核酸合成課件

1、核酸合成1第十一章第十一章 核酸的生物合成核酸的生物合成核酸是遺傳物質(zhì)核酸是遺傳物質(zhì)親代親代DNA子代子代子代子代DNA遺傳信息遺傳信息RNA蛋白蛋白表現(xiàn)遺傳性質(zhì)。表現(xiàn)遺傳性質(zhì)。病毒病毒RNA能自我復制，同時也能做為能自我復制，同時也能做為mRNA知道蛋白合成。知道蛋白合成。病毒病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄DNA致癌變致癌變中心法則中心法則核酸合成2中心法則：中心法則：是指遺傳信息從是指遺傳信息從DNA傳遞給傳遞給RNA，再從，再從RNA傳遞給傳遞給蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，以及遺傳信息從以及遺傳信息從DNA傳遞給傳遞給DNA的復制過的復制過程。程。(遺傳信息流向遺傳信息流

2、向)核酸合成3復制復制：以原來分子為模板，合成出相同分子的過程。：以原來分子為模板，合成出相同分子的過程。轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄（逆轉(zhuǎn)錄）：在（逆轉(zhuǎn)錄）：在DNA（或（或RNA）分子上合成出）分子上合成出與其相對應的與其相對應的RNA（或（或DNA）過程。）過程。翻譯翻譯：在核糖體（：在核糖體（rRNA和蛋白）上以和蛋白）上以mRNA為模為模板，根據(jù)每板，根據(jù)每3個相鄰核苷酸決定一個氨基酸的三聯(lián)體密個相鄰核苷酸決定一個氨基酸的三聯(lián)體密碼規(guī)則，由碼規(guī)則，由tRNA運送氨基酸，合成具有特定氨基酸序運送氨基酸，合成具有特定氨基酸序列的蛋白質(zhì)過程。列的蛋白質(zhì)過程。核酸合成4第一節(jié)第一節(jié) DNA的生物合成的生物合成一

3、、半保留復制：一、半保留復制：DNA復制時，復制時，親代親代DNA的雙螺旋先解旋或分開，然后的雙螺旋先解旋或分開，然后以每條鏈為模板按堿基配對原則，在這以每條鏈為模板按堿基配對原則，在這兩條鏈上各形成一條互補鏈的復制過程。兩條鏈上各形成一條互補鏈的復制過程。半保留復制是雙鏈半保留復制是雙鏈DNA普遍采用的復制機普遍采用的復制機制。制。核酸合成5 Meselson and Stahl, 19581.724g/ml1.710g/ml1.717g/ml核酸合成6二、二、DNA復制有關的酶和蛋白質(zhì)復制有關的酶和蛋白質(zhì)DNA合成過程：合成過程：dNTP + 模板引物模板引物 DNAPPiDNA聚合酶聚合

4、酶Mg2+多種酶，以及蛋白因子多種酶，以及蛋白因子+核酸合成71 引物合成酶（引發(fā)酶，引物合成酶（引發(fā)酶，primase） 以以DNA為模板合成一段為模板合成一段RNA，作為合，作為合成成DNA的引物。的引物。 在一定程度上可以用在一定程度上可以用dNTP代替代替NTP作為底物合成。作為底物合成。核酸合成82 DNA聚合酶聚合酶（DNA polymerase）：（大腸桿菌）：（大腸桿菌）DNA聚合酶聚合酶 I(Kornberg 酶酶)：多功能酶：多功能酶53 聚合酶：聚合酶：在底物和模板以在底物和模板以及引物存在下，可將脫氧核糖核酸加到及引物存在下，可將脫氧核糖核酸加到具有具有3OH末端的多核

5、苷酸鏈上，合末端的多核苷酸鏈上，合成成DNA，合成方向，合成方向53。35 外切酶活性：外切酶活性：有校對功能有校對功能,錯配后，聚合停止，切除后繼續(xù)。錯配后，聚合停止，切除后繼續(xù)。 53 外切酶活性：外切酶活性：有切除有切除DNA損傷部分以及引物的作用損傷部分以及引物的作用核酸合成9核酸合成10DNA聚合酶聚合酶 II：可能在修復由紫可能在修復由紫外造成的損傷中起作用外造成的損傷中起作用?DNA聚合酶聚合酶 III：10種種22個亞基個亞基+鋅原子鋅原子5-3DNA聚合酶活性聚合酶活性 3外切酶活性外切酶活性原核生物復制主要原核生物復制主要的聚合酶的聚合酶核酸合成113 真核細胞中的聚合酶真

6、核細胞中的聚合酶四種：聚合酶四種：聚合酶 ， ， ， 聚合酶聚合酶 ， 復制染色體復制染色體DNA 催化隨后鏈催化隨后鏈催化領頭鏈的催化領頭鏈的合成合成35 外切酶活性外切酶活性修復作用修復作用線粒體線粒體DNA合成合成有關有關核酸合成124 DNA連接酶連接酶催化催化DNA雙鏈中的切口處雙鏈中的切口處的相鄰的的相鄰的5磷酸基和磷酸基和3羥基形成磷酸酯鍵。羥基形成磷酸酯鍵。不可以催化兩條游離的不可以催化兩條游離的DNA單鏈連接。單鏈連接。核酸合成13核酸合成145 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶通過通過DNA旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)(早期觀點早期觀點) 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶拓撲學：主要研究拓撲空間在拓撲變換下的不變性質(zhì)

7、和不變拓撲學：主要研究拓撲空間在拓撲變換下的不變性質(zhì)和不變量量 核酸合成15催化催化DNA拓撲異拓撲異構(gòu)反應的酶叫拓撲異構(gòu)酶構(gòu)反應的酶叫拓撲異構(gòu)酶（改變拓撲環(huán)或（改變拓撲環(huán)或DNA雙鏈雙鏈的互纏數(shù)）的互纏數(shù)）核酸合成16拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 I（轉(zhuǎn)軸酶）：轉(zhuǎn)軸酶）：和和DNA結(jié)合后形成穩(wěn)定的復合物，并催化結(jié)合后形成穩(wěn)定的復合物，并催化DNA一條一條鏈發(fā)生斷裂和再連接。從而改變鏈發(fā)生斷裂和再連接。從而改變DNA的拓撲的拓撲連環(huán)數(shù)和超螺旋數(shù)（大腸桿菌）減少負超螺連環(huán)數(shù)和超螺旋數(shù)（大腸桿菌）減少負超螺旋。旋。拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 II （旋轉(zhuǎn)酶）：（旋轉(zhuǎn)酶）：使使DNA的兩條鏈同時斷裂并再連接引入負

8、超螺的兩條鏈同時斷裂并再連接引入負超螺旋（旋（100個個/分，需要分，需要ATP），并消除），并消除DNA復制復制叉前進時產(chǎn)生的扭曲張力。叉前進時產(chǎn)生的扭曲張力。 I 和和II 型酶協(xié)同作用，控制型酶協(xié)同作用，控制DNA的拓撲結(jié)構(gòu)。的拓撲結(jié)構(gòu)。核酸合成17核酸合成186 解螺旋酶解螺旋酶 通 過 水 解通 過 水 解 AT P 將將DNA雙鏈打開。雙鏈打開。1對堿對堿基基/2ATP核酸合成19單鏈結(jié)合蛋白（單鏈結(jié)合蛋白（SSP）：）：穩(wěn)定穩(wěn)定被解開的被解開的DNA單鏈，阻止和保單鏈，阻止和保護其不被核酸酶降解護其不被核酸酶降解dna A :識別并結(jié)合識別并結(jié)合4X9序列，序列，負超螺旋包裹負超

9、螺旋包裹dna A, 溶解溶解3X13（引發(fā)連續(xù)變性）（引發(fā)連續(xù)變性）HU蛋白蛋白:類組蛋白，參與類組蛋白，參與dna A活動活動核酸合成20 引發(fā)前體引發(fā)前體（前引物蛋白）（前引物蛋白）：由由6種蛋白：種蛋白：dnaB（解旋酶）（解旋酶）,C ,n,n,n and I功能：功能： 和和結(jié)合組裝成引發(fā)體結(jié)合組裝成引發(fā)體 引發(fā)體結(jié)合到引發(fā)體結(jié)合到隨后鏈的模板隨后鏈的模板上上 具有具有識別合成起始位點識別合成起始位點的功能的功能 間斷引發(fā)間斷引發(fā)RNA合成（引物合成）合成（引物合成） 沿沿5-3移動移動核酸合成21復制起始位點復制起始位點oriC復制從復制從DNA的分子的特定位置開始，用的分子的特

10、定位置開始，用ori or o表示表示245bp, 3X13bp + 4X9bp富含富含AT此段產(chǎn)生的瞬時單鏈和此段產(chǎn)生的瞬時單鏈和SSP結(jié)合結(jié)合原核生物只有一個復制原點原核生物只有一個復制原點真核細胞有多個復制原點真核細胞有多個復制原點核酸合成22三、三、DNA復制復制 半不連續(xù)復制半不連續(xù)復制：一條鏈相對連續(xù)合成，另一條鏈相對連續(xù)合成，另一條鏈的合成不連續(xù)復制方式。一條鏈的合成不連續(xù)復制方式。復制過程：復制過程： 雙鏈解開雙鏈解開RNA引物合成引物合成DNA鏈延長鏈延長終止終止切除切除RNA引物引物填補空缺填補空缺連接相鄰的連接相鄰的DNA片段片段核酸合成23（一）雙鏈解開（一）雙鏈解開d

11、naA+HU protein 核酸合成24在復制原點，雙鏈解開，并作為模板，在復制原點，雙鏈解開，并作為模板，合成各自互補鏈，形成一個眼狀結(jié)構(gòu)，合成各自互補鏈，形成一個眼狀結(jié)構(gòu)，為復制眼為復制眼眼的兩端出現(xiàn)兩個生長眼的兩端出現(xiàn)兩個生長點，為復制叉點，為復制叉核酸合成25復制體復制體 復制起始復制起始結(jié)構(gòu)形成后，結(jié)構(gòu)形成后，在復制叉上結(jié)合各種和復制在復制叉上結(jié)合各種和復制有關的酶和輔助因子，形成有關的酶和輔助因子，形成一個復合體一個復合體核酸合成26復制體形成復制體形成（8種蛋白介入）種蛋白介入）起始復合體：起始復合體：DnaA+HUprotein +ATP開放復合體：開放復合體：3X13被被D

12、naA 打開，打開，DnaB and DnaC進入進入形成復制眼和復制叉，即形成形成復制眼和復制叉，即形成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)各種酶和蛋白進去在復制叉處形成復制各種酶和蛋白進去在復制叉處形成復制體，引發(fā)并進行體，引發(fā)并進行DNA復制復制核酸合成27（二）（二）RNA引物合成引物合成(引發(fā)引發(fā))領頭鏈先引發(fā)合成領頭鏈先引發(fā)合成RNA引物（引發(fā)酶引物（引發(fā)酶+RNA聚合酶），和聚合酶），和模板結(jié)合，模板結(jié)合，DNA聚聚合酶合酶III催化合成領催化合成領頭鏈（連續(xù)的新鏈頭鏈（連續(xù)的新鏈）另一個親本鏈被置另一個親本鏈被置換出后，引發(fā)酶和換出后，引發(fā)酶和前引物蛋白結(jié)合形前引物蛋白結(jié)合形成引發(fā)體，移動并成引發(fā)體，移動

13、并間斷合成間斷合成RNARNA引物，引物，在同一在同一DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII中合成后續(xù)鏈中合成后續(xù)鏈DNADNA核酸合成28（三）（三）DNA鏈延長鏈延長復制體形成，復制體形成，RNA引物合成，合成并延長領頭鏈，之引物合成，合成并延長領頭鏈，之后進行后續(xù)鏈合成后進行后續(xù)鏈合成DNA聚合酶復制方向為聚合酶復制方向為53。一個復制叉內(nèi)的兩條鏈的復制方向不同。為雙向復制一個復制叉內(nèi)的兩條鏈的復制方向不同。為雙向復制核酸合成29按按35 的單鏈的單鏈DNA為模板不斷合成為模板不斷合成的新鏈（的新鏈（53 方方向）為領頭鏈。連續(xù)的向）為領頭鏈。連續(xù)的合成合成另一條鏈合成和復制叉另一條鏈合成

14、和復制叉前進方向相反，只能斷前進方向相反，只能斷續(xù)合成出一些片段。續(xù)合成出一些片段。1968年岡崎年岡崎 發(fā)現(xiàn)并命發(fā)現(xiàn)并命名為岡崎片段。名為岡崎片段。岡崎片段可連接成大片岡崎片段可連接成大片段，為隨后鏈。其合成段，為隨后鏈。其合成為半不連續(xù)復制為半不連續(xù)復制原核生物的岡歧片段長原核生物的岡歧片段長真核生物的岡歧片段短真核生物的岡歧片段短核酸合成301988年年Kornberg等人提出大腸桿菌的等人提出大腸桿菌的DNA復制模型復制模型核酸合成31終止反應終止反應 終止蛋白和終止子結(jié)合抑制復制體的解終止蛋白和終止子結(jié)合抑制復制體的解螺旋酶活性，防止復制叉通過終止位點。螺旋酶活性，防止復制叉通過終止

15、位點。 大腸桿菌的復制終止點就是兩個復制叉大腸桿菌的復制終止點就是兩個復制叉的匯合點的匯合點核酸合成32Okazaki fragment 到一定長到一定長度后，新老片段接近時度后，新老片段接近時DNA聚合酶聚合酶 I 切除切除RNA引物引物空隙由空隙由DNA聚合酶聚合酶 I催化填補催化填補一段一段DNADNA連接酶連接相鄰的連接酶連接相鄰的DNA片段片段修復摻入修復摻入DNA鏈錯配的堿基鏈錯配的堿基 形成兩個形成兩個DNA雙股螺雙股螺旋分子（半保留復制）旋分子（半保留復制）（四）切除引物，填補空白，連接修復（四）切除引物，填補空白，連接修復核酸合成33核酸合成34核酸合成35四、逆轉(zhuǎn)錄：四、逆

16、轉(zhuǎn)錄：60年代提出，年代提出，70年發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，目前發(fā)年發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，目前發(fā)現(xiàn)在高等真核生物的現(xiàn)在高等真核生物的RNA腫瘤病毒中都有逆轉(zhuǎn)錄酶。腫瘤病毒中都有逆轉(zhuǎn)錄酶。以以RNA為模板，按為模板，按RNA中的核苷酸順序合成中的核苷酸順序合成DNA的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄過程。過程。轉(zhuǎn)錄過程要求：轉(zhuǎn)錄過程要求： RNA模板模板 dNTP RNA(DNA)引物引物 Mg2+ and Mn2+ 沿沿53 方向合成方向合成DNA形成形成RNADNA以以DNA為模板在為模板在寄主細胞中利用寄主細胞中利用寄主寄主DNA聚合酶聚合酶合成新的合成新的DNACANCER核酸合成36具有以具有以RNA和和DNA為模板的為模板

17、的DNA聚合聚合酶功能酶功能RNaseH：降解降解RNA-DNA中中RNA鏈的降解鏈的降解DNA內(nèi)切酶內(nèi)切酶DNA拓撲酶拓撲酶DNA解鏈酶和解鏈酶和tRNA結(jié)合活性結(jié)合活性 核酸合成37五、基因突變和五、基因突變和DNA損傷修復損傷修復（一）（一） 基因突變基因突變：DNA中的堿基順序發(fā)生突然而永久性中的堿基順序發(fā)生突然而永久性的改變，影響的改變，影響DNA復制，并導致轉(zhuǎn)錄和翻譯也隨之復制，并導致轉(zhuǎn)錄和翻譯也隨之改變，而表現(xiàn)出異常的遺傳特征。改變，而表現(xiàn)出異常的遺傳特征。種類種類：一個或幾個堿基對被置換一個或幾個堿基對被置換可逆可逆插入一個或幾個堿基對插入一個或幾個堿基對可逆可逆一個或幾個堿基

18、對缺失一個或幾個堿基對缺失 不可逆不可逆嘌呤堿基之間或嘧啶堿基之間的置換叫轉(zhuǎn)換嘌呤堿基之間或嘧啶堿基之間的置換叫轉(zhuǎn)換嘌呤和嘧啶之間的置換叫顛換嘌呤和嘧啶之間的置換叫顛換常見突變常見突變核酸合成38突變產(chǎn)生突變產(chǎn)生自發(fā)：機率很低，自發(fā)：機率很低，DNA合成中合成中每每109個堿基有一個突變個堿基有一個突變 誘發(fā)：物理和化學因素誘發(fā)：物理和化學因素核酸合成39（二）（二） DNA損傷修復損傷修復X射線導致射線導致 DNA上形成缺口（上形成缺口（nick）UV使使T上環(huán)乙烯鍵活化，使同股或不同股上環(huán)乙烯鍵活化，使同股或不同股的的T之間形成新的共價鍵，變成環(huán)丁烷，之間形成新的共價鍵，變成環(huán)丁烷，二聚體

19、構(gòu)象改變導致轉(zhuǎn)錄受阻，細胞死二聚體構(gòu)象改變導致轉(zhuǎn)錄受阻，細胞死亡。亡。核酸合成40修復修復1 光復活光復活 光（光（400nm)激活光復活酶，切除激活光復活酶，切除dimer上的上的CC鍵，使堿基復原鍵，使堿基復原紫外照射形成的產(chǎn)物。紫外照射形成的產(chǎn)物。2 切除修復切除修復 切除嚴重的損傷，以完整的切除嚴重的損傷，以完整的DNA為模板合為模板合成切除部分，成切除部分，DNA恢復?；謴汀p傷專一的內(nèi)切酶損傷專一的內(nèi)切酶DNA聚合酶聚合酶 I 或或 IIDNA連接酶連接酶修復模板鏈修復模板鏈核酸合成413 重組修復重組修復有損傷的有損傷的DNA可以復制，但子代可以復制，但子代DNA鏈和損傷鏈之間出

20、鏈和損傷鏈之間出現(xiàn)缺口?，F(xiàn)缺口。重組修復重組修復將完整的親代或子代將完整的親代或子代的相應的堿基順序片的相應的堿基順序片段移到缺口，然后在段移到缺口，然后在合成被移動的部分。合成被移動的部分。重組修重組修復酶復酶形成一條新的模板鏈形成一條新的模板鏈核酸合成424 誘導修復誘導修復SOS反應：許多導致反應：許多導致DNA損傷或抑制復損傷或抑制復制的處理均能引起一系列復雜的誘導效制的處理均能引起一系列復雜的誘導效應，這就是應，這就是SOS反應反應SOS反應：修復反應：修復+變異變異 可以誘導切除修復和重組修復的酶，加可以誘導切除修復和重組修復的酶，加強修復強修復 SOS反應能誘導產(chǎn)生缺乏反應能誘導

21、產(chǎn)生缺乏校正功能的校正功能的DNA聚合酶，保證在損傷部位的復制聚合酶，保證在損傷部位的復制避免死亡，但是帶來了高變異率避免死亡，但是帶來了高變異率核酸合成43第二節(jié)第二節(jié) RNA的生物合成的生物合成以以DNA為模板，為模板，RNA聚合酶，聚合酶，NTP， 和和DNA的一定區(qū)段互補的的一定區(qū)段互補的RNA鏈鏈轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錄錄核酸合成44轉(zhuǎn)錄特點：轉(zhuǎn)錄特點：轉(zhuǎn)錄的不對稱性：轉(zhuǎn)錄的不對稱性：DNA中只有一條鏈可作為中只有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板轉(zhuǎn)錄的模板反義鏈：用作模板的鏈反義鏈：用作模板的鏈有義鏈：和反義鏈互補鏈有義鏈：和反義鏈互補鏈編碼鏈（核編碼鏈（核苷酸順序和轉(zhuǎn)錄出的苷酸順序和轉(zhuǎn)錄出的RNA相同，相同

22、， 和和U）RNA合成方向：合成方向：53 方向。方向。轉(zhuǎn)錄有起始位點和終止位點，不需要引物轉(zhuǎn)錄有起始位點和終止位點，不需要引物真核細胞中：真核細胞中：mRNA tRNA 在核質(zhì)，在核質(zhì)，rRNA在在核仁，葉綠體線粒體也可轉(zhuǎn)錄核仁，葉綠體線粒體也可轉(zhuǎn)錄 原核細胞在細胞質(zhì)中原核細胞在細胞質(zhì)中核酸合成45一、一、RNA聚合酶聚合酶DNA指導的指導的RNA聚合酶，催化所聚合酶，催化所有形式的有形式的RNA合成合成NTP+DNA模板模板 RNAPPiRNA聚合酶，聚合酶，Mg2+核酸合成46大腸桿菌中大腸桿菌中RNA聚合酶聚合酶由由5種亞基組成種亞基組成 2 ，2Zn結(jié)合結(jié)合DNA時可覆蓋時可覆蓋60

23、個核苷酸個核苷酸 因子識別起始位點（因子識別起始位點（RNA合成開始后合成開始后脫離脫離RNA酶）酶） 亞基具有和啟動子結(jié)合的功能亞基具有和啟動子結(jié)合的功能 亞基催化磷酸二酯鍵形成亞基催化磷酸二酯鍵形成 亞基與亞基與DNA模板結(jié)合有關模板結(jié)合有關核酸合成47真核細胞中的真核細胞中的RNA聚合酶有聚合酶有I， II ，III型：由型：由46亞基亞基組成，有組成，有Zn2+.RNA聚合酶聚合酶I在核仁在核仁中催化中催化rRNA前體的前體的轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄II于核質(zhì)中，于核質(zhì)中，催化催化mRNA前體轉(zhuǎn)錄前體轉(zhuǎn)錄III于核質(zhì)中，于核質(zhì)中，催化小分子量催化小分子量RNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄線粒體和葉綠體中的線粒體和葉綠體中

24、的RNA聚合酶和原核細胞中相似聚合酶和原核細胞中相似核酸合成48以完整的雙鏈以完整的雙鏈DNA為模板，為模板，DNA的解鏈僅發(fā)生在和的解鏈僅發(fā)生在和RNA聚合酶的結(jié)合部位（聚合酶的結(jié)合部位（17個堿基對），個堿基對），核酸合成49二、二、 RNA轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄過程起始位點識別起始位點識別 起始起始 延伸延伸 終止終止核酸合成50 RNA合成不需要引物合成不需要引物 RNA核心酶，在無核心酶，在無 時，可以隨機在一時，可以隨機在一個基因的兩條鏈上移動，但有個基因的兩條鏈上移動，但有 時，時，RNA酶就會選擇正確起點，和模板上酶就會選擇正確起點，和模板上的的結(jié)合，結(jié)合， 起到識別起始起到識別起始信號

25、的作用。信號的作用。核酸合成51TTGACATATATA1啟動子：啟動子：DNA分子上的起始信號分子上的起始信號/啟動序列。啟動序列。核酸合成52啟動子結(jié)構(gòu)啟動子結(jié)構(gòu)35序列（序列（TTGACA保守序列）提供保守序列）提供RNA聚合酶全酶識別信號聚合酶全酶識別信號 10序列（序列（TATAAT保守序列，保守序列，Pribnow框）是酶的緊密結(jié)合位點框）是酶的緊密結(jié)合位點 RNA合成的起始點合成的起始點核酸合成53非專一性復合物（不穩(wěn)定）：酶非專一性復合物（不穩(wěn)定）：酶+ 較松弛的封閉型啟動子復合物：識別較松弛的封閉型啟動子復合物：識別35位點并結(jié)合位點并結(jié)合開放型啟動子復合物開放型啟動子復合物

26、： 開放型復合物一形成，開放型復合物一形成，DNA就繼續(xù)解鏈，就繼續(xù)解鏈，。核酸合成54（二）（二） 起始起始全酶結(jié)合第一個加入的核苷三磷酸全酶結(jié)合第一個加入的核苷三磷酸（GTP 或或ATP）三元起三元起始復合物，將第一個核苷酸摻入。始復合物，將第一個核苷酸摻入。此位點為轉(zhuǎn)錄起始點。此位點為轉(zhuǎn)錄起始點。 因子脫離全酶。因子脫離全酶。核酸合成55（三）延伸（三）延伸 因子脫離全酶，核心酶和因子脫離全酶，核心酶和DNA結(jié)合結(jié)合松弛，可沿模板移動，并按模板序列松弛，可沿模板移動，并按模板序列選擇下一個核苷酸摻入到生長的選擇下一個核苷酸摻入到生長的RNA鏈的鏈的3端。端。RNA聚合酶延伸方向同樣是聚合

27、酶延伸方向同樣是53。形成形成RNADNA雜交區(qū)（雜交區(qū)（12bp），），當當RNA離開離開DNA時，兩條時，兩條DNA鏈則鏈則重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。核酸合成56（四）終止（四）終止DNA分子上有終止轉(zhuǎn)錄的特分子上有終止轉(zhuǎn)錄的特殊堿基序列殊堿基序列終止子。終止子。終止子功能：使終止子功能：使RNA聚合酶聚合酶停止停止RNA合成，并釋放合成合成，并釋放合成的的RNA。核酸合成57RNA聚合酶自身識別：聚合酶自身識別：DNA有有1520核苷酸的二重對稱區(qū)核苷酸的二重對稱區(qū)(反向重復反向重復)，富含，富含GC以及一串以及一串A。轉(zhuǎn)錄后形成富含。轉(zhuǎn)錄后形成富含GC的的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，和寡聚

28、發(fā)夾結(jié)構(gòu)，和寡聚U，寡聚，寡聚U可能提供可能提供信號使信號使RNA聚合酶脫離模板。聚合酶脫離模板。 需要需要 因子：因子：和和RNA聚合酶結(jié)合，阻止聚合酶結(jié)合，阻止聚合酶移動，轉(zhuǎn)錄終止，釋放聚合酶移動，轉(zhuǎn)錄終止，釋放RNA核酸合成58核酸合成59核酸合成60三、轉(zhuǎn)錄后加工三、轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工：較大的前體分子經(jīng)加工修飾后轉(zhuǎn)變成有生物轉(zhuǎn)錄后加工：較大的前體分子經(jīng)加工修飾后轉(zhuǎn)變成有生物活性、成熟的活性、成熟的RNA的過程。含剪接、剪切和化學修飾。的過程。含剪接、剪切和化學修飾。1 mRNA的加工的加工原核生物：不需要原核生物：不需要真核生物：為核內(nèi)不均一真核生物：為核內(nèi)不均一RNA（hnRNA）

29、 位置不同：位置不同： 基因不連續(xù)：基因不連續(xù)： 內(nèi)含子：不連續(xù)基因中的插入序列內(nèi)含子：不連續(xù)基因中的插入序列 外顯子：被內(nèi)含子隔開的基因序列外顯子：被內(nèi)含子隔開的基因序列需要加工需要加工核酸合成61hnRNA被剪接：去掉內(nèi)含子，被剪接：去掉內(nèi)含子，連接外顯子連接外顯子在在3末端加入末端加入20200個個poly A5端加帽子：端加帽子：m7GpppmNp內(nèi)部少數(shù)的內(nèi)部少數(shù)的A第六位的氨基甲基第六位的氨基甲基化化m6A真核真核mRNA加工加工核酸合成622 tRNA加工加工原核生物的原核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄單元為多基因：相同或不轉(zhuǎn)錄單元為多基因：相同或不同同tRNA基因，有的和基因，有的和rRN

30、A基因組成轉(zhuǎn)錄單元，基因組成轉(zhuǎn)錄單元，需要加工。需要加工。剪切剪切剪接剪接在在3OH加入加入CCAOH核苷酸修飾核苷酸修飾稀有堿基獲得稀有堿基獲得 堿基修飾酶、脫氨、堿基修飾酶、脫氨、甲基化、羥基化等甲基化、羥基化等核酸合成633 rRNA加工加工原核生物先合成原核生物先合成30SrRNA，經(jīng)核糖核酸酶作用，經(jīng)核糖核酸酶作用形成：形成：16S 23S 5S真核生物為真核生物為3545S前體前體rRNA形成：形成：28S，18S和和5.8S rRNA5SrRNA 單獨轉(zhuǎn)錄來單獨轉(zhuǎn)錄來甲基化甲基化修飾修飾甲基化甲基化核酸合成64Something SPECIAL1981年年Cech researc

31、h group 研究研究RNA剪接、剪切機制剪接、剪切機制發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了RNA分子本身有催化功能分子本身有催化功能將這類具有剪接功能的將這類具有剪接功能的RNA催化劑命名為核酶催化劑命名為核酶（ribozyme）具有催化活性的具有催化活性的RNA稱為核酶稱為核酶。核酸合成65四、四、RNA復制復制某些某些RNA病毒可以以病毒可以以RNA為模板在為模板在RNA聚合酶（聚合酶（RNA復復制酶）催化下復制出病毒制酶）催化下復制出病毒RNA分子。分子。如如噬菌體噬菌體Q 的的RNA復制：復制：Q 浸染大腸桿菌后以浸染大腸桿菌后以RNA充當充當mRNA合成噬菌體外合成噬菌體外殼蛋白和復制酶殼蛋白和復制酶

32、亞基亞基復制酶復制酶 亞基和細胞原有的亞基和細胞原有的亞基組裝成亞基組裝成RNA復制復制酶酶復制復制RNA通常將具有通常將具有mRNA功能的鏈叫正鏈功能的鏈叫正鏈互補鏈為負鏈或反鏈互補鏈為負鏈或反鏈通過通過RNA復制酶合成的互補的復制酶合成的互補的RNA鏈中：鏈中：核酸合成66第十二第十二 章章 蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成合成場所為合成場所為: 核糖體核糖體體系組成：體系組成： mRNA, tRNA, rRNA 酶酶 蛋白因子蛋白因子核酸合成67第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系的重要組成部分蛋白質(zhì)合成體系的重要組成部分一、一、mRNA和遺傳密碼和遺傳密碼mRNA DNA蛋白多肽鏈蛋白多肽鏈蛋

33、白合成過程：就是將蛋白合成過程：就是將mRNA分子中的分子中的4種堿基所構(gòu)成的語言種堿基所構(gòu)成的語言轉(zhuǎn)譯成蛋白質(zhì)中轉(zhuǎn)譯成蛋白質(zhì)中20種氨基酸所種氨基酸所構(gòu)成的另一種語言的過程。構(gòu)成的另一種語言的過程。原核生物的原核生物的mRNA：為多順反子，有：為多順反子，有SD序列，不需要序列，不需要加工，壽命短加工，壽命短真核生物的真核生物的mRNA：由：由hnRNA加工而成，有帽子結(jié)加工而成，有帽子結(jié)構(gòu)，壽命長，只編碼一條多肽鏈構(gòu)，壽命長，只編碼一條多肽鏈。mRNA：有起始密碼子：有起始密碼子AUG和終止密碼子和終止密碼子 UAA, UAG，UGA，mRNA核酸合成68遺傳密碼遺傳密碼n 4種核苷酸編碼

34、種核苷酸編碼20種氨基酸，如何排列？種氨基酸，如何排列？n 如果如果3個核苷酸編碼個核苷酸編碼1氨基酸有氨基酸有64（43）種排列種排列n 實驗證明，實驗證明，mRNA鏈上相鄰的三個堿基鏈上相鄰的三個堿基為一組稱為密碼或三聯(lián)體密碼，編碼一為一組稱為密碼或三聯(lián)體密碼，編碼一種氨基酸種氨基酸n 1961年年M.Nirenberg首先提出首先提出Codon概念概念n 1966年全部查清了年全部查清了20中氨基酸對應的中氨基酸對應的61個密碼子，其余個密碼子，其余3個為終止密碼子。個為終止密碼子。核酸合成69核酸合成70遺傳密碼的特點遺傳密碼的特點：密碼無標點性、無重疊性密碼無標點性、無重疊性密碼子的

35、簡并性密碼子的簡并性密碼子的擺動性密碼子的擺動性密碼子的通用性和例外密碼子的通用性和例外起始密碼子和終止密碼子起始密碼子和終止密碼子核酸合成71密碼子的無標點性和無重疊性：密碼子的無標點性和無重疊性： 密碼子是連續(xù)的，堿基不能重復使用密碼子是連續(xù)的，堿基不能重復使用 正確閱讀需要從正確閱讀需要從mRNA上一個正確的起點開始，上一個正確的起點開始，插入和缺失一個，就會造成該點以后的讀碼錯插入和缺失一個，就會造成該點以后的讀碼錯誤誤 移碼移碼 移碼突變。移碼突變。密碼子的簡并性密碼子的簡并性： 一個氨基酸可以有幾個密碼子。一個氨基酸可以有幾個密碼子。 同義密碼子：同一個氨基酸的一組密碼子同義密碼子

36、：同一個氨基酸的一組密碼子 意義：允許意義：允許DNA堿基組成有較大的余地，基因堿基組成有較大的余地，基因的突變可以不會引起蛋白的變化。的突變可以不會引起蛋白的變化。核酸合成72AUG /UGG核酸合成73密碼的擺動性密碼的擺動性：指密碼子第三位有較大的靈活性，指密碼子第三位有較大的靈活性，Crick將密碼子第三位的這種特性叫密碼子的將密碼子第三位的這種特性叫密碼子的擺動性。擺動性。t-RNA第一位第一位堿基堿基3-5UC A GI次黃嘌呤假尿苷mRNA第三位第三位堿基堿基5-3AG GUCUUCAAG（U）核酸合成74密碼子的通用性和例外：密碼子的通用性和例外：通用性：生物通用一套密碼子通用

37、性：生物通用一套密碼子1972年發(fā)現(xiàn)線粒體有例外年發(fā)現(xiàn)線粒體有例外1982年發(fā)現(xiàn)不同生物線粒體也有例外年發(fā)現(xiàn)不同生物線粒體也有例外核酸合成75起始密碼子和終止密碼子起始密碼子和終止密碼子 AUG為起止密碼子為起止密碼子Met的密碼子的密碼子 UAA、UGA，UAG為終止密碼子無義密碼子為終止密碼子無義密碼子 例外：例外： 無義校正無義校正tRNA能夠識別能夠識別 攜帶稀有堿基的攜帶稀有堿基的tRNA也可以識別也可以識別核酸合成76二、二、tRNA轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA一種氨基酸一種氨基酸 一種以上的一種以上的tRNA同功受體同功受體tRNA：攜帶相同氨基酸但反密碼子不同的：攜帶相同氨基酸但反密碼子不同

38、的一組一組tRNA。核酸合成77功能功能（一）（一）3端接受氨基酸端接受氨基酸核酸合成78一種一種tRNA可以識別一種以上的可以識別一種以上的同義密碼子同義密碼子擺動性擺動性原因：原因： 位于位于L的頂端，被堿基堆積力的頂端，被堿基堆積力束縛小束縛小 稀有堿基如稀有堿基如 I，可以和，可以和U、C、A配對，閱讀能力很強。配對，閱讀能力很強。核酸合成79（三）連接多肽鏈和核糖體（三）連接多肽鏈和核糖體通過通過tRNA將合成的多肽鏈暫將合成的多肽鏈暫時結(jié)合到核糖體正確位置上。時結(jié)合到核糖體正確位置上。合成終止時脫下。合成終止時脫下。連接多肽鏈和核糖體的作用連接多肽鏈和核糖體的作用核酸合成80（四）

39、起始密碼子和（四）起始密碼子和Met密碼子識別密碼子識別tRNA如何區(qū)別如何區(qū)別AUG：AUG處于特殊位置（原核生物的處于特殊位置（原核生物的SD=Shine Dalgarno序列）序列）存在兩種高度特異的存在兩種高度特異的tRNA：tRNAfMet and tRNAM (N-formalmethionine)核酸合成81（五）特殊的（五）特殊的tRNA有校正功能有校正功能研究發(fā)現(xiàn)基因突變可以被另一基因的第二次突變消研究發(fā)現(xiàn)基因突變可以被另一基因的第二次突變消除，第二次變異叫校正變異。如除，第二次變異叫校正變異。如tRNA gene etc.UAU-UAGTyr-tRNA核酸合成82tRNA基

40、因多拷貝，結(jié)構(gòu)不同基因多拷貝，結(jié)構(gòu)不同 產(chǎn)物多（多數(shù)產(chǎn)物多（多數(shù)tRNA） 產(chǎn)物少（少數(shù)產(chǎn)物少（少數(shù)tRNA）是校對）是校對tRNA 已知已知UAG有有3個抑制基因（分別解讀為絲氨酸、谷氨酰胺、個抑制基因（分別解讀為絲氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸）：原因是抑制基因編碼生成不正常的酪氨酸）：原因是抑制基因編碼生成不正常的tRNA，使攜，使攜帶這些氨基酸的帶這些氨基酸的tRNA的反密碼子改變，如的反密碼子改變，如tRNA-Tyr基因基因突變將反密碼子由突變將反密碼子由AUG變成變成AUC，就使得攜帶，就使得攜帶Tyr的的tRNA可以識別可以識別UAG（UACUAG無義突變），使蛋白合成繼無義突變），使蛋

41、白合成繼續(xù)。續(xù)。核酸合成83三三 rRNA及核糖體及核糖體核糖體：核糖體：蛋白：蛋白：rRNA1：2蛋白合成場所蛋白合成場所線粒體中核糖體為線粒體中核糖體為6470S：4358S和和32S亞基亞基葉綠體中核糖體為葉綠體中核糖體為6870S：3355S和和2830S亞基亞基核酸合成84細胞中存在狀態(tài)：細胞中存在狀態(tài)：$ 單核糖體單核糖體 ：穩(wěn)定無活性（多數(shù)）：穩(wěn)定無活性（多數(shù)）$ 核糖體亞基：合成多肽后的核糖體解離成亞基核糖體亞基：合成多肽后的核糖體解離成亞基$ 多核糖體：少數(shù)和多核糖體：少數(shù)和mRNA形成（每隔形成（每隔40個核苷酸一個核苷酸一個），每個核糖體可以單獨合成一條多肽鏈個），每個核

42、糖體可以單獨合成一條多肽鏈核酸合成85大腸桿菌中的大腸桿菌中的70S核糖體核糖體A和和P相鄰。相鄰。tRNA的氨基酸臂和大亞基結(jié)合，其反的氨基酸臂和大亞基結(jié)合，其反密碼子區(qū)段和小亞基結(jié)合，正好和密碼子區(qū)段和小亞基結(jié)合，正好和mRNA接觸。接觸。mRNA的結(jié)合位點在小亞基頭部的結(jié)合位點在小亞基頭部核酸合成86核酸合成87第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的合成過程蛋白質(zhì)的合成過程氨基酸的活化氨基酸的活化肽鏈合成的起始肽鏈合成的起始肽鏈延長肽鏈延長肽鏈合成終止肽鏈合成終止合成后的加工轉(zhuǎn)運合成后的加工轉(zhuǎn)運肽鏈合成的方向：肽鏈合成的方向：N CmRNA閱讀方向：閱讀方向：5 3核酸合成88一、氨基酸的活化一、氨基酸

43、的活化AAATP氨酰氨酰tRNA合成酶合成酶 AAAMPEPPiMg2+ or Mn2+tRNAAA-tRNA +AMP+E識別特異的氨基酸和同功受體識別特異的氨基酸和同功受體tRNA副密碼子：副密碼子：tRNA分子中決定分子中決定攜帶氨基酸分子的區(qū)域（位置攜帶氨基酸分子的區(qū)域（位置不定，堿基數(shù)量不定）不定，堿基數(shù)量不定）核酸合成89二、大腸桿菌中肽鏈合成的起始二、大腸桿菌中肽鏈合成的起始起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸fMetmRNA的起始密碼子為的起始密碼子為AUG（Met） 有時是有時是GUG（Val）有有tRNAf tRNAm核酸合成90（一）（一） fMet-tRNA

44、f 的合成的合成Met-tRNAf+N-甲酰四氫葉酸甲酰四氫葉酸 fMet-tRNAf+四氫葉酸四氫葉酸甲酰化酶甲酰化酶（二）肽鏈合成的起始（二）肽鏈合成的起始需要：核糖體需要：核糖體30S和和50S亞基亞基 帶有起始密碼子帶有起始密碼子AUG的的mRNA fMet-tRNAf IF1, IF2, IF3 GTP and Mg2+核酸合成91核酸合成92三、肽鏈延伸三、肽鏈延伸：70S起始復合物，氨酰起始復合物，氨酰-tRNA、肽?；D(zhuǎn)移酶、肽?；D(zhuǎn)移酶 EFTu/EF-Ts / EF-G GTP , Mg2+四、肽鏈合成的終止和釋放四、肽鏈合成的終止和釋放：終止密碼子為終止密碼子為UAA、U

45、AG、UGA RF1、 RF2 RF3核酸合成93五、真核細胞蛋白質(zhì)的生物合成五、真核細胞蛋白質(zhì)的生物合成核糖體大：核糖體大：40S亞基含亞基含18SrRNA 60S亞基含亞基含5S、5.8S、28SrRNA起始起始tRNA：Met-tRNAi80S起始復合物：有起始復合物：有9種種eIF，帽子結(jié)構(gòu)參加起，帽子結(jié)構(gòu)參加起始復合物的合成，并尋找始復合物的合成，并尋找AUG，最終形成，最終形成80S起始復合物。起始復合物。 肽鏈的延伸、終止與釋放：肽鏈的延伸、終止與釋放： 延伸因子為延伸因子為EF1 和和EF1 ，終止因子有，終止因子有eRF核酸合成94六、肽鏈合成后加工和折疊六、肽鏈合成后加工和

46、折疊蛋白質(zhì)的成熟：蛋白質(zhì)的成熟：所合成的蛋所合成的蛋白質(zhì)經(jīng)過加工形成正確的空白質(zhì)經(jīng)過加工形成正確的空間構(gòu)象并表現(xiàn)出應有的生物間構(gòu)象并表現(xiàn)出應有的生物活性的過程?；钚缘倪^程。核酸合成95（一）氨基末端的甲酰甲硫氨酸的切除（一）氨基末端的甲酰甲硫氨酸的切除（去甲?；负停ㄈゼ柞；负图琢虬彼犭拿福┘琢虬彼犭拿福ǘ╇逆溦郫B（二）肽鏈折疊：新生肽鏈在細胞的特定部位，在多種：新生肽鏈在細胞的特定部位，在多種蛋白質(zhì)的幫助下卷曲成正確的構(gòu)象的。蛋白質(zhì)的幫助下卷曲成正確的構(gòu)象的。酶參與酶參與二硫鍵異構(gòu)酶、順反異構(gòu)酶等（肽鏈間二二硫鍵異構(gòu)酶、順反異構(gòu)酶等（肽鏈間二硫鍵形成非常重要）硫鍵形成非常重要）分子伴侶

47、分子伴侶（監(jiān)護分子）：是由若干在結(jié)構(gòu)上不相關的（監(jiān)護分子）：是由若干在結(jié)構(gòu)上不相關的蛋白質(zhì)家族組成，能和其他蛋白結(jié)合并使其穩(wěn)定的處蛋白質(zhì)家族組成，能和其他蛋白結(jié)合并使其穩(wěn)定的處于非天然狀態(tài)，然后通過有控制的釋放而促進這些蛋于非天然狀態(tài)，然后通過有控制的釋放而促進這些蛋白的正確折疊，但是自身不成為被折疊蛋白質(zhì)的一部白的正確折疊，但是自身不成為被折疊蛋白質(zhì)的一部分。很多分子伴侶為分。很多分子伴侶為ATP酶。酶。（三）（三）氨基酸殘基的修飾氨基酸殘基的修飾：如脯氨酸修飾成羥脯氨酸等：如脯氨酸修飾成羥脯氨酸等 有羥化、磷酸化、糖基化、脂化、以及有羥化、磷酸化、糖基化、脂化、以及ADP核糖化核糖化（四）

48、（四）切去一段肽鏈切去一段肽鏈：如胰島素：如胰島素8186氨基酸組成的肽氨基酸組成的肽鏈，只有切去鏈，只有切去3160一段肽鏈后才有活性。一段肽鏈后才有活性。核酸合成96第三節(jié)第三節(jié) 蛋白合成后的運送蛋白合成后的運送蛋白質(zhì)的耙向定位蛋白質(zhì)的耙向定位：新合成的蛋白質(zhì)經(jīng)分選后被定向投：新合成的蛋白質(zhì)經(jīng)分選后被定向投送到目的地以行使其生物學功能的運輸過程。送到目的地以行使其生物學功能的運輸過程。蛋白質(zhì)的分選信號和靶細胞器上的分選信號受體蛋白質(zhì)的分選信號和靶細胞器上的分選信號受體一、蛋白質(zhì)的分選信號一、蛋白質(zhì)的分選信號信號肽信號肽：為多肽鏈上的：為多肽鏈上的1560個氨基酸殘基序列。個氨基酸殘基序列。

49、 引導引導蛋白質(zhì)到達目的地，完成分選功能后被切蛋白質(zhì)到達目的地，完成分選功能后被切 除。除。信號斑塊信號斑塊：位于多肽鏈不同部位的氨基酸序列，在多肽：位于多肽鏈不同部位的氨基酸序列，在多肽鏈折疊后形成的一種三維結(jié)構(gòu)層次上的小區(qū)塊。鏈折疊后形成的一種三維結(jié)構(gòu)層次上的小區(qū)塊。引導蛋白質(zhì)從胞內(nèi)進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、葉綠體和細胞引導蛋白質(zhì)從胞內(nèi)進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、葉綠體和細胞核核引導其他分選過程：如高爾基體中的某些溶酶體酶蛋白引導其他分選過程：如高爾基體中的某些溶酶體酶蛋白上有分選斑塊可被相應的分選酶識別上有分選斑塊可被相應的分選酶識別核酸合成97二、蛋白質(zhì)運送類型二、蛋白質(zhì)運送類型伴同轉(zhuǎn)譯的運送：蛋白

50、質(zhì)合成和跨膜運送同時進行。伴同轉(zhuǎn)譯的運送：蛋白質(zhì)合成和跨膜運送同時進行。轉(zhuǎn)譯后運送：蛋白質(zhì)在核糖體上合成后被釋放到胞轉(zhuǎn)譯后運送：蛋白質(zhì)在核糖體上合成后被釋放到胞質(zhì)中，然后跨膜運送。質(zhì)中，然后跨膜運送。核糖體核糖體送內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞質(zhì)存留高爾基體存留存留細胞表面細胞表面外泌外泌溶酶體溶酶體存留存留送線粒體送線粒體葉綠體葉綠體細胞核以及過氧化物酶體細胞核以及過氧化物酶體核酸合成98三、蛋白質(zhì)運輸方式三、蛋白質(zhì)運輸方式1 直接跨膜運輸：胞質(zhì)和細胞器之間的運送直接跨膜運輸：胞質(zhì)和細胞器之間的運送 要具備要具備 1 跨膜的蛋白質(zhì)是非折疊狀態(tài)跨膜的蛋白質(zhì)是非折疊狀態(tài) 2 膜上存在一種蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運裝置膜上存在一種蛋白

51、質(zhì)轉(zhuǎn)運裝置2 通過運輸泡運送：細胞器之間的運輸。通過運輸泡運送：細胞器之間的運輸。 細胞器上芽生形成細胞器上芽生形成四四 蛋白質(zhì)運送過程蛋白質(zhì)運送過程胞質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體高爾基體到溶酶體高爾基體到溶酶體高爾基體到細胞表面的運輸高爾基體到細胞表面的運輸1.胞質(zhì)到線粒體、葉綠體、過氧化物酶體和細胞核胞質(zhì)到線粒體、葉綠體、過氧化物酶體和細胞核核酸合成99第十三章第十三章 代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)新陳代謝新陳代謝：生物體內(nèi)一切分解和合成的作用。生物體內(nèi)一切分解和合成的作用。特點特點：由系列多步驟的由系列多步驟的組成，并組成，并互互約，約，有序進行有序進行在比較溫和的條件下進

52、行，有酶催化，表現(xiàn)出靈活在比較溫和的條件下進行，有酶催化，表現(xiàn)出靈活的的：代謝物影響酶活性和酶量，多酶調(diào)節(jié)：代謝物影響酶活性和酶量，多酶調(diào)節(jié)是生物在長期演化過程中是生物在長期演化過程中核酸合成100代謝調(diào)節(jié)：代謝調(diào)節(jié)：細胞內(nèi)代謝速度按生物的需要而改變細胞內(nèi)代謝速度按生物的需要而改變的一種生理作用。的一種生理作用。分子水平：調(diào)節(jié)的核心分子水平：調(diào)節(jié)的核心細胞水平：最基本原始的調(diào)控細胞水平：最基本原始的調(diào)控多細胞整體水平：神經(jīng)水平和激素水平多細胞整體水平：神經(jīng)水平和激素水平核酸合成101細胞和分子水平的調(diào)節(jié)細胞和分子水平的調(diào)節(jié)酶量的調(diào)節(jié)酶量的調(diào)節(jié)緩慢調(diào)節(jié)緩慢調(diào)節(jié)，是通過改變酶分，是通過改變酶分子的

53、合成和降解速度來改變細胞內(nèi)的酶子的合成和降解速度來改變細胞內(nèi)的酶的含量。的含量。酶活性調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)快速調(diào)節(jié)快速調(diào)節(jié)，通過酶分子結(jié)構(gòu)，通過酶分子結(jié)構(gòu)的改變，實現(xiàn)酶促反應速度的調(diào)節(jié)。的改變，實現(xiàn)酶促反應速度的調(diào)節(jié)。核酸合成102第一節(jié)第一節(jié) 代謝途徑的相互聯(lián)系代謝途徑的相互聯(lián)系一、代謝網(wǎng)絡一、代謝網(wǎng)絡 不是龐雜無序的，而是經(jīng)濟有效、運轉(zhuǎn)不是龐雜無序的，而是經(jīng)濟有效、運轉(zhuǎn)良好的代謝網(wǎng)絡。良好的代謝網(wǎng)絡。 三個關鍵的中間產(chǎn)物：三個關鍵的中間產(chǎn)物：核酸合成103分解代謝分解代謝大分子物質(zhì)降解為單體：單糖脂肪酸甘大分子物質(zhì)降解為單體：單糖脂肪酸甘油氨基酸油氨基酸形成中間代謝物質(zhì)：乙酰輔酶形成中間代謝物質(zhì)

54、：乙酰輔酶A氧化成水和氧化成水和CO2核酸合成104合成代謝合成代謝第一階段第一階段：合成簡單有機物：合成簡單有機物 自養(yǎng)生物：自養(yǎng)生物：CO2+H2O 異氧生物：有機碳化合物異氧生物：有機碳化合物第二階段第二階段：合成構(gòu)建大分子需要的單體，：合成構(gòu)建大分子需要的單體，酮酸酮酸/氨基酸，磷酸二羥丙酮氨基酸，磷酸二羥丙酮/甘油，丙酮甘油，丙酮酸酸/丙二酸單酰輔酶丙二酸單酰輔酶A第三階段第三階段：合成大分子，單糖：合成大分子，單糖/多糖、氨基多糖、氨基酸酸/多肽，脂肪多肽，脂肪核酸合成105（一）糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關系（一）糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關系 TCA：草酰乙酸：草酰乙酸 天冬氨酸天

55、冬氨酸Asp 酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸Glu EMP PEPHMP 4P赤蘚糖赤蘚糖 合成芳香族合成芳香族AA的前體物質(zhì)的前體物質(zhì)PRO酶解為酶解為AA，AA通過脫氨基作用生成酮酸，再通過通過脫氨基作用生成酮酸，再通過糖異生作用生成糖。糖異生作用生成糖。核酸合成106（二）脂類代謝和（二）脂類代謝和PRO代謝的相互關系代謝的相互關系脂類脂類 ： 甘油甘油 三磷酸甘油三磷酸甘油 DHAP 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 酮戊二酸酮戊二酸 脂肪酸脂肪酸 氧化為乙酰輔酶氧化為乙酰輔酶A經(jīng)乙醛酸循環(huán)經(jīng)乙醛酸循環(huán) 琥珀酸琥珀酸 蘋果酸蘋果酸 草酰乙酸草酰乙酸 蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)水解AA ： 酮酸酮酸

56、 磷酸甘油磷酸甘油 乙酰輔酶乙酰輔酶A 核酸合成107（三）糖代謝與脂類代謝的相互關系（三）糖代謝與脂類代謝的相互關系糖（糖（EMP）：）：磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮DHAP 磷酸甘油磷酸甘油 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA 脂酰脂酰CoA糖糖HMP提供提供NADPH脂肪：甘油脂肪：甘油 DHAP 糖糖 脂肪酸：脂肪酸：乙酰乙酰CoA（乙醛酸循環(huán)）琥珀酸（乙醛酸循環(huán)）琥珀酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP（糖異生）（糖異生） 糖糖脂肪核酸合成108（四）核酸與其他物質(zhì)的代謝關系（四）核酸與其他物質(zhì)的代謝關系核酸不是主要的核酸不是主要的C源、源、N源和能源，但通過主宰源和能源，但通過主宰PRO合成來影合成

57、來影響細胞的組成和代謝類型。響細胞的組成和代謝類型。ATP是生物體內(nèi)通用的高能化合物；是生物體內(nèi)通用的高能化合物；UTP活化單糖參與二糖和多糖合成，活化單糖參與二糖和多糖合成，CTP參與卵磷脂合成，參與卵磷脂合成，GTP參與參與PRO合成；合成；許多輔酶成分含核苷酸成分，如許多輔酶成分含核苷酸成分，如CoA、NAD、NADP、FAD、FMN等；等；腺嘌呤核苷酸可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻M氨酸腺嘌呤核苷酸可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻M氨酸His。核酸的合成受到蛋白質(zhì)的作用和控制。如核酸的合成受到蛋白質(zhì)的作用和控制。如Gly、Asp、Asn參與堿基合成，需酶和多種蛋白因子。參與堿基合成，需酶和多種蛋白因子。四大物質(zhì)在代謝中不是孤立

58、的，而是彼此影響，相互轉(zhuǎn)化和密四大物質(zhì)在代謝中不是孤立的，而是彼此影響，相互轉(zhuǎn)化和密切相關的。切相關的。是最終代謝的共同途徑，也是聯(lián)系它們是最終代謝的共同途徑，也是聯(lián)系它們之間的橋梁。之間的橋梁。核酸合成109核酸合成110二、代謝的單向性和多酶系統(tǒng)二、代謝的單向性和多酶系統(tǒng) 分解和合成代謝可以是同一反應的逆轉(zhuǎn)，但整分解和合成代謝可以是同一反應的逆轉(zhuǎn)，但整個代謝是單向的，這一現(xiàn)象為代謝的單向性。個代謝是單向的，這一現(xiàn)象為代謝的單向性。由于關鍵酶的存在，使得代謝可以調(diào)控，生物在需由于關鍵酶的存在，使得代謝可以調(diào)控，生物在需要某一途徑開放時另一個途徑就關閉，使代謝具有要某一途徑開放時另一個途徑就關

59、閉，使代謝具有單向性。單向性。EMP和糖異生過程：和糖異生過程：己糖激酶：己糖激酶：G G6P6磷酸果糖激酶：磷酸果糖激酶：F6P F1，6P丙酮酸激酶：丙酮酸激酶： PEP 丙酮酸丙酮酸核酸合成111丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶延胡索酸酶延胡索酸酶丙酮酸羧激酶丙酮酸羧激酶果糖果糖1.6二磷酸酶二磷酸酶己糖激酶己糖激酶磷酸葡萄糖異磷酸葡萄糖異構(gòu)酶構(gòu)酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶醛縮酶醛縮酶磷酸甘油醛脫磷酸甘油醛脫氫酶氫酶磷酸甘油酸變磷酸甘油酸變位酶位酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶烯醇酶烯醇酶葡萄糖葡萄糖6磷酸酶磷酸酶核酸合成112多酶體系多酶體系生物體內(nèi)常常是為了催化一系列連鎖反應而聯(lián)

60、系生物體內(nèi)常常是為了催化一系列連鎖反應而聯(lián)系成多酶體系。成多酶體系。酶分子呈溶解狀態(tài)，底物和產(chǎn)物一般均為小酶分子呈溶解狀態(tài)，底物和產(chǎn)物一般均為小分子，擴散速度快；容易從一個酶到另一個分子，擴散速度快；容易從一個酶到另一個酶分子酶分子酶分子結(jié)構(gòu)較緊密，組成多酶復合體，如：酶分子結(jié)構(gòu)較緊密，組成多酶復合體，如：脂肪酸脫氫酶系、丙酮酸脫氫酶系；脂肪酸脫氫酶系、丙酮酸脫氫酶系；1.酶連接在膜上或核蛋白體上，如：線粒體的酶連接在膜上或核蛋白體上，如：線粒體的電子傳遞鏈酶系、葉綠體的光電子傳遞酶系。電子傳遞鏈酶系、葉綠體的光電子傳遞酶系。核酸合成113雙關酶雙關酶 能可逆地與膜結(jié)合的酶。能可逆地與膜結(jié)合的