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反轉(zhuǎn)錄（DNA生物合成的特殊方式）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-22

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反轉(zhuǎn)錄

DNA生物合成的特殊方式

反轉(zhuǎn)錄是以RNA為模板，通過反轉(zhuǎn)錄酶，合成DNA的過程。是DNA生物合成的一種特殊方式。反轉(zhuǎn)錄是進(jìn)行基因工程過程中，以RNA為模板提取出DNA遺傳信息的過程。

基本信息

中文名	反轉(zhuǎn)錄
使用酶	反轉(zhuǎn)錄酶
模板	RNA
性質(zhì)	是DNA生物合成的一種特殊方式

注

反轉(zhuǎn)錄也稱為逆轉(zhuǎn)錄，兩者是混用的，英文都是reverse transcription，搜索這兩個(gè)詞就會知道。因?yàn)榫帉懭私贪娓咧猩锉匦?和必修3的人不同，所以這兩本書并沒有用同一個(gè)詞，所以有些人以為這兩個(gè)詞是不同意思。

反轉(zhuǎn)錄過程由反轉(zhuǎn)錄酶催化，該酶也稱依賴RNA的DNA聚合酶（RDDP），即以RNA為模板催化DNA鏈的合成。合成的DNA鏈稱為與RNA互補(bǔ)DNA（cDNA）。反轉(zhuǎn)錄酶存在于一些RNA病毒中，可能與病毒的惡性轉(zhuǎn)化有關(guān)。人類免疫缺陷病毒（HIV）也是一種RNA病毒，含有反轉(zhuǎn)錄酶。在小鼠及人的正常細(xì)胞和胚胎細(xì)胞中也有反轉(zhuǎn)錄酶，推測可能與細(xì)胞分化和胚胎發(fā)育有關(guān)。

大多數(shù)反轉(zhuǎn)錄酶都具有多種酶活性，主要包括以下幾種活性。①DNA聚合酶活性；以RNA為模板，催化dNTP聚合成DNA的過程。此酶需要RNA為引物，多為色氨酸的tRNA，在引物tRNA3′－末端以5′→3′方向合成DNA。反轉(zhuǎn)錄酶中不具有3′→5′外切酶活性，因此沒有校正功能，所以由反轉(zhuǎn)錄酶催化合成的DNA出錯(cuò)率比較高。②RNase H活性；由反轉(zhuǎn)錄酶催化合成的cDNA與模板RNA形成的雜交分子，將由RNase H從RNA5′端水解掉RNA分子。③DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活性；以反轉(zhuǎn)錄合成的第一條DNA單鏈為模板，以dNTP為底物，再合成第二條DNA分子。除此之外，有些反轉(zhuǎn)錄酶還有DNA內(nèi)切酶活性，這可能與病毒基因整合到宿主細(xì)胞染色體DNA中有關(guān)。反轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)對于遺傳工程技術(shù)起了很大的推動作用，目前它已成為一種重要的工具酶。用組織細(xì)胞提取mRNA并以它為模板，在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，合成出互補(bǔ)的DNA(cDNA)，由此可構(gòu)建出cDNA文庫(cDNA library)，從中篩選特異的目的基因，這是在基因工程技術(shù)中最常用的獲得目的基因的方法。

反轉(zhuǎn)錄的簡要過程表示如下：

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。

反轉(zhuǎn)錄酶的作用是以dNTP為底物，以RNA為模板，tRNA(主要是色氨酸t(yī)RNA)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(bǔ)的DNA單鏈，這條DNA單鏈叫做互補(bǔ)DNA(complementary DNA, cDNA)，它與RNA模板形成RNADNA雜交體。隨后又在反轉(zhuǎn)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(dǎo)的DNA合成過程。

生物學(xué)意義

反轉(zhuǎn)錄的發(fā)現(xiàn)有重要的理論意義和實(shí)踐意義。

（1）對分子生物學(xué)的中心法則進(jìn)行了修正和補(bǔ)充，修正后的中心法則表示為：是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。也可以從DNA傳遞給DNA，即完成DNA的復(fù)制過程。這是所有有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物所遵循的法則。某些病毒中的RNA自我復(fù)制（如煙草花葉病毒等）和在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄成DNA的過程（某些致癌病毒）。有些病毒（如阮病毒，即瘋牛病病毒）以蛋白質(zhì)直接形成蛋白質(zhì)。

（2）在致癌病毒的研究中發(fā)現(xiàn)了癌基因，在人類一些癌細(xì)胞如膀胱癌、小細(xì)胞肺癌等細(xì)胞中，也分離出與病毒癌基因相同的堿基序列，稱為細(xì)胞癌基因或原癌基因。癌基因的發(fā)現(xiàn)為腫瘤發(fā)病機(jī)理的研究提供了很有前途的線索。

（3）在實(shí)際工作中有助于基因工程的實(shí)施。由于目的基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物易于制備，可將mRNA反向轉(zhuǎn)錄形成DNA用以獲得目的基因。

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