中职生物化学课件第10章

蛋白质合成方向：N端→C端
其它：蛋白质因子（起始因子、 延长因子、终止因子）、GTP、 ATP、Mg2+、K+等
一、RNA在蛋白质合成中的作用
mRNA
是蛋白质生物 合成的直接模 板，以mRNA 上的遗传密码 来指导蛋白质 的生物合成。
tRNA
是运载 氨基酸 的工具
rRNA
与蛋白质 装配形成 核糖体， 是蛋白质 合成的场 所
5´端 第一位 核苷酸
U
C
A
G
U
苯丙氨酸UUU 苯丙氨酸UUC 亮氨酸UUA 亮氨酸UUG 亮氨酸CUU 亮氨酸CUC 亮氨酸CUA 亮氨酸CUG 异亮氨酸AUU 异亮氨酸AUC 异亮氨酸AUA 甲硫氨酸AUG 缬氨酸GUU 缬氨酸GUC 缬氨酸GUA 缬氨酸GUG
遗传密码表
第二位核苷酸
C
A
丝氨酸UCU 丝氨酸UCC 丝氨酸UCA 丝氨酸UCG 脯氨酸CCU 脯氨酸CCC 脯氨酸CCA 脯氨酸CCG 苏氨酸ACU 苏氨酸ACC 苏氨酸ACA 苏氨酸ACG 丙氨酸GCU 丙氨酸GCC 丙氨酸GCA 丙氨酸GCG
第1节 核酸代谢
一、核苷酸的合成代谢
核苷酸的 合成代谢
❖从头合成途径： 是指细胞利用一 碳单位、磷酸核 糖和氨基酸等基 本原料，经过一 系列复杂的酶促 反应，合成嘌呤 或嘧啶核苷酸的 过程。
❖补救合成途径： 是指细胞利用已有 的嘌呤碱或嘧啶碱 以及它们的核苷形 式，经过简单的酶 促反应，合成嘌呤 或嘧啶核苷酸的过 程
❖ 概念：以RNA为模板，合成DNA链的过程。 ❖ 逆转录酶：为多功能酶。 ❖ 逆转录过程：
（三）、DNA的损伤与修复
❖ DNA损伤： 又称点突变，是DNA分子结构改变从而导致遗传信
息的改变。 ❖ DNA的修复： 在一定条件下，DNA的损伤可通过相应的修复机制
进行修补 。如：切除修复、重组修复
三、RNA的生物合成
（一）嘌呤核苷酸的合成
1.嘌呤核苷酸的从 头合成
❖ 部位 肝(主要), 小肠黏 膜和胸腺（次要 ）
❖ 合成原料 甘氨酸、天冬氨 酸、谷氨酰胺、 一碳单位、二氧 化碳和5-磷酸核 糖
❖呤核苷酸从头合成过程：
IMP的生成：
PRPP合 成酶
5—磷酸核糖+ATP
5—磷酸核糖—1—焦磷
酸
……
IMP
AMP和GMP的生成：
案例10—1
患儿，男，4岁，经常用指甲和器械划伤自己的脸部， 用牙咬破自己的口唇和手指，智力低下，并有痛风症表 现。实验室检查：患儿血尿酸增高。诊断为LeschNyhan 综合征，也称自毁容貌征。
问题：是什么原因导致患儿发生自毁容貌征？
（二）嘧啶核苷酸的合成
1.嘧啶核苷酸的从头 合成
❖ 部位 主要是在肝细胞中 进行。
（一）概念：以DNA为模板，合成RNA的过 程。
（二）原料：NTP（N代表A、G、C、U四种 碱基）。
（三）模板： DNA双链在转录中只有一条链 起模板作用，称为模板链（或有意义链）， 与其互补的另一条链称为编码链（或反意 义链）
❖不对称转录
5´ DNA
3´
模板链 编码链
编码链 模板链
模板链 3´
CTP。
2.嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶碱 +PRPP
磷酸嘧啶核苷+PPi
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶 UMP +ADP
胸腺嘧啶核苷 + ATP 胸苷激酶 TMP +ADP
（三）脱氧核苷酸的合成
嘌呤和嘧啶脱氧核苷酸合成是在二磷酸核苷酸 （NDP）水平进行，供氢体是NADPH+H+。N代 表A、G、C、U四种碱基。
终止 阶段
DNA复制末，RNA酶将新合成链上的引物水解， 出现的空隙由DNA聚合酶加入相应的脱氧核苷 酸。前导链和随从链上的缺口由DNA连接酶催 化进行连接，最终形成完整的DNA链
AG CTTAG CAAG C CATC G GA TC GAA
C G G TAG C C T
DNA复制过程
（二）逆转录
σ：辨认识别转录起始点。
β β´ αα
核心酶
σ β
β´
αα
全酶
（五）转录的过程
起始 阶段
RNA聚合酶的σ亚基 识别模板链上的启动 子，以全酶的形式与 之结合，该部位DNA 螺旋解开，形成局部 单链。按照碱基互补 配对原则对应上相应 的原料，原料之间通 过磷酸二酯键，当第 一个磷酸二酯键形成 成后，σ亚基从全酶 上脱落下来，完成转 录的起始。
案例10—2
患者, 男，52岁,某日饮酒后于夜间发生踝关节、 膝关节等多处关节红肿，疼痛剧烈。入院后经 实验室检查为高尿酸血症，诊断为痛风。入院 期间给予秋水仙碱等进行抗炎、止痛治疗，给 予别嘌呤醇抑制尿酸合成。
问题：用别嘌呤醇治疗痛风的机理是什么？
三、DNA的生物合成——复制
遗传信息传递的中心法则：
酪氨酸UAU 酪氨酸UAC 终止密码UAA 终止密码UAG 组氨酸CAU 组氨酸CAC 谷氨酸CAA 谷氨酸CAG 天冬氨酸AAU 天冬酰胺AAC 赖氨酸AAA 赖氨酸AAG 天冬氨酸GAU 天冬氨酸GAC 谷氨酸GAA 谷氨酸GAG
G
半胱氨酸UGU 半胱氨酸UGC 终止密码UGA 色氨酸UGG 精氨酸CGU 精氨酸CGC 精氨酸CGA 精氨酸CGG 丝氨酸AGU 丝氨酸AGC 精氨酸AGA 精氨酸AGG 甘氨酸GGU 甘氨酸GGC 甘氨酸GGA 甘氨酸GGG
3´端 第三位 核苷酸
U C A G U C A G U C A G U C A G
遗传密码的特点
方文向本性 简并性 摆动性 连续性
通用性
模板mRNA
密码子阅读方向
5´ A U G C C A U C U G G C A U C-----------C U C U A A
Met N
Pro Ser 蛋白质多肽链
❖复制的过程
起始 阶段
在拓扑异构酶、解链酶及单链DNA结合蛋白和 蛋白因子的参与下，DNA双螺旋解开形成单链。 引物酶利用模板DNA单链，合成一段RNA引物。
延长 阶段
DNA聚合酶利用4种dNTP原料，在RNA引物的3´－
OH端按照碱基互补配对逐步加入脱氧核苷酸，通 过磷酸二酯键连接形成新链，新链沿5´→3´不断 延长合成一条前导链和一条随从链。
抗代谢物 5－氟尿嘧啶
氮杂丝氨酸
氨蝶呤 甲氨蝶呤
相似物 胸腺嘧啶 谷氨酰胺
作用 阻断嘧啶核苷酸的合 成
抑制CTP的合成
叶酸
干扰一碳单位的代谢， 影响嘧啶核苷酸合成
二、核苷酸的分解代谢
（一）嘌呤核苷酸的分解代谢 ❖嘌呤碱代谢的终产物是尿酸，随尿排出。 ❖痛风症：
过多尿酸以钠盐形式沉积于关节、软组织和 软骨等处，发生尿酸盐结石及炎症反应。 ❖治疗：别嘌呤醇 （二）嘧啶核苷酸的分解代谢 ❖胞嘧啶→尿嘧啶→ β－丙氨酸、NH3和CO2 ❖胸腺嘧啶→ β－氨基异丁酸、NH3和CO2
延长 阶段
σ亚基脱落后，核心酶 沿着DNA模板链3´→5´ 方向移动，使DNA双链 解链，同时催化4种 NTP按模板链互补（ T 与A 、A与U和G与C)的 核苷酸序列逐个连接， 使RNA按5´→3´方向不 对延伸，合成RNA链。
终止 阶段
当核心酶沿着DNA 模板链3´→5´方向 移动到终止信号时， 转录结束。新合成 的RNA链及RNA聚 合酶便从模板链上 脱落下来。
碱基互 A与T配对，G与C配对 补配对
❖参与复制的酶和蛋白质因子
酶 拓扑异构酶
解链酶 引物酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 单链DNA结合蛋白
作用
松解、理顺DNA超螺旋。
解开DNA双链之间的氢键，形成单链DNA模板。
以单链DNA为模板，合成RNA引物，以提供3´－OH。 DNA复制终止阶段，催化DNA分子上的片段缺口 之间形成磷酸二酯键。 以单链DNA为模板，以dNTP作为原料，按碱基配 对原则，催化DNA新链的合成。 能结合在DNA单链上，具有保护和稳定DNA模板 单链的作用
临床上常用6-巯基嘌呤（6-MP）及5-氟尿嘧啶（5-FU）对 肿瘤进行化学治疗。
嘌呤核苷酸抗代谢物
抗代谢物 6－巯基嘌呤
氮杂丝氨酸 氨蝶呤 甲氨蝶呤
相似物 次黄嘌呤 谷氨酰胺
叶酸
作用
抑制IMP转变 为AMP和GMP
抑制嘌 呤核酸的合成
阻断二氢叶酸及四氢叶 酸的生成→影响一碳单 位的代谢
嘧啶核苷酸抗代谢物
DNA聚合酶 需要合成一段RNA引物
A与T、G与C DNA分子
半保留复制
单链DNA模板 NTP（N：A、G、C、U）
RNA聚合酶 不需要引物 A与U、A与T、G与C
三种RNA 不对称转录
第2节 蛋白质的生物合成
蛋白质合成体系
三种RNA共同参与
场所：核糖体
方向： 沿模板5´→3´ 进行
合成体系
基本原料：20Leu 终止密码
C
肽链合成方向
mRNA上的遗传密码指导合成蛋白质多肽链
（二）tRNA
mRNA
5´
UCA
3´
1 23
3 21
AGU
C 5´ C A 3´
丝氨酸
反密码子与密码子之间的配对
（三）rRNA
由大小两个亚基组成
大亚基 有转肽酶活性和两
个 tRNA 结合部位
小亚基
5´ 编码链
不对称转录： ❖ 只以DNA单链的某一区段作为模板进行转录。 ❖ 模板链不是永远都在同一条DNA单链上。
（四）RNA聚合酶
原核生物RNA聚合酶是由四种亚基α2、β、β′和σ组 成的五聚体，其中σ亚基能辨认转录的起始位点，脱 离了σ亚基后的四聚体（α2ββ′）称为核心酶，能催 化RNA链的延长。