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第 六 章

第 六 章. 核酸代谢及 蛋白质生物合成. 核苷酸的生物功用. 作为核酸合成的原料 体内能量的利用形式 参与代谢和生理调节 组成辅酶 活化中间代谢物. 第一节 核苷酸的代谢. 一、嘌呤核苷酸的合成代谢. 从头合成途径 ( de novo synthesis pathway ) 补救合成途径 ( salvage synthesis pathway ). （一）嘌呤核苷酸的从头合成. 定义. 嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。. 合成部位.

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Presentation Transcript

  1. 第 六 章 核酸代谢及 蛋白质生物合成

  2. 核苷酸的生物功用 • 作为核酸合成的原料 • 体内能量的利用形式 • 参与代谢和生理调节 • 组成辅酶 • 活化中间代谢物

  3. 第一节 核苷酸的代谢

  4. 一、嘌呤核苷酸的合成代谢 • 从头合成途径 (de novo synthesis pathway) • 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)

  5. （一）嘌呤核苷酸的从头合成 • 定义 嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。 • 合成部位 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。

  6. 嘌呤碱合成的元素来源 CO2 甘氨酸 天冬氨酸 甲酰基 （一碳单位） 甲酰基 （一碳单位） 谷氨酰胺 （酰胺基）

  7. 过程 1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成

  8. 1. IMP的合成过程 ① 磷酸核糖酰胺转移酶 ② GAR合成酶 ③ 转甲酰基酶 ④ FGAM合成酶 ⑤ AIR合成酶

  9. IMP生成总反应过程

  10. 2、AMP和GMP的生成 ①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶

  11. APRT 腺嘌呤 +PRPP AMP + PPi HGPRT 次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPi HGPRT 鸟嘌呤 +PRPP GMP + PPi 腺苷激酶 腺嘌呤核苷 AMP ATP ADP （二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 • 合成过程

  12. 二、嘌呤核苷酸的分解代谢 核苷酸酶 核苷酸 核苷 Pi 核苷磷酸化酶 1-磷酸核糖 碱基

  13. H （次黄嘌呤） 黄嘌呤氧化酶 AMP X （黄嘌呤） GMP G 黄嘌呤氧化酶 嘌呤碱的最终 代谢产物

  14. 第二节嘧啶核苷酸的代谢

  15. 一、嘧啶核苷酸的合成代谢 • 从头合成途径 • 补救合成途径

  16. 氨基甲 酰磷酸 天冬氨酸 • 嘧啶合成的元素来源 • 合成过程 1. 尿嘧啶核苷酸的合成

  17. 尿苷酸激酶 二磷酸核苷激酶 ATP ADP ATP ADP CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi 2. 胞嘧啶核苷酸的合成 UDP UTP

  18. 核苷酸酶 嘧啶核苷酸 核苷 PPi 核苷磷酸化酶 1-磷酸核糖 嘧啶碱 二、嘧啶核苷酸的分解代谢

  19. 三、脱氧核糖核苷酸的合成 组成DNA的各种脱氧核糖核苷酸是在 各种核苷酸的基础上由核糖核苷酸还 原酶催化而成，但此反应是在二磷酸 核苷水平上进行的。

  20. 第三节DNA的生物合成

  21. 一、DNA的半保留复制 • 半保留复制的概念 DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。

  22. （一）参与DNA复制的物质 底物(substrate):dATP, dGTP, dCTP, dTTP 聚合酶(polymerase):依赖DNA的DNA聚合酶，简写 为 DNA-pol 模板(template) :解开成单链的DNA母链 引物(primer):提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合 其他的酶和蛋白质因子

  23. 复制的化学反应 (dNMP)n+ dNTP → (dNMP)n+1+ PPi

  24. 1、DNA聚合酶 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase) 简称：DNA-pol • 活性：1. 53 的聚合活性 • 2. 核酸外切酶活性

  25. 2、DNA连接酶 DNA连接酶(DNA ligase)作用方式 连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。

  26. 5’ 3’ 3’ HO 5’ ATP DNA连接酶 ADP 5’ 3’ 3’ 5’

  27. 3.解螺旋酶、引物酶和单链DNA结合蛋白

  28. （二）DNA复制过程 1、起始 需要解决两个问题： • DNA解开成单链，提供模板。 • 合成引物，提供3-OH末端。

  29. 1 13 17 29 32 44 GATTNTTTATTT ··· GATCTNTTNTATT ··· GATCTCTTATTAG ··· 3 5 5 3 串联重复序列 反向重复序列 ···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA 58 66 166 174 201 209 237 245 • DNA解链 E.coli复制起始点 oriC

  30. 引发体和引物 Dna B、 Dna C 3 Dna A 引物酶 5 3 DNA拓扑异构酶 SSB 5 含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。

  31. 5' 3' HO 3 引物酶 引物 5 3 引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。

  32. 2、延长 复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。

  33. 3、终止 • 原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片 • 段在复制的终止点(ter)处汇合。

  34. 复制过程简图

  35. 二、与复制有关的生化过程 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。 从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基的改变。

  36. 框移 (frame-shift) 突变的分子改变类型 • 点突变 • 缺失 (deletion) • 插入 (insertion) • 倒位

  37. DNA损伤的修复 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。 修复的主要类型 • 光修复(light repairing) • 切除修复(excision repairing) • 重组修复(recombination repairing) • SOS修复

  38. 逆转录酶 RNA DNA 三、反转录作用 逆转录(reverse transcription) 逆转录酶(reverse transcriptase)

  39. RNA 模板 逆转录酶 DNA-RNA 杂化双链 RNA酶 单链DNA 逆转录酶 双链DNA 逆转录病毒细胞内的逆转录现象

  40. 第四节RNA的合成

  41. RNA DNA 转录 (transcription) 生物体以DNA为模板合成RNA的过程。 转录

  42. 一、参与转录的酶 • 原核生物的RNA聚合酶

  43. 真核生物的RNA聚合酶

  44. 二、转录过程 • 转录模板 • DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structural gene)。 • DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链(template strand)，也称作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称为反义链或Crick链。

  45. 1、转录起始 （1） RNA聚合酶全酶与模板结合 （2） DNA双链解开 （3）在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应， 形成转录起始复合物 5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi

  46. 2、转录延长 （1） 亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构， 与模板结合松弛，沿着DNA模板前移； （2） 在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA 链不断延长。 (NMP) n +NTP  (NMP) n+1 + PPi

  47. 3、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。

  48. 复制和转录的区别

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