生物化学课程重点和难点

生物化学课程重点和难点.txt43风帆，不挂

在桅杆上，是一块无用的布；桅杆，不挂上风帆，是

一根平常的柱；理想，不付诸行动是虚无缥缈的雾；行动，而没有理想，

是徒走没有尽头的路。44成功的门往往虚掩着，只要你勇敢去推，它就会

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点难点

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生物化学课程重点和难点

（生物化学教学组）

天津商学院生物技术与食品科学学院

生物工程系

2005年9月

第一章蛋白质的分子结构与功能

一,氨基酸：

1.结构特点:氨基酸（aminoacid）是蛋白质分子的基本组成单位.构成天然

蛋白质分子的

氨基酸约有20种，除脯氨酸为a-亚氨基酸,甘氨酸不含手性碳原子外,其

余氨基酸均为L-a-

氨基酸.

2.分类:根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类:①非极性

中性氨基酸（8

种）；②极性中性氨基酸（7种）；③酸性氨基酸（Glu和Asp）;④碱性氨基

酸（Lys,Arg和His）.

二，肽键与肽链：

肽键（peptidebond）是指由一分子氨基酸的a-竣基与另一分子氨基酸的

a-氨基经脱水而

形成的共价键（-C0-NH-）.氨基酸分子在参与形成肽键之后，由于脱水而结

构不完整，称为氨基

酸残基.每条多肽链都有两端：即自由氨基端（N端）与自由竣基端（C端），肽

链的方向是N端一C

端.

三，肽键平面（肽单位）：

肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转;组成肽键的四个原子及其相邻

的两个a碳原子

处在同一个平面上,为刚性平面结构,称为肽键平面.

四，蛋白质的分子结构：

蛋白质的分子结构可人为分为一级,二级,三级和四级结构等层次.一级结

构为线状结构，

二,三，四级结构为空间结构.

1.一级结构:指多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键是肽键.蛋白质的一

级结构决定其

空间结构.

2.二级结构:指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象,借氢键维系.主要

有以下几种类

型：

⑴a-螺旋:其结构特征为：①主链骨架围绕中心轴盘绕形成右手螺旋;②

螺旋每上升一圈

是3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm;③相邻螺旋圈之间形成许多氢键;

④侧链基团位于螺

旋的外侧.

影响a-螺旋形成的因素主要是:①存在侧链基团较大的氨基酸残基;②

连续存在带相同

电荷的氨基酸残基;③存在肺氨酸残基.

⑵B-折叠:其结构特征为:①若干条肽链或肽段平行或反平行排列成片；

②所有肽键的

C=0和N—H形成链间氢键;③侧链基团分别交替位于片层的上，下方.

⑶转角：多肽链180°回折部分,通常由四个氨基酸残基构成，借1,4残

基之间形成氢

键维系.

⑷无规卷曲：主链骨架无规律盘绕的部分.

3.三级结构:指多肽链所有原子的空间排布.其维系键主要是非共价键（次

级键）：氢键，

疏水键,范德华力，离子键等,也可涉及二硫键.

4.四级结构：指亚基之间的立体排布，接触部位的布局等，其维系键为非共

价键.亚基是

指参与构成蛋白质四级结构的而又具有独立三级结构的多肽链.

五，蛋白质的理化性质：

2

1.两性解离与等电点：蛋白质分子中仍然存在游离的氨基和游离的竣基,

因此蛋白质与氨

基酸一样具有两性解离的性质.蛋白质分子所带正，负电荷相等时溶液的

pH值称为蛋白质的等

电点.

2.蛋白质的胶体性质：蛋白质具有亲水溶胶的性质.蛋白质分子表面的水

化膜和表面电荷

是稳定蛋白质亲水溶胶的两个重要因素.

3.蛋白质的紫外吸收：蛋白质分子中的色氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸残基对

紫外光有吸收，

以色氨酸吸收最强,最大吸收峰为280nm.

4.蛋白质的变性：蛋白质在某些理化因素的作用下，其特定的空间结构被

破坏而导致其理

化性质改变及生物活性丧失,这种现象称为蛋白质的变性.引起蛋白质变

性的因素有:高温，高

压，电离辐射,超声波，紫外线及有机溶剂，重金属盐，强酸强碱等.绝大多

数蛋白质分子的变

性是不可逆的.

六，蛋白质的分离与纯化：

1.盐析与有机溶剂沉淀：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以破坏蛋白质

的胶体性质,使

蛋白质从溶液中沉淀析出，称为盐析.常用的中性盐有:硫酸钱,氯化钠,硫

酸钠等.盐析时，

溶液的pH在蛋白质的等电点处效果最好.凡能与水以任意比例混合的有机

溶剂，如乙醇，甲醇，

丙酮等，均可引起蛋白质沉淀.

2.电泳:蛋白质分子在高于或低于其pl的溶液中带净的负或正电荷，因此

在电场中可以

移动.电泳迁移率的大小主要取决于蛋白质分子所带电荷量以及分子大

小.

3.透析:利用透析袋膜的超滤性质,可将大分子物质与小分子物质分离开.

4.层析:利用混合物中各组分理化性质的差异，在相互接触的两相（固定相

与流动相）之

间的分布不同而进行分离.主要有离子交换层析,凝胶层析,吸附层析及亲

和层析等，其中凝胶

层析可用于测定蛋白质的分子量.

5.超速离心:利用物质密度的不同，经超速离心后，分布于不同的液层而分

离.超速离心

也可用来测定蛋白质的分子量，蛋白质的分子量与其沉降系数S成正比.

七，氨基酸顺序分析：

蛋白质多肽链的氨基酸顺序分析，即蛋白质一级结构的测定，主要有以下

几个步骤：

1.分离纯化蛋白质,得到一定量的蛋白质纯品；

2.取一定量的样品进行完全水解,再测定蛋白质的氨基酸组成；

3.分析蛋白质的N-端和C-端氨基酸；

4.采用特异性的酶（如胰凝乳蛋白酶）或化学试剂（如浸化鼠）将蛋白质处

理为若干条肽

段；

5.分离纯化单一肽段；

6.测定各条肽段的氨基酸顺序.一般采用Edman降解法，用异硫氟酸苯酯

进行反应,将氨

基酸降解后，逐一进行测定；

7.至少用两种不同的方法处理蛋白质,分别得到其肽段的氨基酸顺序；

8.将两套不同肽段的氨基酸顺序进行比较，以获得完整的蛋白质分子的

氨基酸顺序.

3

第二章核酸的结构与功能

一，核酸的化学组成：

1.含氮碱:参与核酸和核甘酸构成的含氮碱主要分为喋吟碱和嗑咤碱两大

类.组成核甘酸

的喀咤碱主要有三种—尿嗒咤(U),胞嗑咤(C)和胸腺嗑咤(T),它们都是

嗑咤的衍生物.

组成核甘酸的口票吟碱主要有两种——腺喋吟(A)和鸟喋吟(G),它们都是喋

吟的衍生物.

2.戊糖:核昔酸中的戊糖主要有两种，即B-D-核糖与B-D-2-脱氧核糖，由

此构成的核背

酸也分为核糖核苜酸与脱氧核糖核酸两大类.

3.核甘：核昔是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物.通常是由

核糖或脱氧核糖

的C1'8-羟基与喀咤碱N1或喋吟碱N9进行缩合,故生成的化学键称为

B,N糖昔键.其中

由D-核糖生成者称为核糖核甘,而由脱氧核糖生成者则称为脱氧核糖核甘.

由“稀有碱基〃所

生成的核昔称为〃稀有核昔假尿昔（W）就是由D-核糖的C1'与尿喀咤的

C5相连而生成

的核昔.

二，核甘酸的结构与命名：

核甘酸是由核昔与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核

甘酸和脱氧核糖核

酸两大类.最常见的核甘酸为5'-核甘酸（5'常被省略）.5'-核甘酸又可按

其在5'位缩合

的磷酸基的多少,分为一磷酸核甘（核甘酸），二磷酸核甘和三磷酸核甘.

此外，生物体内还存在一些特殊的环核甘酸,常见的为环一磷酸腺甘（cAMP）

和环一磷酸鸟

普（cGMP）,它们通常是作为激素作用的第二信使.

核甘酸通常使用缩写符号进行命名.第一位符号用小写字母d代表脱氧,第

二位用大写字母

代表碱基,第三位用大写字母代表磷酸基的数目，第四位用大写字母P代表

磷酸.

三，核酸的一级结构：

核甘酸通过3\5'-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的多核甘酸长链

化合物就称为核

酸.核酸具有方向性,5'-位上具有自由磷酸基的末端称为5'-端,3'-位上

具有自由羟基的

末端称为3'-端.

DNA由dAMP,dGMP,dCMP和dTMP四种脱氧核糖核甘酸所组成.DNA的一级结

构就是指DNA

分子中脱氧核糖核昔酸的种类，数目，排列顺序及连接方式.RNA由

AMP,GMP,CMP,UMP四种

核糖核甘酸组成.RNA的一级结构就是指RNA分子中核糖核甘酸的种类,数

目，排列顺序及连接

方式.

四,DNA的二级结构：

DNA双螺旋结构是DNA二级结构的一种重要形式,它是Watson和Crick两

位科学家于1953

年提出来的一种结构模型,其主要实验依据是Chargaff研究小组对DNA的

化学组成进行的分析

研究，即DNA分子中四种碱基的摩尔百分比为A=T,G=C,A+G=T+C（Chargaff

原则），以及由

Wilkins研究小组完成的DNA晶体X线衍射图谱分析.

天然DNA的二级结构以B型为主,其结构特征为:①为右手双螺旋,两条链

以反平行方式排

列;②主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧;③两条链间存在碱基互补，通过

氢键连系,且A-T,

G-C（碱基互补原则）；④螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；⑤螺旋的

螺距为3.4nm,直径

为2nm.

五,DNA的超螺旋结构：

4

双螺旋的DNA分子进一步盘旋形成的超螺旋结构称为DNA的三级结构.

绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋，其三级结构呈麻花

状.

在真核生物中，双螺旋的DNA分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕,从而形成

特殊的串珠状结

构,称为核小体.核小体结构属于DNA的三级结构.

六,DNA的功能：

DNA的基本功能是作为遗传信息的载体,为生物遗传信息复制以及基因信

息的转录提供模

板.

DNA分子中具有特定生物学功能的片段称为基因(gene).一个生物体的全

部DNA序列称为

基因组(genome).基因组的大小与生物的复杂性有关.

七,RNA的空间结构与功能：

RNA分子的种类较多，分子大小变化较大,功能多样化.RNA通常以单链存在,

但也可形成

局部的双螺旋结构.

l.mRNA的结构与功能:mRNA是单链核酸，其在真核生物中的初级产物称为

HnRNA.大多数

真核成熟的mRNA分子具有典型的5'-端的7-甲基鸟甘三磷酸(m7GTP)帽子

结构和3'-端的多

聚腺甘酸(polyA)尾巴结构.mRNA的功能是为蛋白质的合成提供模板，分子

中带有遗传密码.mRNA

分子中每三个相邻的核甘酸组成一组,在蛋白质翻译合成时代表一个特定

的氨基酸,这种核甘酸

三联体称为遗传密码(coden).

2.tRNA的结构与功能:tRNA是分子最小，但含有稀有碱基最多的RNA.tRNA

的二级结构由

于局部双螺旋的形成而表现为“三叶草"形，故称为“三叶草”结构，可分为

五个部分:①氨基

酸臂：由tRNA的5'-端和3,-端构成的局部双螺旋,3'-端都带有-CCA-0H顺

序,可与氨基酸

结合而携带氨基酸.②DHU臂:含有二氢尿喀咤核音,与氨基酰tRNA合成酶

的结合有关.③反

密码臂：其反密码环中部的三个核甘酸组成三联体,在蛋白质生物合成中，

可以用来识别mRNA

上相应的密码,故称为反密码(anticoden).④TWC臂:含保守的TwC顺序,

可以识别核蛋

白体上的rRNA,促使tRNA与核蛋白体结合.⑤可变臂:位于TwC臂和反密

码臂之间,功能不

详.

3.rRNA的结构与功能:rRNA是细胞中含量最多的RNA,可与蛋白质一起构成

核蛋白体，作

为蛋白质生物合成的场所.原核生物中的rRNA有三种：5S,16S,23S.真核生

物中的rRNA有四

种：5S,5.8S,18S,28s.

八,核酶：

具有自身催化作用的RNA称为核酶(ribozyme),核酶通常具有特殊的分子

结构，如锤头结

构.

九,核酸的一般理化性质：

核酸具有酸性；粘度大;能吸收紫外光,最大吸收峰为260nm.

十,DNA的变性：

在理化因素作用下,DNA双螺旋的两条互补链松散而分开成为单链,从而导

致DNA的理化性

质及生物学性质发生改变,这种现象称为DNA的变性.

5

引起DNA变性的因素主要有:①高温,②强酸强碱,③有机溶剂等.DNA变性

后的性质改变：

①增色效应:指DNA变性后对260nm紫外光的光吸收度增加的现象;②旋光

性下降;③粘度降低；

④生物功能丧失或改变.

加热DNA溶液,使其对260nm紫外光的吸收度突然增加,达到其最大值一半

时的温度,就是

DNA的变性温度（融解温度,Tm）.Tm的高低与DNA分子中G+C的含量有

关,G+C的含量越高，

则Tm越高.

H•■一,DNA的复性与分子杂交：

将变性DNA经退火处理，使其重新形成双螺旋结构的过程，称为DNA的复

性.

两条来源不同的单链核酸（DNA或RNA）,只要它们有大致相同的互补碱基顺

序，以退火处

理即可复性,形成新的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交.核酸杂

交可以是DNA-DNA,

也可以是DNA-RNA杂交.不同来源的,具有大致相同互补碱基顺序的核酸片

段称为同源顺序.

常用的核酸分子杂交技术有：原位杂交，斑点杂交，Southern杂交及

Northern杂交等.

在核酸杂交分析过程中，常将已知顺序的核酸片段用放射性同位素或生物

素进行标记,这种

带有一定标记的已知顺序的核酸片段称为探针.

十二,核酸酶：

凡是能水解核酸的酶都称为核酸酶.凡能从多核甘酸链的末端开始水解核

酸的酶称为核酸外

切酶，凡能从多核甘酸链中间开始水解核酸的酶称为核酸内切酶.能识别

特定的核甘酸顺序,并

从特定位点水解核酸的内切酶称为限制性核酸内切酶（限制酶）.

6

第三章酶（含维生素及酶的调节）

一，酶的概念：

酶（enzyme）是由活细胞产生的生物催化剂，这种催化剂具有极高的催化效

率和高度的底

物特异性,其化学本质是蛋白质.酶按照其分子结构可分为单体酶,寡聚酶

和多酶体系（多酶复

合体和多功能酶）三大类.

二，酶的分子组成：

酶分子可根据其化学组成的不同，可分为单纯酶和结合酶（全酶）两类.结

合酶则是由酶蛋

白和辅助因子两部分构成，酶蛋白部分主要与酶的底物特异性有关，辅助

因子则与酶的催化活性

有关.

与酶蛋白疏松结合并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为

辅酶.与酶蛋白牢固

结合并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为辅基.

三,辅酶与辅基的来源及其生理功用:

辅酶与辅基的生理功用主要是：(D运载氢原子或电子,参与氧化还原反应.

⑵运载反应基

团，如酰基,氨基,烷基,皎基及一碳单位等,参与基团转移.大部分的辅酶

与辅基衍生于维生

素.

维生素(vitamin)是指一类维持细胞正常功能所必需的，但在许多生物体

内不能自身合成

而必须由食物供给的小分子有机化合物.

维生素可按其溶解性的不同分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类.脂

溶性维生素有

VitA.VitD.VitE和VitK四种；水溶性维生素有

VitBl,VitB2,VitPP,VitB6,VitB12,VitC,泛

酸,生物素,叶酸等.

1.TPP:即焦磷酸硫胺素，由硫胺素(VitBl)焦磷酸化而生成,是脱竣酶的辅

酶,在体内

参与糖代谢过程中a-酮酸的氧化脱竣反应.

2.FMN和FAD:即黄素单核昔酸(FMN)和黄素腺喋吟二核甘酸(FAD),是核黄

素(VitB2)

的衍生物.FMN或FAD通常作为脱氢酶的辅基，在酶促反应中作为递氢体(双

递氢体).

3.NAD+和NADP+:即尼克酰胺腺喋吟二核昔酸(NAD+,辅酶I)和尼克酰胺腺

喋吟二核甘酸

磷酸（NADP+,辅酶n）,是VitPP的衍生物.NAD+和NADP+主要作为脱氢酶的

辅酶,在酶促反应

中起递氢体的作用，为单递氢体.

4.磷酸毗哆醛和磷酸毗哆胺:是VitB6的衍生物.磷酸毗哆醛和磷酸毗哆

胺可作为氨基转移

酶,氨基酸脱竣酶,半胱氨酸脱硫酶等的辅酶.

5.CoA:泛酸（遍多酸）在体内参与构成辅酶A（CoA）.CoA中的毓基可与竣基

以高能硫酯

键结合,在糖，脂,蛋白质代谢中起传递酰基的作用，是酰化酶的辅酶.

6.生物素:是竣化酶的辅基,在体内参与C02的固定和竣化反应.

7.FH4:由叶酸衍生而来.四氢叶酸是体内一碳单位基团转移酶系统中的辅

酶.

8.VitB12衍生物:VitB12分子中含金属元素钻,故又称为钻胺素.VitB12

在体内有多种活

性形式，如5'-脱氧腺昔钻胺素，甲基钻胺素等.其中，5'-脱氧腺昔钻胺素

参与构成变位酶的

辅酶，甲基钻胺素则是甲基转移酶的辅酶.

四，金属离子的作用：

1.稳定构象:稳定酶蛋白催化活性所必需的分子构象；

7

2.构成酶的活性中心：作为酶的活性中心的组成成分,参与构成酶的活性

中心;

3.连接作用：作为桥梁，将底物分子与酶蛋白螯合起来.

五,酶的活性中心：

酶分子上具有一定空间构象的部位，该部位化学基团集中，直接参与将底

物转变为产物的反

应过程,这一部位就称为酶的活性中心.

参与构成酶的活性中心的化学基团，有些是与底物相结合的，称为结合基

团,有些是催化底

物反应转变成产物的，称为催化基团，这两类基团统称为活性中心内必需

基团.在酶的活性中心

以外,也存在一些化学基团，主要与维系酶的空间构象有关,称为酶活性中

心外必需基团.

六,酶促反应的特点：

1.具有极高的催化效率:酶的催化效率可比一般催化剂高106〜1020倍.酶

能与底物形成

ES中间复合物,从而改变化学反应的进程,使反应所需活化能阈大大降低,

活化分子的数目大

大增加,从而加速反应进行.

2.具有高度的底物特异性:一种酶只作用于一种或一类化合物，以促进一

定的化学变化，

生成一定的产物,这种现象称为酶作用的特异性.

⑴绝对特异性:一种酶只能作用于一种化合物，以催化一种化学反应,称为

绝对特异性，如

琥珀酸脱氢酶.

⑵相对特异性：一种酶只能作用于一类化合物或一种化学键，催化一类化

学反应，称为相对

特异性，如脂肪酶.

⑶立体异构特异性：一种酶只能作用于一种立体异构体，或只能生成一种

立体异构体，称为

立体异构特异性，如L-精氨酸酶.

3.酶的催化活性是可以调节的：如代谢物可调节酶的催化活性,对酶分子

的共价修饰可改

变酶的催化活性,也可通过改变酶蛋白的合成来改变其催化活性.

七,酶促反应的机制：

1.中间复合物学说与诱导契合学说：酶催化时,酶活性中心首先与底物结

合生成一种酶-

底物复合物(ES),此复合物再分解释放出酶,并生成产物，即为中间复合物

学说.当底物与酶

接近时，底物分子可以诱导酶活性中心的构象以生改变，使之成为能与底

物分子密切结合的构象，

这就是诱导契合学说.

2.与酶的高效率催化有关的因素:①趋近效应与定向作用;②张力作用；③

酸碱催化作用；

④共价催化作用;⑤酶活性中心的低介电区(表面效应).

八,酶促反应动力学:

酶反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素.

在探讨各种因素对

酶促反应速度的影响时，通常测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底

物转化量>k+2时,Km=k-l/k+l=Ks.因此,Km可以反映酶与底物亲和力的大

小，即Km值越小,则

酶与底物的亲和力越大;反之,则越小.

③Km可用于判断反应级数:当[S]lOOKm时，v=Vmax,反应为零级反应,即反

应速度与底物浓

度无关;当0.01Km<[S]20kJ/mol的磷酸键称为高能磷酸键,主要有以下几

种类

型：

1.磷酸好键:包括各种多磷酸核甘类化合物，如ADP,ATP等.

2.混合酎键：由磷酸与竣酸脱水后形成的酊键,主要有1.3-二磷酸甘油酸

等化合物.

3.烯醇磷酸键：见于磷酸烯醇式丙酮酸中.

4.磷酸胭键：见于磷酸肌酸中，是肌肉和脑组织中能量的贮存形式.磷酸肌

酸中的高能磷

酸键不能被直接利用，而必须先将其高能磷酸键转移给ATP,才能供生理活

动之需.这一反应过

程由肌酸磷酸激酶(CPK)催化完成.

九,线粒体外NADH的穿梭：

21

胞液中的3-磷酸甘油醛或乳酸脱氢,均可产生NADH.这些NADH可经穿梭系

统而进入线粒体

氧化磷酸化,产生H20和ATP.

1.磷酸甘油穿梭系统:这一系统以3-磷酸甘油和磷酸二羟丙酮为载体,在

两种不同的a-

磷酸甘油脱氢酶的催化下,将胞液中NADH的氢原子带入线粒体中，交给FAD,

再沿琥珀酸氧化

呼吸链进行氧化磷酸化.因此，如NADH通过此穿梭系统带一对氢原子进入

线粒体,则只得到2

分子ATP.

2.苹果酸穿梭系统:此系统以苹果酸和天冬氨酸为载体,在苹果酸脱氢酶

和谷草转氨酶的

催化下.将胞液中NADH的氢原子带入线粒体交给NAD+,再沿NADH氧化呼吸

链进行氧化磷酸化.因

此,经此穿梭系统带入一对氢原子可生成3分子ATP.

22

第七章氨基酸代谢

一,蛋白质的营养作用：

1.蛋白质的生理功能:主要有:①是构成组织细胞的重要成分;②参与组织

细胞的更新和

修补;③参与物质代谢及生理功能的调控;④氧化供能;⑤其他功能:如转

运，凝血，免疫,记

忆,识别等.

2.氮平衡：体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量

与排出量也维持

着动态平衡,这种动态平衡就称为氮平衡.氮平衡有以下几种情况：

⑴氮总平衡:每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成

量与分解量大致相

等,称为氮总平衡.此种情况见于正常成人.

⑵氮正平衡:每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于

分解量，称为氮正

平衡.此种情况见于儿童,孕妇,病后恢复期.

⑶氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于

分解量,称为氮负

平衡.此种情况见于消耗性疾病患者(结核，肿瘤)，饥饿者.

3.必需氨基酸与非必需氨基酸：体内不能合成，必须由食物蛋白质供给的

氨基酸称为必需

氨基酸.反之,体内能够自行合成,不必由食物供给的氨基酸就称为非必需

氨基酸.

必需氨基酸一共有八种：赖氨酸(Lys),色氨酸(Trp),苯丙氨酸(Phe),蛋氨

酸(Met),

苏氨酸(Thr),亮氨酸(Leu),异亮氨酸(He),劣氨酸(Vai).酪氨酸和半胱

氨酸必需以

必需氨基酸为原料来合成,故被称为半必需氨基酸.

4.蛋白质的营养价值及互补作用：蛋白质营养价值高低的决定因素有:①

必需氨基酸的含

量;②必需氨基酸的种类;③必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相符

的氨基酸组成.将几

种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用称为

食物蛋白质的互补作

用.

二,蛋白质的消化,吸收与腐败

1.蛋白质的消化：胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽，再在小肠中完全水解

为氨基酸.

2.氨基酸的吸收:主要在小肠进行，是一种主动转运过程，需由特殊载体携

带.除此之外，

也可经Y-谷氨酰循环进行.

3.蛋白质在肠中的腐败：主要在大肠中进行，是细菌对蛋白质及其消化产

物的分解作用，

可产生有毒物质.

三,氨基酸的脱氨基作用：

氨基酸主要通过三种方式脱氨基，即氧化脱氨基，联合脱氨基和非氧化脱

氨基.

1.氧化脱氨基：反应过程包括脱氢和水解两步，反应主要由L-氨基酸氧化

酶和谷氨酸脱氢

酶所催化.L-氨基酸氧化酶是一种需氧脱氢酶,该酶在人体内作用不大.谷

氨酸脱氢酶是一种不

需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+为辅酶.该酶作用较大,属于变构酶,其活性受

ATP,GTP的抑制，受

ADP,GDP的激活.

2.转氨基作用：由转氨酶催化,将a-氨基酸的氨基转移到a-酮酸酮基的

位置上,生成相

应的a-氨基酸,而原来的a-氨基酸则转变为相应的a-酮酸.转氨酶以磷

酸毗哆醛(胺)为辅

酶.转氨基作用可以在各种氨基酸与a-酮酸之间普遍进行.除

Gly,Lys,Thr,Pro夕卜，均可

参加转氨基作用.较为重要的转氨酶有：

23

⑴丙氨酸氨基转移酶(ALT),又称为谷丙转氨酶(GPT).催化丙氨酸与a-

酮戊二酸之

间的氨基移换反应，为可逆反应.该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，

可引起血清中ALT

活性明显升高.

⑵天冬氨酸氨基转移酶(AST),又称为谷草转氨酶(GOT).催化天冬氨酸与

a-酮戊二

酸之间的氨基移换反应，为可逆反应.该酶在心肌中活性较高,故在心肌疾

患时，血清中AST

活性明显升高.

3.联合脱氨基作用：转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，从而使氨基

酸脱去氨基并氧

化为a-酮酸的过程,称为联合脱氨基作用.可在大多数组织细胞中进行，

是体内主要的脱氨基

的方式.

4.喋吟核甘酸循环(PNC):这是存在于骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合

脱氨基作用方式.

在骨骼肌和心肌中，腺甘酸脱氨酶的活性较高，该酶可催化AMP脱氨基，此

反应与转氨基反应相

联系，即构成噤吟核昔酸循环的脱氨基作用.

四，a-酮酸的代谢：

1.再氨基化为氨基酸.

2.转变为糖或脂:某些氨基酸脱氨基后生成糖异生途径的中间代谢物,故

可经糖异生途径

生成葡萄糖,这些氨基酸称为生糖氨基酸.个别氨基酸如Leu,Lys,经代谢

后只能生成乙酰CoA

或乙酰乙酰CoA,再转变为脂或酮体，故称为生酮氨基酸.而

Phe,Tyr,He,Thr,Trp经分解

后的产物一部分可生成葡萄糖,另一部分则生成乙酰CoA,故称为生糖兼生

酮氨基酸.

3.氧化供能:进入三竣酸循环彻底氧化分解供能.

五，氨的代谢:

1.血氨的来源与去路：

⑴血氨的来源：①由肠道吸收;②氨基酸脱氨基;③氨基酸的酰胺基水解；

④其他含氮物的

分解.

⑵血氨的去路:①在肝脏转变为尿素;②合成氨基酸;③合成其他含氮物;

④合成天冬酰胺

和谷氨酰胺;⑤直接排出.

2,氨在血中的转运:氨在血液循环中的转运,需以无毒的形式进行，如生成

丙氨酸或谷氨

酰胺等,将氨转运至肝脏或肾脏进行代谢.

⑴丙氨酸-葡萄糖循环:肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸,后

者经血液循环转

运至肝脏再脱氨基,生成的丙酮酸经糖异生转变为葡萄糖后再经血液循环

转运至肌肉重新分解产

生丙酮酸,这一循环过程就称为丙氨酸-葡萄糖循环.

⑵谷氨酰胺的运氨作用：肝外组织，如脑，骨骼肌，心肌在谷氨酰胺合成酶

的催化下,合成

谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式将氨基经血液循环带到肝脏，再由谷氨酰胺

酶将其分解,产生的氨

即可用于合成尿素.因此,谷氨酰胺对氨具有运输,贮存和解毒作用.

3.鸟氨酸循环与尿素的合成：体内氨的主要代谢去路是用于合成尿素.合

成尿素的主要器

官是肝脏，但在肾及脑中也可少量合成.尿素合成是经鸟氨酸循环的反应

过程来完成，催化这些

反应的酶存在于胞液和线粒体中.其主要反应过程如下:NH3+C02+2ATP-

氨基甲酰磷酸一胭氨酸

一精氨酸代琥珀酸一精氨酸一尿素+鸟氨酸.

24

尿素合成的特点：①合成主要在肝脏的线粒体和胞液中进行；②合成一分

子尿素需消耗四分

子ATP;③精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶;④尿素分子中的两

个氮原子,一个来源

于NH3,一个来源于天冬氨酸.

六，氨基酸的脱竣基作用：

由氨基酸脱竣酶催化,辅酶为磷酸毗哆醛,产物为C02和胺.

LY-氨基丁酸的生成：丫-氨基丁酸(GABA)是一种重要的神经递质，由L-

谷氨酸脱竣而

产生.反应由L-谷氨酸脱竣酶催化,在脑及肾中活性很高.

2.5-羟色胺的生成:5-羟色胺(5-HT)也是一种重要的神经递质，且具有强

烈的缩血管作

用，其合成原料是色氨酸.合成过程为:色氨酸一5羟色氨酸-5-羟色胺.

3.组胺的生成:组胺由组氨酸脱竣产生,具有促进平滑肌收缩,促进胃酸分

泌和强烈的舒

血管作用.

4.多胺的生成:精眯和精胺均属于多胺，它们与细胞生长繁殖的调节有关.

合成的原料为

鸟氨酸,关键酶是鸟氨酸脱竣酶.

七，一碳单位的代谢：

一碳单位是指只含一个碳原子的有机基团，这些基团通常由其载体携带参

加代谢反应.常见

的一碳单位有甲基(-CH3),亚甲基或甲烯基(-CH2-),次甲基或甲块基

仁CH-),甲酰基(-CHO),

亚氨甲基(-CH=NH),羟甲基(-CH20H)等.

一碳单位通常由其载体携带，常见的载体有四氢叶酸(FH4)和S-腺昔同型

半胱氨酸,有时

也可为Vi可为.

常见的一碳单位的四氢叶酸衍生物有:①N10-甲酰四氢叶酸(N10-CH0FH4);

②N5-亚氨甲基

四氢叶酸(N5-CH=NHFH4);③N5,N10-亚甲基四氢叶酸(N5,N10-CH2-FH4);

④N5,N10-次甲基四氢

叶酸(N5,N10=CH-FH4);⑤N5-甲基四氢叶酸(N5-CH3FH4).

苏氨酸,丝氨酸,甘氨酸和色氨酸代谢降解后可生成N10-甲酰四氢叶酸,后

者可用于喋吟C2

原子的合成；苏氨酸，丝氨酸，甘氨酸和组氨酸代谢降解后可生成N5.N10-

次甲基四氢叶酸，后者

可用于口票吟C8原子的合成;丝氨酸代谢降解后可生成N5,N10-亚甲基四氢

叶酸，后者可用于胸腺

嗑咤甲基的合成.

八,S-腺甘蛋氨酸循环：

蛋氨酸是体内合成许多重要化合物，如肾上腺素，胆碱,肌酸和核酸等的甲

基供体.其活性

形式为S-腺昔蛋氨酸(SAM).SAM也是一种一碳单位衍生物,其载体可认为

是S-腺昔同型半胱

氨酸，携带的一碳单位是甲基.

从蛋氨酸形成的S-腺甘蛋氨酸,在提供甲基以后转变为同型半胱氨酸,然

后再反方向重新

合成蛋氨酸,这一循环反应过程称为S-腺昔蛋氨酸循环或活性甲基循环.

九，芳香族氨基酸的代谢：

在神经组织细胞中的主要代谢过程为：苯丙氨酸一酪氨酸一多巴一多巴胺

一去甲肾上腺素一

肾上腺素.多巴胺,去甲肾上腺素和肾上腺素统称儿茶酚胺.在黑色素细胞

中，多巴可转变为黑

色素.苯丙氨酸羟化酶遗传性缺陷可致苯丙酮酸尿症,酪氨酸酶遗传性缺

陷可致白化病.

25

第八章核甘酸代谢

一,核甘酸类物质的生理功用：

核甘酸类物质在人体内的生理功用主要有：

①作为合成核酸的原料：如用ATP,GTP,CTP,UTP合成RNA,用

dATP,dGTP,dCTP,dTTP

合成DNA.

②作为能量的贮存和供应形式:除ATP之外,还有GTP,UTP,CTP等.

③参与代谢或生理活动的调节:如环核甘酸cAMP和cGMP作为激素的第二

信使.

④参与构成酶的辅酶或辅基:如在NAD+,NADP+,FAD,FMN,CoA中均含有核

甘酸的成分.

⑤作为代谢中间物的载体:如用UDP携带糖基,用CDP携带胆碱，胆胺或甘

油二酯，用腺

音携带蛋氨酸(SAM)等.

二，喋吟核甘酸的合成代谢：

1.从头合成途径:利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖,氨基酸,一碳单

位及C02等，

逐步合成喋吟核甘酸的过程称为从头合成途径.这一途径主要见于肝脏,

其次为小肠和胸腺.

喋吟环中各原子分别来自下列前体物质：Asp-Nl;N10-CH0FH4-

C2;Gln-N3和N9;

C02-C6;N5,N10=CH-FH4-C8;Gly-C4,C5和N7.

合成过程可分为三个阶段:

(1)次黄嘿吟核昔酸的合成:在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP.

由5'-磷酸核糖

合成PRPP(1'-焦磷酸-5'-磷酸核糖).然后再经过大约10步反应,合成第一

个喋吟核甘酸——

次黄甘酸(IMP).

⑵腺甘酸及鸟甘酸的合成：IMP在腺甘酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天

冬氨酸提供氨基

合成腺甘酸代琥珀酸(AMP-S),然后裂解产生AMP;IMP也可在IMP脱氢酶的

催化下，以NAD+

为受氢体，脱氢氧化为黄甘酸(XMP),后者再在鸟甘酸合成酶催化下，由谷

氨酰胺提供氨基合

成鸟甘酸(GMP).

⑶三磷酸喋吟核昔的合成:AMP/GMP被进一步磷酸化,最后生成ATP/GTP,作

为合成RNA的

原料.ADP/GDP则可在核糖核甘酸还原酶的催化下，脱氧生成dADP/dGDP,然

后再磷酸化为

dATP/dGTP,作为合成DNA的原料•.

2.补救合成途径：又称再利用合成途径.指利用分解代谢产生的自由喋吟

碱合成喋吟核甘

酸的过程.这一途径可在大多数组织细胞中进行.其反应为：A+PRPP-

AMP;G/I+PRPP-

GMP/IMP.

3.抗代谢药物对喋吟核甘酸合成的抑制：能够抑制喋吟核甘酸合成的一些

抗代谢药物,通

常是属于喋吟,氨基酸或叶酸的类似物,主要通过对代谢酶的竞争性抑制

作用，来干扰或抑制噂

吟核甘酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗作用.在临床上应用较多的喋吟核

甘酸类似物主要是6-

筑基口票吟(6-MP).6-MP的化学结构与次黄喋吟类似,因而可以抑制IMP转变

为AMP或GMP,从

而干扰口票吟核甘酸的合成.

三,口票吟核甘酸的分解代谢：

喋吟核甘酸的分解首先是在核甘酸酶的催化下，脱去磷酸生成喋吟核昔,

然后再在核昔酶的

催化下分解生成喋吟碱,最后产生的I和X经黄喋吟氧化酶催化氧化生成

终产物尿酸.痛风症患

26

者由于体内嘿吟核甘酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠

晶体沉积于软骨,关节，

软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等.可用别喋吟醇予以治

疗.

四，喀咤核甘酸的合成代谢：

1.从头合成途径:指利用一些简单的前体物逐步合成喀咤核甘酸的过程.

该过程主要在肝

脏的胞液中进行.喀咤环中各原子分别来自下列前体物:C02-C2;Gln-

N3;Asp-C4,C5,

C6,N1.喀咤核甘酸的主要合成步骤为：

⑴尿甘酸的合成:在氨基甲酰磷酸合成酶H的催化下，以Gin,C02,ATP等为

原料合成氨基

甲酰磷酸.后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸,从

而合成氨甲酰天冬氨

酸,然后再经脱氢,脱竣,环化等反应,合成第一个喀咤核甘酸,即UMP.

⑵胞甘酸的合成:UMP经磷酸化后生成UTP,再在胞甘酸合成酶的催化下，由

Gin提供氨基

转变为CTP.

⑶脱氧口密咤核甘酸的合成:①CTP-CDP-dCDPfdCTP.

②dCDP-dCMP-dUMP-dTMP-dTDPfdTTP.胸背酸合成酶催化dUMP甲基化,

甲基供体为N5,N10-亚

甲基四氢叶酸.

2.补救合成途径：由分解代谢产生的口密咤/口密咤核昔转变为喀咤核甘酸的

过程称为补救合成

途径.以喀咤核昔的补救合成途径较重要.主要反应为：UR/CR+ATP-

UMP/CMP;TdR+ATP-

dTMP.

3.抗代谢药物对喀咤核甘酸合成的抑制：能够抑制口密咤核甘酸合成的抗代

谢药物也是一些

嗑咤核甘酸的类似物,通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制喀咤核甘酸的

合成.主要的抗代谢药

物是5-氟尿口密咤（5-FU）.5-FU在体内可转变为F-dUMP,其结构与dUMP相似,

可竞争性抑制

胸甘酸合成酶的活性,从而抑制胸背酸的合成.

五,口密咤核甘酸的分解代谢：

口密咤核甘酸可首先在核甘酸酶和核昔磷酸化酶的催化下，除去磷酸和核糖,

产生的嗑咤碱可

在体内进一步分解代谢.不同的嗑咤碱其分解代谢的产物不同，其降解过

程主要在肝脏进行.

胞喀咤和尿喀咤降解的终产物为（8-丙氨酸+NH3+C02）;胸腺口密咤降

解的终产物为（B

-氨基异丁酸+NH3+C02）.

27

第十章DNA的生物合成

—,遗传学的中心法则和反中心法则：

DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代;通过转录和翻译,将遗传信息

传递给蛋白质分

子，从而决定生物的表现型.DNA的复制，转录和翻译过程就构成了遗传学

的中心法则.但在少

数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中.因此,在这些生物体中,遗传信息

的流向是RNA通过

复制,将遗传信息由亲代传递给子代;通过反转录将遗传信息传递给DNA,

再由DNA通过转录和

翻译传递给蛋白质,这种遗传信息的流向就称为反中心法则.

二,DNA复制的特点：

1.半保留复制:DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的

两个双链子

代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保

留复制

(semiconservativereplication).DNA以半保留方式进行复制，是在1958

年由M.Meselson和

F.Stahl所完成的实验所证明.

2.有一定的复制起始点:DNA在复制时,需在特定的位点起始,这是一些具

有特定核甘酸

排列顺序的片段，即复制起始点(复制子).在原核生物中，复制起始点通常

为一个,而在真核

生物中则为多个.

3.需要引物(primer):DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基(3'-0H)的

RNA作为引物，

才能开始聚合子代DNA链.RNA引物的大小,在原核生物中通常为50-100

个核甘酸,而在真核

生物中约为10个核甘酸.

4.双向复制:DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复缶！J.但在

低等生物中，

也可进行单向复制.

5.半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'-3'方向聚合子代DNA链，因此

两条亲代DNA

链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的.以3'-5'方向的亲代DNA

链作模板的子代链在

聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链(leadingstrand).而

以5'-3'方向的亲

代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随从链

(laggingstrand).DNA

在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki

fragment).冈崎片段的

大小，在原核生物中约为1000~2000个核甘酸,而在真核生物中约为100

个核甘酸.

三,DNA复制的条件：

1.底物：以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotidetriphosphate)为底物，即

dATP,dGTP,

dCTP,dTTP.

2.模板(template):以亲代DNA的两股链解开后,分别作为模板进行复制.

3.引发体(primosome)和RNA引物(primer):引发体由引发前体与引物酶

(primase)组装

而成.引发前体是由若干蛋白因子聚合而成的复合体；引物酶本质上是一

种依赖DNA的RNA聚合

酶(DDRP).

4.DNA聚合酶(DNAdependentDNApolymerase,DDDP):

⑴种类和生理功能:在原核生物中，目前发现的DNA聚合酶有三种，分别命

名为DNA聚合酶

I(polI),DNA聚合酶II(p合H),DNA聚合酶HI(polIII),这三种酶都属

于具有多种

酶活性的多功能酶.polI为单一肽链的大分子蛋白质,具有5'-3'聚合

酶活性,3'-5'外切

酶活性和5'-3'外切酶的活性;其功能主要是去除引物，填补缺口以及修

复损伤.polII具有

28

5'-3'聚合酶活性和3'-5'外切酶活性,其功能不明.polHI是由十种亚

基组成的不对称二聚

体,具有5'-3'聚合酶活性和3'-5'外切酶活性,与DNA复制功能有关.

在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种.其中,参与染色体DNA复制

的是pola(延

长随从链)和pol8(延长领头链)，参与线粒体DNA复制的是polY,pol

£与DNA损伤修

复,校读和填补缺口有关,polB只在其他聚合酶无活性时才发挥作用.

⑵DNA复制的保真性：为了保证遗传的稳定,DNA的复制必须具有高保真

性.DNA复制时的

保真性主要与下列因素有关:①遵守严格的碱基配对规律;②在复制时对

碱基的正确选择;③对

复制过程中出现的错误及时进行校正.

5.DNA连接酶(DNAligase):DNA连接酶可催化两段DNA片段之间磷酸二酯

键的形成,而使

两段DNA连接起来.该酶催化的条件是:①需一段DNA片段具有3'-0H,而

另一段DNA片段具

有5'-Pi基;②未封闭的缺口位于双链DNA中，即其中有一条链是完整的；

③需要消耗能量，

在原核生物中由NAD+供能,在真核生物中由ATP供能.

6.单链DNA结合蛋白(singlestrandbindingprotein,SSB):又称螺旋

反稳蛋白(HDP).

这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子.其作用为:①稳定单链DNA,

便于以其为模板复制

子代DNA;②保护单链DNA,避免核酸酶的降解.

7.解螺旋酶(unwindingenzyme):又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA

双链的酶蛋

白，每解开一对碱基,需消耗两分子ATP.

8.拓扑异构酶(topoisomerase):拓扑异构酶可将DNA双链中的一条链或两

条链切断,松开

超螺旋后再将DNA链连接起来,从而避免出现链的缠绕.

四,DNA生物合成过程：

1.复制的起始：

⑴预引发:①解旋解链,形成复制叉：由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的

超螺旋及双螺

旋结构解开,形成两条单链DNA.单链DNA结合蛋白（SSB）结合在单链DNA上,

形成复制叉.

DNA复制时,局部双螺旋解开形成两条单链,这种叉状结构称为复制叉.②

引发体组装：由引发

前体蛋白因子识别复制起始点,并与引发酶一起组装形成引发体.

⑵引发:在引发酶的催化下，以DNA链为模板,合成一段短的RNA引物.

2,复制的延长：

⑴聚合子代DNA:由DNA聚合酶催化，以亲代DNA链为模板,从5'-3'方向

聚合子代DNA

链.

⑵引发体移动：引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，

随从链重新合成

RNA引物,继续进行链的延长.

3.复制的终止：

⑴去除引物，填补缺口：RNA引物被水解,缺口由DNA链填补,直到剩下最后

一个磷酸酯

键的缺口.

⑵连接冈崎片段:在DNA连接酶的催化下,将冈崎片段连接起来，形成完整

的DNA长链.

⑶真核生物端粒(telomere)的形成:端粒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.线性DNA在复制完成后,其末端由于引物RNA的水解

而可能出现缩短.故

29

需要在端粒酶(telomerase)的催化下,进行延长反应.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.

五,DNA的损伤：

由自发的或环境的因素引起DNA一级结构的任何异常的改变称为DNA的损

伤.常见的DNA

的损伤包括碱基脱落,碱基修饰,交联,链的断裂,重组等.引起DNA损伤的

因素有：

1.自发因素：

(1)自发脱碱基：由于N-糖甘键的自发断裂,引起口票吟或嗑咤碱基的脱落.

(2)自发脱氨基:C自发脱氨基可生成U,A自发脱氨基可生成I.

(3)复制错配：由于复制时碱基配对错误引起的损伤.

2.物理因素：由紫外线，电离辐射,X射线等引起的DNA损伤.其中,X射线和

电离辐射常

常引起DNA链的断裂，而紫外线常常引起喀咤二聚体的形成，如TT,TC,CC

等二聚体.

3.化学因素:

(1)脱氨剂:如亚硝酸与亚硝酸盐,可加速C脱氨基生成U,A脱氨基生成I.

⑵烷基化剂：这是一类带有活性烷基的化合物，可提供甲基或其他烷基,

引起碱基或磷酸

基的烷基化,甚至可引起邻近碱基的交联.

(3)DNA加合剂:如苯并花,在体内代谢后生成四羟苯并花,与喋吟共价结合

引起损伤.

(4)碱基类似物：如5-FU,6-MP等,可掺入到DNA分子中引起损伤或突变.

⑸断链剂:如过氧化物,含筑基化合物等,可引起DNA链的断裂.

六,DNA突变的类型：

L点突变:转换一一相同类型碱基的取代.颠换一一不同类型碱基的取代.

插入——增加

一个碱基.缺失——减少一个碱基.

2.复突变:插入一一增加一段顺序.缺失一一减少一段顺序.倒位一一

一段碱基顺序发

生颠倒.易位-------段碱基顺序的位置发生改变.重组-------段碱基顺

序与另一段碱基顺序发

生交换.

七,DNA突变的效应：

1.同义突变:基因突变导致mRNA密码子第三位碱基的改变但不引起密码子

意义的改变，其

翻译产物中的氨基酸残基顺序不变.

2.误义突变:基因突变导致mRNA密码子碱基被置换,其意义发生改变,翻译

产物中的氨基

酸残基顺序发生改变.

3.无义突变:基因突变导致mRNA密码子碱基被置换而改变成终止暗码子,

引起多肽链合成

的终止.

4.移码突变:基因突变导致mRNA密码子碱基被置换，引起突变点之后的氨

基酸残基顺序全

部发生改变.

八,DNA损伤的修复：

DNA损伤的修复方式可分为直接修复和取代修复两大类.直接修复包括光

复活，转甲基作用

和直接连接作用，均属于无差错修复.取代修复包括切除修复,重组修复和

SOS修复，后二者属

于有差错倾向修复.

30

1.光复活：由光复活酶识别喀咤二聚体并与之结合形成复合物，在可见光

照射下,酶获得

能量,将喀咤二聚体的丁酰环打开，使之完全修复.

2.转甲基作用：在转甲基酶的催化下,将DNA上的被修饰的甲基去除.此时,

转甲基酶自

身被甲基化而失活.

3.直接连接:DNA断裂形成的缺口，可以在DNA连接酶的催化下,直接进行连

接而封闭缺

口.

4.切除修复:这种修复机制可适用于多种DNA损伤的修复.该修复机制可以

分别由两种不

同的酶来发动,一种是核酸内切酶，另一种是DNA糖背酶.①特异性的核酸

内切酶（如原核中的

UvrA,UvrB和UvrC）或DNA糖昔酶识别DNA受损伤的部位,并在该部位的5'

端作一切口；②由

核酸外切酶（或DNA聚合酶I）从5'-3'端逐一切除损伤的单链;③在DNA

聚合酶的催化下，

以互补链为模板,合成新的单链片段以填补缺口；④由DNA连接酶催化连接

片段，封闭缺口.

5.重组修复:①DNA复制时，损伤部位导致子链DNA合成障碍,形成空缺;②

此空缺诱导

产生重组酶（重组蛋白RecA）,该酶与空缺区结合,并催化子链空缺与对侧

亲链进行重组交换；

③对侧亲链产生的空缺以互补的子链为模板，在DNA聚合酶和连接酶的催

化下，重新修复缺口；

④亲链上的损伤部位继续保留或以切除修复方式加以修复.

6.SOS修复:这是一种在DNA分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制时

出现的修复机

制，以SOS借喻细胞处于危急状态.

31

第H^一章RNA的生物合成

一,RNA转录合成的特点：

在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA链为模板合成RNA,从而将DNA所携带

的遗传信息传递

给RNA的过程称为转录.经转录生成的RNA有多种，主要的是

rRNA,tRNA,mRNA,snRNA和IlnRNA.

1.转录的不对称性:指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录,从而将遗

传信息由DNA

传递给RNA.对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA

链上.能够转录RNA

的那条DNA链称为有意义链（模板链），而与之互补的另一条DNA链称为反

意义链（编码链）.

2.转录的连续性:RNA转录合成时，在RNA聚合酶的催化下,连续合成一段

RNA链,各条

RNA链之间无需再进行连接.

3.转录的单向性:RNA转录合成时,只能向一个方向进行聚合,RNA链的合成

方向为5'-3'.

4.有特定的起始和终止位点:RNA转录合成时,只能以DNA分子中的某一段

作为模板，故

存在特定的起始位点和特定的终止位点.

二,RNA转录合成的条件：

1.底物:四种核糖核核酸,即ATP,GTP,CTP,UTP.

2.模板：以一段单链DNA作为模板.

3.RNA聚合酶(DDRP):RNA聚合酶在单链DNA模板以及四种核糖核甘酸存

在的条件下，

不需要引物,即可从5'T聚合RNA.

原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成,即a2BB'。.。亚基与转

录起始点的识

别有关，而在转录合成开始后被释放，余下的部分(a2BB')被称为核心

酶，与RNA链的聚合

有关.

真核生物中的RNA聚合酶分为三种:RNApolI存在于核仁，对a-鹅膏蕈碱

不敏感，用于

合成rRNA前体;RNApolII存在于核基质,对a-鹅膏蕈碱极敏感,用于合成

HnRNA;RNApolIII

存在于核基质,对a-鹅膏蕈碱敏感,用于合成tRNA前体,snRNA及5SrRNA.

4.终止因子P蛋白：这是一种六聚体的蛋白质，能识别终止信号，并能与

RNA紧密结合，

导致RNA的释放.

5.激活因子：降解产物基因激活蛋白(CAP),又称为cAMP受体蛋白(CRP),是

一种二聚

体蛋白质.该蛋白与cAMP结合后，刺激RNA聚合酶与起始部位结合,从而起

始转录过程.

三,RNA转录合成的基本过程：

1.识别:RNA聚合酶中的。因子识别转录起始点,并促使核心酶结合形成全

酶复合物.

位于基因上游,与RNA聚合酶识别,结合并起始转录有关的一些DNA顺序称

为启动子.在原

核生物中的启动子通常长约60bp,存在两段带共性的顺序，即

5"-TTGACA-3'和5*-TATAATG-3),

其中富含TA的顺序被称为Pribnow盒.真核生物的启动子中也存在一段富

含TA的顺序,被称为

Hogness盒或TATA盒.

2.起始:RNA聚合酶全酶促使局部双链解开,并催化ATP或GTP与另外一个

三磷酸核甘聚

合,形成第一个3',5'-磷酸二酯键.

3.延长：。因子从全酶上脱离,余下的核心酶继续沿DNA链移动,按照碱基

互补原则,不

断聚合RNA.

4.终止:RNA转录合成的终止机制有两种.

32

⑴自动终止:模板DNA链在接近转录终止点处存在相连的富含GC和AT的

区域,使RNA转录

产物形成寡聚U及发夹形的二级结构，引起RNA聚合酶变构及移动停止,导

致RNA转录的终止.

⑵依赖辅助因子的终止：由终止因子（P蛋白）识别特异的终止信号，并促

使RNA的释放.

四,真核生物RNA转录后的加工修饰：

l.mRNA的转录后加工：

⑴加帽：即在mRNA的5'-端加上m7GTP的结构.此过程发生在细胞核内，即

对HnRNA进行

加帽.加工过程首先是在磷酸酶的作用下,将5'-端的磷酸基水解,然后再

加上鸟背三磷酸,形

成GpppN的结构，再对G进行甲基化.

⑵加尾:这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去3'-端一些过

剩的核甘酸，然

后再加入polyA.

⑶剪接:真核生物中的结构基因基本上都是断裂基因.结构基因中能够指

导多肽链合成的编

码顺序被称为外显子，而不能指导多肽链合成的非编码顺序就被称为内含

子.真核生物HnRNA

的剪接一般需snRNA参与构成的核蛋白体参加，通过形成套索状结构而将

内含子切除掉.

⑷内部甲基化：由甲基化酶催化,对某些碱基进行甲基化处理.

2.tRNA的转录后加工:

主要加工方式是切断和碱基修饰.

3.rRNA的转录后加工：

主要加工方式是切断.

33

第十二章蛋白质的生物合成

—,蛋白质生物合成体系：

生物体内的各种蛋白质都是生物体利用约20种氨基酸为原料自行合成的.

蛋白质的生物合

成过程,就是将DNA传递给mRNA的遗传信息,再具体的解译为蛋白质中氨

基酸排列顺序的过程，

这一过程被称为翻译(translation).参与蛋白质生物合成的各种因素构

成了蛋白质合成体系，

该体系包括：

1.mRNA:作为指导蛋白质生物合成的模板.

mRNA中每三个相邻的核甘酸组成三联体,代表一个氨基酸的信息,此三联

体就称为密码.

共有64种不同的密码.遗传密码具有以下特点:①连续性;②简并性;③

通用性;④方向

性;⑤摆动性;⑥起始密码:AUG;终止密码:UAA,UAG,UGA.

2.tRNA:在氨基酸tRNA合成酶催化下,特定的tRNA可与相应的氨基酸结合,

生成氨基酰

tRNA,从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成.

tRNA反密码环中部的三个核甘酸构成三联体，可以识别mRNA上相应的密码,

此三联体就称

为反密码.反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原则，即A-U,G

—C配对.但反密码

的第一个核甘酸与第三核甘酸之间的配对，并不