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1、湖 北 工 业 大 学,湖北工业大学精 品 课 程第十二章 核酸代谢与核酸和蛋白质的生物合成 湖 北 工 业 大 学 生物工程学院食品工程系,生物化学,湖 北 工 业 大 学,核酸是生物遗传的物质基础,蛋白质是生命活动的体现者.,DNA 子代DNA 信使RNA 蛋白质,复制 转录 翻译,密码,蛋白质生物合成依赖核酸的正常功能,核酸生物合成及基因表达的调节需要蛋白质参与,（生物性状）,（遗传信息）,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,第一节 核酸代谢,一、核苷酸的代谢二、DNA的生物合成 复制三、RNA的生物合成 转录,湖 北 工 业 大 学,(一)核苷酸的生物合成,1.部位:肝脏为
2、主,小肠和胸腺其次.2.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3.过程:,嘌呤核糖核苷酸的合成,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,H2O,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,嘌呤核苷酸的合成代谢,补救合成途径（salvage pathway）概念：细胞利用现成的嘌呤碱基或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成途径。,湖 北 工 业 大 学,反应：,湖 北 工 业 大 学,生理意义：（1）节省能量与氨基酸消耗（2）某些器官如脑、骨髓等，
3、缺乏从头合成嘌呤核苷酸的酶体系，只能进行补救合成,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,嘌呤核苷酸的分解代谢,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,转录 翻译 DNA RNA 蛋白质 mRNA tRNA 反转录 rRNA 转录、翻译 RNA（病毒）蛋白质（病毒）,湖
4、北 工 业 大 学,(一)DNA的复制,1、复制方式:半保留复制,定义:以DNA分子中的每一条链为模 板,通过碱基配对，合成两个新 的DNA分子(子代DNA),每个新 DNA分子的两条链中，其中一 条链来自亲代DNA,另一条链是 新合成的。,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,DNA复制过程模式图,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,某些病毒以RNA为模板,合成DNA的过程,称为逆转录.,催化上述反应的酶称为逆转录酶,又称RNA
5、指导的DNA聚合酶.该酶存在于所有致瘤RNA病毒中,其功能可能与被病毒感染的细胞的恶性转化有关.,(二)逆转录过程,湖 北 工 业 大 学,RNA RNA-DNA 双链DNA,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,哺乳动物细胞中,RNA聚合酶和DNA主要分布在细胞核内,因而RNA主要在细胞核内合成.转录合成的RNA是rRNA、tRNA、mRNA的前体,还需经过加工修饰后才具有生物学功能.,湖 北 工 业 大 学,湖 北
6、 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,RNA在蛋白质的生物合成中的作用,湖 北 工 业 大 学,(一)mRNA,是带有DNA遗传信息指导蛋白质合成的直接模板.以mRNA为模板,合成一定结构的多肽链的过程(翻译),就是将mRNA分子中的核苷酸排列顺序转变成蛋白质分子中的氨基酸排列顺序.,湖 北 工 业 大 学,氨基酸密码,mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组成的三联体代表某种氨基酸或其它信息,称为密码子或三联密码.,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,遗传密码的特点:,1.连续性；2.简并性；3.通用性；4.摆动性。摆动性(wobble hypothesis)：mRNA密码子的前
7、两位碱基和tRNA的反密码严格配对。而密码第三位碱基与反密码第一位碱基不严格遵守配对规则，称为密码配对的摆动性。即密码的第一、第二碱基是必需严格按标准配对(A-U、G-C)，而第三碱基则不然，它的配对不如此严格，可以有一定程度的摆动灵活性，但也不是可以任意组合，只限于表中所列举的配对。,密码子、反密码子配对的摆动现象,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,核蛋白体循环（三阶段）,1、起始阶段2、延伸阶段3、终止阶段,湖 北 工 业 大 学,肽链合成的起始阶段,1.m
8、RNA与小亚基结合2.AUG与蛋氨酰-tRNA结合3.大小亚基结合,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,肽链合成的延伸阶段,1.进位:氨基酰-tRNA进入受位;2.转肽:形成肽键,在转肽酶作用下,给位与受位结合;3.移位:核蛋白体向3-端移动一个 密码子的位置,空出受位,不断地进位、转肽、移位,使肽链延长.,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,肽链合成的终止阶段,1.出现终止密码并与终止因子结合;2.肽键水解,多肽释放;3.tRNA,mRNA,大小亚基解离.,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,多核蛋白体循环,多个核蛋白体在一条mRNA链上,间隔一定距离,从
9、5-端向3-端移动,同时合成多条肽链.合成后的多肽链必须经加工、修饰才能成为具有特定生物学活性的蛋白质.,湖 北 工 业 大 学,三、蛋白质合成的调节,（一）转录水平的调节（二）翻译水平的调节,湖 北 工 业 大 学,湖 北 工 业 大 学,镰刀形红细胞性贫血病Hb-S中遗传信息的异常,DNA.TGT GGG CTT CTT TTT.正 常 mRNA ACA CCC GAA GAA AAA.HbA氨基端.苏 脯 谷 谷 赖 DNA.TGT GGG CTT CTT TTT.异 常 mRNA ACA CCC GUA GAA AAA.HbS氨基端.苏 脯 缬 谷 赖,湖 北 工 业 大 学,（二）抗生素对蛋白质生物合成的影响,抗生素可作用于从DNA复制到蛋白质合成的各个环节，通过阻抑细菌或肿瘤细胞的蛋白质合成，而发挥药理作用。,湖 北 工 业 大 学,1.通过影响转录来抑制细菌蛋白合成,如:争光霉素及放线菌素可抑制 DNA模板活性;利福霉素能抑制细菌的RNA聚合酶.,湖 北 工 业 大 学,2.通过影响翻译来抑制细菌蛋白合成,如：四环素能与细菌核蛋白体小亚 基结合,使之变构而抑制进位;链霉素抑制细菌蛋白合成起始 阶段,干扰蛋白合成.氯霉素与细菌核蛋白体大亚基 结合,抑制转肽酶活性而阻止肽链形成.,
