第十章核酸代谢与蛋白质生物合成课件

第十章核酸代谢和蛋白质的生物合成第十章1核酸是生物遗传的物质基础,蛋白质是生命活动的体现者.DNA子代DNA信使RNA蛋白质

复制转录翻译密码蛋白质生物合成依赖核酸正常功能,核酸生物合成及基因表达的调节需要蛋白质参与.核酸是生物遗传的物质基础,DNA子代DN2核酸的消化膳食核蛋白蛋白质蛋白代谢

核酸DNA、RNA

胃酸单核苷酸磷酸核苷嘧啶核苷嘌呤核苷核糖或脱氧核糖嘧啶碱核糖或脱氧核糖嘌呤碱胰核酸酶胰、肠核苷酸酶嘌呤核苷酶嘧啶核苷酶核酸的消化膳食核蛋白蛋白质3第一节核酸代谢一、核苷酸的代谢二、DNA的生物合成复制三、RNA的生物合成转录第一节核酸代谢一、核苷酸的代谢4(一)核苷酸的生物合成1.部位:肝脏为主,小肠和胸腺其次.2.原料:天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、谷氨酰胺(Gln)、CO2、一碳基团、5-磷酸核糖3.过程:嘌呤核糖核苷酸的合成(一)核苷酸的生物合成1.部位:肝脏为主,小肠和胸腺其次.嘌5R-5-P1-焦磷酸-5-磷酸核糖（PRPP）AMPATP酶次黄嘌呤核苷酸

（IMP）

AMP、GMPR-5-P1-焦磷酸-5-磷酸核糖AMPATP次黄嘌呤核苷酸6图9-2次黄嘌呤碱合成的原料来源甘氨酸R-5’-P6-磷酸葡萄糖图9-2次黄嘌呤碱合成的原料来源甘氨酸R-5’-7天冬氨酸，Mg2+，GTP腺苷酸代琥珀酸合成酶延胡索酸腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸AMPIMPIMP脱氢酶NAD+H2ONADH+H+XMPGMP合成酶谷氨酰氨Mg2+,ATP谷氨酸GMP由IMP合成AMP及GMP天冬氨酸，Mg2+，GTP腺苷酸代琥珀酸延胡索酸腺苷酸代琥珀8NMPNDPNTPATPADPATPADP激酶激酶（N：嘌呤或嘧啶碱基）NMPNDP9AMP腺苷酸代琥珀酸IMPXMPGMP腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NH3NADPHNH3NADP+AMP，GMP，IMP的相互转变AMP腺苷酸代IMPXMPGMP腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NH10嘧啶核苷酸的合成1.部位：肝2.原料：天冬氨酸（Asp）、氨基甲酰磷酸（NH3+CO2）、5-磷酸核糖（R-5-P）3.过程：嘧啶核苷酸的合成1.部位：肝2.原料：天冬氨酸（Asp）、311氨基甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=o=odR-5-P氨基甲酰天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=o=odR-12UMPUDP、UTPATPCTP（氨基化GLn）

由UTP生成CTP的反应发生在三磷酸核苷的水平上。UMPU13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1.在NDP（核苷二磷酸）水平上：ADPdADPdATPGDPdGDPdGTPCDPdCDPdCTPH2H2OATPADP酶1酶2酶1：核糖核苷酸还原酶酶2：激酶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1142，dTTP的生成UDPdUDPdUMPdTMPdTDPdTTPdCMPH2H2OPi甲基化脱氨基（主要）N5，N10-甲烯四氢叶酸2，dTTP的生成UDPdUDPd15（二）核苷酸的分解代谢1.嘌呤核苷酸分解代谢嘌呤核苷酸嘌呤核苷核苷酸酶Pi嘌呤碱+磷酸核糖核苷磷酸化酶尿酸(终产物)（二）核苷酸的分解代谢1.嘌呤核苷酸分解代谢嘌呤核苷酸16AMPGMP核苷酸酶H2OPi腺苷腺苷脱氨酶H2ONH3次黄苷H2ONH3脱氨酶核苷酸酶H2OPi还原酶NADPH+H+NADP+NH3IMP鸟苷H2OPi核苷磷酸化酶Pi1-磷酸核糖(接下页)嘌呤核苷酸的分解代谢-1AMPGMP核苷酸酶H2OPi腺苷腺苷脱氨酶H2ONH3次黄17（接上页）核苷磷酸化酶Pi磷酸核糖鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化酶H2OO2H2O2鸟嘌呤酶H2ONH3黄嘌呤氧化酶H2O，O2H2O2尿酸嘌呤核苷酸的分解代谢-2（接上页）核苷磷酸Pi磷酸核糖鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化18嘌呤核苷酸分解代谢特点:1、环打不破;2、最终产物:尿酸;3、嘌呤代谢障碍:痛风症血尿酸正常含量:149-416umol/L,溶解度低.嘌呤代谢障碍时,血尿酸浓度升高,尿酸盐结晶沉积于软组织、软骨及关节等处,而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病.嘌呤核苷酸分解代谢特点:1、环打不破;血尿酸正常含量:149192、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸嘧啶碱+磷酸核糖胞嘧啶尿嘧啶终产物NH3、CO2、β-丙氨酸胸腺嘧啶

NH3、CO2、β-氨基丁酸终产物2、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸嘧啶碱+磷酸20胞嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+尿嘧啶二氢胸腺嘧啶(接下页)嘧啶硷的分解代谢-1胞嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+尿嘧啶二氢胸腺21(接上页)NADPH+H+NADP+H2O二氢尿嘧啶-脲基异丁酸H2O-脲基丙酸H2N-CH2-CH2-COOH-丙氨酸CO2+NH3H2N-CH2-CH-COOHCH2-氨基异丁酸H2OH2O嘧啶硷的分解代谢-2(接上页)NADPH+H+NADP+H2O二氢尿嘧啶-脲基异22嘧啶核苷酸分解代谢特点:1、环被打破;2、终产物:NH3、CO2.嘧啶核苷酸分解代谢特点:1、环被打破;23二、DNA的生物合成复制复制:以亲代DNA为模板,将亲代DNA上的遗传信息复制到子代DNA分子上的过程.亲代DNA子代DNA复制二、DNA的生物合成复制复制:以亲代DNA为模板,将24转录:以DNA为模板合成与DNA某段核苷酸顺序相对应的RNA分子，将遗传信息传递到RNA分子中的过程.DNARNA转录转录:以DNA为模板合成与DNA某段DNARNA转录25翻译:以RNA中mRNA为模板,按照其核苷酸顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的过程.mRNA蛋白质翻译各种信息各种蛋白质翻译:以RNA中mRNA为模板,按照mRNA蛋白质翻译各种信26中心法则遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译).

转录翻译DNARNA蛋白质

mRNAtRNA

反转录rRNA

转录、翻译RNA（病毒）蛋白质（病毒）

复制复制中心法则遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译).27(一)DNA的复制1、复制方式:半保留复制定义:以DNA分子中的每一条链为模板,通过碱基配对，合成两个新的DNA分子(子代DNA),每个新DNA分子的两条链中，其中一条链来自亲代DNA,另一条链是新合成的。(一)DNA的复制1、复制方式:半保留复制定义:以DNA分子28DNA的半保留复制ATCGATCGTAGCTAGCATCGTAGCATCGTAGCDNA的半保留复制AATTATAT292、DNA的复制过程(四步)基本条件:A、模板DNA(母链);B、原料:三磷酸脱氧核苷

dATP、dGTP、dCTP、dTTP;C、参与DNA复制的酶:

DNA指导的DNA聚合酶、引物酶、连接酶、解链酶等.2、DNA的复制过程(四步)基本条件:A、模板DNA(母链)30(1)DNA复制的起始及RNA引物的生成解旋酶、旋转酶DNA结合蛋白DNA双链

复制叉起始位点引物酶NTPRNA引物(5’3’-OH)(5-100个核苷酸)合成辨认(1)DNA复制的起始及RNA引物的生成解旋酶、旋转酶DNA31DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合32(2)DNA片段的生成DNA双链5’3’5’3’DNA聚合酶(5’3’)连续合成不连续合成冈崎片段完整DNA双链连接(2)DNA片段的生成DNA双链5’3’5’3’DNA聚合酶33DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合34(3)RNA引物的水解RNA引物

DNA核酸酶DNADNA聚合酶延长(3)RNA引物的水解RNA引物35(4)完整DNA分子的形成DNA连接酶DNADNADNA(4)完整DNA分子的形成DNA连接酶DNADNADNA36DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合37某些病毒以RNA为模板,合成DNA的过程,称为逆转录.催化上述反应的酶称为逆转录酶,又称RNA指导的DNA聚合酶.该酶存在于所有致瘤RNA病毒中,其功能可能与被病毒感染的细胞的恶性转化有关.(二)逆转录过程某些病毒以RNA为模板,合催化上述反应的酶称为逆转录酶,又称38

RNARNA-DNA双链DNA逆转录酶逆转录酶复制或表达插入宿主细胞DNA中

病毒蛋白mRNA

转录（病毒）（杂交体）翻译(DNA破坏)(细胞癌变)RNARNA-DNA39三、RNA的生物合成转录定义:以DNA为模板合成与DNA某段核苷酸顺序相对应的RNA分子，将遗传信息传递到RNA分子中的过程.DNARNA转录原料:四种NTP(ATPGTPCTPUTP)三、RNA的生物合成转录定义:以DNA为模板合40遗传信息:即DNA片段中的核苷酸排列顺序.RNA的生物合成转录分类:mRNAtRNArRNA特点:以DNA双链中的一条链的某个片段为模板.有意义链:有指导转录作用的一条DNA链.反意义链:无转录功能的一条DNA链.遗传信息:即DNA片段中的核苷酸排列顺序.RNA的生物合成41RNA的转录过程(三步)1.起始DNA特殊位点启动子RNA聚合酶结合DNA解旋形成第一个磷酸二酯键RNA的转录过程(三步)1.起始DNA特殊位点启动子RNA聚42TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’5’3’3’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’TCGAGTACAGCTCATG432.延长催化酶:RNA聚合酶酶移动方向:沿DNA模板5’3’方向RNA合成方向:3’5’原则:在有意义链上碱基互补配对2.延长催化酶:RNA聚合酶酶移动方向:沿DNA模板RNA合44TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’5’3’3’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’TCGAGTACAGCTCATG453.终止DNA终止转录信号RNA聚合酶识别转录终止RNA聚合酶及新RNA链脱落转录完成3.终止DNA终止转录信号RNA聚合酶识别转录终止RNA聚合46TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’5’3’3’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’起终TCGAGTACAGCTCATG47哺乳动物细胞中,RNA聚合酶和DNA主要分布在细胞核内,因而RNA主要在细胞核内合成.转录合成的RNA是rRNA、tRNA、mRNA的前体,还需经过加工修饰后才具有生物学功能.哺乳动物细胞中,RNA聚合酶和48翻译:以RNA中mRNA为模板,按照其核苷酸顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的过程.mRNA蛋白质翻译各种信息各种蛋白质（核苷酸排列顺序）（氨基酸排列顺序）第二节蛋白质的生物合成翻译:以RNA中mRNA为模板,按照其mRNA蛋白质翻译49原料：20种氨基酸条件：mRNA、tRNA、rRNAATP、GTP等供能物质无机离子、有关的酶、蛋白因子等。原料：20种氨基酸条件：mRNA、tRNA、rRNA50RNA在蛋白质的生物合成中的作用RNA在蛋白质的51(一)mRNA

是带有DNA遗传信息指导蛋白质合成的直接模板.以mRNA为模板,合成一定结构的多肽链的过程(翻译),就是将mRNA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.如何转变↸(一)mRNA是带有DNA遗传信息指导蛋白质合如52氨基酸密码mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组成的三联体代表某种氨基酸或其它信息,称为密码子或三联密码.氨基酸密码mRNA分子中,每三个相邻的核53四种核苷酸编成三联体可形成43个即64个密码子.其中:1.一个起始密码:AUG

位于mRNA的5’末端,并兼作蛋氨酸的密码.2.三个终止密码:UAAUGAUAG位于mRNA的3’末端3.多数氨基酸拥有2-4个密码.四种核苷酸编成三联体可形成1.一个起始密码:AUG254遗传密码的特点:1.连续性2.简并性3.摆动性4.通用性遗传密码的特点:1.连续性55(二)tRNA

tRNA是氨基酸的转运工具,能携带活化的氨基酸到核蛋白体.tRNA有特异性,至少有20种以上.每种tRNA的反密码环顶端均有由三个核苷酸组成的反密码,能与mRNA上相应的密码互补结合(碱基互补配对).(二)tRNAtRNA是氨基酸的转运工具,能56酪5’5’3’AUGGUUUACACA酪氨酰-tRNA反密码mRNA密码与反密码的碱基配对酪5’5’3’AUGGUUUACACA酪氨酰-tR57(三)rRNArRNA与蛋白质组成核蛋白体,是蛋白质合成的场所.由大小两个亚基组成:小亚基:沿mRNA结合,沿5’3’方向移动.大亚基:受位(A位):结合氨基酰-tRNA给位(P位):成肽(三)rRNArRNA与蛋白质组成核蛋白体,小亚58AUGACA5’蛋苏UGUGUU3’受位(A位)给位(P位)大亚基小亚基AUGACA5’蛋苏UGUGUU3’受位给位大亚基小亚59蛋白质生物合成过程1、准备阶段：

氨基酸的活化与转运。2、中心环节：

核蛋白体循环-活化氨基酸在核蛋白体上的缩合组装。蛋白质生物合成过程1、准备阶段：2、中心环节：60氨基酸的活化与转运1、反应式：AA+tRNA+ATP氨基酰-tRNA合成酶氨基酰-tRNA+AMP+PPi2、AA结合位置：AA的α-羧基与tRNA活末端腺苷酸中核糖2’或3’羟基以酯键相结合。

tRNA-CCA-OH（R-3’-OH）氨基酸的活化与转运1、反应式：AA+tRNA+A61核蛋白体循环（三阶段）1、起始阶段2、延伸阶段3、终止阶段核蛋白体循环（三阶段）1、起始阶段62肽链合成的起始阶段1.mRNA与小亚基结合2.AUG与蛋氨酰-tRNA结合3.大小亚基结合肽链合成的起始阶段1.mRNA与小亚基结合63AUGACA5’3’AUGACA5’3’UACUACAUGACA5’3’小亚基mRNA蛋氨酰tRNAGTP大亚基GDP+Pi受位给位蛋蛋肽链合成的起始阶段AUGACA5’3’AUGACA5’3’UACUACAU64肽链合成的延伸阶段1.进位:氨基酰-tRNA进入受位;2.转肽:形成肽键,在转肽酶作用下,给位与受位结合;3.移位:核蛋白体向3’端移动一个密码子的位置,空出受位,不断地进位、转肽、移位,使肽链延长.肽链合成的延伸阶段1.进位:氨基酰-tRNA进入受位;65AUGACA5’3’UAC蛋苏UGUAUGACA5’UAC蛋苏UGUGUUAUGACA5’UAC蛋苏UGUGUUAUGACA5’蛋苏UGUGUU3’3’3’GTPGDP+PiGDP+PiGTP起始复合体进位转肽移位Mg+K+AUGACA5’3’UAC蛋苏UGUAUGACA5’UA66肽链合成的终止阶段1.出现终止密码并与终止因子结合;2.肽键水解,多肽释放;3.tRNA,mRNA,大小亚基解离.肽链合成的终止阶段1.出现终止密码并与终止因子结合;67AUGUAA5’UACAUGUAA5’UAC3’3’终终AUGUAA5’UAC3’终5’3’UAC终肽链AUGUAA5’UACAUGUAA5’UAC3’3’终终68多核蛋白体循环多个核蛋白体在一条mRNA链上,间隔一定距离,从5’端向3’端移动,同时合成多条肽链.合成后的多肽链必须经加工、修饰才能成为具有特定生物学活性的蛋白质.多核蛋白体循环多个核蛋白体在一条mRNA链上,69三、蛋白质合成的调节（一）转录水平的调节（二）翻译水平的调节三、蛋白质合成的调节（一）转录水平的调节70基因操纵子调节系统示意图

调节基因

启动基因操纵基因结构基因

DNA

转录

（-）

RNA聚合酶（+）转录

翻译

mRNA

翻译

阻遏蛋白

蛋白质

诱导剂

控制区信息区操纵子基因操纵子调节系统示意图71血红素对起始因子-2的调节作用

血红素

cAMP+R2C22C2R-cAMP

(+)

elF-2激酶elF-2激酶p（无活性）

ATPADP

（有活性）

elF-2

(+)elF-2p

有活性

无活性

ATPADPcAMP:环磷腺苷；R2C2:无活性蛋白激酶（R：调节亚基

C：催化亚基）；2C：活性蛋白激酶；elF-2：起始因子血红素对起始因子-2的调节作用72干扰素对蛋白质合成的影响

干扰素

+

双股RNA

蛋白激酶

蛋白激酶

（无活性）

（有活性）

P

ATPADP

elF-2

elF-2

（有活性）

（无活性）

P

ATPADP

干扰素对蛋白质合成的影响73四、蛋白质生物合成与医学的关系（一）分子病

由于DNA分子上基因的遗传性缺陷，引起mRNA分子的异常和蛋白质合成障碍，导致体内某些结构和功能异常，由此造成的疾病即分子病。如：镰刀形红细胞性贫血四、蛋白质生物合成与医学的关系（一）分子病由于DNA74镰刀形红细胞性贫血病Hb-S中遗传信息的异常

DNA...TGTGGGCTTCTTTTT...

正常

mRNA…ACACCCGAAGAAAAA...

HbA氨基端...…苏脯谷谷赖

DNA...TGTGGGCTTCTTTTT...

异常

mRNA…ACACCCGUAGAAAAA...

HbS氨基端...…苏脯缬谷赖镰刀形红细胞性贫血病Hb-S中遗传信息的异常75（二）抗生素对蛋白质生物合成的影响

抗生素可作用于从DNA复制到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，而发挥药理作用。（二）抗生素对蛋白质生物合成的影响抗生素可作用于从D761.通过影响转录来抑制细菌蛋白合成如:争光霉素及放线菌素可抑制DNA模板活性;

利福霉素能抑制细菌的RNA聚合酶.1.通过影响转录来抑制细菌蛋白合成如:争光霉素及放线772.通过影响翻译来抑制细菌蛋白合成如：四环素能与细菌核蛋白体小亚基结合,使之变构而抑制进位;

链霉素抑制细菌蛋白合成起始阶段,干扰蛋白合成.

氯霉素与细菌核蛋白体大亚基结合,抑制转肽酶活性而阻止肽链形成.2.通过影响翻译来抑制细菌蛋白合成如：四环素能与细菌78DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合79RNA链的延长催化酶:RNA聚合酶酶移动方向:沿DNA模板3’5’方向RNA合成方向:5’3’原则:在有意义链上碱基互补配对RNA链的延长催化酶:RNA聚合酶酶移动方向:沿DNA模板R80TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’5’3’3’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’起终TCGAGTACAGCTCATG81

第十章核酸代谢和蛋白质的生物合成第十章82核酸是生物遗传的物质基础,蛋白质是生命活动的体现者.DNA子代DNA信使RNA蛋白质

复制转录翻译密码蛋白质生物合成依赖核酸正常功能,核酸生物合成及基因表达的调节需要蛋白质参与.核酸是生物遗传的物质基础,DNA子代DN83核酸的消化膳食核蛋白蛋白质蛋白代谢

核酸DNA、RNA

胃酸单核苷酸磷酸核苷嘧啶核苷嘌呤核苷核糖或脱氧核糖嘧啶碱核糖或脱氧核糖嘌呤碱胰核酸酶胰、肠核苷酸酶嘌呤核苷酶嘧啶核苷酶核酸的消化膳食核蛋白蛋白质84第一节核酸代谢一、核苷酸的代谢二、DNA的生物合成复制三、RNA的生物合成转录第一节核酸代谢一、核苷酸的代谢85(一)核苷酸的生物合成1.部位:肝脏为主,小肠和胸腺其次.2.原料:天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、谷氨酰胺(Gln)、CO2、一碳基团、5-磷酸核糖3.过程:嘌呤核糖核苷酸的合成(一)核苷酸的生物合成1.部位:肝脏为主,小肠和胸腺其次.嘌86R-5-P1-焦磷酸-5-磷酸核糖（PRPP）AMPATP酶次黄嘌呤核苷酸

（IMP）

AMP、GMPR-5-P1-焦磷酸-5-磷酸核糖AMPATP次黄嘌呤核苷酸87图9-2次黄嘌呤碱合成的原料来源甘氨酸R-5’-P6-磷酸葡萄糖图9-2次黄嘌呤碱合成的原料来源甘氨酸R-5’-88天冬氨酸，Mg2+，GTP腺苷酸代琥珀酸合成酶延胡索酸腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸AMPIMPIMP脱氢酶NAD+H2ONADH+H+XMPGMP合成酶谷氨酰氨Mg2+,ATP谷氨酸GMP由IMP合成AMP及GMP天冬氨酸，Mg2+，GTP腺苷酸代琥珀酸延胡索酸腺苷酸代琥珀89NMPNDPNTPATPADPATPADP激酶激酶（N：嘌呤或嘧啶碱基）NMPNDP90AMP腺苷酸代琥珀酸IMPXMPGMP腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NH3NADPHNH3NADP+AMP，GMP，IMP的相互转变AMP腺苷酸代IMPXMPGMP腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NH91嘧啶核苷酸的合成1.部位：肝2.原料：天冬氨酸（Asp）、氨基甲酰磷酸（NH3+CO2）、5-磷酸核糖（R-5-P）3.过程：嘧啶核苷酸的合成1.部位：肝2.原料：天冬氨酸（Asp）、392氨基甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=o=odR-5-P氨基甲酰天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=o=odR-93UMPUDP、UTPATPCTP（氨基化GLn）

由UTP生成CTP的反应发生在三磷酸核苷的水平上。UMPU94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1.在NDP（核苷二磷酸）水平上：ADPdADPdATPGDPdGDPdGTPCDPdCDPdCTPH2H2OATPADP酶1酶2酶1：核糖核苷酸还原酶酶2：激酶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1952，dTTP的生成UDPdUDPdUMPdTMPdTDPdTTPdCMPH2H2OPi甲基化脱氨基（主要）N5，N10-甲烯四氢叶酸2，dTTP的生成UDPdUDPd96（二）核苷酸的分解代谢1.嘌呤核苷酸分解代谢嘌呤核苷酸嘌呤核苷核苷酸酶Pi嘌呤碱+磷酸核糖核苷磷酸化酶尿酸(终产物)（二）核苷酸的分解代谢1.嘌呤核苷酸分解代谢嘌呤核苷酸97AMPGMP核苷酸酶H2OPi腺苷腺苷脱氨酶H2ONH3次黄苷H2ONH3脱氨酶核苷酸酶H2OPi还原酶NADPH+H+NADP+NH3IMP鸟苷H2OPi核苷磷酸化酶Pi1-磷酸核糖(接下页)嘌呤核苷酸的分解代谢-1AMPGMP核苷酸酶H2OPi腺苷腺苷脱氨酶H2ONH3次黄98（接上页）核苷磷酸化酶Pi磷酸核糖鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化酶H2OO2H2O2鸟嘌呤酶H2ONH3黄嘌呤氧化酶H2O，O2H2O2尿酸嘌呤核苷酸的分解代谢-2（接上页）核苷磷酸Pi磷酸核糖鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化99嘌呤核苷酸分解代谢特点:1、环打不破;2、最终产物:尿酸;3、嘌呤代谢障碍:痛风症血尿酸正常含量:149-416umol/L,溶解度低.嘌呤代谢障碍时,血尿酸浓度升高,尿酸盐结晶沉积于软组织、软骨及关节等处,而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病.嘌呤核苷酸分解代谢特点:1、环打不破;血尿酸正常含量:1491002、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸嘧啶碱+磷酸核糖胞嘧啶尿嘧啶终产物NH3、CO2、β-丙氨酸胸腺嘧啶

NH3、CO2、β-氨基丁酸终产物2、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸嘧啶碱+磷酸101胞嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+尿嘧啶二氢胸腺嘧啶(接下页)嘧啶硷的分解代谢-1胞嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+尿嘧啶二氢胸腺102(接上页)NADPH+H+NADP+H2O二氢尿嘧啶-脲基异丁酸H2O-脲基丙酸H2N-CH2-CH2-COOH-丙氨酸CO2+NH3H2N-CH2-CH-COOHCH2-氨基异丁酸H2OH2O嘧啶硷的分解代谢-2(接上页)NADPH+H+NADP+H2O二氢尿嘧啶-脲基异103嘧啶核苷酸分解代谢特点:1、环被打破;2、终产物:NH3、CO2.嘧啶核苷酸分解代谢特点:1、环被打破;104二、DNA的生物合成复制复制:以亲代DNA为模板,将亲代DNA上的遗传信息复制到子代DNA分子上的过程.亲代DNA子代DNA复制二、DNA的生物合成复制复制:以亲代DNA为模板,将105转录:以DNA为模板合成与DNA某段核苷酸顺序相对应的RNA分子，将遗传信息传递到RNA分子中的过程.DNARNA转录转录:以DNA为模板合成与DNA某段DNARNA转录106翻译:以RNA中mRNA为模板,按照其核苷酸顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的过程.mRNA蛋白质翻译各种信息各种蛋白质翻译:以RNA中mRNA为模板,按照mRNA蛋白质翻译各种信107中心法则遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译).

转录翻译DNARNA蛋白质

mRNAtRNA

反转录rRNA

转录、翻译RNA（病毒）蛋白质（病毒）

复制复制中心法则遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译).108(一)DNA的复制1、复制方式:半保留复制定义:以DNA分子中的每一条链为模板,通过碱基配对，合成两个新的DNA分子(子代DNA),每个新DNA分子的两条链中，其中一条链来自亲代DNA,另一条链是新合成的。(一)DNA的复制1、复制方式:半保留复制定义:以DNA分子109DNA的半保留复制ATCGATCGTAGCTAGCATCGTAGCATCGTAGCDNA的半保留复制AATTATAT1102、DNA的复制过程(四步)基本条件:A、模板DNA(母链);B、原料:三磷酸脱氧核苷

dATP、dGTP、dCTP、dTTP;C、参与DNA复制的酶:

DNA指导的DNA聚合酶、引物酶、连接酶、解链酶等.2、DNA的复制过程(四步)基本条件:A、模板DNA(母链)111(1)DNA复制的起始及RNA引物的生成解旋酶、旋转酶DNA结合蛋白DNA双链

复制叉起始位点引物酶NTPRNA引物(5’3’-OH)(5-100个核苷酸)合成辨认(1)DNA复制的起始及RNA引物的生成解旋酶、旋转酶DNA112DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合113(2)DNA片段的生成DNA双链5’3’5’3’DNA聚合酶(5’3’)连续合成不连续合成冈崎片段完整DNA双链连接(2)DNA片段的生成DNA双链5’3’5’3’DNA聚合酶114DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合115(3)RNA引物的水解RNA引物

DNA核酸酶DNADNA聚合酶延长(3)RNA引物的水解RNA引物116(4)完整DNA分子的形成DNA连接酶DNADNADNA(4)完整DNA分子的形成DNA连接酶DNADNADNA117DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合118某些病毒以RNA为模板,合成DNA的过程,称为逆转录.催化上述反应的酶称为逆转录酶,又称RNA指导的DNA聚合酶.该酶存在于所有致瘤RNA病毒中,其功能可能与被病毒感染的细胞的恶性转化有关.(二)逆转录过程某些病毒以RNA为模板,合催化上述反应的酶称为逆转录酶,又称119

RNARNA-DNA双链DNA逆转录酶逆转录酶复制或表达插入宿主细胞DNA中

病毒蛋白mRNA

转录（病毒）（杂交体）翻译(DNA破坏)(细胞癌变)RNARNA-DNA120三、RNA的生物合成转录定义:以DNA为模板合成与DNA某段核苷酸顺序相对应的RNA分子，将遗传信息传递到RNA分子中的过程.DNARNA转录原料:四种NTP(ATPGTPCTPUTP)三、RNA的生物合成转录定义:以DNA为模板合121遗传信息:即DNA片段中的核苷酸排列顺序.RNA的生物合成转录分类:mRNAtRNArRNA特点:以DNA双链中的一条链的某个片段为模板.有意义链:有指导转录作用的一条DNA链.反意义链:无转录功能的一条DNA链.遗传信息:即DNA片段中的核苷酸排列顺序.RNA的生物合成122RNA的转录过程(三步)1.起始DNA特殊位点启动子RNA聚合酶结合DNA解旋形成第一个磷酸二酯键RNA的转录过程(三步)1.起始DNA特殊位点启动子RNA聚123TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’5’3’3’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’TCGAGTACAGCTCATG1242.延长催化酶:RNA聚合酶酶移动方向:沿DNA模板5’3’方向RNA合成方向:3’5’原则:在有意义链上碱基互补配对2.延长催化酶:RNA聚合酶酶移动方向:沿DNA模板RNA合125TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’5’3’3’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’TCGAGTACAGCTCATG1263.终止DNA终止转录信号RNA聚合酶识别转录终止RNA聚合酶及新RNA链脱落转录完成3.终止DNA终止转录信号RNA聚合酶识别转录终止RNA聚合127TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’5’3’3’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’起终TCGAGTACAGCTCATG128哺乳动物细胞中,RNA聚合酶和DNA主要分布在细胞核内,因而RNA主要在细胞核内合成.转录合成的RNA是rRNA、tRNA、mRNA的前体,还需经过加工修饰后才具有生物学功能.哺乳动物细胞中,RNA聚合酶和129翻译:以RNA中mRNA为模板,按照其核苷酸顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的过程.mRNA蛋白质翻译各种信息各种蛋白质（核苷酸排列顺序）（氨基酸排列顺序）第二节蛋白质的生物合成翻译:以RNA中mRNA为模板,按照其mRNA蛋白质翻译130原料：20种氨基酸条件：mRNA、tRNA、rRNAATP、GTP等供能物质无机离子、有关的酶、蛋白因子等。原料：20种氨基酸条件：mRNA、tRNA、rRNA131RNA在蛋白质的生物合成中的作用RNA在蛋白质的132(一)mRNA

是带有DNA遗传信息指导蛋白质合成的直接模板.以mRNA为模板,合成一定结构的多肽链的过程(翻译),就是将mRNA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.如何转变↸(一)mRNA是带有DNA遗传信息指导蛋白质合如133氨基酸密码mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组成的三联体代表某种氨基酸或其它信息,称为密码子或三联密码.氨基酸密码mRNA分子中,每三个相邻的核134四种核苷酸编成三联体可形成43个即64个密码子.其中:1.一个起始密码:AUG

位于mRNA的5’末端,并兼作蛋氨酸的密码.2.三个终止密码:UAAUGAUAG位于mRNA的3’末端3.多数氨基酸拥有2-4个密码.四种核苷酸编成三联体可形成1.一个起始密码:AUG2135遗传密码的特点:1.连续性2.简并性3.摆动性4.通用性遗传密码的特点:1.连续性136(二)tRNA

tRNA是氨基酸的转运工具,能携带活化的氨基酸到核蛋白体.tRNA有特异性,至少有20种以上.每种tRNA的反密码环顶端均有由三个核苷酸组成的反密码,能与mRNA上相应的密码互补结合(碱基互补配对).(二)tRNAtRNA是氨基酸的转运工具,能137酪5’5’3’AUGGUUUACACA酪氨酰-tRNA反密码mRNA密码与反密码的碱基配对酪5’5’3’AUGGUUUACACA酪氨酰-tR138(三)rRNArRNA与蛋白质组成核蛋白体,是蛋白质合成的场所.由大小两个亚基组成:小亚基:沿mRNA结合,沿5’3’方向移动.大亚基:受位(A位):结合氨基酰-tRNA给位(P位):成肽(三)rRNArRNA与蛋白质组成核蛋白体,小亚139AUGACA5’蛋苏UGUGUU3’受位(A位)给位(P位)大亚基小亚基AUGACA5’蛋苏UGUGUU3’受位给位大亚基小亚140蛋白质生物合成过程1、准备阶段：

氨基酸的活化与转运。2、中心环节：

核蛋白体循环-活化氨基酸在核蛋白体上的缩合组装。蛋白质生物合成过程1、准备阶段：2、中心环节：141氨基酸的活化与转运1、反应式：AA+tRNA+ATP氨基酰-tRNA合成酶氨基酰-tRNA+AMP+PPi2、AA结合位置：AA的α-羧基与tRNA活末端腺苷酸中核糖2’或3’羟基以酯键相结合。

tRNA-CCA-OH（R-3’-OH）氨基酸的活化与转运1、反应式：AA+tRNA+A142核蛋白体循环（三阶段）1、起始阶段2、延伸阶段3、终止阶段核蛋白体循环（三阶段）1、起始阶段143肽链合成的起始阶段1.mRNA与小亚基结合2.AUG与蛋氨酰-tRNA结合3.大小亚基结合肽链合成的起始阶段1.mRNA与小亚基结合144AUGACA5’3’AUGACA5’3’UACUACAUGACA5’3’小亚基mRNA蛋氨酰tRNAGTP大亚基GDP+Pi受位给位蛋蛋肽链合成的起始阶段AUGACA5’3’AUGACA5’3’UACUACAU145肽链合成的延伸阶段1.进位:氨基酰-tRNA进入受位;2.转肽:形成肽键,在转肽酶作用下,给位与受位结合;3.移位:核蛋白体向3’端移动一个密码子的位置,空出受位,不断地进位、转肽、移位,使肽链延长.肽链合成的延伸阶段1.进位:氨基酰-tRNA进入受位;146AUGACA5’3’UAC蛋苏UGUAUGACA5’UAC蛋苏UGUGUUAUGACA5’UAC蛋苏UGUGUUAUGACA5’蛋苏UGUGUU3’3’3’GTPGDP+PiGDP+PiGTP起始复合体进位转肽移位Mg+K+AUGACA5’3’UAC蛋苏UGUAUGACA5’UA147肽链合成的终止阶段1.出现终止密码并与终止因子结合;2.肽键水解,多肽释放;3.tRNA,mRNA,大小亚基解离.肽链合成的终止阶段1.出现终止密码并与终止因子结合;148AUGUAA5’UACAUGUAA5’UAC3’3’终终AUGUAA5’UAC3’终5’3’UAC终肽链AUGUAA5’UACAUGUAA5’UAC3’3’终终149多核蛋白体循环多个核蛋白体在一条mRNA链上,间隔一定距离,从5’端向3’端移动,同时合成多条肽链.合成后的多肽链必须经加工、修饰才能成为具有特定生物学活性的蛋白质.多核蛋白体循环多个核蛋白体在一条mRNA链上,150三、蛋白质合成的调节（一）转录水平的调节（二）翻译水平的调节三、蛋白质合成的调节（一）转录水平的调节151基因操纵子调节系统示意图

调节基因

启动基因操纵基因结构基因

DNA

转录

（-）

RNA聚合酶（+）转录

翻译

mRNA

翻译

阻遏蛋白

蛋白质

诱导剂

控制区信息区操纵子基因操纵子调节系统示意图152血红素对起始因子-2的调节作用

血红素

cAMP+R2C22C2R-cAMP

(+)