第八章 核酸代谢与蛋白质的生物合成课件

第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成1本章内容：一、核酸的消化与吸收二、核酸的分解代谢三、核酸的生物合成核苷酸的生物合成DNA的生物合成DNA的修复RNA的生物合成四、蛋白质的生物合成本章内容：2核酸的消化与吸收

DigestionandAbsorptionofNucleotides第一节核酸的消化与吸收

DigestionandAbsorpt3第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件4核酸的分解代谢

CatabolismofNucleotides第二节核酸的分解代谢

CatabolismofNucleot5一、核酸的酶促降解核酸核酸酶单核苷酸核酸酶核酸内切酶核酸外切酶核苷酸酶核苷嘧啶（嘌呤）核糖核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸一、核酸的酶促降解核酸核酸酶单核苷酸核酸酶核酸内切酶核酸外切6嘌呤碱的最终代谢产物AMPGMPH（次黄嘌呤）GX（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶二、嘌呤的分解嘌呤碱的最终代谢产物AMPGMPHGX黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化7嘌呤最终产物:尿酸血尿酸正常含量:0.12-0.36mmol/L,尿酸溶解度低.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.嘌呤最终产物:尿酸血尿酸正常含量:0.12-0.36mm8痛风症的治疗机制鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇痛风症的治疗机制鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧9三、嘧啶的分解嘧啶核苷酸嘧啶碱+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-氨基丁酸终产物三、嘧啶的分解嘧啶核苷酸嘧啶碱+10胞嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+尿嘧啶二氢胸腺嘧啶(接下页)嘧啶碱的分解代谢-1胞嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+尿嘧啶二氢胸腺11(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嘧啶碱的分解代谢-2(接上页)NADPH+H+NADP+H2O二氢尿嘧啶-脲基异12核酸的生物合成

BiologicalAnabolismofNucleotides第三节核酸的生物合成

BiologicalAnabolism13一、核苷酸的生物合成

从头合成途径（denovosynthesis）：用氨基酸、一碳单位、二氧化碳和磷酸核糖等简单物质原料，经一系列酶促反应，合成嘌呤（或嘧啶）核苷酸的途径。

补救合成途径（salvagesynthesis）：用现成嘌呤（或嘧啶）作原料，经过简单反应过程，合成核苷酸的途径。一、核苷酸的生物合成从头合成途径（denovosy141.核糖的来源与PRPP的生成1.核糖的来源与PRPP的生成152.嘌呤核苷酸的合成从头合成途径：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。过程:在磷酸核糖的基础上由小分子物质或基团逐渐合成嘌呤环。肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成途径。2.嘌呤核苷酸的合成从头合成途径：原料:天冬氨酸(Asp16嘌呤环上各原子的来源：嘌呤环上各原子的来源：175-磷酸核糖（R-5-P）1-焦磷酸-5-磷酸核糖（PRPP）次黄嘌呤核苷酸（IMP）GMPATPAsp、Gly、Gln、CO2、一碳基团、AMPAspGTPNAD+

Gln5-磷酸核糖（R-5-P）1-焦磷酸-5-磷酸核糖（PRPP18天冬氨酸，Mg2+，GTP腺苷琥珀酸合成酶延胡索酸腺苷琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸AMPIMPIMP脱氢酶NAD+H2ONADH+H+

XMPGMP合成酶谷氨酰胺Mg2+,ATP谷氨酸GMP由IMP合成AMP及GMP天冬氨酸，Mg2+，GTP腺苷琥珀酸延胡索酸腺苷琥珀酸裂解酶19•嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。•IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。AMP或GMP的合成又需1个ATP。嘌呤核苷酸从头合成特点:•嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸从头20补救合成途径：部位：骨髓、脑等组织过程：在嘌呤或嘌呤核苷的基础上合成.主要酶是：腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）和次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）。补救合成途径：部位：骨髓、脑等组织21合成过程：合成过程：22AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶ATP和GTP的生成：AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGD23补救合成的生理意义补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。补救合成的生理意义补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的243.嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的从头合成：3.嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的从头合成：25第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件26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+Pi胞嘧啶核苷酸的合成：ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激27嘧啶核苷酸的补救合成途径：嘧啶核苷酸的补救合成途径：284.脱氧核糖核苷酸的合成4.脱氧核糖核苷酸的合成29第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件30遗传信息的传递——中心法则遗传信息的传递——中心法则31二、DNA的生物合成（复制）复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。复制亲代DNA子代DNA子代DNA二、DNA的生物合成（复制）复制(replication)复322.1DNA复制的方式——半保留复制(semi-conservativereplication)2.1DNA复制的方式331958–MatthewMeselson和FranklinStahl马修.梅塞尔(MatthewKeelson)福兰克林.斯塔尔(FranklinStahl)1958–MatthewMeselson和Frank34第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件35按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。半保留复制的意义遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子36⑴

模板：解开成单链的DNA母链⑶DNA聚合酶:DNA-pol⑵底物dNTP：dATP，dGTP，dCTP，dTTP⑷引物（primer）：RNA引物⑸其他酶和蛋白质因子2.2DNA复制的酶和蛋白质因子1.DNA复制中涉及到的重要物质：⑴模板：解开成单链的DNA母链⑶DNA聚合酶:D372.解链相关酶类(1)解旋酶(helicase)(2)拓扑异构酶（topoisomeraseI、II）(3)单链DNA结合蛋白(SSB)2.解链相关酶类(1)解旋酶(helicase)(38解旋酶(helicase)解螺旋酶作用：断裂互补碱基间的氢键，使DNA成单链。ATP解旋酶(helicase)解螺旋酶作用：断裂互补碱基间的氢39拓扑异构酶解链过程中正超螺旋的形成拓扑异构酶解链过程中正超螺旋的形成40拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。只能放松负超螺旋。反应不需ATP。拓扑异构酶Ⅱ切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛；可将复制前方产生的正超螺旋变成负超螺旋。利用ATP供能。拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结41大肠杆菌拓朴异构酶Ⅰ的结构大肠杆菌拓朴异构酶Ⅰ的结构42第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件43单链结合蛋白（SSB）作用：防止单链DNA重新形成双链，防止单链DNA被核酸酶水解。SSB单链结合蛋白（SSB）作用：防止单链DNA重新形成双链，防止443.DNA聚合酶DNA聚合酶的特点:1）均为多功能酶；2）反应需要接受模板的指导；3）催化聚合时DNA链的延长方向是5'→3';4）不能直接催化两分子dNTP之间的缩合，只能在已有引物的3'端连接新的dNTP分子；5）产物的结构与模板相同。3.DNA聚合酶DNA聚合酶的特点:1）均为多功能酶；451959年获诺贝尔生理学或医学奖

奥乔亚科恩伯格

SeveroOchoaArthurKornberg1959年获诺贝尔生理学或医学奖奥46原核生物的DNA聚合酶:DNA聚合酶polⅠpolⅡpolⅢ亚基数目1≥7≥105′→3′聚合酶活性+++3′→5′外切酶活性+++5′→3′外切酶活性+-

-聚合速度(核苷酸/分)1000-1200240015000-60000

持续合成能力3-2001500≥500000功能参与复制和修复不详复制原核生物的DNA聚合酶:DNA聚合酶475´AGCTTCAGGATA

3´

|||||||||||3´TCGAAGTCCTAGCGAC5´

3

5

外切酶活性

5

3

外切酶活性?能切除引物和突变的DNA片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解。核酸外切酶活性5´AGCTTCAG48第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件49真核生物的DNA聚合酶DNA-pol

起始引发，有引物酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。参与低保真度的复制。在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。在线粒体DNA复制中起催化作用。DNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引发，有引物酶活504.引物酶(Primase)

5´5´催化RNA引物合成的酶叫引物酶，它是一种特殊的RNA聚合酶.DNA合成需在RNA引物的基础上进行RNA引物5´3´5´3´4.引物酶(Primase)5´5´催化RNA引物合成51DNA复制过程中涉及到的酶和蛋白因子主要成员主要作用DnaA识别复制起始位点解螺旋酶解开DNA双链SSB维持已解开单链DNA的稳定引物酶合成RNA引物TOPO使打结、缠绕、正超螺旋的DNA松驰DNA-polⅢDNA复制DNA-polⅠ水解引物、填补空隙、修复作用DNA连接酶催化双链DNA中单链缺口的连接DNA复制过程中涉及到的酶和蛋白因子主要成员主要作用52分为三个阶段：起始延长终止哺乳动物的细胞周期2.3DNA复制的过程DNA合成期分为三个阶段：哺乳动物的细胞周期2.3DNA复制的过531.复制的起始亲代DNA开链，复制起始点呈叉型移动复制叉亲代DNA分子3’5’3’5’复制起始点（ori）：DNA复制要从DNA分子的特定部位开始，此部位称复制起始点。

原核：一个起始点，约245bp,特殊的重复序列

真核：多个起始点ori1.复制的起始亲代DNA开链，复制起始点呈叉型移动54A.环状双链DNA及复制起始点B.复制中的两个复制叉oriAB原核细胞：单起始点A.环状双链DNA及复制起始点oriA55真核细胞：多起始点真核细胞：56多个复制起始点多个复制起始点57复制起始点、复制子与复制叉（动画演示）复制起始点、复制子与复制叉（动画演示）582.复制的延长3

5

3

5

3´5´3´5´解链方向主导链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)3´5´DNA复制的方向性岗崎片段(Okazakifragment)2.复制的延长35353´5´3´5´解链方向主导59前导链随从链3’5’3’5’5’5’5’3’3’5’3’3’5’SSBDNAPolymerase冈崎片断RNA引物引物酶5’3’5’TOPOⅡ解旋酶前导链随从链3’5’3’5’5’5’5’3’3’5’3’3’60第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件61复制过程动画复制过程动画62滚环复制某些病毒、质粒、线粒体DNA的特殊复制形式滚环复制某些病毒、质粒、线粒体DNA的特殊复制形式631）去除引物，填补缺口：在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ来水解去除RNA引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。在真核生物中，RNA引物的去除，由一种特殊的核酸酶来水解，而冈崎片段仍由DNA聚合酶来延长。2）连接冈崎片段：在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。

3.复制的终止1）去除引物，填补缺口：3.复制的终止643）真核生物端粒的形成：端粒（telomere）是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。其共同的结构特征是由一些富含G、C的短重复序列构成，可重复数十次至数百次。端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体，它可以其RNA为模板，通过逆转录过程对末端DNA链进行延长。

3）真核生物端粒的形成：65端粒酶的爬行模型（动画演示）端粒酶的爬行模型（动画演示）662009年诺贝尔生理学或医学奖伊丽莎白·布莱克本ElizabethBlackburn卡罗尔·格雷德CarolGreider杰克·绍斯塔克JackSzostak发现端粒和端粒酶保护染色体的机理。2009年诺贝尔生理学或医学奖伊丽莎白·布莱克本Eliza67半保留复制(semi-conservativereplication)双向复制(bidirectionalreplication)半不连续复制(semi-discontinuousreplication)方向性和高保真性DNA复制的特征半保留复制68三、DNA的损伤（突变）与修复遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，均可称为突变。在复制过程中发生的DNA突变称为DNA损伤(DNAdamage)。从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基的改变。三、DNA的损伤（突变）与修复遗传物质的结构改变而引起的遗传69突变的类型1.点突变

2.缺失、插入和框移突变3.DNA重排

造成DNA突变的因素有很多，包括有自然突变、物理因素、化学因素和病毒因素等。突变的类型1.点突变造成DNA突变的因素有很多70镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)β亚基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

val

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽链CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亚基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

glu

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽链CTCGAG基因镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)β亚基N-val·h71谷酪蛋丝5’……GCA

GUA

CAU

GUC……丙缬组缬正常5’……GAG

UAC

AUG

UC……缺失C缺失引起框移突变谷酪蛋72由基因重排引起的两种地中海贫血基因型由基因重排引起的两种地中海贫血基因型73第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件74第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件75突变的意义：（一）突变是进化、分化的分子基础（二）突变导致基因型改变（三）突变导致死亡（四）突变是某些疾病的发病基础突变的意义：（一）突变是进化、分化的分子基础76修复(repairing)是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有的天然状态。直接修复切除修复丢失碱基和去碱基部位的修复甲基化指导的不配对修复

修复的主要类型修复(repairing)直接修复修复的主要类型77切除修复动画切除修复动画78第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件79四、RNA的生物合成（转录）转录(transcription)

生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA

四、RNA的生物合成（转录）转录(transcriptio80DNA复制与转录的比较复制转录相同点模板两股链均复制模板链转录合成方式半保留复制不对称转录原料

dNTPNTP聚合酶

DNA聚合酶RNA聚合酶碱基配对

A-T，G-CA-U，T-A，G-C产物半保留的双链DNA单链RNA不同点以DNA为模板遵循碱基配对原则都需依赖聚合酶聚合过程都是生成磷酸二酯键新链合成方向为5’→3’DNA复制与转录的比较复81参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP821.转录的模板：不对称转录--将用作RNA合成的模板的链叫做模板链；另一条不做模板的链叫编码链。RNA为全保留转录。转录开始不需要引物，链的延长方向也是5’→3’。1.转录的模板：不对称转录--将用作RNA合成的模板的链叫835

3

3

5

模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向结构基因模板链并非永远在同一单链上——不对称转录(asymmetrictranscription)53模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向结构842.参与转录的酶类：原核RNA聚合酶：决定基因转录的特异性亚基

分子量

每分子酶中所含数目

功能α365122β1506181与转录全过程有关β′1556131结合DNA模板σ702631辨认起始位点RNA聚合酶对利福平敏感2.参与转录的酶类：原核RNA聚合酶：决定基因转录的特异性85

核心酶：解开前方的DNA双螺旋、RNA链的延伸、恢复后面的DNA双螺旋。σ亚基：识别DNA上转录的起始部位，从而引导全酶结合上去。核心酶：解开前方的DNA双螺旋、RNA86RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合87真核RNA聚合酶：真核较原核的酶复杂，已清楚的有RNAPolⅠ,Ⅱ,Ⅲ及Mt四型。组成和功能：均由多亚基构成，PolⅡ主要负责mRNA的合成；PolⅠ主要负责rRNA的合成；PolⅢ主要负责tRNA和5srRNA的合成。真核RNA聚合酶：真核较原核的酶复杂，已清楚的有RNAPo88种类ⅠⅡⅢ对鹅膏蕈碱的反应耐受极敏感中度敏感三种RNA聚合酶对转录抑制剂鹅膏蕈碱的敏感性反应不同种类ⅠⅡⅢ对鹅膏蕈碱的反应耐受极敏感中度敏感三种RNA聚合酶893.转录的过程：1）起始：3.转录的过程：1）起始：90第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件912）延长：2）延长：92第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件93依赖Rho(ρ)因子的转录终止非依赖Rho因子的转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。分类：3）终止：依赖Rho(ρ)因子的转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上94第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件95转录后的加工原核RNA不需加工，边转录边翻译真核RNA需要加工rRNAtRNAmRNA5’加帽3’加尾剪接在转录过程中转录后进行转录后的加工原核RNA不需加工，边转录边翻译真核RNA需要加96

电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象转录未完成，翻译已开始进行。电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象转录未完974.真核细胞转录后的加工：真核细胞的转录后的常见加工方法：

加5‘末端帽子

加3‘端多聚A尾

剪接作用

修饰作用甲基化(甲基化发生在剪接之前,在非编码区分子中含1-2个m6A)RNA编辑(某些mRNA的核苷酸序列,在生成转录产物后还需插入、删除或取代一些核苷酸残基,方能生成具有正确翻译功能的模板,遗传信息在mRNA水平上的改变过程，称为RNA编辑)4.真核细胞转录后的加工：真核细胞的转录后的常见加工方法：98加帽：ppi5’pppG…磷酸酶pi5’ppG…pppG5’GpppG…甲基化酶＋CH3mGpppG…OH帽1帽0帽2HONNNNOH2NCH3+OHHCH2HOPOPOPOPPPN1N2N3OOHOOHOOHOCH3OCH32'OH79H甲基鸟苷5’，5’-三磷酸加帽：ppi5’pppG…磷酸酶pi5’ppG…pppG5’99加尾：AAUAAAAAAAAAAAA……….加尾AATAAAGTGTGTG-----AAUAAAGUGUGUGAAUAAAGUGUGUG酶切转录的终止加尾信号GC丰富序列polyA尾（约20～200个A）AAAAAA加尾：AAUAAAAAAAAAAAA……….加尾AATAAA100剪接：剪接:在细胞核内,hnRNA剪切掉内含子,将多个外显子连接为成熟mRNA的过程为剪接。例:同一转录本,在不同的组织,因剪接差异产生各自不同的mRNA。剪接的本质：磷酸酯键的转移。剪接特点：剪接部位的结构为内含子末端的特定序列，分布在内含子的三个部位，5‘端剪切点为GU;3’端剪切点为AG；靠近3‘端含A序列的分支点。剪接：剪接:在细胞核内,hnRNA剪切掉内含子,将多个外显101外显子内含子DNAmRNA转录形成套索RNA，外显子靠近剪接体去除套索RNA，外显子连接成熟mRNAmRNA的剪接：外显子内含子DNAmRNA转录形成套索RNA，外显子靠近剪接102碱基修饰（2）还原反应如：UDHU（4）脱氨反应如：A

I如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）（3）核苷内的转位反应如：Uψ碱基修饰（2）还原反应如：UDHU（4）脱氨反应如1035.基因转录的调节：1）原核细胞转录水平的调节——操纵子学说5.基因转录的调节：1）原核细胞转录水平的调节——操纵子学104第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件105第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件106第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件1072）真核细胞转录的调节通过启动子、增强子等DNA元件来控制基因转录的调节方式称为顺式调节，这一类的存在于DNA上的特定序列，称为顺式作用元件（cis-actingelement）。与顺式作用元件进行特异性结合的蛋白质因子被称为反式作用因子（trans-actingfactor）。2）真核细胞转录的调节通过启动子、增强子等DNA元件来控制基108第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件109第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件110第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件1116.反转录：6.反转录：112反转录与癌变反转录与癌变113蛋白质的生物合成

BiologicalAnabolismofProteins第四节蛋白质的生物合成

BiologicalAnabolism114第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件11520种氨基酸(AA)作为原料酶及众多蛋白因子，如IF、eIF

ATP、GTP、无机离子参与蛋白质生物合成的物质三种RNAmRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA,核糖体RNA）tRNA（transferRNA,转运RNA）20种氨基酸(AA)作为原料参与蛋白质生物合成的物质三种R116一、RNA在蛋白质生物合成中的作用1.mRNA的功能与遗传密码功能：mRNA携带遗传密码。mRNA上每三个连续核苷酸对应一个氨基酸，这三个相邻核苷酸就称为一个密码子，或三联体密码。阅读与书写方向：5′→3′数量：64（43）起始密码子：AUG（GUG）终止密码子：UAA、UAG、UGA一、RNA在蛋白质生物合成中的作用1.mRNA的功能与遗传117氨基酸密码表氨基酸密码表118遗传密码的基本特点：密码的连续性密码的兼并性密码子的使用频率不同密码子与反密码子配对的不严格性密码的通用性密码的防错性遗传密码的基本特点：密码的连续性119基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致移码突变。基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致120遗传密码的简并性遗传密码的简并性121tRNA上的反密码子通过碱基互补与mRNA上的密码子反向配对结合，反密码子第一位碱基与密码子第三位碱基间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUGtRNA上的反密码子通过碱基互补与mRNA上的密码子反向配对122氨基酸的极性通常由密码子第二位碱基决定，简并性由第三位碱基决定。DNA突变时，保障编码的氨基酸不变，或编码氨基酸的理化性质不变。氨基酸的极性通常由密码子第二位碱基决定，简并性由第三位碱基决123第2位碱基U：非极性、支链氨基酸第2位碱基C：非极性或不带电荷的极性氨基酸第2位碱基A、G：除Trp外，均为极性氨基酸第2位碱基A，第1位碱基G：酸性氨基酸第2位碱基A、G，第1位碱基C、A：碱性氨基酸和不带电荷的极性氨基酸第2位碱基U：非极性、支链氨基酸1242.tRNA的功能——转运氨基酸2.tRNA的功能——转运氨基酸1253.核糖体的功能与多核糖体

组成、结构与功能特点：1）由数种rRNA（占60%左右）及数十种蛋白质组成

结构复杂而精密。2）rRNA起着主导的作用，蛋白质协助维持rRNA

的功能区域。3.核糖体的功能与多核糖体组成、结构与功能特点：1126第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件127核糖体亚单位rRNA蛋白质原核生物(70S)小亚基(30S)大亚基(50S)16SrRNA5SrRNA23SrRNA21种34种真核生物(80S)小亚基(40S)大亚基(60S)18SrRNA5.8SrRNA5SrRNA28SrRNA～33种～49种核糖体的组成核糖体亚单位rRNA蛋白质原核生物(70S)小亚基(30S)128核糖体的组成核糖体的组成129第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件130第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件131二、蛋白质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整个翻译过程可分为：翻译过程从阅读框架的5´-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。核糖体循环二、蛋白质生物合成过程氨基酸的活化与搬运整个翻译过程可分为1321.氨基酸的活化与搬运注意：起始的甲硫酰氨的氨基要被甲酰化保护！1.氨基酸的活化与搬运注意：起始的甲硫酰氨的氨基要被甲酰化1332.原核细胞多肽链的合成——核糖体循环肽链合成的起始肽链的延长肽链的终止2.原核细胞多肽链的合成——核糖体循环肽链合成的起始134IF-3IF-11）核蛋白体大小亚基分离肽链合成的起始IF-3IF-11）核蛋白体大小亚基分离肽链合成的起始135AUG5'3'IF-3IF-12）mRNA在小亚基定位结合AUG5'3'IF-3IF-12）mRNA在小亚基定位结合136核蛋白体小亚基上的16s-rRNAmRNAAGGAUUGACCUGUAUG5’UCCUUACCACUAGG3’S-D序列原核生物mRNA与核蛋白体小亚基结合的分子机制SD：Shine-Dalgarno，RBS（核蛋白体结合位点）核蛋白体小亚基上的16s-rRNAmRNAAGGAUUGA137IF-3IF-1IF-2GTP3）起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'IF-3IF-1IF-2GTP3）起始氨基酰tRNA(fM138IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4）核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4）核蛋白体大亚基结139IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPiIF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTP140第八章核酸代谢与蛋白质的生物合成课件141肽链的形成与延长按mRNA密码序列的指导，依次添加AA从N到C端延伸肽链，直至终止的过程。注册成肽转位注册(registration)成肽(peptidebondformation)转位(translocation)核糖体循环(ribosomalcycle)每次循环增加一个氨基酸核糖体循环肽链的形成与延长按mRNA密码序列的指导，依次添加AA从142原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-1-αEF-Ts调节亚基EF-1-βγEF-G有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放EF-2肽链合成的延长因子

原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-t143（1）注册指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。（1）注册指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-t144TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTPTuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP145（2）成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。（2）成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽146（3）转位延长因子EF-G有转位酶(translocase)活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3'侧移动。（3）转位延长因子EF-G有转位酶(translocase147fMetAUG5'3'fMetTuGTPfMetAUG5'3'fMetTuGTP148注册转位成肽注册转位成肽149肽链合成的终止UAG5'3'RFCOO-肽链合成的终止UAG5'3'RFCOO-1503.真核细胞蛋白质的合成真核细胞蛋白质合成与原核细胞的主要差别:参与翻译的起始因子较多；核糖体较大；起始氨基酸为Met，不是fMet；形成起始复合物的机制不同；mRNA为单顺反子；延长因子不同。3.真核细胞蛋白质的合成真核细胞蛋白质合成与原核细胞的主要1514.蛋白质合成后加工多肽链的修饰多肽链N端的修饰多肽链的水解修饰个别氨基酸的共价修饰4.蛋白质合成后加工多肽链的修饰多肽链N端的修饰152鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰NC信号肽POMCKRKR103肽(？)ACTH

-LT-MSH

-MSHEndophin鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰NC信号肽POMCKR153胰岛素原（86肽）A肽（21）B肽（30）C肽（35）SSS胰岛素（51肽）胰岛素的翻译后加工胰岛素原（86肽）A肽（21）B肽（30）C肽（35）SSS154多肽链的折叠几种有促进蛋白折叠功能的大分子（助折叠蛋白）（1）蛋白二硫键异构酶(proteindisulfideisomerase,PDI)（2）肽链脯氨酸顺反异构酶(peptideprolylcis-transisomerase,PPI)（3）分子伴侣(molecularchaperon)多肽链的折叠几种有促进蛋白折叠功能的大分子（助折叠蛋白）155蛋白二硫键异构酶多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这一过程主要在细胞内质网进行。二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。蛋白二硫键异构酶多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对