蛋白质与核酸代谢及DNA合成

1、蛋白质的重要性在前面已经论述，蛋白质是一蛋白质的重要性在前面已经论述，蛋白质是一切生命不可缺少的物质，不仅因为蛋白质是构成组切生命不可缺少的物质，不仅因为蛋白质是构成组织器官的基本成分，而且更重要的是蛋白质是体内织器官的基本成分，而且更重要的是蛋白质是体内代谢必不可少的物质，不能被其他的营养物质所代代谢必不可少的物质，不能被其他的营养物质所代替，蛋白质本身不断地自我更新，不断地进行合成替，蛋白质本身不断地自我更新，不断地进行合成与分解。与分解。多肽多肽-氨基和-羧基的变化是相类似的。氨基酸的分解代谢的一般途径就是指的这些具有普遍的变化1、氧化脱氨基作用、氧化脱氨基作用（普遍存在于动、植物）在有

2、氧作用下，氨基酸进行氧化脱氨作用，产物是酮酸和氨（谷氨酸脱氢酶在动、植物体内分布广泛，且活性及专一性很强，只对L-谷氨酸起催化作用。）2、转氨作用、转氨作用AA 和酮酸之间氨基的转移作用，是氨基酸脱去氨基的一种重要形式。转氨基作用是在转氨酶的催化下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变为-酮酸催化转氨基作用的酶叫转氨酶或氨基转移酶，种类繁多分布广泛。辅酶均为磷酸吡哆醛（B6 的磷醛酯）3 3、 联合脱氨基作用联合脱氨基作用转氨+氧化脱氨： AA 的转氨作用虽然在生物体内普遍存在，但只靠转氨作用并不能最终使氨基脱掉。同时氧化脱氨作用也不能满足机体脱氨基的需要。

3、由于生物体内普遍存在着酮戊二酸作为氨基受体的转氨酶。因此一般氨基酸不直接氧化脱氨，而是先与酮戊二酸通过转氨形成相应的a-酮酸和谷氨酸，谷氨酸再通过谷氨酸脱氢酶脱氨基。( (二二) )、氨基酸分解产物的去向、氨基酸分解产物的去向1 1、NH3 NH3 的去路的去路氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏感，血中极敏感，血中1%1%的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外须排出体外A、重新形成氨基酸：重新合成氨基酸。当组织细胞中碳水化合物代谢旺盛时，氨可与碳水化合物转化成的酮酸发生氨基化反应重新生成氨基酸

4、。虽然通过脱氨基作用产生的氨再用来合成AA 时并不能增加AA 的数量，但却能改变AA 的种类。B、形成酰胺（消除NH3 毒害，贮存NH3）：生成Gln 和Asn，一方面是生物体贮藏和运输氨的主要形式，也是解除氨毒害的最主要途径。另一方面还可作为蛋白质合成的原料。C、尿素的生成和鸟氨酸循环：在哺乳动物体内，氨的主要去路是在肝脏中合成尿素并随尿排出体外。在部分植物体内尿素的形成既能解除氨毒，又是氨的一种贮存形式。鸟氨酸循环鸟氨酸循环(1) 氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 (2) 瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成 (3) 精氨酸的合成精氨酸的合成 (4) 精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素 每循环一

5、次，形成一分子尿素，可清除两分子氨（来自于每循环一次，形成一分子尿素，可清除两分子氨（来自于氨分氨分子和子和Asp天冬氨酸分子天冬氨酸分子）和一分子）和一分子C02。尿素属中性无毒物质。尿素属中性无毒物质。鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸2、-酮酸的代谢去路（酮酸的代谢去路（C 架的去路架的去路）A、形成新的氨基酸B、形成乙酰CoA： 经丙酮酸到乙酰经丙酮酸到乙酰- -CoACoA的途径：的途径：丙、甘、丝、苏、半胱氨酸。 经乙酰乙酰经乙酰乙酰- -CoACoA到乙酰到乙酰- -CoACoA的途径：的途径：苯丙、酪氨酸、亮、赖、色氨酸 酮戊二酸：精、组、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸。琥珀酰CoA ：甲硫氨

6、酸、异亮氨酸、缬氨酸。延胡索酸：苯丙氨酸和酪氨酸（两条途径）苯丙氨酸和酪氨酸（两条途径）。草酰乙酸：天冬酰胺和天冬氨酸。参加TCA 循环，氧化成CO2 和水，产生能量生糖氨基酸和生酮氨基酸凡能形成凡能形成丙酮酸、草酰乙酸、丙酮酸、草酰乙酸、酮戊酮戊二酸二酸的氨基酸称为生糖氨基酸。的氨基酸称为生糖氨基酸。因为这些物质都能导致生成葡萄糖和糖原。能转变为乙酰乙酰COA（苯丙、酪氨酸、亮、赖、色氨酸5种），或乙酰乙酸和羟丁酸的氨基酸。既能生成糖又能生成酮体的AA 称为生糖兼生酮AA。如苯丙氨酸和酪氨酸。核苷酶核酸酶核苷酸酶NNNHNNH2NNHNH2ONHNHOO嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成（利用

7、同位素标记可知）（利用同位素标记可知）NNC123547689CO2Asp：天：天门冬氨酸门冬氨酸一碳单位一碳单位Gln甘氨酸：甘氨酸：4.5.7位碳位碳一碳单位一碳单位N5,N10-次甲基四氢叶酸次甲基四氢叶酸5-磷酸核糖焦磷酸（磷酸核糖焦磷酸（PRPP）是核糖的活化形式，由是核糖的活化形式，由核糖核糖-5-磷酸磷酸与与ATP在在核糖磷酸焦核糖磷酸焦磷酸激酶磷酸激酶催化下生成。催化下生成。嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成CO2GlnAsp中心法则中心法则 Central DogmaCentral DogmaRNARNADNADNA蛋白质蛋白质转录翻译复制逆转录少数病毒复制翻译翻译 蛋白质蛋白

8、质（病毒）（病毒）1.1.复制的起始点、方向和方式复制的起始点、方向和方式 亲代DNA开链，复制起始点呈叉型移动复制叉复制叉亲代亲代DNA DNA 分子分子3535复制起始点（复制起始点（oriori）：DNA复制要从DNA分子的特定部位开始，此部位称复制起始点复制起始点原核和质粒：一个起始点真核：多个起始点oriori复制眼概念复制眼概念 DNADNA复制的酶学复制的酶学1. 1. 模板：解开成单链的模板：解开成单链的DNADNA母链母链3. DNA3. DNA聚合酶，聚合酶，DNA-polDNA-pol2. 2. 底物底物dNTP dNTP ：dATPdATP，dGTPdGTP，dCTPd

9、CTP，dTTP dTTP 4. 4. 引物（引物（primerprimer）：）：RNARNA引物引物5. 5. 其他酶和蛋白质因子其他酶和蛋白质因子解旋酶解旋酶解螺旋酶解螺旋酶作用作用：断裂互补碱基间的氢键，使：断裂互补碱基间的氢键，使DNADNA成单链成单链dnaA、B、CDnaA、B、CATP单链单链DNADNA结合蛋白（结合蛋白（SSBSSB）作用作用：防止单链防止单链DNADNA重重新形成双链，防止单新形成双链，防止单链链DNADNA被核酸酶水解被核酸酶水解引物酶引物酶 5 5 5 5 催化催化RNARNA引物引物合成的酶叫合成的酶叫引物酶引物酶，它是一种特，它是一种特殊的殊的RN

10、ARNA聚合酶聚合酶 DNADNA合成需在合成需在RNARNA引物引物的基础上进行的基础上进行RNARNA引物引物5 5 3 3 5 5 3 3 解解螺旋酶螺旋酶 原核生物基因是环状原核生物基因是环状DNADNA，双向复制的复制片，双向复制的复制片段在复制的终止点段在复制的终止点(ter)(ter)处汇合。处汇合。orioriterterE.coliE.coli82823232oriori terterSV40SV4050500 0（3 3）复制的终止）复制的终止真核生物真核生物端粒的形成端粒的形成1.1.半不连续性：半不连续性：DNADNA复制过程中，一条链是连续复制过程中，一条链是连续复制

11、，另一条链是不连续复制的现象复制，另一条链是不连续复制的现象 几个重要概念几个重要概念 3. 3. 随从链随从链: : 链的延长方向链的延长方向(5(53 3) )与解链方与解链方向相反，为不连续复制向相反，为不连续复制2.2.领头链领头链: :链的延长方向链的延长方向(5(5 3 3) )与解链方向与解链方向相同相同, , 为连续复制为连续复制逆转录现象和逆转录酶 逆转录：RNA指导下的DNA合成作用，以RNA为模板在逆转录酶催化下，由dNTP聚合成DNA的作用，新生DNA分子存有RNA基因组的信息 逆转录酶:又称为反转录酶，为依赖RNA的DNA聚合酶逆转录酶是逆转录酶是多功能酶多功能酶，有

12、三种酶活性：，有三种酶活性：1. 1. 逆转录活性：逆转录活性：即以即以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA2. RNase2. RNase活性：活性：水解水解RNARNA:DNA:DNA中的中的RNARNA3. DNA pol3. DNA pol活性：活性：以以DNADNA为模板合成为模板合成DNADNA特点：无外切酶活性，转录错误率高210-4DNA的损伤和修复的损伤和修复修复修复 (repairing)：是指针对已发：是指针对已发生的缺陷而进行的补救机制。生的缺陷而进行的补救机制。(一)、错配修复v原核细胞内存在原核细胞内存在DamDam甲基化酶，能使位于甲基化酶，能使位于5GA

13、TC5GATC序列中序列中腺苷酸的腺苷酸的N N6 6位甲基化位甲基化。v复制后复制后DNADNA在短期内（数分钟）为半甲基化的在短期内（数分钟）为半甲基化的GATCGATC序列，一旦发现错配碱基，即将未甲基序列，一旦发现错配碱基，即将未甲基化链切除一段包含错误碱基的序列，并以甲化链切除一段包含错误碱基的序列，并以甲基化的链为模板进行修复。基化的链为模板进行修复。（二）直接修复生物体内存在多种生物体内存在多种DNADNA损伤以后而并不需要损伤以后而并不需要切除碱基或核苷酸的机制，这种修复方式切除碱基或核苷酸的机制，这种修复方式称为称为DNADNA的直接修复的直接修复。紫外线照射后可使紫外线照射后可使DNADNA分子中同一条链两相分子中同一条链两相邻邻T T碱基之间形成二聚体（碱基之间形成二聚体（ TT TT ）。）。DNA紫外线损伤的光复合酶修复紫外线损伤的光复合酶修复 ( (三三) )切除修复切除修复（四、重组修复）遗传信息有缺损的子代遗传信息有缺损的子代DNADNA分子通过遗传重组分子通过遗传重组的方式加以弥补，即从同源的方式加以弥补，即从同源DNADNA的母链上将相的母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后用再应核苷酸序列片段移至子