核酸代谢与蛋白质生物合成ppt课件.ppt
第十一章 核酸代谢与蛋白质的生物合成,第一节 核酸的消化与吸收,单核苷酸,核苷,磷酸戊糖,磷酸,核酸,碱基(嘌呤&嘧啶),磷酸,核糖,核酸酶,核苷酸酶,核苷磷酸化酶磷酸,第二节 核酸的分解代谢一、核酸的分解,核酸酶：水解磷酸二酯键RNA酶（RNase）DNA酶（DNase）核酸内切酶核酸外切酶,二、单核苷酸的分解,核苷酸酶分解核苷的酶：核苷磷酸化酶核苷水解酶,三、嘌呤的分解,痛风,核酸代谢障碍疾病血液中尿酸含量过高别嘌呤醇治疗抑制黄嘌呤氧化酶活性反应消耗PRPP，减少嘌呤合成,四、嘧啶的分解,胞嘧啶分解：,胸腺嘧啶分解,第三节 核酸的合成代谢一、核苷酸的生物合成,（一）核糖的来源与1-焦磷酸5-磷酸核糖的生成,（二）嘌呤核苷酸合成,嘌呤环合成原料：,1、嘌呤核苷酸从头合成,先合成IMP然后转变成AMP和GMP,IMP合成,AMP和GMP合成,2、嘌呤核苷酸的补救合成途径,（1）嘌呤与PRPP直接合成,（2）腺嘌呤与R-1-P作用,3、ATP和GTP的生成,腺苷酸激酶、鸟苷酸激酶、核苷二磷酸激酶等催化高能磷酸基团转移,（三）嘧啶核苷酸的合成,1、尿嘧啶核苷酸的从头合成,2、胞嘧啶核苷酸的合成,3、嘧啶核苷酸的补救合成途径,（四）脱氧核糖核酸的合成,1、核糖核苷酸的还原,2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,三种嘧啶核苷酸及脱氧核苷酸的互变关系,二、DNA的生物合成（复制）,（一）DNA的复制方式半保留复制子代DNA中一条链来自亲代DNA另一条链是新合成的,图11-4 DNA的半保留复制,（二）DNA的复制过程,DNA的复制分为起始、延长和终止三个阶段,1、DNA复制的起始,（1）原核细胞（大肠杆菌）DNA复制的起始单点双向复制复制起点富含ATDnaA识别复制起始位点，解开双链DnaB（解旋酶）双链解旋,（2）真核细胞DNA复制的起始,2、DNA复制时双螺旋的解旋与超螺旋形成,解旋作用使复制叉的下游出现正超螺旋拓扑异构酶放松超螺旋拓扑异构酶I：切断DNA一条链；放松负超螺旋拓扑异构酶II：切断DNA两条链；放松正超螺旋（旋转酶）,3、单链结合蛋白SSB,结合到分开的单链上起稳定作用,4、DNA合成的基本反应和DNA聚合酶,参与DNA复制的底物是dNTP，即dATP，dGTP，dCTP和dTTP。DNA聚合酶催化形成3,5磷酸二酯键，延长DNA链大肠杆菌DNA聚合酶：DNA聚合酶I（Pol I）：DNA复制与修复DNA聚合酶II（Pol II）DNA聚合酶III（Pol III）：DNA复制真核DNA聚合酶：Pol 和Pol合成核DNAPol 参与线粒体DNA复制Pol和Pol参与DNA修复,5、DNA复制的过程,大肠杆菌起始点复制叉解链酶分开双链SSB结合单链亲链为模板碱基互补合成方向53主导链连续合成引物酶合成RNA引物聚合酶III催化聚合,5、DNA复制的过程,随从链合成冈崎片段聚合酶I水解引物DNA修补连接酶连接Pol I和III有35核酸外切酶活性，实现校对功能。,真核细胞DNA复制,基本原则接近大肠杆菌Pol合成主导链，Pol 合成随从链,低等生物非染色质DNA复制,质粒DNA滚环复制一股打开缺口5端伸展单链不连续复制闭环滚动连续复制不合成引物,四、RNA的生物合成,（一）转录（二）复制,（一）转录,在DNA指导下的RNA聚合酶催化进行的，以DNA为模板，四种NTP为原料，合成RNA。1、转录的模板：DNA的一条链不对称转录,2、参与转录的酶类,（1）原核细胞RNA聚合酶：大肠杆菌RNA聚合酶，由核心酶和因子组成全酶核心酶催化3,5磷酸二酯键形成，延长RNA链因子参与转录起始（2）真核细胞RNA聚合酶：RNA聚合酶I存在于核仁中，催化rRNA前体的合成RNA聚合酶II存在于核质中，催化mRNA前体的合成RNA聚合酶III存在于核质中，催化小分子量RNA（如tRNA和5SRNA合成）,3、转录过程,（1）起始（2）延长（3）终止,（1）起始,原核生物转录起始：RNA聚合酶全酶识别模板链启动子,原核生物转录起始：,RNA聚合酶全酶识别启动子-10区双链解开形成第一个3，5磷酸二酯键因子脱落,真核生物转录起始,启动子增强子：增强启动子活性的核苷酸序列,（2）延长,核心酶在模板上沿着35方向滑动催化形成3,5磷酸二酯键RNA链由53方向延长碱基互补,（3）终止,原核细胞转录终止不依赖因子终止：模板上有终止信号复含GC和一段poly U依赖因子终止：因子解链酶的活性,真核细胞转录终止,基因末端指导合成一段AAUAAA顺序切断后加上poly A 尾巴,4、原核细胞的转录后加工,原核mRNA不经过加工tRNA和rRNA经过剪切和修饰,5、真核细胞的转录后加工,（1）加帽：mGpppG甲基化三磷酸双鸟苷（2）加尾：polyA（3）剪接：除去内含子转录来的部分（4）修饰：碱基或核糖的甲基化,（二）RNA复制,在RNA指导下的RNA聚合酶催化进行的，以RNA为模板，四种NTP为原料，合成RNA。,（三）基因转录的调节,1、原核细胞转录水平的调节操纵子学说操纵子：原核基因组中，几个功能相关的调控结构基因及其调控区组成一个基因表达的协同单位操纵子有两种类型：诱导操纵子阻遏操纵子,（1）乳糖操纵子,调控区,结构基因,图11-13 乳糖操纵子的调节模式,可诱导的负调控,阻遏物关闭操纵子诱导物开放操纵子,（1）乳糖操纵子,当乳糖与葡萄糖同时存在时，细菌先利用葡萄糖，后利用乳糖。通过CAP实现CAP：分解代谢基因活化蛋白；cAMP受体蛋白cAMP-CAP与启动子上游CAP结合区结合，促进乳糖操纵子转录葡萄糖降低cAMP含量,（2）色氨酸操纵子,2、真核细胞基因转录的调节,（1）顺式作用元件顺式调节：通过启动子、增强子等DNA元件来控制基因转录的调节方式顺式作用元件：一类存在于DNA上的特定序列（2）反式作用因子与顺式作用元件进行特异性结合的蛋白质因子又称为转录因子反式调节：通过转录因子来控制基因转录的调节方式几个家族：螺旋-转角-螺旋蛋白，亮氨酸拉链蛋白和锌指蛋白等,（四）逆转录,在RNA指导下的DNA聚合酶催化下进行的，以RNA为模板，四种dNTP为原料，合成DNA。cDNA逆转录酶；反转录酶1、逆转录过程RNA指导DNA合成RNA水解DNA指导DNA合成,2、逆转录与癌变,致癌病毒中癌基因蛋白质正常细胞癌细胞原癌基因细胞癌基因：逆转录病毒癌基因相应的正常细胞基因（1）scr家族（2）ras家族（3）myc家族（4）sis癌基因（5）erb家族,第四节 蛋白质的生物合成一、遗传信息的传递中心法则,DNA,RNA,蛋白质,翻译,转录,逆转录,DNA复制,RNA复制,二、RNA在蛋白质生物合成中的作用,（一）mRNA的功能与密码mRNA为蛋白质合成的模板从起始密码开始，沿着53方向，每三个相邻的碱基组成一个密码子，对应一个氨基酸,遗传密码的基本特点：,1、连续性2、简并性3、终止密码与起始密码4、密码的通用性,（二）tRNA的功能,转运氨基酸CCA羟基与氨基酸相连摆动现象：密码子的第三个碱基与反密码子的第一个碱基配对不严格,（三）核蛋白体和多核蛋白体,大肠杆菌核蛋白体由两个亚基组成：30S小亚基和50S大亚基含有rRNA和蛋白质是蛋白质生物合成的场所多核蛋白体：每一条mRNA同时连接多个核蛋白体进行蛋白质合成,三、蛋白质的生物合成过程,氨基酸的活化与搬运肽链合成的起始肽链的延长肽链的终止核蛋白体循环,（一）氨基酸的活化与搬运,E：氨酰tRNA合成酶结合位点水解位点原核细胞fMet中甲酰基来自10N-CHO-FH4,（二）原核细胞多肽链的合成核蛋白体循环,1、肽链合成的起始起始因子IF参与形成30S起始复合物：mRNA；fMet-tRNAfMet；30S亚基；IF1；IF2；IF3；GTP形成70S起始复合物：mRNA；fMet-tRNAfMet；70S亚基；,2、肽链的形成与延长,（1）注册（2）成肽（3）转位,（1）注册,EF-TUGTPEF-TU-GTPEF-TU-GTP氨酰-tRNA 氨酰-tRNA-EF-TU-GTP(a)氨酰-tRNA-EF-TU-GTP(b)(c)EF-TU-GDPPi,（2）成肽,（3）转位,EF-GGTPEF-G-GTPEF-G-GTP(d)(e)(e)(a)GDPPi EF-G,图11-20 蛋白质合成起始后的延长过程示意图,3、肽链合成终止,释放因子水解酯键,（三）真核细胞蛋白质合成,四、抗生素与某些药物对遗传信息传递过程的影响,1、干扰核苷酸合成的药物2、影响核酸合成的药物3、影响蛋白质合成的抗生素,
