2 核酸和蛋白质的生物合成

核酸控制蛋白质的生物合成摘要除了RNA病毒之外，DNA几乎是所有生物遗传信息的载体[1]。

遗传信息贮存在DNA核苷碱基序列当中，通过DNA半保留复制，将遗传信息由亲代准确地传递至子代。

再以DNA为模板，根据碱基互补配对的原理转录成RNA(mRNA、tRNA、rRNA)，将DNA中的遗传信息传递到RNA分子中，最终以mRNA为模板，根据密码与反密码互补配对的原理，将mRNA中的核苷酸排列顺序翻译成多肽链上的氨基酸排列顺序。

多肽链经盘绕、折叠成为具有特定构象，并表现出特定的生物学功能的蛋白质，使子代表现出与亲代相同或相似的生物性状。

关键词核酸; 复制; 转录; 翻译; 蛋白质Summary : Besides RNA virus, DNA is nearly the carriers of all biological hereditary information. Hereditary information store , among DNA nucleoside base array , keeps and duplicates through half DNA, transmit hereditary information to the subgeneration accuratly by the parental generation. And then regard DNA as the template , duplicate into RNA(mRNA, tRNA, rRNA) according to the complementary principle that mates of base, transmit hereditary information in DNA to RNA of the member , regard mRNA as the template finally, according to the password with against the complementary principle that mates of the password, arrange nucleotide of mRNA order amino acid to translate into poly- chain arrange the order. Poly- chain twine , fold , become , have particular conformation , demonstrate particular biological protein of function, make sub representatives dimple similar biological properties the same as parental generation.Keyword: Nuclear acid ; Duplicate; Duplicate; Translation ; Protein自然界中的生物多种多样，其遗传物质主要是DNA。

生物化学各章知识要点及复习参考题蛋白质的酶促降解、氨基酸代谢、核苷酸代谢知识要点蛋白质和核酸是生物体中有重要功能的含氮有机化合物，它们共同决定和参与多种多样的生命活动。

在自然界的氮素循环中，大气是氮的主要储库，微生物通过固氮酶的作用将大气中的分子态氮转化成氨，硝酸还原酶和亚硝酸还原酶也可以将硝态氮还原为氨，在生物体中氨通过同化作用和转氨基作用等方式转化成有机氮，进而参与蛋白质和核酸的合成。

（一）蛋白质和氨基酸的酶促降解在蛋白质分解过程中，蛋白质被蛋白酶和肽酶降解成氨基酸。

氨基酸用于合成新的蛋白质或转变成其它含氮化合物（如卟啉、激素等），也有部分氨基酸通过脱氨和脱羧作用产生其它活性物质或为机体提供能量，脱下的氨可被重新利用或经尿素循环转变成尿素排出体外。

（二）核酸的酶促降解核酸通过核酸酶降解成核苷酸，核苷酸在核苷酸酶的作用下可进一步降解为碱基、戊糖和磷酸。

戊糖参与糖代谢，嘌呤碱经脱氨、氧化生成尿酸，尿酸是人类和灵长类动物嘌呤代谢的终产物。

其它哺乳动物可将尿酸进一步氧化生成尿囊酸。

植物体内嘌呤代谢途径与动物相似，但产生的尿囊酸不是被排出体外，而是经运输并贮藏起来，被重新利用。

嘧啶的降解过程比较复杂。

胞嘧啶脱氨后转变成尿嘧啶，尿嘧啶和胸腺嘧啶经还原、水解、脱氨、脱羧分别产生β-丙氨酸和β-氨基异丁酸，两者经脱氨后转变成相应的酮酸，进入TCA循环进行分解和转化。

β-丙氨酸还参与辅酶A的合成。

（三）核苷酸的生物合成生物能利用一些简单的前体物质从头合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸。

嘌呤核苷酸的合成起始于5-磷酸核糖经磷酸化产生的5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）。

合成原料是二氧化碳、甲酸盐、甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酰氨。

首先合成次黄嘌呤核苷酸，再转变成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。

嘧啶核苷酸的合成原料是二氧化碳、氨、天冬氨酸和PRPP，首先合成尿苷酸，再转变成UDP、UTP和CTP。

在二磷酸核苷水平上，核糖核苷二磷酸（NDP）可转变成相应的脱氧核糖核苷二磷酸。

核酸与蛋白质相互作用在生物体内，核酸与蛋白质是两种重要的生物大分子，它们的相互作用在细胞的正常生理过程中起着重要的调控作用。

核酸主要通过与蛋白质相互作用来实现对基因表达的调控，而蛋白质则通过与核酸相互作用来参与多种细胞功能的实现。

本文将从不同层面介绍核酸与蛋白质的相互作用。

一、基础概念核酸是由核苷酸连接形成的生物大分子，包括DNA（脱氧核酸）和RNA（核糖核酸）两种类型。

蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子。

在细胞内，核酸负责存储和传递遗传信息，而蛋白质则负责细胞代谢、信号传导和结构支持等多种功能。

二、核酸与蛋白质的结合方式1. 电荷相互作用：核酸和蛋白质都带有电荷，它们之间可以通过静电作用力相互结合。

主要有两种方式，即亲和吸附和静电直接作用。

亲和吸附是指蛋白质通过与核酸特定区域的结合域相互作用，从而形成稳定的复合物。

静电直接作用则是指核酸和蛋白质之间的静电吸引力和静电排斥力之间的平衡，从而形成局部的结合。

2. 氢键形成：氢键是水分子中的氢原子与氧、氮等非金属原子之间的键。

核酸和蛋白质都含有含氮和氧原子的官能团，通过氢键可以形成相互作用。

氢键的形成对于核酸和蛋白质复合物的结构稳定性起着重要的作用。

3. 疏水效应：核酸在水中形成的双螺旋结构具有疏水性，而蛋白质的结构中也存在疏水性的氨基酸残基。

在水中，核酸和蛋白质会通过疏水效应来相互结合，并形成稳定的复合物。

三、核酸与蛋白质的相互调控作用核酸与蛋白质的相互作用在细胞的生理过程中起着重要的调控作用。

具体包括以下几个方面：1. 转录调控：转录是指DNA合成RNA的过程。

转录调控是指在转录过程中，核酸与蛋白质之间的相互作用可以调控基因的转录水平。

这种调控方式包括转录因子与DNA结合、转录抑制子与转录因子竞争结合等。

2. 翻译调控：翻译是指RNA合成蛋白质的过程。

在翻译过程中，核酸与蛋白质之间的相互作用可以调控蛋白质的合成水平。

这种调控方式主要通过核酸序列与蛋白质结合来实现。

第十一章核酸及蛋白质的生物合成1. DNA的生物合成：以亲代DNA双链为模板按碱基配对原则合成出与亲代链相同的两个DNA双链。

1）半保留复制：DNA复制时以亲代DNA两条链为模板指导合成与其互补的DNA链，在子代DNA 中，一条链来于亲代DNA，另一条链是新合成的。

Cl加入大肠杆菌的培养基中培养12①同位素实验：Meselson 和Stahl将同位素15N标记的15NH4代，使大肠杆菌的DNA都带上15N的标记，然后将该大肠杆菌转入14N的普通培养基中培养后，分离子一代、子二代、子三代、子四代DNA，进行氯化铯密度梯度离心，实验证明DNA的半保留复制。

②意义：表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。

2）DNA复制的起点和方向：能独立复制的单位叫复制子，每个复制子都含有控制复制起始的起始点。

原核生物的染色体只有一个复制子；真核生物DNA有多个复制子。

双链DNA解开形成两条单链，分别作模板进行复制，此结构为复制叉。

大多数生物的DNA复制是双向、对称的。

3）半不连续复制：DNA复制时，两条链都能作为模板同时合成两条新的互补链，一条连续复制，另一条则不连续。

领头链是不间断延长的，随从链则生成一个个冈崎片段后连接成一条。

①前导链/领头链：两条链均按5’→3’方向合成，一条链3’末端的方向朝复制叉前进的方向，可连续合成；②滞后链/随从链：另一条5’末端朝着复制叉前进的方向，不连续合成。

4）DNA复制的酶系四种脱氧三磷酸核苷酸DNA pol/DDDP催化dNTP聚合到核酸链①5’→3’聚合活性②核酸外切酶活性5）DNA聚合酶：原核生物DNA polⅠ——聚合作用5´→3´外切酶活性：切除引物、切除突变的片段；3’→5’外切酶活性：校对功能。

引物酶：一种特殊的RNA聚合酶；在DNA复制开始时,在5´–端(5´3´方向）合成一小段RNA引物，确定起始部位、引导复制开始。

第十一章核酸生物合成第十二章蛋白质的生物合成练习参考答案1.名词解释:1)复制：DNA的生物合成，以亲本DNA为模板，根据碱基互补原则，合成与亲代DNA相同分子的过程。

2)冈崎片段：DNA复制过程中，合成方向与复制叉移动方向相反的DNA片断。

3)半保留复制：DNA生物合成过程中，子代双链DNA分子中有一条DNA链来自亲本。

这种合成方式称为半保留复制。

4)半不连续复制：DNA复制过程中，一条链复制是连续的，另一条是不连续的，这种复制方式称为半不连续复制。

5)前导链：DNA复制过程中，复制方向与复制叉移动方向相同，连续合成的DNA链称为前导链；6)滞后链：在复制过程中，复制方向与复制叉移动方向相反，形成不连续的片断，后连接成完整链的DNA链，称为滞后链。

7)转录：以DNA为模板，在RNA聚合酶指导下，合成RNA并把遗传信息传给RNA的过程，称为转录。

8)遗传密码：即指核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系，这种编码氨基酸序列的核苷酸称为密码子。

2. 写出原核生物DNA复制过程；原核生物与真核生物DNA复制的区别?答：（1）原核生物DNA复制过程可分为：起始，延伸和终止。

1）复制的起始；2）复制的延伸；3）复制的终止（请分别说明）（2）原核生物与真核生物DNA复制的区别：1）聚合酶的不同；2）复制的起点不同；3）复制的速度不同4）DNA复制的调节；（详细内容看课件及参考书）3.比较原核生物和真核生物转录过程有哪些不同点？答：1）聚合酶的不同；2）启动子的不同；3）终止过程的不同；4）转录的调节控制；4）转录后加工不同。

（详细内容看课件及参考书）4.哪些理化因素能引起DNA分子损伤？体内有何种DNA修复机制？答：（1）某些理化因素，如紫外线照射、电离辐射和化学诱变剂等等。

（2）修复机制有：错配修复，直接修复，切除修复，重组修复和易错修复。

5.大肠杆菌蛋白质合成体系由哪些物质组成？各起什么作用？答：参与蛋白质生物合成的物质：（1）20 基本氨基酸作为材料。