,按其作用位置可分为核酸外切酶(EC3.1.16)和核酸内切酶 (EC3.121-31)两个亚类。 1、核酸外切酶核酸外切酶作用于核酸链的末端,逐个水解下核苷酸。有些核酸外切酶只作用于 DNA,称为脱氧核糖核酸外切酶,另一些则只作用于RNA,称为核糖核酸外切酶;但有些核酸外切酶可 以同时作用于DNA和RNA。有些核酸外切酶从核酸链的3'端开始,生成5-核苷酸(例如蛇毒核酸外切 酶):另一些则从5端开始而生成3′-核苷酸(如脾核酸外切酶);但也有一些核酸外切酶可从5端或3端 开始而生成5′-核苷酸的。 2、核酸内切酶核酸内切酶催化水解多核苷酸链内部的磷酸二酯键。有的核酸内切酶只作用于 DNA,有的只作用于RNA,有的可同时作用于DNA和RNA。有的核酸内切酶是对某些碱基顺序专一 的,例如限制性内切酶就是如此。有的则对碱基专一,例如牛胰的核酸酶水解嘧啶核苷酸二酯键。生成 嘧啶核苷-3′-磷酸或末端为嘧啶核苷-3′-磷酸的寡核苷酸 、核苷酸的降解代谢 、核苷酸的降解在生物体内,核苷酸在核苷酸酶催化下可发生水解,生成核苷和磷酸;在核苷磷 酸化酶作用下再被磷酸解为碱基(嘌呤或嘧啶)和戊糖-1-磷酸:核苷也可在核苷酶作用下水解为碱基和戊 核苷酸 +H2O核苷酸酶 H2O核苷+P~核苷磷酸化酶, 戊糖+碱基苷酶 碱基+戊糖-1-磷酸 2、嘌呤的降解在生物体内,嘌呤可进一步发生分解。首先,嘌呤在脱氨酶作用下脱去氨基:腺嘌 呤脱氨后生成次黄嘌呤,鸟嘌呤脱氨后生成黄嘌呤图13-5,反应ac)然后,在黄嘌呤氧化酶作用下,将次 黄嘌呤氧化为黄嘌呤,并进一步氧化为尿酸(图13-5,反应bd)。黄嘌呤氧化酶是一种黄素蛋白,含FAD 铁和钼。尿酸在尿酸氧化酶(一种含铜酶)作用下分解为尿囊素和CO图13-5,反应e)。尿囊素在尿囊素酶 作用下分解为尿囊酸(图13-5,反应f。尿囊酸再进一步在尿囊酸酶作用下水解为尿素和乙醛酸(图13-5,反RNA RNA-DNA DNA DNA 单链病毒 聚合酶 双链 （前病毒） 逆转录酶 杂交分子 (二)RNA 的生物合成 1、转录 转录是在 DNA 指导的 RNA 聚合酶催化下进行的，以 DNA 的一条链为模板，按照碱基配 对原则，合成一条与 DNA 链的一定区段互补的 RNA 链。这个过程称为转录。转录通常只在 DNA 的任 一条链上进行，所以又称为不对称转录。进行转录的 DNA 链称为有意义链，另一条链称为反意义链。 在转录过程中，除在 RNA 中以尿嘧啶代替 DNA 中的胸腺嘧啶而与腺嘌呤配对，即 A=U 代替 A=T 外， 其余互补碱基不变。转录用 ATP、GTP、CTP、UTP 四种三磷酸核糖核苷作为反应物，生成核糖核酸 (RNA)。 在真核细胞中，转录是在细胞核内进行的。在细胞核中，合成 rRNA 的酶和基因存在于核仁内，而 合成 mRNA 和 tRNA 的酶则位于核质中。此外，在线粒体和叶绿体内也可进行转录。在原核细胞内， RNA 聚合酶则存在于细胞质中。 2、RNA 的复制 有些生物中，核糖核酸还可以是遗传信息的基本携带者，并能通过复制而合成出 与其自身相同的分子。例如，某些 RNA 病毒，当它侵入寄主细胞后即可借助于复制酶(RNA 指导的 RNA 聚合酶)而进行病毒 RNA 的复制。这种酶以病毒 RNA 作模板，在有四种核苷三磷酸和镁离子存在时合成 出与模板性质相同的 RNA。这种病毒的全部遗传信息均贮存在 RNA 之中。 第二节 核酸的分解代谢 一、核酸的分解 在生物体内，核酸可被不同酶类分解。在高等动物的胰脏中形成核酸酶，分泌至胰液中，在肠腔内 将核酸分解。分解核酸的酶有多种，按其作用位置可分为核酸外切酶(EC3.1.11-6)和核酸内切酶 (EC3.1.21-31)两个亚类。 1、核酸外切酶 核酸外切酶作用于核酸链的末端，逐个水解下核苷酸。有些核酸外切酶只作用于 DNA，称为脱氧核糖核酸外切酶，另一些则只作用于 RNA，称为核糖核酸外切酶；但有些核酸外切酶可 以同时作用于 DNA 和 RNA。有些核酸外切酶从核酸链的 3´端开始，生成 5´-核苷酸(例如蛇毒核酸外切 酶)；另一些则从 5´端开始而生成 3´-核苷酸(如脾核酸外切酶)；但也有一些核酸外切酶可从 5´端或 3´端 开始而生成 5´-核苷酸的。 2、核酸内切酶 核酸内切酶催化水解多核苷酸链内部的磷酸二酯键。有的核酸内切酶只作用于 DNA，有的只作用于 RNA，有的可同时作用于 DNA 和 RNA。有的核酸内切酶是对某些碱基顺序专一 的，例如限制性内切酶就是如此。有的则对碱基专一，例如牛胰的核酸酶水解嘧啶核苷酸二酯键。生成 嘧啶核苷-3´-磷酸或末端为嘧啶核苷-3´-磷酸的寡核苷酸。 二、核苷酸的降解代谢 1、核苷酸的降解 在生物体内，核苷酸在核苷酸酶催化下可发生水解，生成核苷和磷酸；在核苷磷 酸化酶作用下再被磷酸解为碱基(嘌呤或嘧啶)和戊糖-1-磷酸；核苷也可在核苷酶作用下水解为碱基和戊 糖： +H2O 核苷酸 核苷酸酶 戊糖+碱基 核苷 + Pi 碱基+戊糖-1-磷酸 核苷酶 核苷磷酸化酶 +H2O 2、嘌呤的降解 在生物体内，嘌呤可进一步发生分解。首先，嘌呤在脱氨酶作用下脱去氨基：腺嘌 呤脱氨后生成次黄嘌呤，鸟嘌呤脱氨后生成黄嘌呤(图 13-5,反应a,c)然后，在黄嘌呤氧化酶作用下，将次 黄嘌呤氧化为黄嘌呤，并进一步氧化为尿酸(图 13-5,反应b,d)。黄嘌呤氧化酶是一种黄素蛋白，含FAD、 铁和钼。尿酸在尿酸氧化酶(一种含铜酶)作用下分解为尿囊素和CO2(图 13-5,反应e)。尿囊素在尿囊素酶 作用下分解为尿囊酸(图 13-5,反应f)。尿囊酸再进一步在尿囊酸酶作用下水解为尿素和乙醛酸(图 13-5,反 应g) 263