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2014-02-06T05:27:31Z

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1970年Temin等在致癌[[RNA]][[病毒]]中发现了一种特殊的[[DNA]][[聚合酶]]，该酶以RNA为核板，根据[[碱基配对]]原则，按照RNA的[[核苷酸]]顺序(其中V与A配对)合成DNA。这一过程与一般[[遗传信息]]流转录的方向相反，故称为[[反转录]]，[[催化]]此过程的DNA聚合酶叫做[[反转录酶]](reverse transcriptase)。后来发现反转录酶不仅普遍存在于RNA病毒中，哺乳动物的[[胚胎细胞]]和正在分裂的[[淋巴细胞]]中也有反转录酶。

反转录酶的作用是以dNTP为[[底物]]，以RNA为模板，tRNA(主要是[[色氨酸]]tRNA)为[[引物]]，在tRNA3′桹H末端上，按5′→3′方向，合成一条与RNA模板互补的DNA[[单链]]，这条DNA单链叫做互补DNA(complementary DNA, cDNA)，它与RNA模板形成RNA桪NA杂交体。随后又在反转录酶的作用下，水解掉RNA链，再以cDNA为模板合成第二条DNA链。至此，完成由RNA指导的DNA合成过程(图16－17)。

{{图片|granncs1.jpg|反转录酶催化的反转录作用}}

图16－17　反转录酶催化的反转录作用

携带反转录酶的病毒又称为[[反转录病毒]]，它侵入[[宿主]][[细胞]]后先以病毒RNA为模板靠反转录酶催化合成DNA，随后这种DNA环化并整合到宿主细胞的[[染色体]]DNA中去，以原病毒(provirus)的形式在宿主细胞中一代代传递下去。以后又发现许多反转录病毒[[基因组]]中都含有[[癌基因]](oncogene)，如果由于某种因素激活了癌基因就可使宿主细胞转化为[[癌细胞]]。(将在专门一章中叙述)。

大多数反转录酶都具有多种[[酶活性]]，主要包括以下几种活性。①DNA聚合酶活性；以RNA为模板，催化dNTP聚合成DNA的过程。此酶需要RNA为引物，多为色氨酸的tRNA，在引物tRNA3′－末端以5′→3′方向合成DNA。反转录酶中不具有3′→5′外切酶活性，因此没有校正功能，所以由反转录酶催化合成的DNA出错率比较高。②RNase H活性；由反转录酶催化合成的cDNA与模板RNA形成的杂交[[分子]]，将由RNaseH从RNA5′端水解掉RNA分子。③DNA指导的DNA聚合酶活性；以反转录合成的第一条DNA单链为模板，以dNTP为底物，再合成第二条DNA分子。除此之外，有些反转录酶还有DNA[[内切酶]]活性，这可能与[[病毒基因]]整合到宿主细胞染色体DNA中有关。反转录酶的发现对于[[遗传工程]]技术起了很大的推动作用，目前它已成为一种重要的工具酶。用组织细胞提取mRNA并以它为模板，在反转录酶的作用下，合成出互补的DNA(cDNA)，由此可构建出cDNA文库(cDNa library)，从中筛选特异的目的[[基因]]，这是在[[基因工程]]技术中最常用的获得目的基因的方法，详见基因工程一章。

== 小结==

DNA是携带遗传信息的载体，细胞分裂前，通过DNA的复制作用，遗传信息从[[亲代]]DNA分子传到[[子代]]DNA分子中。DNA复制时，是从一个特定的起始点开始的，两条DNA链分别做模板，在DNA聚合酶等许多酶和[[蛋白质]]分子的参与下，以四种脱氧[[单核苷酸]]为原料(dNTP)，以碱基配对为原则合成新一代的DNA分子，合成方向是5′→3′。经过复制后的DNA分子中，一条链来自亲代DNA分子，另一条链是新合成的，这种复制方式叫做[[半保留复制]]。由于DNA分子复制时，两条链分别做模板，有一条链是连续合成的，这条链为[[前导链]]，而另一条链合成时只能以5′→3′方向先合成岗崎片段，然后再靠[[连接酶]]将这些片段连接起来，形成随从链，所以DNA复制是半不连续的合成。

DNA复制时，先要由DNA[[拓扑异构酶]]作用于DNA分子双螺旋，使之松驰，然后才能由[[解链酶]]作用，解开双链，此时引物酶合成一段RNA分子做为引物，在DNA聚合酶Ⅲ催化下，连续[[地合]]成DNA链。随从链的合成靠多种酶和蛋白质因子参与，在引物酶作用下合成RNA引物，在DNA聚合酶Ⅲ作用下合成DNA片段，它们共同形成了岗崎片段，RNA引物是靠DNA聚合酶Ⅰ的5'→3'外切活性切除的，切除引物后的空隙，再靠DNA聚合酶Ⅰ填补，最后在连接酶作用下，形成长链。

[[真核生物]]中DNA的复制靠DNA聚合酶，它有多种不同的形式(α、β、γ、δ等)此外，还有像PCNA等多种蛋白质因子参与。

DNA复制中的准确性很高，因为[[原核细胞]]靠DNA聚合酶Ⅰ而[[真核细胞]]靠DNA聚合酶δ，都具有3′→5′外切酶活性，可以校正复制中出现的[[碱基]]错配。DNA的合成也可以靠反转录酶的催化而完成，这是以RNA分子为模板，合成DNA分子的过程，在致癌的RNA病毒中，有反转录酶的存在，真核生物中的[[端粒酶]]就是一种反转录酶，它催化染色体端区DNA的合成。

=== 思考题===

1.DNA复制起始有哪些特点?

2.[[原核生物]]与真核生物中的DNA聚合酶有哪些种类，它们各自的功能是什么?

3.DNA复制时前导链与随从链的合成有哪些不同?

4.DNA拓扑异构酶的作用如何?

5.连接酶催化的连接反应与DNA聚合酶5′→3′聚合活性有何异同?

6.什么是反转录，有什么[[生物学]]意义?
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生物化学与分子生物学/反转录作用 - 版本历史

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