第十章 核苷酸代謝與蛋白質(zhì)的生物合成

1、第十章第十章 核苷酸代謝與蛋白質(zhì)核苷酸代謝與蛋白質(zhì) 的生物合成的生物合成第一節(jié)第一節(jié) 核苷酸的代謝核苷酸的代謝核苷酸庫(kù)核苷酸庫(kù)核酸的降解核酸的降解核苷酸的合成核苷酸的合成 核酸的合成核酸的合成核苷酸的降解核苷酸的降解 核苷酸是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位，核苷酸是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位， 它不屬于營(yíng)養(yǎng)必需物質(zhì)它不屬于營(yíng)養(yǎng)必需物質(zhì)核糖（戊糖）核糖（戊糖）核苷酸核苷酸堿基堿基一、核苷酸的合成代謝一、核苷酸的合成代謝磷酸磷酸1 1、從頭合成途徑從頭合成途徑2 2、補(bǔ)救合成途徑、補(bǔ)救合成途徑（一）嘌呤核苷酸的合成代謝（一）嘌呤核苷酸的合成代謝1 1 、嘌呤核苷酸的從頭合成（主）、嘌呤核苷酸的從頭合成（主）(1)(1

2、)定義定義(2)(2)部位：肝細(xì)胞、小腸粘膜、胸腺部位：肝細(xì)胞、小腸粘膜、胸腺(3)(3)特點(diǎn)：在磷酸核糖基礎(chǔ)上合成，特點(diǎn)：在磷酸核糖基礎(chǔ)上合成， 非單獨(dú)合成嘌呤堿非單獨(dú)合成嘌呤堿次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸酶酶磷酸核糖、氨基酸、磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳一碳單位及二氧化碳十一步十一步其他核苷酸其他核苷酸嘌呤堿元素來源嘌呤堿元素來源CO2天冬氨酸天冬氨酸一碳單位一碳單位甘氨酸甘氨酸一碳單位一碳單位谷氨酰胺谷氨酰胺N N1010甲酰甲酰FHFH4 4N N5 5 N N1010-次甲基次甲基-FH-FH4 4(4)(4)合成原料：合成原料：5-5-磷酸核糖、天冬氨酸、谷氨磷酸核糖、天冬

3、氨酸、谷氨 酰胺、甘氨酸、一碳單位、酰胺、甘氨酸、一碳單位、COCO2 2R-5-PR-5-P（5-5-磷酸核糖）磷酸核糖）1-1-焦磷酸焦磷酸-5-5-磷酸核糖磷酸核糖(PRPP)(PRPP)在甘氨酸、一碳單位、谷在甘氨酸、一碳單位、谷氨酰胺、二氧化碳及天冬氨酰胺、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下氨酸的逐步參與下IMPH H2 2N-1-R-5-PN-1-R-5-P（5 5 - -磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶酰胺轉(zhuǎn)移酶（5 5）合成過程：十一步反應(yīng)）合成過程：十一步反應(yīng)( (次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸) )AMPGMPATPATPAMPAMPPRPPPRPP

4、合成酶合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMPIMP脫氫酶脫氫酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMPGMP合成酶合成酶b.AMPb.AMP和和GMPGMP的生成的生成AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶d GDPd GMP、 d GTPd AMP、 d ATPd ADPIMP2 2 、嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成（次）、嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成（次）(1)(1)定義定義(2)(2)部位：部位：骨髓、腦、脾、白細(xì)胞骨髓、腦、脾、白細(xì)胞 (3)(3)特點(diǎn)：特點(diǎn)：缺乏從頭途徑有關(guān)酶，只能利用從缺乏從頭途徑有

5、關(guān)酶，只能利用從 肝運(yùn)來的嘌呤和核苷合成核苷酸肝運(yùn)來的嘌呤和核苷合成核苷酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸酶酶游離的嘌呤、核游離的嘌呤、核苷、磷酸核糖苷、磷酸核糖次黃嘌呤次黃嘌呤 + PRPP+ PRPPIMP + PPiIMP + PPi鳥嘌呤鳥嘌呤 + + PRPPPRPPGMP + PPiGMP + PPi(4)(4)合成過程合成過程腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPPRPPAMP + PPiAMP + PPi腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶( (APRTAPRT) ) 次黃嘌呤次黃嘌呤- -鳥嘌呤鳥嘌呤 磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT ) 次黃嘌呤次黃嘌呤- -鳥嘌呤鳥嘌呤 磷酸核糖

6、轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT )腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶AMPAMPATPADP1 1、從頭合成途徑從頭合成途徑2 2、補(bǔ)救合成途徑、補(bǔ)救合成途徑（二）嘧啶核苷酸的合成代謝（二）嘧啶核苷酸的合成代謝(1)(1)定義定義尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸酶酶磷酸核糖、氨基酸、磷酸核糖、氨基酸、及二氧化碳及二氧化碳六步六步1 1、嘧啶核苷酸的從頭合成途徑、嘧啶核苷酸的從頭合成途徑(2)(2)部位：所有細(xì)胞，肝為主，胞液部位：所有細(xì)胞，肝為主，胞液(3)(3)特點(diǎn)：先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖連接特點(diǎn)：先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖連接其他核苷酸其他核苷酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺CO2磷酸核

7、糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸嘧嘧啶啶(4)(4)原料：原料：磷酸核糖、谷氨酰胺、磷酸核糖、谷氨酰胺、 天冬氨酸、天冬氨酸、 COCO2 2(5)(5)合成過程合成過程a.a.尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成b.b.胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸(CTP)(CTP)的合成的合成c.c.脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成a.a.尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成ATP b. b. 胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸(CTP)(CTP)的合成的合成C O HN C CHCHNOR-5-P 尿苷酸激酶尿苷酸激酶 UDPUMP二磷酸二磷酸 尿苷激酶尿苷激酶 ADP UTPC O N C CHCHN

8、NH2 R-5-P-P-P Gln, ATP Glu, ADP+Pi ATP ADP CTPCTP合成酶合成酶 C O HN C CHCHNOdR-5-P dCMP NH3 dUMP C O HN C C-CH3 CHNOdR-5-P dTMP合成酶合成酶FH2 N5,N10-甲烯甲烯FH4 FH4FH2還原酶還原酶 NADPH+H+ NADP+ dTMP c.脫氧胸腺嘧啶核苷酸脫氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP或或TMP)的合成的合成2. 2. 嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成 嘧啶嘧啶+PRPP嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶 尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶

9、乳清酸乳清酸胞嘧啶胞嘧啶嘧啶核苷嘧啶核苷+ATP嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸+ADP核苷激酶核苷激酶 胸苷激酶胸苷激酶,TK與惡性腫瘤與惡性腫瘤總結(jié)總結(jié) 5-P-RPRPPIMPdAMPGMPdGMPAMPdADPGDPdGDPADPdATPGTPdGTPATPUMPCMPdUMPUDPCDPdUDPUTPCTPdUTPdTMPdCMPdTDPdCDPdTTPdCTPCO2+GlnH2N-CO-POMP核苷酸的從頭合成過程總結(jié)核苷酸的從頭合成過程總結(jié) dUDPdCMPdUMP 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸 嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸從頭合成途從頭合成途徑徑( (主主,90,90) )補(bǔ)救合成途補(bǔ)救合成途徑徑( (次

10、次,10,10) )從頭合成途從頭合成途徑徑補(bǔ)救合補(bǔ)救合成途徑成途徑原料原料磷酸核糖磷酸核糖天冬氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺谷氨酰胺甘氨酸甘氨酸一碳單位一碳單位COCO2 2游離的嘌呤游離的嘌呤堿、嘌呤核堿、嘌呤核苷、核糖苷、核糖磷酸核糖磷酸核糖天冬氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺谷氨酰胺COCO2 2游離的游離的嘧啶堿、嘧啶堿、嘧啶核嘧啶核苷、核苷、核糖糖特點(diǎn)特點(diǎn)在磷酸核糖在磷酸核糖基礎(chǔ)上合成基礎(chǔ)上合成用嘌呤和核用嘌呤和核苷與核糖合苷與核糖合成成用嘧啶用嘧啶和核苷和核苷與核糖與核糖合成合成部位部位肝肝( (主主) )、小、小腸、胸腺腸、胸腺骨髓、腦、骨髓、腦、脾、白細(xì)胞脾、白細(xì)胞所有細(xì)胞所有細(xì)胞, ,主

11、要肝主要肝所有細(xì)所有細(xì)胞胞核苷酸合成途徑比較核苷酸合成途徑比較核酸核酸( (RNA與與DNA) )胰核酸酶胰核酸酶RNA酶酶DNA酶酶( (磷酸二酯酶磷酸二酯酶) )單核苷酸單核苷酸胰、腸核苷酸酶胰、腸核苷酸酶( (磷酸單酯酶磷酸單酯酶) )核苷核苷磷酸磷酸核苷酶核苷酶核糖核糖堿基堿基二、核酸的分解二、核酸的分解核酸核酸核酸酶核酸酶一、核酸的分解一、核酸的分解痛風(fēng)痛風(fēng)嘌呤堿的最終嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物尿酸過多引起尿酸過多引起痛風(fēng)痛風(fēng)AMPGMPIMP（次黃嘌呤核苷酸）（次黃嘌呤核苷酸）GX（黃嘌呤）（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶 （肝、腎、腸）（肝、腎、腸）I

12、（次黃嘌呤）（次黃嘌呤）別嘌呤醇用于治療痛風(fēng)別嘌呤醇用于治療痛風(fēng)別嘌呤醇痛風(fēng)癥的治療機(jī)制別嘌呤醇痛風(fēng)癥的治療機(jī)制鳥嘌呤鳥嘌呤次黃嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤黃嘌呤尿酸尿酸黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇別嘌呤醇（二）嘧啶分解（二）嘧啶分解胞嘧啶胞嘧啶NH3尿嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶 H2OCO2 + NH3-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲基異丁酸脲基異丁酸-氨基異丁酸氨基異丁酸H2O丙二酸單酰丙二酸單酰CoACoA乙酰乙酰CoACoATCA肝肝尿素尿素甲基丙二酸單酰甲基丙二酸單酰CoACoA琥珀酰琥珀酰CoACoATCA糖異生糖異生H2N-CH2-CH2-COOH CH3

13、H2N-CH2-CH-COOH嘌呤核苷酸合成與分解嘌呤核苷酸合成與分解從頭合從頭合成途徑：成途徑：補(bǔ)救合補(bǔ)救合成途徑：成途徑：磷酸核糖磷酸核糖氨基酸氨基酸一碳單位一碳單位CO2CO2合成途徑合成途徑分解途徑：分解途徑：IMPAMPGMP嘌呤嘌呤核苷核苷磷酸核糖磷酸核糖各種嘌呤各種嘌呤核苷酸核苷酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸尿酸尿酸首先合成首先合成引起痛風(fēng)引起痛風(fēng)治療藥物：別治療藥物：別嘌呤醇嘌呤醇嘧啶核苷酸合成與分解嘧啶核苷酸合成與分解從頭合從頭合成途徑：成途徑：補(bǔ)救合補(bǔ)救合成途徑：成途徑：磷酸核糖磷酸核糖氨基酸氨基酸COCO2 2合成途徑合成途徑分解途徑：分解途徑：UMP其他其他嘧啶嘧啶核苷核苷磷酸

14、核糖磷酸核糖各種嘧啶各種嘧啶核苷酸核苷酸嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸CO2 + NH3首先合成首先合成尿素尿素-丙氨酸丙氨酸-氨基異丁酸氨基異丁酸TCA治急性白血病、治急性白血病、淋巴肉瘤淋巴肉瘤治肝癌、胃癌、治肝癌、胃癌、結(jié)腸癌、乳腺癌結(jié)腸癌、乳腺癌治急性白血病治急性白血病治腫瘤治腫瘤甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGARFGAR）PRPPPRPP谷氨酰胺谷氨酰胺（GlnGln）= =PRAPRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（GARGAR）= = =甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（FGAMFGAM）5-5-氨基異咪唑氨基異咪唑- -4-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（AICARAICAR）=

15、 =5-5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑- -4-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（FAICARFAICAR）IMPIMP次黃嘌呤次黃嘌呤（H H）PRPPPRPPPPiPPi= =AMPAMP= =PRPPPRPPPPiPPi= =腺嘌呤（腺嘌呤（A A）GMPGMP= = =PRPPPRPPPPiPPi鳥嘌呤鳥嘌呤(G)(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氨甲蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)DNADNA復(fù)制復(fù)制 遺傳信息傳

16、遞的中心法則遺傳信息傳遞的中心法則包括：遺傳信息的擴(kuò)增、傳遞包括：遺傳信息的擴(kuò)增、傳遞 和表達(dá)和表達(dá)第二節(jié)第二節(jié) 核酸的生物合成核酸的生物合成從從基基因因到到轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄和和翻翻譯譯過過程程蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)DNA 染色體染色體( (高度繞曲的高度繞曲的DNADNA分子分子) )RNA 遺傳信息的傳遞與表達(dá)遺傳信息的傳遞與表達(dá)一、一、DNADNA的生物合成（復(fù)制）的生物合成（復(fù)制）二、二、RNARNA的生物合成（轉(zhuǎn)錄）的生物合成（轉(zhuǎn)錄）三、蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）三、蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）遺傳信遺傳信息表達(dá)息表達(dá)一、一、DNADNA的生物合成的生物合成方式：半保留復(fù)制方式：半保留復(fù)制DNA DNA1

17、2 DNA生物合成時(shí)，母鏈生物合成時(shí)，母鏈DNA解開解開為為兩股單鏈兩股單鏈，各自作為模板按堿基配，各自作為模板按堿基配對(duì)規(guī)律對(duì)規(guī)律（A=T,GC），合成與模板互，合成與模板互補(bǔ)的子鏈。補(bǔ)的子鏈。子代細(xì)胞的子代細(xì)胞的DNA，一股單鏈從親代，一股單鏈從親代完整地接受過來，另一股單鏈則完全完整地接受過來，另一股單鏈則完全重新合成。兩個(gè)子細(xì)胞的重新合成。兩個(gè)子細(xì)胞的DNADNA都和親代都和親代DNA堿基序列一致堿基序列一致，這種復(fù)制方式稱，這種復(fù)制方式稱為為。DNADNA分子分子2 2股股DNADNA單鏈模板鏈單鏈模板鏈堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)（A-T,G-C)A-T,G-C)解螺旋解螺旋2 2股新

18、鏈分別與模板鏈組股新鏈分別與模板鏈組成新的子代成新的子代DNA分子分子3 55 3 3 53 5半保留復(fù)制半保留復(fù)制2 2股新股新DNADNA鏈鏈, ,與模板鏈互補(bǔ)與模板鏈互補(bǔ)u原料：原料：(dNTP) dATP(dNTP) dATP，dGTPdGTP，dCTPdCTP，dTTPdTTPu模板：解開成單鏈的模板：解開成單鏈的DNADNA母鏈（母鏈（2 2條單鏈）條單鏈）u引物：引物：RNARNA引物引物u酶：酶：DNADNA聚合酶、解旋酶、引物酶等聚合酶、解旋酶、引物酶等u原則原則: :堿基互補(bǔ)堿基互補(bǔ)AT,G Cu方向：方向： 5353（新鏈）（新鏈）（一）（一）DNADNA合成條件：合成條

19、件：DNADNA正超螺旋與負(fù)超螺旋正超螺旋與負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋正超螺旋正超螺旋DNADNA雙螺旋雙螺旋拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶1 1、（二）（二）DNADNA復(fù)制過程相關(guān)酶和蛋白復(fù)制過程相關(guān)酶和蛋白（三）（三）DNADNA復(fù)制過程復(fù)制過程DNADNA復(fù)復(fù)制制過過程程1 1DNADNA復(fù)復(fù)制制過過程程 2 2拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白DNADNA聚合酶聚合酶引物酶及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體引物引物DNA雙鏈雙鏈 5 3 5 3uDNADNA復(fù)制起始過程復(fù)制起始過程: :解鏈解鏈DNADNA復(fù)制過程具體過程：復(fù)制過程具體過程：起始、延長(zhǎng)、終止起始、延長(zhǎng)、終止拓?fù)洚悩?gòu)酶拓

20、撲異構(gòu)酶解鏈酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白DNADNA聚合酶聚合酶引物酶及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體引物引物DNADNA復(fù)制起始的過程復(fù)制起始的過程拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶與與DNADNA雙鏈雙鏈結(jié)合，解開結(jié)合，解開超螺旋。超螺旋。 5 3 5 3拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白DNADNA聚合酶聚合酶引物酶及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體引物引物DNADNA復(fù)制起始的過程復(fù)制起始的過程解鏈酶解開解鏈酶解開DNADNA雙螺旋雙螺旋 5 3 5 3拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白DNADNA聚合酶聚合酶引物酶及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體引物引物單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白防止

21、復(fù)螺旋防止復(fù)螺旋 5 3 5 3DNADNA復(fù)制起始過程復(fù)制起始過程拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白DNADNA聚合酶聚合酶引物酶及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體引物引物DNADNA復(fù)制起始過程復(fù)制起始過程引物酶合成引物引物酶合成引物 5 3 5 3uDNADNA復(fù)制的延伸：復(fù)制的延伸：DNADNA聚合酶聚合酶把新生鏈的第一個(gè)脫氧把新生鏈的第一個(gè)脫氧核苷酸加到引物的核苷酸加到引物的3-OH3-OH上，開始上，開始新生鏈的合成過程。新生鏈的合成過程。AG T AC T A A T DNA 聚合酶聚合酶ACGACGTT引物引物原料原料53模板模板方向：方向：5 3 5 3 AG T

22、AC T A A T AGCGACGGTTT T 組成組成 DNA DNA 的脫氧核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來的脫氧核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來3 3,5-,5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵引物引物DNA聚合酶聚合酶原料原料53TAG T AC T A A T GCGACGGTTTTA引物引物DNA聚合酶聚合酶原料原料53TA35AG T AC T A A T GCGACGTTGTTA引物引物DNA聚合酶聚合酶原料原料53T35AG T AC T A A T GCGACGTGTTAA引物引物DNA聚合酶聚合酶原料原料53TTA35AG T AC T A A T GCGACGGTTAA T引物引物DNADNA聚

23、合酶聚合酶原料原料5335AG T AC T A A T GCGACGGTTAA TA引物引物DNA聚合酶聚合酶原料原料5335AG T AC T A A T GCGCGGTTAA TA T引物引物DNA聚合酶聚合酶原料原料5335AG T AC T A A T GGCGGTTAA TA T C引物引物DNA聚合酶聚合酶原料原料5335AG T AC T A A T GGCGGTTAA TA T CDNADNA模板鏈模板鏈DNA新鏈新鏈引物引物DNA聚合酶聚合酶原料原料5335AG T AC T A A T GGCGGTTAA TA T CDNADNA模板鏈模板鏈DNADNA新鏈新鏈引物引物D

24、NADNA聚合酶聚合酶原料原料5335dATP+DNA pol36/62ppiATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGTAGGCTCTAGGATCCGAGATCC+母母鏈鏈母母鏈鏈子子鏈鏈母代母代DNA2個(gè)子代個(gè)子代DNADNADNA聚合酶聚合酶RNARNA引物引物原料原料35533 5 3 3 5 3 5 半不連續(xù)復(fù)制：半不連續(xù)復(fù)制：DNADNA復(fù)制時(shí)復(fù)制時(shí), ,一條一條 鏈?zhǔn)沁B續(xù)的鏈?zhǔn)沁B續(xù)的, ,另一條鏈?zhǔn)遣贿B另一條鏈?zhǔn)遣贿B 續(xù)的續(xù)的, ,稱為半不連續(xù)復(fù)制。稱為半不連續(xù)復(fù)制。岡崎片段岡崎片段5 3 5 DNADNA合成過程概況：合成過程概況：

25、v先由引物酶合成先由引物酶合成RNARNA引物引物 ，再由，再由DNADNA聚合酶在引物聚合酶在引物33合成合成DNADNA鏈，然后鏈，然后由由DNADNA聚合酶切除引物并填補(bǔ)空隙，聚合酶切除引物并填補(bǔ)空隙，最后由連接酶連成完整的鏈。最后由連接酶連成完整的鏈。（五）（五）DNA復(fù)制的意義：復(fù)制的意義：DNA半保留復(fù)制具有高度準(zhǔn)半保留復(fù)制具有高度準(zhǔn)確性、保真性，保證遺傳信息確性、保真性，保證遺傳信息的正確傳遞，保證親、子代之的正確傳遞，保證親、子代之間遺傳的穩(wěn)定性。間遺傳的穩(wěn)定性。（四）（四）DNA復(fù)制產(chǎn)物：兩個(gè)子代復(fù)制產(chǎn)物：兩個(gè)子代DNA 堿基序列與母代完全相同。堿基序列與母代完全相同。（六）

26、（六） DNADNA損傷（突變）與修復(fù)損傷（突變）與修復(fù) DNA DNA分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變稱為分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變稱為DNADNA損損傷或突變。傷或突變。大多數(shù)突變屬此類，原因不明大多數(shù)突變屬此類，原因不明由理化及生物因素誘發(fā)由理化及生物因素誘發(fā)自發(fā)突變：自發(fā)突變：誘發(fā)突變：誘發(fā)突變：1 1、 DNADNA損傷來源與突變損傷來源與突變(1)(1)突變的類型突變的類型u點(diǎn)突變：點(diǎn)突變：也稱錯(cuò)配也稱錯(cuò)配DNADNA鏈上堿基的置換鏈上堿基的置換CTCGluCACValHbA HbA 肽鏈肽鏈HbA HbA 基因基因HbS HbS 基因基因HbS HbS 肽鏈肽鏈ATGC52/62u缺失、插入、倒位缺失

27、、插入、倒位5. UCACGACAUAUG.35.UCAGCGACAUAUG.3絲絲 精精 組組 蛋蛋 絲絲 丙丙 蘇蘇 酪酪 5. UCAGACAUAUG.3絲絲 天天 異亮異亮 插入插入 缺失缺失 正常正常5. UCAGCACAUAUG.3倒位倒位 絲絲 丙丙 組組 蛋蛋 O N H N O C H 3 R P O N H N O C H 3 R O N H N O C H 3 R P N H N O R O C H 3 UV(2)引發(fā)突變的因素引發(fā)突變的因素物理因素物理因素紫外線紫外線( (產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體，產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體， ） TT49/62環(huán)丁基環(huán)環(huán)丁基環(huán)化學(xué)因素化學(xué)因素 u烷

28、化劑烷化劑：( (如氮芥類如氮芥類) )，使鳥嘌呤的，使鳥嘌呤的 N N7 7烷基化烷基化 后脫落，成為無鳥嘌呤的位點(diǎn)后脫落，成為無鳥嘌呤的位點(diǎn)u亞硝酸鹽亞硝酸鹽：使堿基氧化脫氨基：使堿基氧化脫氨基CCU UAAI IGGX Xu堿基類似物堿基類似物如如5-5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶( (5-BU)5-BU)與與T T類似類似, ,但但5-BU5-BU可與可與G G配對(duì)配對(duì)u羥胺類：羥胺類：C C被羥胺化后與被羥胺化后與A A配對(duì)配對(duì)50/62-A -A -5-BU-5-BU- -G G -5-BU-5-BU2 2、DNADNA損傷的修復(fù)損傷的修復(fù) u直接修復(fù)直接修復(fù)u切除修復(fù)切除修復(fù)u重組修復(fù)重組

29、修復(fù)uSOS修復(fù)修復(fù)u直接修復(fù)直接修復(fù)u切除修復(fù)：由切除修復(fù)：由3 3種酶共同參與完成。種酶共同參與完成。UvrCUvrC切除切除DNADNA連接酶連接酶55335533553355335533UvrAUvrA，UvrBUvrB識(shí)別并結(jié)合識(shí)別并結(jié)合56/62DNA pol u重組修復(fù)重組修復(fù)uSOS修復(fù)修復(fù)基因基因是指是指DNADNA中能編碼蛋白質(zhì)和功能中能編碼蛋白質(zhì)和功能 RNARNA的特定核苷酸序列。的特定核苷酸序列。（七）基因的概念及結(jié)構(gòu)（七）基因的概念及結(jié)構(gòu)是一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位。是一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位。1 1、依作用分、依作用分u結(jié)構(gòu)基因：決定蛋白質(zhì)或酶結(jié)構(gòu)基因：決定蛋白質(zhì)或酶 分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu);

30、;編碼氨基酸編碼氨基酸u調(diào)控基因：可調(diào)節(jié)控制結(jié)構(gòu)調(diào)控基因：可調(diào)節(jié)控制結(jié)構(gòu) 基因的表達(dá)基因的表達(dá)utRNAtRNA、rRNArRNA基因基因2 2、人類結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)、人類結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu): :編碼區(qū)編碼區(qū)外顯子外顯子: :具有編碼意義的具有編碼意義的DNADNA序列序列內(nèi)含子內(nèi)含子: :無編碼意義的無編碼意義的DNADNA序列序列側(cè)翼序列側(cè)翼序列調(diào)控區(qū)調(diào)控區(qū)前導(dǎo)區(qū)前導(dǎo)區(qū)尾部區(qū)尾部區(qū)啟動(dòng)子啟動(dòng)子: :啟動(dòng)啟動(dòng)RNARNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子增強(qiáng)子( (沉默子沉默子):):加快加快 ( (減緩減緩) )轉(zhuǎn)錄速度轉(zhuǎn)錄速度終止子終止子: :末端末端, ,終止轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄上、下游的轉(zhuǎn)錄上、下游的轉(zhuǎn)錄但不翻譯區(qū)但不翻

31、譯區(qū)人類結(jié)構(gòu)基因示意圖人類結(jié)構(gòu)基因示意圖增強(qiáng)子增強(qiáng)子增強(qiáng)子增強(qiáng)子啟動(dòng)子啟動(dòng)子終止子終止子基因組：指生物成熟生殖細(xì)胞基因組：指生物成熟生殖細(xì)胞(n)DNA(n)DNA分子上的全部基因總和。分子上的全部基因總和。人類染色體人類染色體人類基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)人類基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)u結(jié)構(gòu)龐大結(jié)構(gòu)龐大 3 310109 9bpbpu以單個(gè)基因作為轉(zhuǎn)錄單位，每個(gè)基因以單個(gè)基因作為轉(zhuǎn)錄單位，每個(gè)基因 有自身的調(diào)節(jié)區(qū)有自身的調(diào)節(jié)區(qū)u含有大量重復(fù)序列含有大量重復(fù)序列 u基因不連續(xù)性：基因不連續(xù)性：內(nèi)含子、外顯子內(nèi)含子、外顯子u非編碼區(qū)較多非編碼區(qū)較多 多于編碼序列多于編碼序列(9:1)(9:1)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔編

32、碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔, ,又連續(xù)又連續(xù)鑲嵌而成，這些基因稱為斷裂基因。鑲嵌而成，這些基因稱為斷裂基因。 基因不連續(xù)性：基因不連續(xù)性：斷裂基因斷裂基因C CA AB BD D編碼區(qū)編碼區(qū) A A、B B、C C、D D非編碼區(qū)非編碼區(qū)C CA AB BD D剪切連接剪切連接二、二、RNA的合成的合成合成方式：合成方式：轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 以以一條一條DNADNA鏈鏈的片斷為模板按的片斷為模板按 堿基配對(duì)的原則堿基配對(duì)的原則( (AU,T A,GC) ) 合成合成RNA，使遺傳信息流向，使遺傳信息流向 RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。的過程稱為轉(zhuǎn)錄。 （一）合成條件（一）合成條件u原料原料: :(NTP)(NTP)

33、 ATP、GTP、CTP、UTPu模板：模板：DNADNA的其中的其中一條單鏈一條單鏈為為模板模板u酶：酶：RNA聚合酶聚合酶u原則：堿基互補(bǔ)原則：堿基互補(bǔ) AU TA GCu方向：方向：5 3DNADNA分子分子其中一股其中一股DNADNA母鏈模板母鏈模板一條一條RNARNA鏈鏈, ,與模板鏈互補(bǔ)與模板鏈互補(bǔ) 堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)（A-U,T-A,G-C)A-U,T-A,G-C)解螺旋解螺旋（二）（二）RNARNA轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄過程ATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGATCCUAGGCUCUAGG模模板板鏈鏈RNA鏈鏈原料原料模模板板鏈鏈UAGGCUCUAGG轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄

34、釋放釋放TAGGCTCTAGG不對(duì)稱不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄有意有意義鏈義鏈反義鏈反義鏈編編碼碼鏈鏈 （三）轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：?jiǎn)捂湥ㄈ┺D(zhuǎn)錄產(chǎn)物：?jiǎn)捂淩NAmRNAtRNArRNA（四）轉(zhuǎn)錄意義：（四）轉(zhuǎn)錄意義：抄錄抄錄DNA遺傳信息，指遺傳信息，指 導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，進(jìn)行基因表達(dá)。導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，進(jìn)行基因表達(dá)。RNA堿基排列順序由堿基排列順序由DNA決定。決定。加工加工真核細(xì)胞真核細(xì)胞mRNAmRNA的一般結(jié)構(gòu)為：的一般結(jié)構(gòu)為：AUGAUG起始起始帽狀帽狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)不翻不翻譯區(qū)譯區(qū)翻譯區(qū)翻譯區(qū)UGAUGAUAGUAGUAAUAA終止終止不翻不翻譯區(qū)譯區(qū)polyA1 1、mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工（五）真

35、核生物（五）真核生物RNARNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工首、尾的修飾：前加帽，后加尾首、尾的修飾：前加帽，后加尾 a. 5 5 端形成端形成帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp )7-7-甲基鳥嘌呤甲基鳥嘌呤- -三磷酸鳥苷三磷酸鳥苷 b. mRNAmRNA的加工的加工除去內(nèi)含子，連接外顯子。除去內(nèi)含子，連接外顯子。在酶的作用下，從在酶的作用下，從5 5 末末端和端和3 3 末末端端 切除多余核苷酸；切除多余核苷酸；切除內(nèi)含子進(jìn)行剪接作用；切除內(nèi)含子進(jìn)行剪接作用；3 3 末末端加端加CCA-OHCCA-OH；堿基修飾堿基修飾RNAaseP、D內(nèi)切酶內(nèi)切酶tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶

36、連接酶ATPADPu甲基化甲基化: :A mA(或或mG)u還原反還原反: :U DHUu核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng) 尿苷尿苷 假尿苷假尿苷( ( ) )u脫氨反應(yīng)脫氨反應(yīng): :AMP IMP 配對(duì)配對(duì)單鏈單鏈RNAtRNA rRNA子代雙鏈子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）（半保留復(fù)制）產(chǎn)物產(chǎn)物RNA 聚合酶聚合酶DNADNA 聚合酶聚合酶酶酶NTPdNTP原料原料只一股轉(zhuǎn)錄只一股轉(zhuǎn)錄( (不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄) )兩股鏈均復(fù)制兩股鏈均復(fù)制模板模板DNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別 AU, TA, GCAT, GC引物引物需要需要不需要不需要mRNA三、蛋白質(zhì)的生物合成三

37、、蛋白質(zhì)的生物合成 （翻譯）（翻譯）蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錄錄 翻翻 譯譯 翻翻 譯譯mRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)翻譯的過程翻譯的過程 （一）合成所需條件（一）合成所需條件 模板：模板：mRNA(mRNA(信使信使RNA),RNA),閱讀方向閱讀方向5 5 33 原料原料：2020種氨基酸種氨基酸 運(yùn)輸工具：運(yùn)輸工具：tRNAtRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)RNA)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸 場(chǎng)所：核糖體場(chǎng)所：核糖體 酶和蛋白因子酶和蛋白因子 合成方向：合成方向：NCNC1 1、mRNAmRNA（信使信使RNARNA）：模板）：模板功能：負(fù)責(zé)將功能：負(fù)責(zé)將DNADNA的遺傳信息傳遞給蛋白的遺傳信息傳遞給蛋白 質(zhì)。記

38、錄來自質(zhì)。記錄來自DNADNA的遺傳信息，決定蛋的遺傳信息，決定蛋 白質(zhì)分子中的氨基酸排列順序。白質(zhì)分子中的氨基酸排列順序。密碼子密碼子：在：在mRNAmRNA分子中從分子中從5353方向，方向， 以以AUG(AUG(起始密碼起始密碼) )開始，每三個(gè)相鄰開始，每三個(gè)相鄰 核苷酸組成一個(gè)三聯(lián)體代表一種氨核苷酸組成一個(gè)三聯(lián)體代表一種氨 基酸，這三個(gè)堿基稱為密碼子。基酸，這三個(gè)堿基稱為密碼子。mRNA（模板）（模板） 密碼子密碼子 密碼子密碼子 密碼子密碼子 密碼子：密碼子：mRNAmRNA上決定一個(gè)氨基酸的上決定一個(gè)氨基酸的 三個(gè)相鄰的堿基。三個(gè)相鄰的堿基。密碼子密碼子UCAUG A UUAAG

39、UU A 密碼子密碼子亮氨酸亮氨酸天冬氨酸天冬氨酸異亮氨酸異亮氨酸終止密碼終止密碼起始密碼起始密碼53甲硫氨酸u密碼子總數(shù)：密碼子總數(shù)：6464個(gè)個(gè)u起始密碼：起始密碼：AUG：表示蛋白質(zhì)合成開始，：表示蛋白質(zhì)合成開始， 也代表甲硫氨酸也代表甲硫氨酸 u終止密碼終止密碼UAAUAGUGA表示蛋白質(zhì)合成結(jié)束表示蛋白質(zhì)合成結(jié)束u 除終止密碼外的除終止密碼外的6161個(gè)密碼子代表個(gè)密碼子代表2020種氨種氨 基酸。每種氨基酸至少有一種密碼子。基酸。每種氨基酸至少有一種密碼子。u關(guān)于密碼子關(guān)于密碼子遺遺傳傳密密碼碼表表三聯(lián)體密碼特點(diǎn)三聯(lián)體密碼特點(diǎn): :u方向性：方向性： 5 3 5 3 u連續(xù)性和不重

40、疊性連續(xù)性和不重疊性u(píng)簡(jiǎn)并性：同義密碼簡(jiǎn)并性：同義密碼u通用性：適用于所有生物通用性：適用于所有生物u擺動(dòng)性擺動(dòng)性 5 3 UGAUG A UUUAGUUAAmRNA（模板）（模板）亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸密碼子的簡(jiǎn)并性密碼子的簡(jiǎn)并性 擺動(dòng)性擺動(dòng)性 ACACG 5 3 mRNAtRNA反密碼環(huán)反密碼環(huán) U A或或G I U,C或或 AG C或或U9/565 3 UGUGU Thr反密碼子的第一堿基反密碼子的第一堿基密碼子的第三堿基密碼子的第三堿基密碼子密碼子起始密碼子：起始密碼子：AUGAUG 甲硫氨酸甲硫氨酸終止密碼子：終止密碼子：UAAUAA UAG UAG UGA UGArRNA+ +蛋

41、白質(zhì)蛋白質(zhì)大亞基大亞基小亞基小亞基核糖體核糖體 2、rRNA：構(gòu)成核糖體構(gòu)成核糖體蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所3 3、tRNAtRNA：氨基酸運(yùn)輸工具：氨基酸運(yùn)輸工具utRNA3-CCA：結(jié)合氨基酸位置結(jié)合氨基酸位置。 u反密碼子反密碼子: :識(shí)別識(shí)別mRNA上密碼子。上密碼子。 在反密碼環(huán)上在反密碼環(huán)上, ,與所結(jié)合的與所結(jié)合的 氨基酸密碼子互補(bǔ)。氨基酸密碼子互補(bǔ)。 互補(bǔ)配對(duì)原則：互補(bǔ)配對(duì)原則：AU,CGAG U 絲氨酸絲氨酸 反密碼子反密碼子U C A 密碼子密碼子三者對(duì)號(hào)入座三者對(duì)號(hào)入座 氨基酸氨基酸 帶反密碼子的帶反密碼子的tRNA mRNA密碼子密碼子A A U 亮氨酸亮氨酸AC U

42、天冬氨酸天冬氨酸 tRNA tRNA的一端運(yùn)載著氨基酸，通過反密碼的一端運(yùn)載著氨基酸，通過反密碼 識(shí)別識(shí)別mRNAmRNAUCAUG A UUAAGUUAAGU A異亮氨酸異亮氨酸mRNA35轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯-NH-NH2 2-COOH-COOH（二）蛋白質(zhì)的合成過程（二）蛋白質(zhì)的合成過程 1 1、氨基酸的活化與連接、氨基酸的活化與連接: : tRNA tRNA與活化氨基酸連接與活化氨基酸連接 2 2、核糖體循環(huán)、核糖體循環(huán) 起始階段（起始密碼子？）起始階段（起始密碼子？） 延伸階段（進(jìn)位延伸階段（進(jìn)位轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽移位）移位） 終止階段（終止密碼子？）終止階段（終止密碼子？） 3 3、蛋白質(zhì)的加工

43、修飾、蛋白質(zhì)的加工修飾 UAA UAG UGA AUG核糖體體結(jié)構(gòu)模式核糖體體結(jié)構(gòu)模式:A A位：氨基酰位位：氨基酰位( (受位受位) )P P位：肽酰位位：肽酰位( (給位）給位）E E位：排出位位：排出位ACGUG A UUAUA C甲硫甲硫氨酸氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸細(xì)胞質(zhì)中細(xì)胞質(zhì)中PA1 1、氨基酸活化、氨基酸活化 與連接與連接35氨基酰氨基酰tRNA 合成酶合成酶 ATP PPi H2N-CH-CO-ACC-tRNA R O 氨基酰氨基酰tRNA 合成酶合成酶 tRNA 氨基酰氨基酰tRNA的生成的生成- 氨基酸的活化氨基酸的活化氨基酰氨基酰tRNAH2N-CH-C-OH R

44、O H2N-CH-C-AMP-ER O A AC CG GU UG GA AU UU UA AU UA AC C甲硫甲硫氨酸氨酸A AC CU U 天冬天冬氨酸氨酸u 蛋白質(zhì)合成的起始蛋白質(zhì)合成的起始細(xì)胞質(zhì)中細(xì)胞質(zhì)中P PA A33552 2、核糖體循環(huán)、核糖體循環(huán) 進(jìn)位進(jìn)位：tRNAtRNA將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到 mRNAmRNA上的上的A A位。位。P A35轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽：形成肽鍵：形成肽鍵ACGUG A UUAU A C甲硫甲硫氨酸氨酸A AC CU U 天冬天冬氨酸氨酸移位：移位：核糖體移一個(gè)密碼子的位置核糖體移一個(gè)密碼子的位置GU A 異亮異亮氨酸氨酸N端 C端轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽 Mg2+，

45、 K+ 轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)肽酶 CH2CH2-CH O C = OCH-RNH2 O= O C H2N CH3 S AUG UAC 給給 受受 O C O =R-CHNH OH C O= H3CSCH2CH2-CH NH2 AUGUAC給給受受進(jìn)進(jìn)位位移移位位轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽u延伸階段（進(jìn)位延伸階段（進(jìn)位轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽移位）移位）ACGUG A UUAU A CAC UAUG 甲硫甲硫氨酸氨酸 天冬天冬氨酸氨酸 異亮異亮氨酸氨酸PAAAU終止密碼終止密碼起始密碼起始密碼以以mRNAmRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的多肽鏈為模板形成了有一定氨基酸順序的多肽鏈. . 終終止止階階段段N N端端 C C端端 終止密碼子的辨認(rèn)終止密碼子的辨認(rèn) RF-1 或或RF-2 UAAO C O = R-CHA UAA O C O = R-CHUAA RF 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯-NH-NH2 2-COOH-COOH3 3、蛋白質(zhì)的加工主要包括：、蛋白質(zhì)的加工主要包括：u肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾u多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu)多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu)u高級(jí)結(jié)構(gòu)修飾：高級(jí)結(jié)構(gòu)修飾：亞基聚合亞基聚合 、輔、輔 基連接、疏水脂鏈的共價(jià)連接基連接、疏水脂鏈的共價(jià)連接 u蛋白質(zhì)的靶向輸送蛋白質(zhì)的靶向輸送 u一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾 原核生物原核生