《沈阳药科大学生物化学课件11-核酸代谢与蛋白质生物合成》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沈阳药科大学生物化学课件11-核酸代谢与蛋白质生物合成（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十一章 核酸代谢与蛋白质的生物合成,第一节 核酸的消化与吸收,单核苷酸,核苷,磷酸戊糖,磷酸,核酸,碱基(嘌呤&嘧啶),磷酸,核糖,核酸酶,核苷酸酶,核苷磷酸化酶磷酸,第二节 核酸的分解代谢 一、核酸的分解,核酸酶：水解磷酸二酯键 RNA酶（RNase） DNA酶（DNase） 核酸内切酶 核酸外切酶,二、单核苷酸的分解,核苷酸酶 分解核苷的酶： 核苷磷酸化酶 核苷水解酶,三、嘌呤的分解,痛风,核酸代谢障碍疾病 血液中尿酸含量过高 别嘌呤醇治疗 抑制黄嘌呤氧化酶活性 反应消耗PRPP，减少嘌呤合成,四、嘧啶的分解,胞嘧啶分解：,胸腺嘧啶分解,第三节 核酸的合成代谢 一、核苷酸的生物合成,（一
2、）核糖的来源与1-焦磷酸5-磷酸核糖的生成,（二）嘌呤核苷酸合成,嘌呤环合成原料：,1、嘌呤核苷酸从头合成,先合成IMP 然后转变成AMP和GMP,IMP合成,AMP和GMP合成,2、嘌呤核苷酸的补救合成途径,（1）嘌呤与PRPP直接合成,（2）腺嘌呤与R-1-P作用,3、ATP和GTP的生成,腺苷酸激酶、鸟苷酸激酶、核苷二磷酸激酶等 催化高能磷酸基团转移,（三）嘧啶核苷酸的合成,1、尿嘧啶核苷酸的从头合成,2、胞嘧啶核苷酸的合成,3、嘧啶核苷酸的补救合成途径,（四）脱氧核糖核酸的合成,1、核糖核苷酸的还原,2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,三种嘧啶核苷酸及脱氧核苷酸的互变关系,二、DNA的生物合
3、成（复制）,（一）DNA的复制方式半保留复制 子代DNA中一条链来自亲代DNA 另一条链是新合成的,图11-4 DNA的半保留复制,（二）DNA的复制过程,DNA的复制分为起始、延长和终止三个阶段,1、DNA复制的起始,（1）原核细胞（大肠杆菌）DNA复制的起始 单点双向复制 复制起点富含AT DnaA识别复制起始位点，解开双链 DnaB（解旋酶）双链解旋,（2）真核细胞DNA复制的起始,2、DNA复制时双螺旋的解旋与超螺旋形成,解旋作用使复制叉的下游出现正超螺旋 拓扑异构酶放松超螺旋 拓扑异构酶I：切断DNA一条链；放松负超螺旋 拓扑异构酶II：切断DNA两条链；放松正超螺旋（旋转酶）,3、
4、单链结合蛋白SSB,结合到分开的单链上 起稳定作用,4、DNA合成的基本反应和DNA聚合酶,参与DNA复制的底物是dNTP，即dATP，dGTP，dCTP和dTTP。 DNA聚合酶催化形成3,5磷酸二酯键，延长DNA链 大肠杆菌DNA聚合酶： DNA聚合酶I（Pol I）：DNA复制与修复 DNA聚合酶II（Pol II） DNA聚合酶III（Pol III）：DNA复制 真核DNA聚合酶： Pol 和Pol合成核DNA Pol 参与线粒体DNA复制 Pol和Pol参与DNA修复,5、DNA复制的过程,大肠杆菌 起始点复制叉 解链酶分开双链 SSB结合单链 亲链为模板 碱基互补 合成方向53
5、主导链连续合成 引物酶合成RNA引物 聚合酶III催化聚合,5、DNA复制的过程,随从链合成冈崎片段 聚合酶I水解引物 DNA修补 连接酶连接 Pol I和III有35核酸外切酶活性，实现校对功能。,真核细胞DNA复制,基本原则接近大肠杆菌 Pol合成主导链， Pol 合成随从链,低等生物非染色质DNA复制,质粒DNA 滚环复制 一股打开缺口 5端伸展 单链不连续复制 闭环滚动连续复制 不合成引物,四、RNA的生物合成,（一）转录 （二）复制,（一）转录,在DNA指导下的RNA聚合酶催化进行的，以DNA为模板，四种NTP为原料，合成RNA。 1、转录的模板：DNA的一条链 不对称转录,2、参与
6、转录的酶类,（1）原核细胞RNA聚合酶： 大肠杆菌RNA聚合酶， 由核心酶和因子组成全酶 核心酶催化3,5磷酸二酯键形成，延长RNA链 因子参与转录起始 （2）真核细胞RNA聚合酶： RNA聚合酶I存在于核仁中，催化rRNA前体的合成 RNA聚合酶II存在于核质中，催化mRNA前体的合成 RNA聚合酶III存在于核质中，催化小分子量RNA（如tRNA和5SRNA合成）,3、转录过程,（1）起始 （2）延长 （3）终止,（1）起始,原核生物转录起始： RNA聚合酶全酶识别模板链启动子,原核生物转录起始：,RNA聚合酶全酶识别启动子 -10区双链解开 形成第一个3，5磷酸二酯键 因子脱落,真核生物
7、转录起始,启动子 增强子：增强启动子活性的核苷酸序列,（2）延长,核心酶在模板上沿着35方向滑动 催化形成3,5磷酸二酯键 RNA链由53方向延长 碱基互补,（3）终止,原核细胞转录终止 不依赖因子终止： 模板上有终止信号复含GC和一段poly U 依赖因子终止： 因子解链酶的活性,真核细胞转录终止,基因末端指导合成一段AAUAAA顺序 切断后加上poly A 尾巴,4、原核细胞的转录后加工,原核mRNA不经过加工 tRNA和rRNA经过剪切和修饰,5、真核细胞的转录后加工,（1）加帽：mGpppG甲基化三磷酸双鸟苷 （2）加尾：polyA （3）剪接：除去内含子转录来的部分 （4）修饰：碱基
8、或核糖的甲基化,（二）RNA复制,在RNA指导下的RNA聚合酶催化进行的，以RNA为模板，四种NTP为原料，合成RNA。,（三）基因转录的调节,1、原核细胞转录水平的调节操纵子学说 操纵子：原核基因组中，几个功能相关的调控结构基因及其调控区组成一个基因表达的协同单位 操纵子有两种类型： 诱导操纵子 阻遏操纵子,（1）乳糖操纵子,调控区,结构基因,图11-13 乳糖操纵子的调节模式,可诱导的负调控,阻遏物关闭操纵子 诱导物开放操纵子,（1）乳糖操纵子,当乳糖与葡萄糖同时存在时，细菌先利用葡萄糖，后利用乳糖。 通过CAP实现 CAP：分解代谢基因活化蛋白；cAMP受体蛋白 cAMP-CAP与启动子
9、上游CAP结合区结合，促进乳糖操纵子转录 葡萄糖降低cAMP含量,（2）色氨酸操纵子,2、真核细胞基因转录的调节,（1）顺式作用元件 顺式调节：通过启动子、增强子等DNA元件来控制基因转录的调节方式 顺式作用元件：一类存在于DNA上的特定序列 （2）反式作用因子 与顺式作用元件进行特异性结合的蛋白质因子 又称为转录因子 反式调节：通过转录因子来控制基因转录的调节方式 几个家族：螺旋-转角-螺旋蛋白，亮氨酸拉链蛋白和锌指蛋白等,（四）逆转录,在RNA指导下的DNA聚合酶催化下进行的，以RNA为模板，四种dNTP为原料，合成DNA。 cDNA 逆转录酶；反转录酶 1、逆转录过程 RNA指导DNA合
10、成 RNA水解 DNA指导DNA合成,2、逆转录与癌变,致癌病毒中癌基因蛋白质 正常细胞癌细胞 原癌基因细胞癌基因： 逆转录病毒癌基因相应的正常细胞基因 （1）scr家族 （2）ras家族 （3）myc家族 （4）sis癌基因 （5）erb家族,第四节 蛋白质的生物合成 一、遗传信息的传递中心法则,DNA,RNA,蛋白质,翻译,转录,逆转录,DNA复制,RNA复制,二、RNA在蛋白质生物合成中的作用,（一）mRNA的功能与密码 mRNA为蛋白质合成的模板 从起始密码开始，沿着53方向，每三个相邻的碱基组成一个密码子，对应一个氨基酸,遗传密码的基本特点：,1、连续性 2、简并性 3、终止密码与起
11、始密码 4、密码的通用性,（二）tRNA的功能,转运氨基酸 CCA羟基与氨基酸相连 摆动现象：密码子的第三个碱基与反密码子的第一个碱基配对不严格,（三）核蛋白体和多核蛋白体,大肠杆菌核蛋白体由两个亚基组成：30S小亚基和50S大亚基 含有rRNA和蛋白质 是蛋白质生物合成的场所 多核蛋白体：每一条mRNA同时连接多个核蛋白体进行蛋白质合成,三、蛋白质的生物合成过程,氨基酸的活化与搬运 肽链合成的起始 肽链的延长 肽链的终止 核蛋白体循环,（一）氨基酸的活化与搬运,E：氨酰tRNA合成酶 结合位点水解位点 原核细胞fMet中甲酰基来自10N-CHO-FH4,（二）原核细胞多肽链的合成核蛋白体循环
12、,1、肽链合成的起始 起始因子IF参与 形成30S起始复合物：mRNA；fMet-tRNAfMet；30S亚基；IF1；IF2；IF3；GTP 形成70S起始复合物： mRNA；fMet-tRNAfMet；70S亚基；,2、肽链的形成与延长,（1）注册 （2）成肽 （3）转位,（1）注册,EF-TUGTPEF-TU-GTP EF-TU-GTP氨酰-tRNA 氨酰-tRNA-EF-TU-GTP (a)氨酰-tRNA-EF-TU-GTP (b) (c)EF-TU-GDPPi,（2）成肽,（3）转位,EF-GGTPEF-G-GTP EF-G-GTP(d)(e) (e) (a)GDPPi EF-G,图11-20 蛋白质合成起始后的延长过程示意图,3、肽链合成终止,释放因子水解酯键,（三）真核细胞蛋白质合成,四、抗生素与某些药物 对遗传信息传递过程的影响,1、干扰核苷酸合成的药物 2、影响核酸合成的药物 3、影响蛋白质合成的抗生素,
