第十一章核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成核酸：遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)：生命活動(dòng)執(zhí)行者第十一章核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成核酸：遺傳物質(zhì)1核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖堿基水解核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶何處去？進(jìn)入磷酸戊糖途徑或重新合成核酸分解合成第一節(jié)：核酸的消化與吸收核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖堿基水解核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化2核苷酸的生理功用核酸合成的原料細(xì)胞內(nèi)能量的利用形式：如ATP生理調(diào)節(jié)介質(zhì)：cAMP、cGMP輔酶的構(gòu)成成分：FAD、NAD+、NADP＋活化中間代謝物：UDPG、SAM酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)劑：ATP、ADP、AMP等核苷酸的生理功用核酸合成的原料3一、嘌呤核苷酸的分解代謝核苷酸核苷1-磷酸核糖堿基核苷酸酶核苷磷酸化酶補(bǔ)救合成或進(jìn)一步分解第二節(jié)核酸的分解代謝一、嘌呤核苷酸的分解代謝核苷酸核苷1-磷酸核糖堿基核苷酸酶核4核糖脫氨基酶A-腺嘌呤腺苷次黃苷核苷磷酸化酶核糖-1-磷酸次黃嘌呤黃嘌呤氧化酶H2OO2黃嘌呤氧化酶H2OO2黃嘌呤尿酸核糖脫氨基酶A-腺嘌呤腺苷次黃苷核苷磷酸化酶核糖-1-磷酸次5AMP次黃嘌呤GMP鳥嘌呤黃嘌呤黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸AMP次黃嘌呤GMP鳥嘌呤黃嘌呤黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸6高嘌呤飲食體內(nèi)核酸大量分解腎疾病嘌呤核苷酸代謝酶缺陷血中尿酸含量升高痛風(fēng)尿酸鹽晶體沉積血[尿酸]>0.48mmol/L高嘌呤飲食血中尿酸含量升高痛風(fēng)尿酸鹽晶體沉積血[尿酸]>0.7C11核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成課件8痛風(fēng)的治療次黃嘌呤別嘌呤醇別嘌呤醇抑制黃嘌呤氧化酶，從而抑制尿酸的生成與PRPP反應(yīng)生成別嘌呤核苷酸，減少嘌呤核苷酸的生成痛風(fēng)的治療次黃嘌呤別嘌呤醇別嘌呤醇抑制黃嘌呤氧化酶，從而抑制9二、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10胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2OCO2+NH3β-丙氨酸胸腺嘧啶β-脲基異丁酸β-氨基異丁酸H2O丙二酸單酰CoA乙酰CoATAC肝尿素甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰CoATAC糖異生胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2OCO2+NH3β-11嘌呤核苷酸合成第三節(jié)核酸的合成代謝嘌呤核苷酸合成第三節(jié)核酸的合成代謝12嘌呤核苷酸的從頭合成（denovosynthsis）（1）原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、CO2天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸一碳單位一碳單位CO2嘌呤核苷酸的從頭合成（denovosynthsis）天冬13（2）過程：兩個(gè)階段第一階段：次黃嘌呤核苷酸(IMP)的合成第二階段：腺嘌呤核苷酸(AMP)與鳥嘌呤核苷酸(GMP)的生成嘌呤核苷酸的從頭合成（2）過程：兩個(gè)階段嘌呤核苷酸的從頭合成14IMP的合成R-5-PPRPPPRPP合成酶PRA酰胺轉(zhuǎn)移酶GARFGARFGAMAIRCAIRSAICARAICARFAICARIMPGlnGlyGlnH2OCO2AspH2OATPATPATPATPfumarateCHO-FH4CHO-FH4IMP的合成R-5-PPRPPPRPP合成酶PRA酰胺轉(zhuǎn)移酶15AMP與GMP的生成IMP腺苷酸代琥珀酸黃嘌呤核苷酸（XMP）AspNADH+H+NAD+AMPGTPGMPGlnATP延胡索酸AMP與GMP的生成IMP腺苷酸代琥珀酸黃嘌呤核苷酸（XMP16AMPADPATP激酶激酶ATPADPATPADPGMPGDPGTP激酶激酶ATPADPATPADPAMPADPATP激酶激酶ATPADPATPADPGMPGD17（3）部位：以肝臟為主，其次是小腸粘膜及胸腺。并不是所有細(xì)胞都具有從頭合成嘌呤核苷酸的能力。（4）特點(diǎn)：在磷酸核糖分子上逐步合成，而不是首先單獨(dú)合成嘌呤堿再與磷酸核糖結(jié)合。嘌呤核苷酸的從頭合成（3）部位：以肝臟為主，其次是小腸粘膜及胸腺。并不是所有細(xì)胞18嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑（salvagepathway）概念：細(xì)胞利用現(xiàn)成的嘌呤堿基或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補(bǔ)救合成途徑。嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑（salvagepathway）19腺嘌呤＋PRPPAMP＋PPiAPRT次黃嘌呤＋PRPPIMP＋PPiHGPRT鳥嘌呤＋PRPPGMP＋PPiHGPRT腺嘌呤核苷AMP腺苷激酶ATPADP反應(yīng)：腺嘌呤＋PRPPAMP＋PPiAPRT次黃嘌呤＋20生理意義：（1）節(jié)省能量與氨基酸消耗（2）某些器官如腦、骨髓等，缺乏從頭合成嘌呤核苷酸的酶體系，只能進(jìn)行補(bǔ)救合成生理意義：21在二磷酸核苷（NDP）的水平上直接還原由核糖核苷酸還原酶催化脫氧嘧啶核苷酸（dUDP、dCDP)也是在二磷酸核苷的水平生成（dTMP除外）脫氧（核糖）核苷酸的生成在二磷酸核苷（NDP）的水平上直接還原脫氧（核糖）核苷酸的生22堿基堿基NADPH+H+NADP++H2O核糖核苷酸還原酶堿基堿基NADPH+H+NADP++H2O核糖核苷酸還原酶23NDPdNDP核糖核苷酸還原酶硫氧化還原蛋白-(SH)2硫氧化還原蛋白SS(還原型)(氧化型)NADPH+H+NADP+硫氧化還原蛋白還原酶（FAD）NDPdNDP核糖核苷酸還原酶硫氧化還原蛋白-(SH)2硫24從頭合成途徑補(bǔ)救合成途徑一、嘧啶核苷酸的合成代謝從頭合成途徑一、嘧啶核苷酸的合成代謝25（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。定義合成部位（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合26嘧啶合成的元素來源氨基甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶合成的元素來源氨基甲天冬氨酸27合成過程1.尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸合成過程1.尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+HCO3-氨基28C11核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成課件29C11核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成課件302.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+Pi2.胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸313.dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP3.dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯F32（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷33DNA的生物合成(復(fù)制)DNABiosynthesis，Replication

第三節(jié)DNA的生物合成第三節(jié)34復(fù)制(replication)是指遺傳物質(zhì)的傳代，以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過程。復(fù)制親代DNA子代DNA復(fù)制(replication)復(fù)制親代DNA子代DNA35復(fù)制的方式——半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)復(fù)制的高保真性(highfidelity)雙向復(fù)制(bidirectionalreplication)半不連續(xù)復(fù)制(semi-discontinuousreplication)復(fù)制的方式36一、半保留復(fù)制DNA生物合成時(shí)，母鏈DNA解開為兩股單鏈，各自作為模板(template)按堿基配對(duì)規(guī)律，合成與模板互補(bǔ)的子鏈。子代細(xì)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(gè)子細(xì)胞的DNA都和親代DNA堿基序列一致。這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。半保留復(fù)制的概念一、半保留復(fù)制DNA生物合成時(shí)，母鏈DNA解開為兩股單鏈，37AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA

復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子代DNA

目錄ATCGATTAATAT+母鏈DNA復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉38按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA的堿基序列一致，即子代保留了親代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性。半保留復(fù)制的意義遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但不是絕對(duì)的。按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA的堿基序列一致，即子39原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸方向相反的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。二、雙向復(fù)制復(fù)制中的放射自顯影圖象原核生物復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(origin)向兩個(gè)方向解鏈40A.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)B.復(fù)制中的兩個(gè)復(fù)制叉C.復(fù)制接近終止點(diǎn)(termination,ter)oriterABCA.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點(diǎn)oriterA41真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子的復(fù)制。習(xí)慣上把兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的距離定為一個(gè)復(fù)制子(replicon)

。復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的功能單位。真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子的復(fù)制。425’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’復(fù)制子3’5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’43三、復(fù)制的半不連續(xù)性3535解鏈方向3′5′3′3′5′領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)隨從鏈(laggingstrand)三、復(fù)制的半不連續(xù)性3535解鏈方向3′5′3′3′44順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為領(lǐng)頭鏈。另一股鏈因?yàn)閺?fù)制的方向與解鏈方向相反，不能順著解鏈方向連續(xù)延長(zhǎng)，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱為隨從鏈。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段(okazakifragment)。

領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的半不連續(xù)性。

順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為領(lǐng)頭鏈。45參與DNA復(fù)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(jiǎn)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)因子參與DNA復(fù)制的物質(zhì)底物(substrate):dAT46一、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)

(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPi

目錄一、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)(dNMP)n+dNTP→(dN47聚合反應(yīng)的特點(diǎn)DNA新鏈生成需引物和模板；新鏈的延長(zhǎng)只可沿5→3方向進(jìn)行。聚合反應(yīng)的特點(diǎn)DNA新鏈生成需引物和模板；48一、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)簡(jiǎn)稱：DNA-pol活性：催化磷酸二酯鍵形成一、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-d495′AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′35外切酶活性

53外切酶活性?能切除突變的DNA片段。能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對(duì)，并將其水解。

核酸外切酶活性

目錄5′AGCTTCAG50（一）原核生物的DNA聚合酶DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ（一）原核生物的DNA聚合酶DNA-polⅠ51（一）原核生物的DNA聚合酶DNA-polⅠ：與修復(fù)有關(guān)DNA-polⅡDNA-polⅢ：復(fù)制主要酶（一）原核生物的DNA聚合酶DNA-polⅠ：與修復(fù)有關(guān)52（二）真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引物酶活性。延長(zhǎng)子鏈的主要酶，有解螺旋酶活性。參與低保真度的復(fù)制。在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用。在線粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-polDNA-polDNA-polDNA-pol（二）真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引53二、復(fù)制中的分子解鏈及DNA分子拓?fù)鋵W(xué)變化

DNA分子的堿基埋在雙螺旋內(nèi)部，只有把DNA解成單鏈，它才能起模板作用。

二、復(fù)制中的分子解鏈及DNA分子拓?fù)鋵W(xué)變化DNA分子的堿54（一）解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白（一）解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白55解螺旋酶(helicase)——利用ATP供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開成為兩條單鏈引物酶(primase)——復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物的酶單鏈DNA結(jié)合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)——在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護(hù)單鏈的完整

解螺旋酶(helicase)56108局部解鏈后（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNAtopoisomerase)

108局部解鏈后（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNAtop57解鏈過程中正超螺旋的形成目錄解鏈過程中正超螺旋的形成目錄58拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)既能水解、又能連接磷酸二酯鍵拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ

拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ分類拓?fù)洚悩?gòu)酶作用特點(diǎn)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ分類59拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)不需ATP。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ切斷DNA分子兩股鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。作用機(jī)制

拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)60三、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)作用方式三、DNA連接酶連接DNA鏈3-OH末端和相鄰DNA鏈561HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’目錄HO5’3’3’5’DNA連接酶ATPADP5’3’5’3’62DNA連接酶在復(fù)制中起最后接合缺口的作用。在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合缺口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。功能DNA連接酶在復(fù)制中起最后接合缺口的作用。功能63DNA生物合成過程TheProcessofDNAReplicationDNA生物合成過程64（一）復(fù)制的起始需要解決兩個(gè)問題：1.DNA解開成單鏈，提供模板。2.合成引物，提供3-OH末端。一、原核生物的DNA生物合成

（一）復(fù)制的起始需要解決兩個(gè)問題：1.DNA解開成單鏈，提65DnaADnaB、DnaCDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶引物酶SSB3535含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。

DnaADnaB、DnaCDNA663535引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。

引物3'HO5'引物酶3535引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。引67（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng)指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個(gè)加入引物或延長(zhǎng)中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng)指在DNA-pol催化下，dNTP685'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-pol目錄5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTP69目錄目錄70復(fù)制過程簡(jiǎn)圖目錄復(fù)制過程簡(jiǎn)圖目錄71原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)(ter)處匯合。oriter

E.coli8232oriterSV40500（三）復(fù)制的終止原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)(72555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA連接酶隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP573DNA損傷（突變）與修復(fù)DNADamage(Mutation)andRepairDNA損傷（突變）與修復(fù)74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。在復(fù)制過程中發(fā)生的DNA突變稱為DNA損傷(DNAdamage)。從分子水平來看，突變就是DNA分子上堿基的改變。

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。在復(fù)制75一、突變的意義（一）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)（二）突變導(dǎo)致基因型改變（三）突變導(dǎo)致死亡（四）突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)

一、突變的意義（一）突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)76二、引發(fā)突變的因素物理因素

紫外線(ultraviolet,UV)、各種輻射

UV二、引發(fā)突變的因素物理因素紫外線(ultraviole77化學(xué)因素目錄化學(xué)因素目錄78三、突變的分子改變類型錯(cuò)配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)框移(frame-shift)

三、突變的分子改變類型錯(cuò)配(mismatch)框移79DNA分子上的堿基錯(cuò)配稱點(diǎn)突變(pointmutation)。發(fā)生在同型堿基之間，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。1.轉(zhuǎn)換發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。

2.顛換（一）錯(cuò)配DNA分子上的堿基錯(cuò)配稱點(diǎn)突變(pointmutation80鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

val

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亞基N-val

·

his

·

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·

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pro·

glu

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CTCGAG基因鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-val·h81（二）缺失、插入和框移缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。插入：原來沒有的一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。框移突變是指三聯(lián)體密碼的閱讀方式改變，造成蛋白質(zhì)氨基酸排列順序發(fā)生改變。

缺失或插入都可導(dǎo)致框移突變

。（二）缺失、插入和框移缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA大82谷酪蛋絲5’……GCA

GUA

CAU

GUC……丙纈組纈正常5’……GAG

UAC

AUG

UC……缺失C缺失引起框移突變谷酪蛋83（三）重排DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱為重組或重排。

（三）重排DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱為重組或重排。84由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型目錄由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型目錄85四、DNA損傷的修復(fù)修復(fù)(repairing)是對(duì)已發(fā)生分子改變的補(bǔ)償措施，使其回復(fù)為原有的天然狀態(tài)。光修復(fù)(lightrepairing)切除修復(fù)(excisionrepairing)丟失堿基和去堿基部位的修復(fù)：DNA糖苷酶甲基化指導(dǎo)的不配對(duì)修復(fù)

修復(fù)的主要類型四、DNA損傷的修復(fù)修復(fù)(repairing)光修復(fù)(li86（一）光修復(fù)光修復(fù)酶(photolyase)

UV（一）光修復(fù)光修復(fù)酶(photolyase)UV87UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶ⅠOHP

（二）切除修復(fù)是細(xì)胞內(nèi)最重要和有效的修復(fù)機(jī)制，主要由DNA-polⅠ和連接酶完成。DNA連接酶ATPE.coli的切除修復(fù)機(jī)制目錄UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶ⅠOHP（二）切88（轉(zhuǎn)錄）RNA的生物合成（轉(zhuǎn)錄）RNA的生物合成89轉(zhuǎn)錄(

transcription

)——生物體以DNA為模板合成RNA的過程轉(zhuǎn)錄RNADNA

轉(zhuǎn)錄(transcription)——轉(zhuǎn)錄RNADN90參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：原料:4種NTP

(ATP,

UTP,GTP,CTP)

模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白質(zhì)因子參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：原料:4種NTP(ATP91轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別：復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板：兩條鏈均作為模板復(fù)制一條鏈作為模板轉(zhuǎn)錄原料：dNTPNTP配對(duì)：A—T，G—CA—U，T—A，G—C聚合酶：DNA聚合酶RNA聚合酶DDDPDDRP（轉(zhuǎn)錄酶）產(chǎn)物：半保留復(fù)制得兩條子代DNA引物需要不需要mRNA、tRNA、rRNA轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別：復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板：兩條鏈92

模板和酶模板和酶93一模板

5335模板鏈編碼鏈（codingstrand）結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）編碼鏈模板鏈（templatestrand）

一模板53模板鏈編碼鏈（codingstr94不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄

（asymmetrictranscription）*在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈可轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；*模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄（asymm9536512決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄150618催化功能

155613結(jié)合DNA模板

70263辨認(rèn)起始點(diǎn)亞基分子量功能二RNA聚合酶1原核生物的RNA聚合酶:3651296核心酶

coreenzyme全酶

holoenzyme核心酶coreenzyme全酶holoenzyme972真核生物的RNA聚合酶種類

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

對(duì)鵝膏蕈堿的反應(yīng)45S-rRNAhnRNA

5S-rRNAtRNA、snRNA耐受極敏感中度敏感轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物2真核生物的RNA聚合酶種類98三模板和酶的辨認(rèn)、結(jié)合一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子（operon，包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游的調(diào)控序列。

5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-pol——啟動(dòng)子（promoter)RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，稱為三模板和酶的辨認(rèn)、結(jié)合一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為99啟動(dòng)子的研究：

(RNA聚合酶保護(hù)法)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子的研究：55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因100

保守序列（一致性序列）開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335保守序列開始轉(zhuǎn)錄TTGACA-35101

轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄過程102一轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：

1、RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域2、DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板一轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：103（一）原核生物的轉(zhuǎn)錄起始2DNA雙鏈解開,形成轉(zhuǎn)錄空泡1RNA聚合酶全酶(2)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(yīng)–

5’-pppGpN–OH+ppiRNApol-DNA-pppGpN-OH

pppGNTPpppGpN-OHppi起始復(fù)合物:5’-pppG-OH+NTP（一）原核生物的轉(zhuǎn)錄起始2DNA雙鏈解開,形成104（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄起始

也需要RNA聚合酶辨認(rèn)、結(jié)合轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游的DNA序列，生成起始復(fù)合物。順式作用元件------

真核生物結(jié)構(gòu)基因上游的調(diào)控區(qū)存在的相似或一致性的DNA序列。

（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄起始也需要RNA聚合酶辨認(rèn)、結(jié)105-GCGC---CAAT---TATA轉(zhuǎn)錄起始TATA盒CAAT盒GC盒結(jié)構(gòu)基因增強(qiáng)子順式作用元件-GCGC---CAAT---TATA轉(zhuǎn)錄起始TATA106DTATAABDNATATAFE反式作用因子------

直接或間接辨認(rèn)、結(jié)合順式作用元件并影響其功能的蛋白質(zhì)。

RNA聚合酶與模板DNA的結(jié)合需一系列轉(zhuǎn)錄因子(TF)的參與。RNA聚合酶DTATAABDNATATAFE反式作用因子------107二轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)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(zhǎng)。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1

+PPi二轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)1、亞基脫落，RNA–pol聚108轉(zhuǎn)錄復(fù)合物:RNA-pol(核心酶)

····DNA····RNA轉(zhuǎn)錄復(fù)合物:RNA-pol(核心酶)····DNA109C11核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成課件11053DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合111三轉(zhuǎn)錄終止------RNA聚合酶在DNA模板上停止前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來(一)原核生物的轉(zhuǎn)錄終止1、依賴ρ因子（Rho)的轉(zhuǎn)錄終止2、不依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。三轉(zhuǎn)錄終止------RNA聚合酶在DNA模板上112ATPATP113TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTTDNA或UUUU˙

˙

˙

˙

˙

˙UUUU˙

˙

˙

˙

˙

˙莖環(huán)結(jié)構(gòu)RNATTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTG1145’pppG5335莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止：1，使RNA聚合酶變構(gòu)2，使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放RNA-pol5’pppG5335莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止：1，使RN115（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)5’------AAUAAA-5’------AAUAAA--Poly(A)mRNA核酸酶-GUGUGUGAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)5’5’3’3’RNA-pol（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)5’116轉(zhuǎn)錄后修飾

（真核生物）轉(zhuǎn)錄后修飾117幾種主要的修飾方式：1、剪接(splice)2、剪切(clavage)3、堿基修飾4、添加幾種主要的修飾方式：1、剪接(splice)2、剪118一

mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾1、5端形成帽子結(jié)構(gòu)2、3端加上聚腺苷酸（polA）尾巴

5m7GpppGp—

(

NTP)n(NTP)

n—AAAAAA-OH3一mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾1、5端119（二）mRNA內(nèi)的剪接1、hnRNA和snRNA核內(nèi)的初級(jí)mRNA稱為雜化核RNA

（hetero-nuclearRNA,hnRNA

)

snRNA

(smallnuclearRNA)（并接體）核內(nèi)的蛋白質(zhì)核糖核酸蛋白體snRNA（二）mRNA內(nèi)的剪接1、hnRNA和snRNA核1202、斷裂基因、外顯子和內(nèi)含子真核生物的結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)

互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成。斷裂基因(splitegene)

CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)2、斷裂基因、外顯子和內(nèi)含子真核121外顯子(exon)

內(nèi)含子(intron)

真核生物的結(jié)構(gòu)基因上，能夠?yàn)樘囟ǖ牡鞍踪|(zhì)編碼的DNA序列。

真核生物的結(jié)構(gòu)基因上，不能為特定的蛋白質(zhì)編碼的DNA序列。外顯子(exon)內(nèi)含子(intron)1223、mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接并接體3、mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子123二tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工剪切

(a)二tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工剪切(a)124剪接(b)(c)添加堿基修飾(d)剪接(b)(c)添加堿基修飾(d)125堿基修飾的方式：（2）還原反應(yīng)

如：UDHU（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ（4）脫氨反應(yīng)如：AIm如：AA（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）堿基修飾的方式：（2）還原反應(yīng)如：UDHU（126三rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-RNA剪接18S-RNA5.8S,28SRNArDNA28S5.8S18S三rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-RNA剪接1127四膜蟲的rRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)rRNA的剪接采用自我剪接方式四膜蟲的rRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)rRNA的剪接采用自我剪接方式128——槌頭狀結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的核酶二級(jí)結(jié)構(gòu)具有酶促活性的RNA稱為核酶（ribozyme）——槌頭狀結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的核酶二級(jí)結(jié)構(gòu)具有酶促活性的RNA稱為129人工設(shè)計(jì)的核酶粗線表示天然DNA分子細(xì)線表示合成DNA分子X表示一致性序列箭頭表示切斷點(diǎn)人工設(shè)計(jì)的核酶粗線表示天然DNA分子細(xì)線表示合成DNA分子X130C11核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成課件131（四）RNA復(fù)制以RNA為模板，合成RNA的過程稱為RNA復(fù)制。其復(fù)制的酶為：RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶（RDRP）常見于病毒RNA的復(fù)制（四）RNA復(fù)制以RNA為模板，合成RNA的過程稱為RNA復(fù)132（五）基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)（五）基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)133（1）操縱子的概念——在原核基因組中，由幾個(gè)功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因及其調(diào)控區(qū)組成一個(gè)基因表達(dá)的協(xié)同單位，這種單位稱為操縱子信息區(qū)——結(jié)構(gòu)基因調(diào)控區(qū)——啟動(dòng)子（Promoter）操縱區(qū)（Operator）（2）操縱子的結(jié)構(gòu)：1、原核生物基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)（1）操縱子的概念——在原核基因組中，由幾個(gè)功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基134啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱區(qū)調(diào)控區(qū)操縱子RNA聚合酶結(jié)合點(diǎn)通過基因表達(dá)（即轉(zhuǎn)錄和翻譯）得到有生物活性的蛋白質(zhì)分子。通過基因表達(dá)得到阻遏蛋白。啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱區(qū)調(diào)控區(qū)操縱子RNA聚合酶通135啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱區(qū)調(diào)控區(qū)操縱子RNA聚合酶結(jié)合點(diǎn)通過基因表達(dá)可得到能利用乳糖的酶（蛋白質(zhì)分子）。乳糖操縱子：zya啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱區(qū)調(diào)控區(qū)操縱子RNA聚合酶通136啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱區(qū)調(diào)控區(qū)操縱子RNA聚合酶結(jié)合點(diǎn)通過基因表達(dá)可得到能利用乳糖的酶（蛋白質(zhì)分子）。通過基因表達(dá)得到阻遏蛋白。乳糖操縱子：沒有乳糖時(shí)不能zya啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱區(qū)調(diào)控區(qū)操縱子RNA聚合酶通137啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合酶結(jié)合點(diǎn)通過基因表達(dá)可得到能利用乳糖的酶（蛋白質(zhì)分子）。通過基因表達(dá)得到阻遏蛋白。乳糖操縱子：有乳糖時(shí)zya啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合138啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合酶結(jié)合點(diǎn)通過基因表達(dá)可得到能利用乳糖的酶（蛋白質(zhì)分子）。通過基因表達(dá)得到阻遏蛋白。乳糖操縱子：有乳糖時(shí)啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合139啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合酶結(jié)合點(diǎn)通過基因表達(dá)可得到能利用乳糖的酶（蛋白質(zhì)分子）。通過基因表達(dá)得到阻遏蛋白。乳糖操縱子：有乳糖時(shí)不能結(jié)合啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合140啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合酶結(jié)合點(diǎn)通過基因表達(dá)可得到能催化色氨酸合成的酶（蛋白質(zhì)分子）。通過基因表達(dá)得到阻遏蛋白。色氨酸操縱子：?jiǎn)?dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合141啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合酶結(jié)合點(diǎn)通過基因表達(dá)可得到能催化色氨酸合成的酶（蛋白質(zhì)分子）。通過基因表達(dá)得到阻遏蛋白。色氨酸操縱子：不能結(jié)合沒有色氨酸時(shí)啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合142啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合酶結(jié)合點(diǎn)通過基因表達(dá)可得到能催化色氨酸合成的酶（蛋白質(zhì)分子）。通過基因表達(dá)得到阻遏蛋白。色氨酸操縱子：有色氨酸時(shí)不能啟動(dòng)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因信息區(qū)操縱基因控制區(qū)操縱子RNA聚合143基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的基本要素特異DNA序列的作用（順式調(diào)節(jié)元件）調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的作用（反式調(diào)節(jié)因子）2、真核生物基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的基本要素特異DNA序列的作用（順式調(diào)節(jié)元件）21441、特異DNA序列的作用——在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游某些區(qū)域的DNA序列，能決定轉(zhuǎn)錄的起始、加強(qiáng)RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的活性。被發(fā)現(xiàn)的特異DNA序列有：TATAAT序列（原核生物在-10區(qū)域，又稱Pribnowbox或Pribnow盒）TTGACA序列（原核生物在-35區(qū)域）TATA盒（真核生物在-25~-35區(qū)域）CAAT盒（真核生物在-30~-110區(qū)域）GC盒（真核生物在-30~-110區(qū)域）1、特異DNA序列的作用——在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游某些區(qū)域的DNA序145順式調(diào)節(jié)元件——在結(jié)構(gòu)基因兩側(cè)近距離的某些具有調(diào)節(jié)作用的DNA序列稱順式作用元件(cis-actingelement)。包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子等。反式調(diào)節(jié)因子——位于真核細(xì)胞核內(nèi)特異性地與順式作用元件結(jié)合，從而調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄活性的一類蛋白質(zhì)稱為反式作用因子(trans-actingfactor)。順式調(diào)節(jié)元件——在結(jié)構(gòu)基因兩側(cè)近距離的某些具有調(diào)節(jié)作用的DN146（六）逆轉(zhuǎn)錄或反轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄——以RNA為模板合成DNA分子的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄或反轉(zhuǎn)錄。逆轉(zhuǎn)錄酶——RDDP（RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶）（六）逆轉(zhuǎn)錄或反轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄——以RNA為模板合成DNA分子的1471、逆轉(zhuǎn)錄過程：RNA(模板)RNA-DNA(雜交體)RNADNA雙鏈DNA分子(逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物)dATPdGTPdCTPdTTPdATPdGTPdCTPdTTP1、逆轉(zhuǎn)錄過程：RNA(模板)RNA-DNARNADNA雙鏈1482、逆轉(zhuǎn)錄與癌變癌基因——能具有使正常細(xì)胞轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞的基因或DNA片段稱為癌基因。病毒癌基因——在病毒中含有的癌基因的序列稱為病毒癌基因。細(xì)胞癌基因——存在于正常細(xì)胞基因組中的癌基因稱為原癌基因或細(xì)胞癌基因。2、逆轉(zhuǎn)錄與癌變癌基因——能具有使正常細(xì)胞轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞的病毒149癌基因家族：據(jù)其蛋白成分分為1）src癌基因家族：酪氨酸蛋白激酶。2）ras癌基因家族：GTP結(jié)合蛋白，與信息傳遞有關(guān)。3）sis癌基因家族：生長(zhǎng)因子樣活性物質(zhì)。4）myc癌基因家族：核內(nèi)蛋白。5）erb家族：與細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān)癌基因家族：據(jù)其蛋白成分分為1）src癌基因家族：酪氨酸蛋白150

第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄復(fù)制翻譯逆轉(zhuǎn)錄一、遺傳信息的傳遞——中心法則第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成DNA1511、基因——DNA大分子上的各個(gè)功能片段，有復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等功能。2、基因表達(dá)——通過轉(zhuǎn)錄和翻譯、用基因的遺傳信息在細(xì)胞內(nèi)合成有功能意義的各種蛋白質(zhì)。1、基因——DNA大分子上的各個(gè)功能片段，有2、基因表達(dá)——152翻譯的概念將mRNA分子中的核苷酸殘基順序轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基順序的過程稱為翻譯。或者說以mRNA為模板，以20種氨基酸為原料，在核蛋白體上按mRNA上密碼子的順序合成蛋白質(zhì)多肽鏈的過程稱為翻譯。這是基因表達(dá)的第二步。翻譯的結(jié)果使遺傳信息從mRNA傳到蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的生物合成——翻譯DNAmRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯胞核胞液翻譯的概念蛋白質(zhì)的生物合成——翻譯DNA153一、遺傳密碼mRNA上的遺傳密碼及其特點(diǎn)mRNA的作用：信使作用：將DNA的遺傳信息傳給蛋白質(zhì)模板作用：是蛋白質(zhì)合成的模板因?yàn)閙RNA合成時(shí)，如實(shí)地轉(zhuǎn)錄了DNA的遺傳信息。一、遺傳密碼mRNA上的遺傳密碼及其特點(diǎn)mRNA的作用：信使154mRNA分子上，沿5′3′方向，每三個(gè)相鄰的核苷酸殘基組成一個(gè)三聯(lián)體，該三聯(lián)體可決定肽鏈上的一個(gè)氨基酸，或表示肽鏈的合成的開始和終止，這樣每三個(gè)核苷酸就稱為一個(gè)密碼子。（1）密碼子AUGGUGCCCUGCCGUGGU蛋纈脯半胱精甘mRNA分子上，沿5′3′方向，每三個(gè)相鄰的核苷酸殘基組155代表20種氨基酸、翻譯的起始或終止41=442=1643=64為什么需要三個(gè)核苷酸作為一個(gè)密碼子表示一個(gè)氨基酸呢？代表20種氨基酸、翻譯的起始或終止41=4為什么需要三個(gè)核苷156代表20種氨基酸、翻譯的起始或終止41=442=1643=64為什么需要三個(gè)核苷酸作為一個(gè)密碼子表示一個(gè)氨基酸呢？其中：AUG既可表示蛋氨酸，同時(shí)又作為起始密碼表示翻譯的起始。UAA、UAG、UGA不代表任何氨基酸，只表示肽鏈合成的終止信號(hào)，稱為終止密碼。代表20種氨基酸、翻譯的起始或終止41=4為什么需要三個(gè)核苷157（2）遺傳密碼的性質(zhì)1、連續(xù)性和不重疊性：從5′3′的方向，密碼子在mRNA鏈上是連續(xù)的，但相鄰的密碼子中核苷酸序列也不重疊。AUGGUGCCCUGCCGUGGU蛋纈脯半胱精甘5′3′（2）遺傳密碼的性質(zhì)1、連續(xù)性和不重疊性：從5′3′的1582、簡(jiǎn)并性：同一種氨基酸具有多種密碼子的現(xiàn)象稱為密碼的簡(jiǎn)并性。除蛋氨酸、色氨酸外，其余18氨基酸均有多種密碼子。為同一氨基酸編碼的一組密碼子稱為同義密碼。同義密碼的區(qū)別只在第三個(gè)堿基。第一、第二個(gè)堿基是相同的，這種現(xiàn)象稱為擺動(dòng)現(xiàn)象。如：CUUCUCCUACUG亮氨酸2、簡(jiǎn)并性：同一種氨基酸具有多種密碼子的現(xiàn)象稱為密碼的簡(jiǎn)并性1593、通用性：目前這套密碼基本上通用于所有物種，證明生物同源。但近十年來研究表明，在線粒體中密碼并不完全相同。4、擺動(dòng)性：tRNA上的反密碼子與mRNA上密碼子的識(shí)別及堿基配對(duì)，不完全遵守堿基配對(duì)的關(guān)系，這種現(xiàn)象稱之3、通用性：目前這套密碼基本上通用于所有物但近十年來160擺動(dòng)現(xiàn)象tRNA反密碼子堿基IUCmRNA密碼堿基A，C，UA，GC，G，U擺動(dòng)現(xiàn)象tRNA反密碼子堿基161圖13-1mRNA分子上的密碼子與tRNA的反密碼Return圖13-1mRNA分子上的密碼子與tRNA的反密碼R162二、蛋白質(zhì)合成體系1、翻譯模板mRNA2、轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA3、肽鏈合成場(chǎng)所核蛋白體4、合成原料：20種氨基酸5、各種酶及蛋白質(zhì)因子6、供能物質(zhì)ATP、GTP及Mg2+二、蛋白質(zhì)合成體系1、翻譯模板mRNA163AUGUUCmRNA3′5′UAC5′3′蛋1、翻譯模板mRNAAUGUUCmRNA3′5′UAC5′3′蛋1、1642、tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）tRNA的作用：是轉(zhuǎn)運(yùn)胞液中現(xiàn)成的氨基酸到核糖體上合成蛋白質(zhì)。這種轉(zhuǎn)運(yùn)具有特異性，也就是說tRNA所轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸是由mRNA上的密碼子決定的，當(dāng)然這過程還需要tRNA的反密碼子來識(shí)別mRNA上的密碼子。2、tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）tRNA的作用：是轉(zhuǎn)運(yùn)胞液中現(xiàn)成的165tRNA具有氨基酸臂和反密碼子結(jié)構(gòu)，其中氨基酸臂——3′-末端有CCA—OH順序，是結(jié)合氨基酸的部位。反密碼子——依據(jù)堿基配對(duì)規(guī)律能識(shí)別mRNA上的密碼子并與之相對(duì)應(yīng)的核苷酸三聯(lián)體結(jié)構(gòu)稱為反密碼子。tRNA具有氨基酸臂和反密碼子結(jié)構(gòu)，其中166AUGUUCmRNA5′3′AUGUUCmRNA5′3′167AUGUUCmRNA3′5′UAC5′3′AUGUUCmRNA3′5′UAC5′3′168AUGUUCmRNA3′5′UAC5′3′蛋AUGUUCmRNA3′5′UAC5′3′蛋169所以tRNA可通過反密碼子，準(zhǔn)確地按照mRNA上密碼順序，使所帶的氨基酸按順序排列成肽。密碼子與反密碼子之間的結(jié)合也存在擺動(dòng)配對(duì)現(xiàn)象，使得攜帶同一種氨基酸的tRNA可結(jié)合在幾種同義密碼子上。所以tRNA可通過反密碼子，準(zhǔn)確地按照mRNA上密碼順序，使1703、rRNA（核蛋白體RNA）rRNA與多種蛋白質(zhì)組裝成核蛋白體，核蛋白體是蛋白質(zhì)多肽鏈合成的場(chǎng)所（裝配機(jī)），由大小亞基構(gòu)成。大小亞基所含的rRNA種類是不一樣的。小亞基大亞基3、rRNA（核蛋白體RNA）rRNA與多種蛋白質(zhì)組裝成核171C11核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成課件172C11核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成課件1731)氨基酰-tRNA合成酶：

又稱氨基酸-tRNA連接酶或氨基酸活化酶。有20種以上，對(duì)氨基酸和tRNA均有特異性，可使某氨基酸分子選擇性地與相應(yīng)的tRNA結(jié)合。CCA-OHHOOC-AA4、參與蛋白質(zhì)生物合成的酶類及蛋白因子1)氨基酰-tRNA合成酶：CCA-OHHOOC-AA4、1744、參與蛋白質(zhì)生物合成的酶類及蛋白因子1)氨基酰-tRNA合成酶：

又稱氨基酸-tRNA連接酶或氨基酸活化酶。有20種以上，對(duì)氨基酸和tRNA均有特異性，可使某氨基酸分子選擇性地與相應(yīng)的tRNA結(jié)合。CCA-OOC-AA氨基酰-tRNA合成酶4、參與蛋白質(zhì)生物合成的酶類1)氨基酰-tRNA合成酶：C1752)轉(zhuǎn)肽酶：在大亞基上，催化P位（給位）上的多肽（氨基酸）的羧基與A位（受位）上的氨基酸的氨基形成肽鍵。2)轉(zhuǎn)肽酶：在大亞基上，催化P位（給位）上的多肽（氨基酸）176

3)多種蛋白因子：如：IF（起始因子）—識(shí)別和附著模板EF（延長(zhǎng)因子）—使核蛋白體沿模板移行RF（終止因子）—肽鏈合成終止。RRF（核蛋白體釋放因子）—肽鏈解離3)多種蛋白因子：177三、蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)生物合成氨基酸活化與轉(zhuǎn)運(yùn)多肽鏈的合成多肽鏈合成后的加工修飾三、蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)氨基酸活多肽鏈多肽鏈合成后178蛋白質(zhì)生物合成氨基酸活化與轉(zhuǎn)運(yùn)多肽鏈的合成多肽鏈合成后的加工修飾起始延伸終止三、蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)氨基酸活多肽鏈多肽鏈合成后起始延伸終止三、蛋白質(zhì)生物合179蛋白質(zhì)生物合成氨基酸活化與轉(zhuǎn)運(yùn)多肽鏈的合成多肽鏈合成后的加工修飾起始延伸終止成肽核蛋白體循環(huán)進(jìn)位（注冊(cè)）轉(zhuǎn)位三、蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)氨基酸活多肽鏈多肽鏈合成后起始延伸終止成肽核蛋白體循環(huán)180蛋白質(zhì)生物合成氨基酸活化與轉(zhuǎn)運(yùn)多肽鏈的合成多肽鏈合成后的加工修飾起始延伸終止成肽核蛋白體循環(huán)進(jìn)位（注冊(cè)）轉(zhuǎn)位三、蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)氨基酸活多肽鏈多肽鏈合成后起始延伸終止成肽核蛋白體循環(huán)181（一)氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸要作為原料合成肽鏈，必須先經(jīng)過活化。活化的結(jié)果等于是氨基酸裝載到tRNA上。實(shí)質(zhì)是氨基酸與tRNA以酯鍵相連。（一)氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸要作為原料合成肽鏈，必須先經(jīng)182（二）核蛋白體循環(huán)

1、核蛋白體循環(huán)的概念：指在核蛋白體上，各種活化的氨基酸（氨基酰-tRNA）按mRNA上密碼子的順序縮合生成肽鏈的全部反應(yīng)過程稱為核蛋白體循環(huán)。（二）核蛋白體循環(huán)1、核蛋白體循環(huán)的概念：1832、核蛋白體循環(huán)的步驟（1）起始階段——核蛋白體的大、小亞基、mRNA和與起始密碼子對(duì)應(yīng)的“蛋氨酰-tRNA”結(jié)合形成“起始復(fù)合體”。AUGUUCmRNA3′5′UAC5′3′蛋2、核蛋白體循環(huán)的步驟（1）起始階段——核蛋白體的大、小亞基184蛋氨酰-tRNAeIF-2GTPeIF-3eIF-1小亞基40SmRNA三聯(lián)體三聯(lián)體40S復(fù)合體60S起始復(fù)合體eIF-1eIF-2eIF-3GDP+Pi蛋氨酰-tRNAeIF-2GTPeIF-3eIF-1小亞基4185（2）延伸階段——各種氨基酰-tRNA按mRNA上密碼子一一對(duì)號(hào)入座，由大亞基的轉(zhuǎn)肽酶催化肽鍵生成，多肽鏈沿N→C方向不斷延長(zhǎng)。肽鏈每延長(zhǎng)一個(gè)氨基酸殘基，都經(jīng)過注冊(cè)、成肽、轉(zhuǎn)位三步反應(yīng)。注冊(cè)：AA-tRNA進(jìn)入A位，需EF-1,GTP,Mg2+,K+。成肽：肽鍵形成、氨基酰轉(zhuǎn)移到A位，tRNA脫下。轉(zhuǎn)位：在EF-2催化下，核蛋白體向前移動(dòng)一個(gè)密碼子。（2）延伸階段——各種氨基酰-tRNA按mRNA上密碼子一一186AUGUUCmRNAUAC5′3′蛋GUGAUCCUCAUGUUCmRNAUAC5′3′蛋GUGAUC187AUGUUAmRNAUAC5′3′蛋GUGAUCCUC1、注冊(cè)AAU亮AUGUUAmRNAUAC5′3′蛋GUGAUC188AUGUUAmRNAUAC5′3′蛋GUGAUCCUCAAU亮1、注冊(cè)AUGUUAmRNAUAC5′3′蛋GUGAUC1892、成肽AUGUUAmRNAUAC5′3′蛋GUGAUCCUCAAU亮2、成肽AUGUUAmRNAUAC5′3′蛋GUG190AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUCAAU亮成肽的結(jié)果使P位空出2、成肽AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC191AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC3、轉(zhuǎn)位AAU亮AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC192AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUCAAU亮轉(zhuǎn)位的結(jié)果使A位空出，以便下一輪的注冊(cè)、成肽、轉(zhuǎn)位。3、轉(zhuǎn)位AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC193AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUCAAU亮CAC纈AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC194AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUCAAU亮CAC纈注冊(cè)：AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC195AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC亮CAC纈成肽：AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC196AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC亮CAC纈轉(zhuǎn)位：AUGUUAmRNA5′3′蛋GUGAUCCUC197（3）終止階段——當(dāng)mRNA上出現(xiàn)終止密碼子（UAA、UAG、UGA）時(shí)，終止因子識(shí)別并與之結(jié)合，合成終止，肽鏈被水解釋出，mRNA與核蛋白體分離，核蛋白體大、小亞基分離。（3）終止階段——當(dāng)mRNA上出現(xiàn)終止密碼子198UUAmRNA5′蛋GUGUAA亮CAC纈UUAmRNA5′蛋GUGUAA亮CAC纈199UUAmRNA5′蛋GUGUAA亮CAC纈UUAmRNA5′蛋GUGUAA亮CAC纈200UUAmRNA5′蛋GUGUAA亮CAC纈UUAmRNA5′蛋GUGUAA亮CAC纈201UUAmRNA5′蛋GUGUAA亮CAC纈UUAmRNA5′蛋GUGUAA亮CAC纈2025’3’多核蛋白體循環(huán)5’3’多核蛋白體循環(huán)2035’3’多核蛋白體循環(huán)5’3’多核蛋白體循環(huán)2045’3’多核蛋白體循環(huán)5’3’多核蛋白體循環(huán)2055’3’多核蛋白體循環(huán)5’3’多核蛋白體循環(huán)2065’3’多核蛋白體循環(huán)：5’3’多核蛋白體循環(huán)：2075’3’多核蛋白體循環(huán)5’3’多核蛋白體循環(huán)208四、翻譯后加工剛合成的多肽鏈一般尚無生物學(xué)活性，需經(jīng)加工修飾后才能成為有活性的蛋白質(zhì)分子。加工修飾的方式包括：切去N-蛋氨酸除去多余部分側(cè)鏈修飾（羧化、甲基化、磷酸化等）二硫鍵形成亞基聚合結(jié)合輔基等等四、翻譯后加工剛合成的多肽鏈一般尚無生物學(xué)活性，需經(jīng)加工修飾209蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制

Interference&InhibitionofProteinBiosynthesis蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制

Interference&I210蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶點(diǎn)。它們就是通過阻斷真核、原核生物蛋白質(zhì)翻譯體系某組分功能，干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程而起作用的。可針對(duì)蛋白質(zhì)生物合成必需的關(guān)鍵組分作為研究新抗菌藥物的作用靶點(diǎn)。同時(shí)盡量利用真核、原核生物蛋白質(zhì)合成體系的任何差異，以設(shè)計(jì)、篩選僅對(duì)病原微生物特效而不損害人體的藥物。

蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶點(diǎn)。它們就是211抗生素(antibiotics)是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)菌的一類藥物。抗代謝藥物指能干擾生物代謝過程，從而抑制細(xì)胞過度生長(zhǎng)的藥物，如：6-MP。某些毒素也作用于基因信息傳遞過程。抗生素(antibiotics)抗代謝藥物某些毒素也作用于212一、抗生素類抗生素作用點(diǎn)作用原理應(yīng)用四環(huán)素族（金霉素新霉素、土霉素）鏈霉素、卡那霉素、新霉素氯霉素、林可霉素紅霉素梭鏈孢酸

放線菌酮嘌呤霉素原核核蛋白體小亞基原核核蛋白體小亞基原核核蛋白體大亞基原核核蛋白體大亞基原核核蛋白體大亞基真核核蛋白體大亞基真核、原核核蛋白體抑制氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑制起始抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、妨礙轉(zhuǎn)位與EFG-GTP結(jié)合，抑制肽鏈延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)氨基酰-tRNA類似物，進(jìn)位后引起未成熟肽鏈脫落抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥醫(yī)學(xué)研究抗腫瘤藥抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理一、抗生素類抗生素作用點(diǎn)作用原理應(yīng)用四環(huán)素族（金霉素新霉素213嘌呤霉素作用示意圖嘌呤霉素作用示意圖214四環(huán)素族氯霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素放線菌酮目錄四環(huán)素族氯霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素放線菌酮目錄215二、其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)毒素(toxin)干擾素(interferon)二、其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)毒素(toxin)216白喉毒素(diphtheriatoxin)的作用機(jī)理白喉毒素++延長(zhǎng)因子-2（有活性）延長(zhǎng)因子-2（無活性）白喉毒素(diphtheriatoxin)的作用機(jī)理白喉毒217干擾素的作用機(jī)理干擾素誘導(dǎo)的蛋白激酶dsRNA1.干擾素誘導(dǎo)eIF2磷酸化而失活A(yù)TPeIF2ADPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶干擾素的作用機(jī)理干擾素誘導(dǎo)的蛋白激酶dsRNA1.干擾素2182.干擾素誘導(dǎo)病毒RNA降解降解mRNAdsRNA干擾素AAPAPPPP252552-5AAPPPATP2-5A合成酶RNaseLRNaseL活化2.干擾素誘導(dǎo)病毒RNA降解降解mRNAdsRNA干擾素219第十一章核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成核酸：遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)：生命活動(dòng)執(zhí)行者第十一章核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成核酸：遺傳物質(zhì)220核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖堿基水解核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶何處去？進(jìn)入磷酸戊糖途徑或重新合成核酸分解合成第一節(jié)：核酸的消化與吸收核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖堿基水解核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化221核苷酸的生理功用核酸合成的原料細(xì)胞內(nèi)能量的利用形式：如ATP生理調(diào)節(jié)介質(zhì)：cAMP、cGMP輔酶的構(gòu)成成分：FAD、NAD+、NADP＋活化中間代謝物：UDPG、SAM酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)劑：ATP、ADP、AMP等核苷酸的生理功用核酸合成的原料222一、嘌呤核苷酸的分解代謝核苷酸核苷1-磷酸核糖堿基核苷酸酶核苷磷酸化酶補(bǔ)救合成或進(jìn)一步分解第二節(jié)核酸的分解代謝一、嘌呤