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1、 湖北工业大学湖北工业大学精精 品品 课课 程程第十二章第十二章第十二章第十二章 核酸代谢与核酸和蛋白质的生物合核酸代谢与核酸和蛋白质的生物合核酸代谢与核酸和蛋白质的生物合核酸代谢与核酸和蛋白质的生物合成成成成 湖湖 北北 工工 业业 大大 学学 生物工程学院食品工程系生物工程学院食品工程系生物化学湖 北 工 业 大 学核酸是生物遗传的物质基础核酸是生物遗传的物质基础, ,蛋白质是生命活动的体现者蛋白质是生命活动的体现者. .DNA 子代子代DNA 信使信使RNA 蛋白质蛋白质 复制复制 转录转录 翻译翻译密码密码蛋白质生物合成依赖核酸的正常功能蛋白质生物合成依赖核酸的正常功能, ,核酸核酸生
2、物合成及基因表达的调节需要蛋白质参与生物合成及基因表达的调节需要蛋白质参与（生物性状）（遗传信息）湖 北 工 业 大 学核酸的消化核酸的消化 膳膳 食食 核核 蛋蛋 白白蛋白质蛋白质 蛋白质代谢蛋白质代谢 核酸核酸DNA、RNA胃胃 酸酸单核苷酸单核苷酸磷酸磷酸 核苷核苷嘧啶核苷嘧啶核苷 嘌呤核苷嘌呤核苷核糖或脱核糖或脱 氧核糖氧核糖嘧啶碱嘧啶碱核糖或脱核糖或脱 氧核糖氧核糖嘌呤碱嘌呤碱胰核酸酶胰核酸酶胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶嘌呤核苷酶嘌呤核苷酶嘧啶核苷酶嘧啶核苷酶HMP途径途径HMP途径途径湖 北 工 业 大 学第一节第一节第一节第一节 核酸代谢核酸代谢核酸代谢核酸代谢一、核苷酸的代谢一
3、、核苷酸的代谢二、二、DNADNA的生物合成的生物合成 复制复制三、三、RNARNA的生物合成的生物合成 转录转录湖 北 工 业 大 学( (一一) )核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成1.1.部位部位: :肝脏为主肝脏为主, ,小肠和胸腺其次小肠和胸腺其次. .2.2.原料原料: :天冬氨酸天冬氨酸(Asp)(Asp)、甘氨酸、甘氨酸(Gly) (Gly) 、 谷氨酰胺谷氨酰胺(Gln) (Gln) 、COCO2 2、一碳基团、一碳基团、 5- 5-磷酸核糖磷酸核糖3.3.过程过程: :嘌呤核糖核苷酸的合成嘌呤核糖核苷酸的合成湖 北 工 业 大 学R-5-P1-1-焦磷酸焦磷酸-5-5-磷酸核
4、糖磷酸核糖 （PRPPPRPP）AMPATP 酶酶次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸 （IMP） AMP、GMP湖 北 工 业 大 学天冬氨酸天冬氨酸，MgMg2+2+，GTPGTP腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸 合成酶合成酶延胡索酸延胡索酸腺苷酸代琥珀腺苷酸代琥珀 酸裂解酶酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸AMPIMPIMPIMP脱氢酶脱氢酶NAD+H2ONADH+H+XMPGMPGMP合成酶合成酶谷氨酰氨谷氨酰氨 Mg2+,ATP Mg2+,ATP谷氨酸谷氨酸GMP由由IMPIMP合成合成AMPAMP及及GMPGMP湖 北 工 业 大 学NMP NDP NTPATP ADP ATP ADP激酶激
5、酶 激酶激酶（N：嘌呤或嘧啶碱基）：嘌呤或嘧啶碱基）湖 北 工 业 大 学AMP腺苷酸代腺苷酸代 琥珀酸琥珀酸IMPXMPGMP腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NH3NADPHNH3NADP+AMPAMP，GMPGMP，IMPIMP的相互转变的相互转变湖 北 工 业 大 学嘌呤核苷酸的合成代谢嘌呤核苷酸的合成代谢补救合成途径（补救合成途径（salvage pathway）概念：细胞利用现成的嘌呤碱基或嘌呤概念：细胞利用现成的嘌呤碱基或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸的过程，称为核苷重新合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成途径。补救合成途径。湖 北 工 业 大 学反应：反应：腺嘌呤腺嘌呤
6、 PRPPAMP PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 PRPPIMP PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 PRPPGMP PPiHGPRT腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷AMP腺苷激酶腺苷激酶ATPADP湖 北 工 业 大 学生理意义：生理意义：（1）节省能量与氨基酸消耗）节省能量与氨基酸消耗（2）某些器官如脑、骨髓等，缺乏从）某些器官如脑、骨髓等，缺乏从头合成嘌呤核苷酸的酶体系，只能进头合成嘌呤核苷酸的酶体系，只能进行补救合成行补救合成湖 北 工 业 大 学嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成1.1.部位部位：肝：肝2.2.原料原料：天冬氨酸（：天冬氨酸（AspAsp）、）、 氨基甲酰磷酸（氨基甲酰磷酸（NHNH3
7、3+CO+CO2 2）、）、 5- 5-磷酸核糖（磷酸核糖（R-5-PR-5-P）3.3.过程过程：湖 北 工 业 大 学氨基甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸嘧啶碱（嘧啶碱（UMP）合成的元素来源）合成的元素来源=o=odR-5-P湖 北 工 业 大 学湖 北 工 业 大 学补救合成补救合成 嘧啶核苷酸的合成代谢嘧啶核苷酸的合成代谢嘧啶嘧啶 PRPP嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸 PPi嘧啶磷酸核糖嘧啶磷酸核糖转移酶转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷UMP尿苷激酶尿苷激酶ATPADP胸苷激酶胸苷激酶 恶性肿瘤的指征恶性肿瘤的指征脱氧胸苷脱氧胸苷TMP胸苷激酶胸苷激酶ATPADP湖 北 工 业 大 学UMP UDP、UT
8、PATPCTP（氨基化（氨基化 GLn） 由由UTPUTP生成生成CTPCTP的反应发生的反应发生在三磷酸核苷的水平上。在三磷酸核苷的水平上。湖 北 工 业 大 学脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的合成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸还原而成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸还原而成1.1.在在NDPNDP（核苷二磷酸）水平上：（核苷二磷酸）水平上：ADP dADP dATPGDP dGDP dGTPCDP dCDP dCTPH2 H2OATP ADP酶酶1酶酶2酶酶1：核糖核苷酸还原酶：核糖核苷酸还原酶 酶酶2：激酶：激酶湖 北 工 业 大 学2. dTTP的生成的生成UDP dUDPdUMP
9、dTMP dTDPdTTPdCMPH2H2OPi甲基化甲基化脱氨基脱氨基（主要）（主要）N5，N10-甲烯四氢叶酸甲烯四氢叶酸湖 北 工 业 大 学（二）核苷酸的分解代谢（二）核苷酸的分解代谢1.1.嘌呤核苷酸分解代谢嘌呤核苷酸分解代谢嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸 嘌呤核苷嘌呤核苷核苷酸酶核苷酸酶PiPi嘌呤碱嘌呤碱 + + 磷酸核糖磷酸核糖核苷磷核苷磷 酸化酶酸化酶尿酸尿酸 ( (终产物终产物) )HMP湖 北 工 业 大 学 嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸的分解代谢湖 北 工 业 大 学嘌呤核苷酸分解代谢特点嘌呤核苷酸分解代谢特点: :1 1、环打不破、环打不破; ;2 2、最终产物、最终产物:
10、:尿酸尿酸; ;3 3、嘌呤代谢障碍、嘌呤代谢障碍: :痛风症痛风症血尿酸正常含量血尿酸正常含量:149-416umol/L,:149-416umol/L,溶解度低溶解度低. .嘌呤代谢障碍时嘌呤代谢障碍时, ,血尿酸浓度升高血尿酸浓度升高, ,尿酸盐尿酸盐结晶沉积于软组织、软骨及关节等处结晶沉积于软组织、软骨及关节等处, ,而导而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病致关节炎、尿路结石及肾脏疾病. .湖 北 工 业 大 学2 2、嘧啶核苷酸的分解代谢、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸 嘧啶碱嘧啶碱+ +磷酸核糖磷酸核糖胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶终产物终产物NHNH3 3、COCO2 2、-丙氨
11、酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶 NHNH3 3、COCO2 2、-氨基丁酸氨基丁酸终产物终产物湖 北 工 业 大 学湖 北 工 业 大 学嘧啶核苷酸分解代谢特点嘧啶核苷酸分解代谢特点: :1 1、环被打破、环被打破; ;2 2、终产物、终产物:NH:NH3 3、COCO2.2.湖 北 工 业 大 学二、二、DNA的生物合成的生物合成 复制复制复制复制: :以亲代以亲代DNADNA为模板为模板, ,将亲代将亲代DNADNA上上 的遗传信息复制到子代的遗传信息复制到子代DNADNA分子分子 上的过程。上的过程。亲代亲代DNA子代子代DNA复制复制湖 北 工 业 大 学转录转录: :以以DNADNA为模板
12、合成与为模板合成与DNADNA某段某段 核苷酸顺序相对应的核苷酸顺序相对应的RNARNA分子，分子， 将遗传信息传递到将遗传信息传递到RNARNA分子中分子中 的过程。的过程。DNARNA转录转录湖 北 工 业 大 学翻译翻译: :以以RNARNA中中mRNAmRNA为模板为模板, ,按照按照 其核苷酸顺序所组成的密码指其核苷酸顺序所组成的密码指 导蛋白质的合成的过程。导蛋白质的合成的过程。mRNA蛋白质蛋白质翻译翻译各种信息各种信息 各种蛋白质各种蛋白质湖 北 工 业 大 学 转录转录 翻译翻译 DNA RNA 蛋白质蛋白质 mRNA tRNA 反转录反转录 rRNA 转录、翻译转录、翻译
13、RNA（病毒病毒） 蛋白质（病毒）蛋白质（病毒） 中心法则中心法则遗传信息传递的规律遗传信息传递的规律( (复制、转录、翻译复制、转录、翻译).).复复制制复复制制湖 北 工 业 大 学( (一一) )DNA的复制的复制1 1、复制方式、复制方式: :半保留复制半保留复制定义定义: :以以DNADNA分子中的每一条链为模分子中的每一条链为模 板板, ,通过碱基配对，合成两个新通过碱基配对，合成两个新 的的DNADNA分子分子( (子代子代DNA),DNA),每个新每个新 DNA DNA分子的两条链中，其中一分子的两条链中，其中一 条链来自亲代条链来自亲代DNA,DNA,另一条链是另一条链是 新
14、合成的。新合成的。湖 北 工 业 大 学DNA的半保留复制的半保留复制ATCGATCGTAGCTAGCATCGTAGCATCGTAGC湖 北 工 业 大 学2 2、DNA的复制过程的复制过程( (四步四步) )基本条件基本条件: :A A、模板、模板DNA(DNA(母链母链););B B、原料、原料: :三磷酸脱氧核苷三磷酸脱氧核苷 (dNTP) (dNTP) dATPdATP、dGTPdGTP、dCTPdCTP、dTTP;dTTP;C C、参与、参与DNADNA复制的酶复制的酶: : DNADNA指导的指导的DNADNA聚合酶、引物酶、聚合酶、引物酶、 连接酶、解链酶等连接酶、解链酶等. .
15、湖 北 工 业 大 学(1)DNA复制的起始及复制的起始及RNA引物的生成引物的生成解旋酶、旋转酶解旋酶、旋转酶 DNA DNA结合蛋白结合蛋白DNADNA双链双链 复制叉复制叉 起始位点起始位点引物酶引物酶NTPNTP RNA RNA引物引物( 5( 5 3 3-OH-OH) )(5-100(5-100个核苷酸个核苷酸) )合成合成辨认辨认湖 北 工 业 大 学DNA复制过程模式图复制过程模式图DNADNA旋转酶旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白结合蛋白引物引物RNA引物酶引物酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA连连 接接 酶酶RNA引物引物解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶复制叉移
16、动方向复制叉移动方向 5 33 53 5湖 北 工 业 大 学(2)(2)DNA片段的生成片段的生成DNADNA双链双链5353DNA聚合酶聚合酶 ( 5 3)连续合成连续合成 不连续合成不连续合成冈崎片段冈崎片段完整完整DNADNA双链双链连连 接接湖 北 工 业 大 学DNA复制过程模式图复制过程模式图DNADNA旋转酶旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白结合蛋白引物引物RNA引物酶引物酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA连连 接接 酶酶RNA引物引物解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶复制叉移动方向复制叉移动方向 5 3353 5湖 北 工 业 大 学(3)RNA引物的水解引物的水解
17、RNA引物引物 DNA核酸酶核酸酶DNADNA聚合酶聚合酶延长延长湖 北 工 业 大 学(4)(4)完整完整DNA分子的形成分子的形成DNA连接酶连接酶DNADNADNA湖 北 工 业 大 学DNA复制过程模式图复制过程模式图DNADNA旋转酶旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白结合蛋白引物引物RNA引物酶引物酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA连连 接接 酶酶RNA引物引物解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶复制叉移动方向复制叉移动方向 5 3353 5湖 北 工 业 大 学某些病毒以某些病毒以RNARNA为模板为模板, ,合合成成DNADNA的过程的过程, ,称为称为逆转录逆转录. .
18、催化上述反应的酶称为催化上述反应的酶称为逆转录酶逆转录酶, ,又称又称RNARNA指导的指导的DNADNA聚合酶聚合酶. .该酶存在于所该酶存在于所有致瘤有致瘤RNARNA病毒中病毒中, ,其功能可能与被病其功能可能与被病毒感染的细胞的恶性转化有关毒感染的细胞的恶性转化有关. .( (二二) )逆转录过程逆转录过程湖 北 工 业 大 学 RNA RNA-DNA 双链双链DNA逆转录酶逆转录酶 逆转录酶逆转录酶复制或表达复制或表达 插入宿主细胞插入宿主细胞DNADNA中中 病毒蛋白病毒蛋白 mRNA mRNA 转录转录（病毒）（病毒） （杂交体）（杂交体）翻译翻译(DNA破坏破坏)(细胞癌变细胞
19、癌变)湖 北 工 业 大 学三、三、RNA的生物合成的生物合成 转录转录定义定义: :以以DNADNA为模板合成与为模板合成与DNADNA某段某段 核苷酸顺序相对应的核苷酸顺序相对应的RNARNA分子，分子， 将遗传信息传递到将遗传信息传递到RNARNA分子中分子中 的过程。的过程。DNARNA转录转录原料原料: :四种四种NTP(ATP GTP CTP UTP)湖 北 工 业 大 学遗传信息遗传信息: :即即DNADNA片段中的核苷酸排列顺序片段中的核苷酸排列顺序. .RNA的生物合成的生物合成 转录转录分类分类 : : mRNA tRNA rRNAmRNA tRNA rRNA特点特点: :
20、以以DNADNA双链中的一条双链中的一条 链的某个片段为模板链的某个片段为模板. .有意义链有意义链: :有指导转录作用的一条有指导转录作用的一条DNADNA链链. .反意义链反意义链: :无转录功能的一条无转录功能的一条DNADNA链链. .湖 北 工 业 大 学RNA的转录过程的转录过程( (三步三步) )1.1.起始起始DNADNA特殊位点特殊位点启动子启动子RNARNA聚合酶聚合酶结合结合DNADNA解旋解旋形成第一个磷酸二酯键形成第一个磷酸二酯键湖 北 工 业 大 学T C G A G T A CA G C T C A T GC G A G U A CG C A URNA聚合酶聚合酶
21、反意义链反意义链有意义链有意义链RNAPPi5 55 55 53 33 3GTPUTPCTPATPUTPRNA在在DNA模板上的生物合成模板上的生物合成3 3湖 北 工 业 大 学2.2.延长延长催化酶催化酶:RNA:RNA聚合酶聚合酶酶移动方向酶移动方向: :沿沿DNADNA模板模板 5 5 3 3方向方向RNARNA合成方向合成方向: 3: 3 5 5原则原则: :在有意义链上在有意义链上 碱基互补配对碱基互补配对湖 北 工 业 大 学T C G A G T A CA G C T C A T GC G A G U A CG C A URNA聚合酶聚合酶反意义链反意义链有意义链有意义链RNA
22、PPi5 55 55 53 33 3GTPUTPCTPATPUTPRNA在在DNA模板上的生物合成模板上的生物合成3 3湖 北 工 业 大 学3.3.终止终止DNADNA终止转录终止转录信号信号RNARNA聚合酶聚合酶识别识别转录终止转录终止RNARNA聚合酶及聚合酶及新新RNARNA链脱落链脱落转录完成转录完成湖 北 工 业 大 学T C G A G T A CA G C T C A T GC G A G U A CG C A URNA聚合酶聚合酶反意义链反意义链有意义链有意义链RNAPPi5 55 55 53 33 3GTPUTPCTPATPUTPRNA在在DNA模板上的生物合成模板上的生
23、物合成3 3起起终终湖 北 工 业 大 学 哺乳动物细胞中哺乳动物细胞中,RNA,RNA聚合酶和聚合酶和DNADNA主要分布在细胞核内主要分布在细胞核内, ,因而因而RNARNA主要在细胞核内合成主要在细胞核内合成. . 转录合成的转录合成的RNARNA是是rRNArRNA、tRNAtRNA、mRNAmRNA的前体的前体, ,还需经过加工修饰后才还需经过加工修饰后才具有生物学功能具有生物学功能. .湖 北 工 业 大 学翻译翻译: :以以RNARNA中中mRNAmRNA为模板为模板, ,按照其按照其 核苷酸顺序所组成的密码指核苷酸顺序所组成的密码指 导蛋白质的合成的过程导蛋白质的合成的过程.
24、.mRNA蛋白质蛋白质翻译翻译 各种信息各种信息 各种蛋白质各种蛋白质（核苷酸排列顺序）（氨基酸排列顺序）（核苷酸排列顺序）（氨基酸排列顺序） 第二节第二节第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成湖 北 工 业 大 学原料原料：2020种氨基酸种氨基酸条件条件：mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA ATP ATP、GTPGTP等供能物质等供能物质 无机离子、有关的酶、无机离子、有关的酶、 蛋白因子等。蛋白因子等。湖 北 工 业 大 学 RNA RNA在蛋白质的在蛋白质的在蛋白质的在蛋白质的生物合成中的作用生物合成中的作用生物合成中的作用生物
25、合成中的作用湖 北 工 业 大 学( (一一一一) ) mRNAmRNA 是带有是带有DNADNA遗传信息指导蛋白质合遗传信息指导蛋白质合成的直接模板成的直接模板. .以以mRNAmRNA为模板为模板, ,合成一合成一定结构的多肽链的过程定结构的多肽链的过程( (翻译翻译),),就是将就是将mRNAmRNA分子中的核苷酸排列顺序转变成分子中的核苷酸排列顺序转变成蛋白质分子中的氨基酸排列顺序蛋白质分子中的氨基酸排列顺序. .湖 北 工 业 大 学氨基酸密码氨基酸密码氨基酸密码氨基酸密码 mRNA mRNA分子中分子中, ,每三个相邻的核每三个相邻的核苷酸组成的三联体代表某种氨基酸苷酸组成的三联体
26、代表某种氨基酸或其它信息或其它信息, ,称为称为密码子密码子或或三联密码三联密码. .湖 北 工 业 大 学 四种核苷酸编成三联体可形成四种核苷酸编成三联体可形成4 43 3个即个即6464个密码子个密码子. .其中其中: :1.1.一个起始密码一个起始密码: :AUGAUG 位于位于mRNAmRNA的的5-5-末端末端, ,并兼作并兼作 蛋氨酸的密码蛋氨酸的密码. .2.2.三个终止密码三个终止密码: :UAA UGA UAGUAA UGA UAG 位于位于mRNAmRNA的的3 3- -末端末端3.3.多数氨基酸拥有多数氨基酸拥有2-42-4个密码个密码. .湖 北 工 业 大 学遗传密码
27、的特点遗传密码的特点遗传密码的特点遗传密码的特点: : : :1.1.连续性；连续性；2.2.简并性；简并性；3.3.通用性；通用性；4. 4. 摆动性。摆动性。 摆动性摆动性(wobble hypothesis)： mRNA密码子的前两位碱基和密码子的前两位碱基和tRNA的反密码严格配对。而密码第三位碱基与反密码第一位碱基的反密码严格配对。而密码第三位碱基与反密码第一位碱基不严格遵守配对规则，称为密码配对的摆动性。即密码的第一、不严格遵守配对规则，称为密码配对的摆动性。即密码的第一、第二碱基是必需严格按标准配对第二碱基是必需严格按标准配对(A-U、G-C)，而第三碱基则不然，而第三碱基则不然
28、，它的配对不如此严格，可以有一定程度的摆动灵活性，但也不是它的配对不如此严格，可以有一定程度的摆动灵活性，但也不是可以任意组合，只限于表中所列举的配对。可以任意组合，只限于表中所列举的配对。tRNAtRNA反密码子第一个碱基反密码子第一个碱基I IU UC CA AG GmRNAmRNA密码子第三个碱基密码子第三个碱基U,C,AU,C,AA,GA,GG GU UU,CU,C 密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象 湖 北 工 业 大 学( ( ( (二二二二) ) ) ) tRNAtRNA tRNA tRNA是氨基酸的转运工具是氨基酸的转运工具, ,能能携带活化的氨基酸到
29、核蛋白体携带活化的氨基酸到核蛋白体. . tRNA tRNA有特异性有特异性, ,至少有至少有2020种以种以上上. .每种每种tRNAtRNA的反密码环顶端均有的反密码环顶端均有由三个核苷酸组成的反密码由三个核苷酸组成的反密码, ,能与能与mRNAmRNA上相应的密码互补结合上相应的密码互补结合( (碱基碱基互补配对互补配对).).湖 北 工 业 大 学酪酪5 55 53 3AUGGUU UAC ACA酪氨酰酪氨酰- tRNA反密码反密码mRNA密码与反密码的碱基配对密码与反密码的碱基配对湖 北 工 业 大 学( (三三三三) rRNA) rRNA rRNA rRNA与蛋白质组成核蛋白体与蛋
30、白质组成核蛋白体, ,是蛋白质合成的场所是蛋白质合成的场所. .由大小两个由大小两个亚基组成亚基组成: :小亚基小亚基: :与与mRNAmRNA结合结合, ,沿沿5 5 3 3 方向移动方向移动. .大亚基大亚基: :受位受位(A(A位位):): 结合氨基酰结合氨基酰-tRNA-tRNA给位给位(P(P位位):):成肽成肽湖 北 工 业 大 学AUG ACA5 5蛋蛋苏苏UGUGUU3 3受受 位位(A位位)给给 位位(P位位)大亚基大亚基小亚基小亚基湖 北 工 业 大 学蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程1 1、准备阶段：、准备阶段： 氨基酸的活化与转运
31、。氨基酸的活化与转运。2 2、中心环节：、中心环节： 核蛋白体循环核蛋白体循环- -活化氨基酸活化氨基酸 在核蛋白体上的缩合组装。在核蛋白体上的缩合组装。湖 北 工 业 大 学氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转运1 1、反应式：、反应式：AA + tRNA + ATPAA + tRNA + ATP氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA+AMP+PPi +AMP+PPi 2 2、AAAA结合位置：结合位置：AAAA的的-羧基与羧基与tRNAtRNA活末端腺苷酸中活末端腺苷酸中核糖核糖2 2- -或或3 3- -羟基以酯键相
32、结合。羟基以酯键相结合。 tRNA-CCA-OHtRNA-CCA-OH（R-3R-3-OH-OH）湖 北 工 业 大 学核蛋白体循环（三阶段）核蛋白体循环（三阶段）核蛋白体循环（三阶段）核蛋白体循环（三阶段）1 1、起始阶段、起始阶段2 2、延伸阶段、延伸阶段3 3、终止阶段、终止阶段湖 北 工 业 大 学肽链合成的起始阶段肽链合成的起始阶段1.1.mRNAmRNA与小亚基结合与小亚基结合2.2.AUGAUG与蛋氨酰与蛋氨酰- -tRNAtRNA结合结合3.3.大小亚基结合大小亚基结合湖 北 工 业 大 学AUG ACA5533AUG ACA5533UACUACAUG ACA5533小亚基小亚
33、基mRNA蛋氨酰蛋氨酰tRNA GTP大亚基大亚基GDP+Pi受位受位给位给位蛋蛋蛋蛋肽链合成的起始阶段肽链合成的起始阶段湖 北 工 业 大 学肽链合成的延伸阶段肽链合成的延伸阶段1.1.进位进位: :氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA进入受位进入受位; ;2.2.转肽转肽: :形成肽键形成肽键, ,在转肽酶作用下在转肽酶作用下, , 给位与受位结合给位与受位结合; ;3.3.移位移位: :核蛋白体向核蛋白体向3 3-端移动一个端移动一个 密码子的位置密码子的位置, ,空出受位空出受位, , 不断地进位、转肽、移位不断地进位、转肽、移位, , 使肽链延长使肽链延长. .湖 北 工 业 大 学AU
34、G ACA5533UAC蛋蛋苏苏UGUAUG ACA55UAC蛋蛋苏苏UGUGUUAUG ACA55UAC蛋蛋苏苏UGUGUUAUG ACA55蛋蛋苏苏UGUGUU333333GTP GDP+PiGDP+PiGTP起始复合体起始复合体进位进位转肽转肽移位移位Mg+K+湖 北 工 业 大 学肽链合成的终止阶段肽链合成的终止阶段1.1.出现终止密码并与终止因子结合出现终止密码并与终止因子结合; ;2.2.肽键水解肽键水解, ,多肽释放多肽释放; ;3.3.tRNA,mRNAtRNA,mRNA, ,大小亚基解离大小亚基解离. .湖 北 工 业 大 学AUG UAA55UACAUG UAA55UAC3
35、333终终终终AUG UAA55UAC33终终5533UAC终终肽链肽链湖 北 工 业 大 学多核蛋白体循环多核蛋白体循环多核蛋白体循环多核蛋白体循环 多个核蛋白体在一条多个核蛋白体在一条mRNAmRNA链上链上, ,间隔一定距离间隔一定距离, ,从从5 5-端向端向3 3-端移动端移动, ,同时合成多条肽链同时合成多条肽链. .合成后的多肽链合成后的多肽链必须经加工、修饰才能成为具有特定必须经加工、修饰才能成为具有特定生物学活性的蛋白质生物学活性的蛋白质. .湖 北 工 业 大 学三、蛋白质合成的调节三、蛋白质合成的调节三、蛋白质合成的调节三、蛋白质合成的调节（一）转录水平的调节（一）转录水
36、平的调节（二）翻译水平的调节（二）翻译水平的调节湖 北 工 业 大 学基因操纵子调节系统示意图基因操纵子调节系统示意图 调节基因调节基因 启动基因启动基因 操纵基因操纵基因 结构基因结构基因 DNA 转录转录 （ ） RNA聚合酶聚合酶 （+） 转录转录 翻译翻译 mRNA 翻译翻译 阻遏蛋白阻遏蛋白 蛋白质蛋白质 诱导剂诱导剂 控制区控制区 信息区信息区操纵子操纵子(R)(P)(O)(S)湖 北 工 业 大 学镰刀形红细胞性贫血病镰刀形红细胞性贫血病Hb-SHb-S中遗传信息的异常中遗传信息的异常 DNA . TGT GGG CTT CTT TTT . 正正 常常 mRNA ACA CCC
37、GAA GAA AAA . HbA氨基端氨基端. 苏苏 脯脯 谷谷 谷谷 赖赖 DNA . TGT GGG CTT CTT TTT . 异异 常常 mRNA ACA CCC GUA GAA AAA . HbS氨基端氨基端. 苏苏 脯脯 缬缬 谷谷 赖赖湖 北 工 业 大 学（二）抗生素对蛋白质生物合成的影响（二）抗生素对蛋白质生物合成的影响 抗生素可作用于从抗生素可作用于从DNADNA复制到复制到蛋白质合成的各个环节，通过阻抑蛋白质合成的各个环节，通过阻抑细菌或肿瘤细胞的蛋白质合成，而细菌或肿瘤细胞的蛋白质合成，而发挥药理作用。发挥药理作用。湖 北 工 业 大 学1.1.通过影响转录来抑制细菌
38、蛋白合成通过影响转录来抑制细菌蛋白合成如如: : 争光霉素争光霉素及及放线菌素放线菌素可抑制可抑制 DNA DNA模板活性模板活性; ; 利福霉素利福霉素能抑制细菌的能抑制细菌的RNARNA聚合酶聚合酶. .湖 北 工 业 大 学2.2.通过影响翻译来抑制细菌蛋白合成通过影响翻译来抑制细菌蛋白合成如：如： 四环素四环素能与细菌核蛋白体小亚能与细菌核蛋白体小亚 基结合基结合, ,使之变构而抑制进位使之变构而抑制进位; ; 链霉素链霉素抑制细菌蛋白合成起始抑制细菌蛋白合成起始 阶段阶段, ,干扰蛋白合成干扰蛋白合成. . 氯霉素氯霉素与细菌核蛋白体大亚基与细菌核蛋白体大亚基 结合结合, ,抑制转肽酶活性而阻止肽链形成抑制转肽酶活性而阻止肽链形成. .湖 北 工 业 大 学
