第六章核酸代謝及蛋白質(zhì)生物合成(PPT-65)

第六章核酸代謝及蛋白質(zhì)生物合成核苷酸的生物功用作為核酸合成的原料體內(nèi)能量的利用形式參與代謝和生理調(diào)節(jié)組成輔酶活化中間代謝物第一節(jié)

核苷酸的代謝一、嘌呤核苷酸的合成代謝從頭合成途徑(denovosynthesispathway)補救合成途徑(salvagesynthesispathway)

嘌呤核苷酸的從頭合成途徑是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應，合成嘌呤核苷酸的途徑。肝是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小腸和胸腺，而腦、骨髓則無法進行此合成途徑。（一）嘌呤核苷酸的從頭合成定義合成部位嘌呤堿合成的元素來源CO2天冬氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬└拾彼峒柞；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊┻^程1.IMP的合成2.AMP和GMP的生成1.IMP的合成過程①磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶②GAR合成酶③轉(zhuǎn)甲?；涪蹻GAM合成酶⑤AIR合成酶IMP生成總反應過程①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶2、AMP和GMP的生成（二）嘌呤核苷酸的補救合成途徑腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi合成過程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP二、嘌呤核苷酸的分解代謝核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶堿基1-磷酸核糖嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶第二節(jié)

嘧啶核苷酸的代謝從頭合成途徑補救合成途徑一、嘧啶核苷酸的合成代謝嘧啶合成的元素來源氨基甲酰磷酸天冬氨酸1.尿嘧啶核苷酸的合成合成過程2.胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi二、嘧啶核苷酸的分解代謝嘧啶堿1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶組成DNA的各種脫氧核糖核苷酸是在各種核苷酸的基礎上由核糖核苷酸還原酶催化而成，但此反應是在二磷酸核苷水平上進行的。三、脫氧核糖核苷酸的合成第三節(jié)

DNA的生物合成一、DNA的半保留復制

DNA生物合成時，母鏈DNA解開為兩股單鏈，各自作為模板(template)按堿基配對規(guī)律，合成與模板互補的子鏈。子代細胞的DNA，一股單鏈從親代完整地接受過來，另一股單鏈則完全從新合成。兩個子細胞的DNA都和親代DNA堿基序列一致。這種復制方式稱為半保留復制。半保留復制的概念（一）參與DNA復制的物質(zhì)

底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP聚合酶(polymerase):

依賴DNA的DNA聚合酶，簡寫為DNA-pol模板(template):

解開成單鏈的DNA母鏈引物(primer):

提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合

其他的酶和蛋白質(zhì)因子復制的化學反應

(dNMP)n

+

dNTP→(dNMP)n+1

+

PPi

1、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)簡稱：DNA-pol活性：1.53

的聚合活性2.核酸外切酶活性2、DNA連接酶連接DNA鏈3-OH末端和相鄰DNA鏈5-P末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連接成一條完整的鏈。

DNA連接酶(DNAligase)作用方式HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’3.解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白（二）DNA復制過程

1、起始需要解決兩個問題：DNA解開成單鏈，提供模板。合成引物，提供3-OH末端。E.coli復制起始點oriC

GATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···

11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245串聯(lián)重復序列反向重復序列5353DNA解鏈

DnaA

DnaB、DnaCDNA拓撲異構(gòu)酶引物酶SSB3535引發(fā)體和引物含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA復制起始區(qū)域的復合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。

353引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。

引物3'HO5'引物酶2、延長復制的延長指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個加入引物或延長中的子鏈上，其化學本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復制的復制片段在復制的終止點(ter)處匯合。3、終止復制過程簡圖二、與復制有關的生化過程遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息改變，均可稱為突變。從分子水平來看，突變就是DNA分子上堿基的改變。

突變的分子改變類型點突變?nèi)笔?deletion)插入(insertion)倒位框移(frame-shift)

DNA損傷的修復修復(repairing)

是對已發(fā)生分子改變的補償措施，使其回復為原有的天然狀態(tài)。光修復(lightrepairing)切除修復(excisionrepairing)重組修復(recombinationrepairing)SOS修復

修復的主要類型三、反轉(zhuǎn)錄作用逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)

逆轉(zhuǎn)錄(reversetranscription)

RNADNA

逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄病毒細胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象RNA模板逆轉(zhuǎn)錄酶DNA-RNA雜化雙鏈RNA酶單鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶雙鏈DNA第四節(jié)

RNA的合成轉(zhuǎn)錄(transcription)

生物體以DNA為模板合成RNA的過程。

轉(zhuǎn)錄RNADNA

一、參與轉(zhuǎn)錄的酶

原核生物的RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。DNA雙鏈中按堿基配對規(guī)律能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相對的另一股單鏈是編碼鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。二、轉(zhuǎn)錄過程

轉(zhuǎn)錄模板

1、轉(zhuǎn)錄起始（2）DNA雙鏈解開（1）

RNA聚合酶全酶與模板結(jié)合

（3）在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應，形成轉(zhuǎn)錄起始復合物5-pppG-OH+

NTP

5-pppGpN-OH3+ppi2、轉(zhuǎn)錄延長（1）

亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；（2）

在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1

+

PPi3、轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復合物上脫落下來。復制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別

三、真核細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄后修飾

1、mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工修飾首、尾的修飾5端形成帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp—)3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)mRNA的剪接切去內(nèi)含子，將余下的外顯子拼接。內(nèi)部某些序列甲基化2、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工修飾3’端加上CCA—OH以形成氨基酸臂生成稀有堿基。3、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工修飾剪切后形成大小亞基第四節(jié)

蛋白質(zhì)的生物合成一、幾種RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用（一）mRNA的遺傳信息傳遞作用1、

mRNA上存在遺傳密碼mRNA分子上從5至3方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcoden)。起始密碼(initiationcoden):AUG終止密碼(terminationcoden):UAA，UAG，UGA2、

蛋白質(zhì)合成中mRNA是多肽合成的模板。3、

翻譯方向：5’到3’（二）tRNA作為氨基酸的轉(zhuǎn)運工具（三）rRNA與多種蛋白質(zhì)一起組成核糖體，作為肽鏈合成場所。二、氨基酸的活化氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶三、蛋白質(zhì)生物合成過程翻譯的起始(initiation)翻譯的延長(elongation)翻譯的終止(termination)整個翻譯過程可分為：翻譯過程從閱讀框架的5′-AUG開始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。1、肽鏈合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復合物。核蛋白體大小亞基分離；起始氨基酰-tRNA結(jié)合；mRNA在核蛋白體小亞基就位；核蛋白體大亞基結(jié)合。2、肽鏈延長階段指根據(jù)mRNA密碼序列的指導，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進行，又稱為核蛋白體循環(huán)(ribosomalc