酶和能量用于构建

四、酶和能量用于构建DNA

细胞内大部分复杂分子的合成、分解过程都是酶催化的代谢途径，例如DNA的合成需要ATP和酶。DNA是一个由核苷酸通过共价键连接构成的多聚体（图3－1－9）。细胞分裂之前，DNA必须复制出子代DNA分子，使细胞可能获得全部遗传物质。这个过程确保我们的全套遗传信息从一代传给下一代。细胞内复制DNA需要合成一个新的DNA聚合体，这个化学过程需要ATP和几种酶。这样，用ATP使个别核苷酸转变为活性的形式，被加入到延长中的DNA链上。

如我们在第一章看到的那样，核苷酸可以有1个、2个或3个磷酸基团，连接在糖分子上分别称为一磷酸核苷、二磷酸核苷和三磷酸核苷。富含能量的三磷酸核苷用于合成DNA。在酶的催化下，将一分子ATP中的一个磷酸基转移到一磷酸核苷中，形成二磷酸核苷。后者在另一种酶参与下，与另一分子ATP提供的一个磷酸基结合，形成三磷酸核苷（图3－1－10a）由于反应中消耗掉的两分子ATP中的两个高能磷酸键被结合，使三磷酸核苷富含能量，可以在第三种酶的催化下，与DNA链上最后一个核苷酸形成共价结合（图3－1－10b）。

图3－1－9　核苷酸的组成

注：每一个核苷酸分子由一个含氮碱基连接一个糖和一个或多个磷酸基团组成。碱基腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶连接脱氧核糖形成DNA，碱基腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶连接核糖形成RNA。

（a）由酶（E1和E2）催化的两个反应中，两分子ATP提供能量，并各转移出一个磷酸基，用于使一磷酸核苷（dGMP）转变成高能的三磷酸核苷（dGTP）

（b）由酶（E3）催化下，三磷酸核苷脱去磷酸基，加到延长中的DNA聚合体的末尾

图3－1－10　DNA合成需要酶和ATP

除DNA以外，其他复杂分子如糖和脂肪酸也是由一些酶和ATP合成的。在每一个活的细胞中，这些途径以及其他生物合成途径，构建出复杂的结构。