6糖脂代謝核酸蛋白質(zhì)合成課件

糖代謝

(CarbohydrateMetabolism)

第Ⅰ階段，有機物分解為它們的組成前體物質(zhì)。第Ⅱ階段，小的燃料分子分解為幾種常見的中間物，主要是丙酮酸和乙酰-CoA，可放出少量能量。第Ⅲ階段，有一條途徑組成，即Krebs循環(huán)，又叫檸檬酸循環(huán)或三羧酸(TCA)循環(huán)。中間物被完全氧化成CO2，生成的電子傳遞給NAD+并釋放少量能量，其中的中間物又可作為生物合成的原料。第Ⅳ階段，包括電子傳遞和氧化磷酸化，電子傳遞給O2，H2O生成，釋放的大量能量用于ATP的生成。糖代謝

(CarbohydrateMetabolism)1糖酵解（Glycolysis）與

發(fā)酵（Fermentation）無氧條件下糖的降解過程，糖經(jīng)一系列的酶促反應(yīng)變成丙酮酸，并生成ATP，是一切生物細胞中Glc分解產(chǎn)生能量的共同代謝途徑，也稱Glycolyticpathway，或Embden-Meyerhof-Parnas(EMP)pathway。厭氧生物（酵母及其他微生物）把酵解中生成的NADH+H+用于還原丙酮酸生成乙醛，進而產(chǎn)生乙醇，稱為乙醇（酒精）發(fā)酵。肌肉等組織或微生物在無氧或暫時缺氧條件下，酵解中生成的NADH+H+用于把丙酮酸

乳酸，稱為乳酸發(fā)酵。

糖酵解（Glycolysis）與

發(fā)酵（Fermentati2碳水化合物進入

酵解途徑的前奏

除葡萄糖以外，其他碳水化合物通過酵解進入分解代謝，必須首先轉(zhuǎn)變?yōu)榻徒馔緩降娜我恢虚g物。最重要的是貯存多糖（淀粉和糖元）、二糖（麥芽糖、乳糖、蔗糖、海藻糖）及單糖（果糖、甘露糖、半乳糖）。 糖元和淀粉通過相應(yīng)的磷酸化酶、磷酸葡萄糖變位酶生成G-6-P進入酵解。其他單糖可形成多個分支點的中間屋進入酵解。碳水化合物進入

酵解途徑的前奏 除葡萄糖以外，其他碳水化合3糖酵解糖酵解4糖酵解糖酵解5EMP的能量消耗與生成EMP的能量消耗與生成6丙酮酸的代謝命運

1）無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗帷?2）無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐胰?，進而生成乙醇。 3）有氧條件下，丙酮酸氧化脫羧生成乙酰-CoA，進入三羧酸循環(huán)，氧化供能（乙酰-CoA在能量狀態(tài)高的情況下可用于合成脂類物質(zhì)）。4)丙酮酸作為其他物質(zhì)合成的前體（如Ala）。丙酮酸的代謝命運 1）無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗帷?NADH+H+的命運無氧條件下:通過乙醇發(fā)酵受氫，解決重氧化通過乳酸發(fā)酵受氫，解決重氧化有氧條件下:通過呼吸鏈遞氫，最終生成H2O,并生成ATP。

NADH+H+的命運無氧條件下:8酵解途徑酵解途徑9EMP的說明

1）己糖激酶(hexokinase)需要Mg2+或其他二價陽離子及ATP供能，反應(yīng)不可逆，是酵解過程的第一個調(diào)節(jié)（別構(gòu)）酶，肌肉中受產(chǎn)物G-6-P強烈別構(gòu)抑制。肝臟中主要是以glucokinase存在，對Glc有特異活性，不受G-6-P的抑制。 2）果糖磷酸激酶（phosphofructokinase），需要Mg2+及ATP，是酵解途徑的關(guān)鍵反應(yīng)(committedstep,keyreaction,rate-limitingreaction)酶，酵解進行的速度取決于該酶的活性，酶的調(diào)節(jié)也是別構(gòu)調(diào)節(jié)，ATP對其有抑制效應(yīng)，檸檬酸及脂肪酸的存在會加強ATP的抑制作用，AMP、ADP及Pi可消除抑制。EMP的說明 1）己糖激酶(hexokinase)需要Mg10EMP的說明（續(xù)）

3）3-P-甘油醛dHE(phosphoglyceraldehydedHE)活性中心在酶的Cys-SH上，NAD+與酶緊密結(jié)合，受氫還原后與酶脫離，磷酸攻擊硫酯鍵生成1，3-二磷酸甘油酸。只有NAD+不斷取代NADH才能保持酶的催化活力，否則酵解就要停止。ICH2COOH與-SH反應(yīng)，可強烈抑制酶的活性。 4）烯醇（化）酶（enolase）有Mg2+或Mn2+存在時，酶才有活性，F(xiàn)-能與Mg2+形成絡(luò)合物并結(jié)合在酶上而抑制酶的活性。5）丙酮酸激酶（pyruvatekinase）別構(gòu)調(diào)節(jié)酶，需要Mg2+，K+，催化的反應(yīng)有ATP生成，是酵解途徑的重要調(diào)節(jié)酶，長鏈脂肪酸、乙酰CoA、ATP、Ala等均抑制酶活；F-1,6-diP可活化此酶。 6）整個酵解途徑的反應(yīng)1、3、10為嚴格不可逆。EMP的說明（續(xù)） 3）3-P-甘油醛dHE(phospho11EMP總結(jié)

1)無氧條件下，Glc分解為乙醇或乳酸，為無氧分解2).酵母等，Glc

2ethanol+2CO2肌肉等，Glc

2lactate3).雖無O2參與，但有脫氫反應(yīng)，H的受體為NAD+，細胞內(nèi)NAD少，必需解決NADH的重氧化。4).兩種發(fā)酵均凈生成2ATP，且均為底物水平磷酸化。5).某些反應(yīng)需要輔酶或輔助因子，如NAD+,TPP,Mg2+,K+等。EMP總結(jié)1)無氧條件下，Glc分解為乙醇或乳酸，12丙酮酸激酶的調(diào)節(jié)作用丙酮酸激酶的調(diào)節(jié)作用13F-6-P對果糖磷酸激酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)作用磷酸果糖激酶-1的活力大腸桿菌PFK四亞基中的兩個果糖1,6-二磷酸ADPF-6-P對果糖磷酸激酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)作用磷酸果糖激酶-1的活力14F-6-P對果糖磷酸激酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)作用（續(xù)）抑制激活F-6-P對果糖磷酸激酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)作用（續(xù)）抑制激活15F-6-P和ATP對EMP的調(diào)節(jié)作用F-6-P和ATP對EMP的調(diào)節(jié)作用16F-6-P對磷酸化和去磷酸化的作用F-6-P對磷酸化和去磷酸化的作用17葡萄糖異生跨越了酵解磷酸果糖激酶1催化的不可逆反應(yīng)果糖-1，6-二磷酸酯酶1果糖磷酸激酶1葡萄糖異生跨越了酵解磷酸果糖激酶1催化的不可逆反應(yīng)果糖-1，18檸檬酸循環(huán)是燃料物質(zhì)氧化分解的中心途徑檸檬酸循環(huán)是燃料物質(zhì)氧化分解的中心途徑19丙酮酸脫氫酶復(fù)合物催化整個丙酮酸生成乙酰CoA的反應(yīng)丙酮酸脫氫酶復(fù)合物催化整個丙酮酸生成乙酰CoA的反應(yīng)206糖脂代謝核酸蛋白質(zhì)合成課件21PydHE復(fù)合物的調(diào)節(jié)

Py

CH3CO~ScoA是一個重要的反應(yīng)步驟，處于代謝的分支點，受到嚴密的調(diào)節(jié)作用： 1）

產(chǎn)物抑制acetylCoA和NADH都抑制PydHE復(fù)合物，抑制作用為相應(yīng)的反應(yīng)物CoA及NAD+所逆轉(zhuǎn)。 2）

核苷酸反饋調(diào)節(jié)(Ntfeedbackregulation)整個酶體系的活性由細胞的能荷水平所調(diào)控，體系受GTP(ATP)抑制，為AMP所活化。PydHE復(fù)合物的調(diào)節(jié)PyCH3CO~ScoA22PydHE復(fù)合物的調(diào)節(jié)（續(xù)）

3）

可逆磷酸化作用的共價調(diào)節(jié)（covalentregulation），ATP存在時，Py羧化酶分子上的Ser-OH被磷酸激酶催化磷酸化而沒有活性，一旦磷酸基團被磷酸酯酶催化水解（去磷酸化）可恢復(fù)活性。細胞內(nèi)ATP/ADP,acetylCoA/CoA,NADH/NAD+高時，磷酸化作用加強；Ca2+促進去磷酸化作用，insulin也可刺激去磷酸化作用。

PydHE復(fù)合物的調(diào)節(jié)（續(xù)） 3）

可逆磷酸化作用的共23檸檬酸合成酶

(Citricacidsynthetase)

催化TCA的第一步反應(yīng)，反應(yīng)先生成檸檬酰CoA，再水解為檸檬酸，是放能反應(yīng)，不可逆。是TCA的一個調(diào)節(jié)酶，活性受ATP、NADH、Succinyl－CoA及長鏈脂酰CoA的抑制，對于TCA是一個rate-limittingstep。氟乙酰CoA在酶的作用下與草酰乙酸生成氟檸檬酸，順烏頭酸酶只識別檸檬酸，對氟檸檬酸沒有作用，致使TCA中斷，這種合成為致死合成(lethalsynthesis)。在代謝研究的應(yīng)用上，這被廣泛用于殺蟲劑或滅鼠藥的生產(chǎn)。檸檬酸合成酶

(Citricacidsynthetas24TCA循環(huán)過程TCA循環(huán)過程25TCA簡圖TCA簡圖26

-酮戊二酸dHE

與PydHE復(fù)合物的組成及作用非常相似，包括三個酶組分：1）

-酮戊二酸dHE(E1’) 2）

琥珀酰轉(zhuǎn)移酶(E2’)3）

二氫硫辛酸dHE(E3’)還有六種輔助因子：TPP,CoA,FAD,NAD+,Lipoicacid(Lipoamide)及Mg2+。催化反應(yīng)：

-Ketoglutarate+CoA+NAD+

succinylCoA+CO2+NADH+H+酶也是調(diào)節(jié)酶，受產(chǎn)物NADH,succinylCoA和Ca2+抑制；ATP、GTP對酶有反饋抑制；不受磷酸化的共價調(diào)節(jié)。

-酮戊二酸dHE與PydHE復(fù)合物的組成及作用非27TCA是兩用途徑TCA是兩用途徑28回補反應(yīng)原核、真核肝臟和腎臟植物、細菌心臟、骨骼肌回補反應(yīng)原核、真核肝臟和腎臟植物、細菌心臟、骨骼肌29乙醛酸循環(huán)(GlyoxylateCycle)

微生物和植物可以在產(chǎn)乙酸或產(chǎn)生acetylCoA的化合物中生長，因為它們存在兩種酶：異檸檬酸裂解酶（isocitratelyase）和蘋果酸合成酶（malatesynthetase），這樣可使TCA循環(huán)中的異檸檬酸不經(jīng)脫羧而被裂解酶裂解為琥珀酸和乙醛酸，乙醛酸與另一分子acetylCoA在蘋果酸合成酶作用下縮合形成蘋果酸。意義：連接糖與脂的相互轉(zhuǎn)變；協(xié)同TCA，造成C4的贏余乙醛酸循環(huán)(GlyoxylateCycle)微生30乙醛酸(Glyoxylate)循環(huán)乙醛酸(Glyoxylate)循環(huán)31乙醛酸循環(huán)和TCA循環(huán)的關(guān)系乙醛酸循環(huán)和TCA循環(huán)的關(guān)系32異檸檬酸脫氫酶活性的調(diào)節(jié)決定異檸檬酸向乙醛酸循環(huán)還是TCA循環(huán)異檸檬酸脫氫酶活性的調(diào)節(jié)決定異檸檬酸向乙醛酸循環(huán)還是TCA循33TCA的調(diào)節(jié)1.底物的有效性2.產(chǎn)物的反饋抑制3.變構(gòu)反饋抑制TCA的調(diào)節(jié)1.底物的有效性34TCA循環(huán)的調(diào)節(jié)TCA循環(huán)的調(diào)節(jié)35葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)36糖代謝調(diào)節(jié)1糖代謝調(diào)節(jié)137糖代謝調(diào)節(jié)2糖代謝調(diào)節(jié)238糖元異生

由非糖物質(zhì)合成葡萄糖對于哺乳動物絕對必需，因腦、神經(jīng)系統(tǒng)、紅細胞、睪丸、腎上腺髓質(zhì)、胚胎組織等首選血液中的葡萄糖作為他們唯一的或主要的燃料分子。人腦每天需要超過120g的葡萄糖。 由非己糖前體合成葡萄糖的過程稱為糖元異生。糖元異生發(fā)生于所有動物、植物、真菌和微生物，過程相似。

糖元異生 由非糖物質(zhì)合成葡萄糖對于哺乳動物絕對必需，因腦、39糖元異生（續(xù)） 哺乳動物糖元異生的前體物質(zhì)主要有乳酸、丙酮酸、甘油和一些氨基酸。高等動物糖元異生絕大多數(shù)發(fā)生于肝臟，極少部分發(fā)生于腎皮質(zhì)。 植物萌發(fā)時，貯存的甘油三酯和蛋白質(zhì)通過糖異生轉(zhuǎn)變?yōu)檎崽沁\送到生長的植物，葡萄糖及其衍生物是植物細胞壁、核苷酸、輔酶及其他重要代謝物的合成前體。 許多微生物可以生長在簡單有機物如乙酸、乳酸、丙酸等條件下，通過糖異生把它們轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。糖元異生（續(xù)） 哺乳動物糖元異生的前體物質(zhì)主要有乳酸、丙酮40異生與酵解

哺乳動物糖異生發(fā)生于肝臟，異生過程似乎是酵解過程的逆轉(zhuǎn)反應(yīng)，兩者都發(fā)生于胞質(zhì)，必需有相互和協(xié)作的調(diào)節(jié)。但過程也不是獨特的，因為兩者享有幾步共同的反應(yīng)步驟，十步反應(yīng)的七步酶促反應(yīng)是酵解過程的逆反應(yīng)。 酵解過程的三步不可逆反應(yīng)在體內(nèi)不能被用于異生，必需有不同的酶催化反應(yīng)來逾越三步不可逆反應(yīng)。異生與酵解 哺乳動物糖異生發(fā)生于肝臟，異生過程似乎是酵解過41酵解和糖元異生是相反的過程酵解和糖元異生是相反的過程42酵解的三步不可逆反應(yīng)

己糖激酶 1.Glucose+ATPG-6-P+ADP

磷酸果糖激酶 2.F-6-P+ATPF-1,6-dip+ADP

丙酮酸激酶 3.PEP+ADPPyruvate+ATP酵解的三步不可逆反應(yīng)43Py生成PEPPy生成PEP446糖脂代謝核酸蛋白質(zhì)合成課件45糖元異生的前體物質(zhì)

1）

凡可生成Py的物質(zhì)，包括TCA的中間產(chǎn)物，但乙酰CoA不能作為糖異生的前體；2）

大多氨基酸是生糖氨基酸，如Ala,Glu,Asp,Ser,Cys,Gly,Arg,His,Thr,Pro,Gln,Asn,Met,Val等，分別變?yōu)楸?、草酰乙酸?/p>

-酮戊二酸等進入糖異生；3）

肌肉劇烈運動產(chǎn)生的大量乳酸；4)反芻動物分解纖維素產(chǎn)生的乙酸、丙酸、丁酸等5)奇數(shù)脂肪酸分解產(chǎn)生的琥珀酰CoA等。糖元異生的前體物質(zhì)1）

凡可生成Py的物質(zhì)，包括T46“無效循環(huán)”－FutileCycle

生物組織內(nèi)由兩個不同的酶催化兩個相反的代謝途徑，反應(yīng)的一方需要高能化合物如ATP參與，而另一方則自動進行，這樣循環(huán)的結(jié)果只是ATP被水解了，而其他反應(yīng)物并無變化，這種循環(huán)被稱為“無效循環(huán)”（Futilecycle)。 肝臟中有酵解和異生的完整酶系，可能存在３種無效循環(huán)。意義：產(chǎn)生熱能、擴大代謝的調(diào)控。“無效循環(huán)”－FutileCycle 生物組織內(nèi)由兩個不47磷酸己糖支路(HMP)

又稱己糖單磷酸途徑，戊糖(磷酸)支路[hexosemonophosphatepathway(shunt),pentosephosphateshunt]。Racker(1954)、Gunsalus(1955)發(fā)現(xiàn)，組織中添加酵解抑制劑，Glc仍可被消耗，即Glc還有其他的代謝支路。整個途徑分為兩個階段:氧化階段：Glc經(jīng)脫氫、脫羧變?yōu)榱姿嵛焯欠茄趸A段，戊糖經(jīng)幾種不同碳數(shù)的糖的轉(zhuǎn)化，最終重新合成己糖。兩個關(guān)鍵酶催化其中的反應(yīng)，即轉(zhuǎn)羥乙醛基（轉(zhuǎn)酮）酶（transketolase）和轉(zhuǎn)二羥丙酮基（轉(zhuǎn)醛）酶(transaldolase)。磷酸己糖支路(HMP)又稱己糖單磷酸途48戊糖磷酸支路的

氧化反應(yīng)戊糖磷酸支路的

氧化反應(yīng)49戊糖磷酸支路的非氧化反應(yīng)戊糖磷酸支路的非氧化反應(yīng)50戊糖磷酸支路的

碳架轉(zhuǎn)變戊糖磷酸支路的

碳架轉(zhuǎn)變51HMP的兩個關(guān)鍵酶轉(zhuǎn)酮酶或轉(zhuǎn)羥乙醛基酶轉(zhuǎn)醛酶或轉(zhuǎn)二羥丙酮基酶HMP的兩個關(guān)鍵酶轉(zhuǎn)酮酶或轉(zhuǎn)羥乙醛基酶轉(zhuǎn)醛酶或轉(zhuǎn)二羥丙酮基酶52HMP途徑的意義

1）

產(chǎn)生NADPH，為生物合成提供還原力，如脂肪酸合成、固醇合成；2）

產(chǎn)生磷酸戊糖，參與核酸代謝；3）

NADPH使紅細胞內(nèi)GSSG

GSH,對維持紅細胞的還原性重要；4）

非線粒體氧化體系中有重要作用；5)植物光合作用CO2合成Glc的部分反應(yīng)途徑。

HMP途徑的意義1）

產(chǎn)生NADPH，為生物合成53糖醛酸途徑（GlucuronicAcidPathway,UronicAcidPathway）

由G-6-P或G-1-P開始，經(jīng)UDP-glucuronicacid的代謝途徑。（1）G-6-P轉(zhuǎn)化為UDPG，再由NAD連接的脫氫酶催化，氧化為UDP-GlcUA；（2）抗壞血酸的合成；（3）UDP-GlcUA生成UDP-Iduronate;（4）UDP-GlcUA與藥物或異物作用，生成水溶性加成物由尿中排出；（5）GlcUA經(jīng)脫氫、脫羧等生成(磷酸)木酮糖與HMP相聯(lián)。

糖醛酸途徑（GlucuronicAcidPathway,54糖醛酸途徑糖醛酸途徑55糖醛酸途徑（續(xù)）糖醛酸途徑（續(xù)）56糖醛酸途徑的意義1）

肝臟中糖醛酸與藥物或含-OH,-COOH,-NH2,-SH等異物結(jié)合，隨尿、膽汁排出而解毒；2）

UDP-uronicacid是糖醛酸基供體，可形成許多有重要功能的粘多糖；3）

可轉(zhuǎn)化為抗壞血酸（VitC），人及其他靈長類不能合成；4)形成木酮糖與HMP相聯(lián)系。糖醛酸途徑的意義1）

肝臟中糖醛酸與藥物或含-OH,-COO57多糖（Polysaccharides）

由許多單糖或單糖衍生物聚合而成，縮合時單糖分子以糖苷鍵相連，一般無甜味、無還原性、酸或酶的作用下可水解為雙糖、寡糖或多糖，重要的有淀粉、糖元、纖維素、幾丁質(zhì)、粘多糖等。可分為同多糖和雜多糖。多糖（Polysaccharides）

由許多單糖或單糖58淀粉（Starch）

廣泛存在于植物的種子和根莖中，熱水處理25分鐘能溶解的部分為直鏈淀粉（amylose,solublestarch），不溶解的部分為支鏈淀粉（amylopectin）直鏈淀粉平均250-300個

-D-Glc通過

-1，4糖苷鍵相連，旋轉(zhuǎn)卷曲成螺旋狀，每6個Glc殘基盤旋一圈，與KI-I2呈（深）蘭色。水解的唯一雙糖為麥芽糖、唯一單糖為葡萄糖。支鏈淀粉由2000-22000個Glc殘基組成，大約每24-30個Glc就有一個

-1，6糖苷鍵的分支，與KI-I2呈紫（紅）色。水解時只生成一種雙糖--（+）麥芽糖。淀粉（Starch）

廣泛存在于植物的種子和根莖中，熱水處理59糖元（Glycogen）

有動物淀粉之稱，細菌細胞中也有存在，動物組織內(nèi)主要的貯藏多糖。肝臟、肌肉中含量多，分別稱為肝糖元、己糖元。結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支長度較短，一般由8-12個Glc殘基組成，分支多，分子量高達106-108。與KI-I2呈紅褐色或棕紅色。水解終產(chǎn)物是葡萄糖。糖元（Glycogen）

有動物淀粉之稱，細菌細胞中也有60纖維素（Cellulose）

自然界中分布最廣的糖，以纖維二糖（cellobiose）為基本單位縮合而成，纖維狀、僵硬、不溶于水的分子，分子不分支，約由10000-15000個

-D-Glc殘基組成。水解需高溫、高壓和酸，人體消化酶不能水解纖維素，食草動物利用腸道寄生菌分泌的纖維素酶（cellulase）將部分纖維素水解為葡萄糖。纖維素（Cellulose）

自然界中分布最廣的糖，以纖61幾丁質(zhì)（殼多糖）（Chitin）

存在于節(jié)肢動物昆蟲、甲殼類動物外骨骼及真菌細胞壁，地球上僅次于纖維素的第二大類糖。由N-乙酰-D-葡萄糖胺以

（1

4）糖苷鍵縮合而成，分子線狀不分支。幾丁質(zhì)系列開發(fā)在保健及醫(yī)療上的應(yīng)用。幾丁質(zhì)（殼多糖）（Chitin）存在于節(jié)肢動物昆蟲、甲殼類62透明質(zhì)酸

（Hyaluronicacid,hyaluronan）

高等動物組織中發(fā)現(xiàn)，細菌中也有存在，主要存在于結(jié)締組織如眼球玻璃體、雞冠、臍帶、軟骨等組織。主要功能是在組織中吸著水，有潤滑劑作用，對組織起保護作用。糖胺聚糖中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，有重復(fù)的二糖結(jié)構(gòu)單位，D-GlcUA與GlcNAc以

-1，3糖苷鍵相連，二糖單位間以

-1，4連接，分子鏈狀、無分支，分子量很大，可達1000萬以上，分子中不含硫酸取代基，生理pH下為多聚陰離子。透明質(zhì)酸

（Hyaluronicacid,hyaluro63透明質(zhì)酸（Hyaluronicacid)透明質(zhì)酸（Hyaluronicacid)64硫酸軟骨素

（Chondroitinsulfate）

軟骨的主要成分，廣泛存在于結(jié)締組織、筋腱、皮膚等。分子量一般低于10萬（約250個重復(fù)二糖），個別可超過30萬，有4-硫酸軟骨素（硫酸軟骨素A）和6-硫酸軟骨素（硫酸軟骨素C）兩種，二糖單位為D-GlcUA與GalNAc以

-1，3相連，糖鏈生成后由專一性酶在4位或6位進行硫酸化。硫酸軟骨素

（Chondroitinsulfate）

656-硫酸軟骨素6-硫酸軟骨素66硫酸皮膚素(Dermatansulfate)

又稱硫酸軟骨素B，最初從豬皮中分離，存在于許多動物組織，如豬腸胃黏膜、臍帶、肌腱等。二糖單位為L-IduUA與GalNAc以

-1，3相連。硫酸皮膚素(Dermatansulfate) 又稱硫酸67硫酸皮膚素硫酸皮膚素68肝素（Heparin）

最早由肝臟和心臟中分離到，以肝臟中豐富，廣泛存在于哺乳動物組織和體液中，豬腸黏膜是較好的材料來源。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由D-GlcN與L-IduUA或D-GlcUA組成二糖單位，同時C2上的-NH2和C6上的-OH分別被硫酸酯化。常被用作抗凝劑，防止血栓形成，輸血時添加肝素作抗凝劑。肝素（Heparin）

最早由肝臟和心臟中分離到，以肝臟69結(jié)合糖（復(fù)合糖，糖復(fù)合物）

糖與非糖物質(zhì)如脂類或蛋白共價結(jié)合，分別形成糖脂（Glycolipids）、糖蛋白(Glycoproteins)及蛋白多糖（proteoglycans）等糖復(fù)合物。結(jié)合糖（復(fù)合糖，糖復(fù)合物）

糖與非糖物質(zhì)如脂類或蛋白共價70糖脂（Glycolipids）

種類很多，革蘭氏陰性菌細胞壁含有十分復(fù)雜的脂多糖，其分子結(jié)構(gòu)一般包括三部分： 外層專一性寡糖鏈—中心多糖鏈—脂質(zhì) 其中，外層部分的組分隨菌株而異，可使人體致病。脂多糖在細胞表面與細胞的各種識別事件相關(guān)，如鞘糖脂決定人類血型A、B、O。糖脂（Glycolipids）

種類很多，革蘭氏陰性菌細胞壁71糖蛋白（Glycoproteins）

自然界中分布最廣的一類復(fù)合糖，幾乎所有的細胞都能合成糖蛋白，由短鏈寡糖與蛋白質(zhì)共價連成，連接通過2種不同類型的糖苷鍵，一種是糖鏈上的半縮醛羥基與肽鏈上的Thr,Ser,HyPro,HyLys的-OH形成O-糖苷鍵；另一種是半縮醛羥基與肽鏈上的Asn的-NH2形成N-糖苷鍵。糖蛋白（Glycoproteins）

自然界中分布最廣的72蛋白聚（多）糖

（Proteoglycans）

蛋白質(zhì)與糖胺聚糖以共價鍵連成的大分子復(fù)合物，糖胺聚糖鏈連在核心蛋白上，是具有多聚陰離子的雜多糖，由氨基己糖和己糖醛酸交替排列成線性順序，不同部位還有硫酸取代基。有三種不同的糖肽鍵連接，D-Xyl與Ser的-OH形成O-糖肽鍵；GlcNAc與Asn形成N-糖肽鍵；GalNAc與Thr或Ser的-OH形成O-糖肽鍵。蛋白聚（多）糖

（Proteoglycans） 蛋白質(zhì)與73胞外基質(zhì)蛋白多糖聚合體胞外基質(zhì)蛋白多糖聚合體74

蛋白多糖結(jié)構(gòu)蛋白多糖結(jié)構(gòu)75膜蛋白多糖膜蛋白多糖76脂類生物化學(xué)

（LipidsandLipidBiochemistry）

生物脂類是一類范圍很廣的化合物，化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)差異極大，脂類定義的特點就是水不溶性(waterinsoluble)（即脂溶性，fat-soluble），因此，多數(shù)脂類都易溶于乙醚、氯仿、己烷、苯等有機溶劑，而不溶于水。

脂類生物化學(xué)

（LipidsandLipidBioch77脂類功能

脂類的功能也是多樣的，（1）脂肪和油是很多生物主要的能量貯存形式；（2）磷脂及固醇組成了生物膜約一半的部分；（3）有些脂類雖然數(shù)量相對較低，但在酶的輔助因子、電子載體、光吸收色素、疏水穩(wěn)定體、乳化劑、激素及胞間信息等方面都起著關(guān)鍵作用；（4）還有些脂類有防止機械損傷及防止熱量散發(fā)的保護作用。

脂類功能 脂類的功能也是多樣的，（1）脂肪和油是很多生物78脂類分類

根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)及脂的組成，脂類可分為： 1．單純脂類（質(zhì)）（Simolelipids），包括脂肪、油和蠟； 2．復(fù)合脂類（Lipidcomplex），包括磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）和糖脂（腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂）； 3．異戊二烯類（Isoprenes），包括多萜類及固醇和類固醇類。

脂類分類 根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)及脂的組成，脂類可分為：79皂化反應(yīng)（Saponification）及皂化值（SaponificationNumber）

甘油三酯的酯鍵對酸堿敏感，可被水解，脂肪在KOH或NaOH條件下加熱，可產(chǎn)生甘油和脂肪酸的鈉或鉀鹽，這種鹽被稱為皂。水解1g甘油三酯所需KOH的mg數(shù)為皂化值，從皂化值的數(shù)量可略知混合脂肪酸或混合脂肪的平均相對分子量，平均相對分子量=3

56

1000/皂化值。肥皂的作用是通過形成微小聚積物（膠粒）而溶解或分散水不溶性物質(zhì)而達到去污的目的。

皂化反應(yīng)（Saponification）及皂化值（Sapon80酸?。≧acidity）和

酸值（AcidNumber）

脂肪長期暴露于潮濕悶熱的空氣中，受到空氣的作用，游離脂肪酸被氧化、斷裂生成醛、酮及低分子量脂肪酸，產(chǎn)生難聞的惡臭味，稱之酸敗。中和1g油脂中游離脂肪酸所消耗KOH的mg數(shù)稱為酸值，可表示酸敗的程度。

酸?。≧acidity）和

酸值（AcidNumber）

81鹵化（Halogenation）和

碘價（碘化值,IodineNumber）

油脂中不飽和雙鍵與鹵素發(fā)生加成反應(yīng)，生產(chǎn)鹵代脂肪酸，稱為鹵化作用。100g油脂所能吸收的碘的g數(shù)—碘值，可以用來判斷油脂中不飽和雙鍵的多少。鹵化（Halogenation）和

碘價（碘化值,Iodi82維生素A、D、K、E

是脂溶性維生素

維生素A,D,K,E是脂溶性維生素,是異戊二烯類化合物,調(diào)節(jié)生物體的代謝和一些重要的生理生化活動.-胡蘿卜素VitA膽固醇VitD維生素A、D、K、E

是脂溶性維生素 維生素A,D,83磷脂酶的作用

A1廣泛存在于動物的細胞器、微粒體中，專一水解磷脂分子C1上的酯鍵，水解產(chǎn)物為溶血性磷脂（Lysophosphatidyllipid)，為溶血性磷脂酶。 A2大量存在于蛇毒、蝎毒、蜂毒等，專一水解C2上的酯鍵，產(chǎn)物為溶血性；為溶血性磷脂酶。 B專一水解A2水解產(chǎn)物1-脂酰磷脂C1上的酯鍵，也是溶血性磷脂酶。 C主要存在于動物腦、蛇毒和微生物中，作用于磷脂酸C3位的磷酸酯鍵。 D主要存在于高等植物，水解C3位第2個磷酸酯鍵。磷脂酶的作用 A1廣泛存在于動物的細胞器、微粒體中，專一水84磷脂酶的作用位點磷脂酶的作用位點85脂肪酸的β氧化FFA是人及哺乳動物的主要能源物質(zhì)，除腦組織外，大多數(shù)組織都能氧化FFA，以肝臟和肌肉最為活躍。四個階段脂肪酸的活化――脂酰CoA的生成脂?；M入線粒體脂酰CoA的β-氧化三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化脂肪酸的β氧化FFA是人及哺乳動物的主要能源物質(zhì)，除腦組織86脂肪酸的活化脂肪酸的活化87肉堿肉堿88脂肪酸的轉(zhuǎn)運脂肪酸的轉(zhuǎn)運89－氧化－氧化90

酮體的生成部位：肝細胞線粒體原料：乙酰CoA產(chǎn)物：乙酰乙酸、β羥丁酸、丙酮酮體的生成部位：肝細胞91生理意義：酮體是脂肪酸在肝臟正常代謝的中間產(chǎn)物，是肝臟輸出能源的一種形式。酮體分子小，水溶性大，易于通過血腦屏障和肌肉毛細血管壁，是腦組織和肌肉組織的重要能源。正常情況下，腦組織僅能利用葡萄糖作為能源，不能氧化脂肪酸。饑餓或糖供應(yīng)不足時脂肪動員，肝臟將脂肪酸轉(zhuǎn)化為酮體，酮體分子小，水溶性大，易于通過血腦屏障和肌肉毛細血管壁，成為腦組織和肌肉組織主要的能源，也因此減少了作為糖異生原料的肌肉蛋白質(zhì)的降解。生理意義：92DNA復(fù)制

DNA的復(fù)制機制

DNA的半保留復(fù)制親代DNA分子每一條鏈各自作為模板，合成一條互補鏈，新合成的兩條鏈中一條是舊鏈，一條為新鏈。

1958年MatthewMesselsonandFranklinStahl用令人信服的實驗證明了DNA的半保留復(fù)制機制DNA復(fù)制的起點和方向

大腸桿菌復(fù)制有一個固定的起點，向兩個方向進行復(fù)制叉和復(fù)制眼DNA復(fù)制的幾種方式

形、滾環(huán)式、D型、線性染色體DNA聚合酶DNA聚合酶是DNA合成中起主要作用的酶，催化總反應(yīng)(dNMP)n+dNTP(dNMP)n+1+ppi

DNA延伸的DNADNA聚合酶I(DNAPolymeraseI、PolI)DNA聚合酶催化DNA合成的共同特點DNA聚合酶I具有5’3’聚合活性3’5’外切酶活性(校閱作用Proofreading)5’3’外切酶活性DNA復(fù)制DNA的復(fù)制機制93DNA復(fù)制模型DNA復(fù)制模型94DNA半保留復(fù)制實驗DNA半保留復(fù)制實驗95DNA聚合酶的關(guān)鍵特征

忠實性催化效率DNA聚合酶的催化活性依賴于聚合酶的持續(xù)合成能(Processivity)大腸桿菌中至少有三種DNA聚合酶PolI、PolII、PolIIIPolI為一條多肽鏈，經(jīng)枯草桿菌蛋白酶水解分為大片段(Klenow片段)和小片段PolIII是大腸桿菌中最重要的復(fù)制酶，由十種亞基組成，亞基決定了PolIII全酶的持續(xù)合成能力多聚酶鏈式反應(yīng)(PCR)切口平移(Nicktranslation)DNA連接酶(DNALigase)

T4和E.coliDNA連接酶作用機制引物和引發(fā)酶

引物通常是RNA寡核苷酸鏈而不是DNA。引物是由特殊的酶---引發(fā)酶(Primase)合成的DNA聚合酶的關(guān)鍵特征96DNALigase的作用DNALigase的作用97岡崎片段和DNA半不連續(xù)合成

復(fù)制叉上DNA合成的三種可能模型前導(dǎo)鏈(LeadingStrand)后隨鏈(LaggingStrand)拓撲異構(gòu)酶(Topoisomerase)

TopoI型、TopoII型、Gyrase解旋酶(Helicase)SSB蛋白(SingleStrandBindingProtein)大腸桿菌染色體復(fù)制的三個過程

起始延伸終止起始大腸桿菌復(fù)制起點核苷酸序列特征DnaA蛋白是復(fù)制起始的關(guān)鍵蛋白延伸前導(dǎo)鏈合成后隨鏈合成引發(fā)體（Primosome)RNA引物的去除后隨鏈模板的looping模型終止線性染色體的端粒(telomere)和端粒酶(telomerase)解決了線性染色體3’端短缺的問題

岡崎片段和DNA半不連續(xù)合成98復(fù)制叉上DNA合成的三種模型復(fù)制叉上DNA合成的三種模型99DNA復(fù)制叉上的蛋白質(zhì)DNA復(fù)制叉上的蛋白質(zhì)100復(fù)制叉的三維結(jié)構(gòu)復(fù)制叉的三維結(jié)構(gòu)101RNA引物通過PolI5’3’外切酶活性除去RNA引物通過PolI5’3’外切酶活性除去102DNA復(fù)制時滯后鏈的模板成環(huán)模型DNA復(fù)制時滯后鏈的模板成環(huán)模型103細菌復(fù)制叉上引發(fā)體的作用細菌復(fù)制叉上引發(fā)體的作用104

線性染色體DNA端粒結(jié)構(gòu)及端粒酶作用

線性染色體DNA端粒結(jié)構(gòu)及端粒酶作用105PolymeraseChainReaction(PCR)

BornonDecember28,1944AwardedtheNobelPrizeChemistryin1993InApril,1983,KaryMullistookadriveonamoonlitCaliforniamountainroadandchangedthecourseofmolecularbiology.Duringthatdrive,heconceivedthePolymeraseChainReaction(PCR).PolymeraseChainReaction(P106PrincipleofPCRPrincipleofPCR107Principle--PCRcomponentsDNAtemplate,whichcontainstheregionoftheDNAfragmenttobeamplifiedOnepairofprimer,whichdeterminethebeginningandendoftheregiontobeamplifiedDNA-Polymerase,whichcatalysistheregiontobeamplifieddNTPs,fromwhichtheDNA-PolymerasebuildsthenewDNABuffer,whichprovidesasuitablechemicalenvironmentfortheDNA-PolymeraseMg2+,activatetheDNA-PolymerasePrinciple--PCRcomponentsDNA108Principle--Procedure

ThePCRprocessconsistsofaseriesoftwentytothirtycycles.Threestepsinonecircle:MeltingAnnealingElongationPrinciple--ProcedureThePCRp109PrincipleofPCRPrincipleofPCR110ProcedureMeltingtemperature&time93℃—94℃for30s—1min;HigherTaffectpolymeraseactivityAnnealingtemperature&time30℃—60℃for30s—1min;Elongationtemperature&time70℃—75℃(common72℃)for1—2min;HigherTaffectprimer/templatecomplexCycleDependonthetempleconcentration;30-40cyclesIncubation

:reformthesecondarystructureProcedureMeltingtemperature111切口平移切口平移112DNA損傷修復(fù)化學(xué)誘變因素

烷化劑、亞硝酸、嵌入劑物理誘變因素

電離輻射(UV、X射線、射線)；鏈斷裂、交聯(lián)、環(huán)打開紫外照射引起嘧啶二聚體的形成修復(fù)機制

光復(fù)活(光復(fù)活酶)切除修復(fù)通過N-糖苷酶識別并切除錯誤堿基uvrABC核酸酶錯配修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù)細胞修復(fù)系統(tǒng)缺損與癌癥有一定關(guān)系

切除修復(fù)缺損著色性干皮病(XerodermaPigmentosumXp)錯配修復(fù)缺損遺傳性非息肉結(jié)腸癌(HereditaryNonpolyposisColorectalCancerHPCC)DNA損傷修復(fù)化學(xué)誘變因素113DNA的損傷與修復(fù)

一、DNA的損傷（突變）

由自發(fā)的或環(huán)境的因素引起DNA一級結(jié)構(gòu)的任何異常的改變稱為DNA的損傷，也稱為突變（mutation）。常見的DNA的損傷包括堿基脫落、堿基修飾、交聯(lián)，鏈的斷裂，重組等。DNA的損傷與修復(fù)一、DNA的損傷（突變）114（一）引起突變的因素：1．自發(fā)因素：(1)自發(fā)脫堿基：由于N-糖苷鍵的自發(fā)斷裂，引起嘌呤或嘧啶堿基的脫落。每日可達近萬個核苷酸殘基。(2)自發(fā)脫氨基：胞嘧啶自發(fā)脫氨基可生成尿嘧啶，腺嘌呤自發(fā)脫氨基可生成次黃嘌呤。每日可達幾十到幾百個核苷酸殘基。(3)復(fù)制錯配：由于復(fù)制時堿基配對錯誤引起的損傷，發(fā)生頻率較低。

（一）引起突變的因素：115

2．物理因素：由紫外線、電離輻射、X射線等引起的DNA損傷。其中，X射線和電離輻射常常引起DNA鏈的斷裂，而紫外線常常引起嘧啶二聚體的形成，如TT，TC，CC等二聚體。這些嘧啶二聚體由于形成了共價鍵連接的環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)，因而會引起復(fù)制障礙。

2．物理因素：116UV照射形成嘧啶二聚體UV照射形成嘧啶二聚體117

3．化學(xué)因素：(1)脫氨劑：如亞硝酸與亞硝酸鹽，可加速C脫氨基生成U，A脫氨基生成I。

3．化學(xué)因素：118

(2)烷基化劑：這是一類帶有活性烷基的化合物，可提供甲基或其他烷基，引起堿基或磷酸基的烷基化，甚至可引起鄰近堿基的交聯(lián)。(3)DNA加合劑：如苯并芘，在體內(nèi)代謝后生成四羥苯并芘，與嘌呤共價結(jié)合引起損傷。(4)堿基類似物：如5-FU，6-MP等，可摻入到DNA分子中引起損傷或突變。(5)斷鏈劑：如過氧化物，含巰基化合物等，可引起DNA鏈的斷裂。

(2)烷基化劑：這是一類帶有活性烷基的化合物，可提供119（二）DNA突變的類型：

（二）DNA突變的類型：120堿基的轉(zhuǎn)換堿基的轉(zhuǎn)換121（三）DNA突變的效應(yīng)：1．同義突變：基因突變導(dǎo)致mRNA暗碼子第三位堿基的改變但不引起暗碼子意義的改變，其翻譯產(chǎn)物中的氨基酸殘基順序不變，但有時可引起翻譯效率降低。2．誤義突變：基因突變導(dǎo)致mRNA暗碼子堿基被置換，其意義發(fā)生改變，翻譯產(chǎn)物中的氨基酸殘基順序發(fā)生改變。3．無義突變：基因突變導(dǎo)致mRNA暗碼子堿基被置換而改變成終止暗碼子，引起多肽鏈合成的終止。4．移碼突變：基因突變導(dǎo)致mRNA暗碼子堿基被置換，引起突變點之后的氨基酸殘基順序全部發(fā)生改變。

（三）DNA突變的效應(yīng)：122二、DNA損傷的修復(fù)

DNA損傷的修復(fù)方式可分為直接修復(fù)和取代修復(fù)兩大類。二、DNA損傷的修復(fù)DNA損傷的修復(fù)方式可分為直接修復(fù)和取123（一）直接修復(fù)：1．光復(fù)活：（lightrepairing）：這是一種廣泛存在的修復(fù)作用。光復(fù)活能夠修復(fù)任何嘧啶二聚體的損傷。其修復(fù)過程為：光復(fù)活酶（photo-lyase)識別嘧啶二聚體并與之結(jié)合形成復(fù)合物→在300～600nm可見光照射下，酶獲得能量，將嘧啶二聚體的丁酰環(huán)打開，使之完全修復(fù)→光復(fù)活酶從DNA上解離。

（一）直接修復(fù)：124光復(fù)活光復(fù)活125

2．轉(zhuǎn)甲基作用：在轉(zhuǎn)甲基酶的催化下，將DNA上的被修飾的甲基去除。此時，轉(zhuǎn)甲基酶自身被甲基化而失活。

3．直接連接：DNA斷裂形成的缺口，可以在DNA連接酶的催化下，直接進行連接而封閉缺口。

2．轉(zhuǎn)甲基作用：126（二）取代修復(fù)：1．切除修復(fù)(excisionrepairing)：這也是一種廣泛存在的修復(fù)機制，可適用于多種DNA損傷的修復(fù)。該修復(fù)機制可以分別由兩種不同的酶來發(fā)動，一種是核酸內(nèi)切酶，另一種是DNA糖苷酶。

（二）取代修復(fù)：127切除修復(fù)切除修復(fù)1286糖脂代謝核酸蛋白質(zhì)合成課件129

2．重組修復(fù)(recombinationrepairing)：這是DNA的復(fù)制過程中所采用的一種有差錯的修復(fù)方式。

2．重組修復(fù)(recombinationrepairi130

3．SOS修復(fù)：這是一種在DNA分子受到較大范圍損傷并且使復(fù)制受到抑制時出現(xiàn)的修復(fù)機制，以SOS借喻細胞處于危急狀態(tài)。DNA分子受到長片段高密度損傷，使DNA復(fù)制過程在損傷部位受到抑制。

損傷誘導(dǎo)一種特異性較低的新的DNA聚合酶，以及重組酶等的產(chǎn)生。

由這些特異性較低的酶繼續(xù)催化損傷部位DNA的復(fù)制，復(fù)制完成后，保留許多錯誤的堿基，從而造成突變。

3．SOS修復(fù)：131RNA合成和加工由RNA聚合酶催化的反應(yīng)NTP＋(NMP)nRNA聚合酶(NMP)n+1+PPiRNA

延伸的RNADNA是RNA合成的模板

1961年S.Spiegelman用分子雜交方法證明了DNA與RNA之間的對應(yīng)關(guān)系原核生物中的轉(zhuǎn)錄

E.coli中由一種RNA聚合酶催化所有RNA的合成

E.coli的RNA聚合酶全酶由核心酶(2、、’、亞基)和亞基組成

E.coli中有多種不同亞基；亞基在決定RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄中起關(guān)鍵作用DNA兩條鏈中有一條被轉(zhuǎn)錄為RNA(模板鏈與非模板鏈)E.coli的啟動子(Promoter)DNA上與轉(zhuǎn)錄起始相關(guān)，RNA聚合酶與之專一結(jié)合并起始轉(zhuǎn)錄的核苷酸順序

RNA合成和加工由RNA聚合酶催化的反應(yīng)132啟動子上的兩個保守順序

-10區(qū)(Pribnowbox)5’TATAAT3’-35區(qū)5’TTGACA3’

足跡法(Footprinting)提供了RNA聚合酶與啟動子之間相互作用的信息并用于確定作用位點的核苷酸順序原核生物RNA合成的三個階段:起始、延伸、終止

起始:不同亞基可以辨別不同的啟動子，具有調(diào)控不同基因轉(zhuǎn)錄起始的作用，以適應(yīng)環(huán)境變化及生物生長發(fā)育不同階段的需求。RNA起始核苷酸是pppG或pppA封閉復(fù)合物和開放復(fù)合物的形成

延伸:核心酶負責(zé)RNA的延伸RNA的延伸方向5’3’

終止:終止子結(jié)構(gòu)不需因子的終止需因子的終止原核生物RNA合成的抑制劑利福霉素放線菌素D啟動子上的兩個保守順序133

就某一確定活化基因的轉(zhuǎn)錄，只能以DNA雙鏈的一條鏈作為模板，這種現(xiàn)象稱為不對稱轉(zhuǎn)錄（asymmetrictranscription）。

不對稱轉(zhuǎn)錄：兩重含義：一是指雙鏈DNA只有一股單鏈用作模板。二是指同一單鏈上可以交錯出現(xiàn)模板鏈和編碼鏈。就某一確定活化基因的轉(zhuǎn)錄，只能以134

DNA雙鏈在轉(zhuǎn)錄過程中只有一條鏈中的其中某一活化基因片段起作用，該鏈稱模板鏈（templatestrand），又稱有意義鏈或Watson鏈；與其互補的鏈稱為編碼鏈（codingstrand），又稱反義鏈或Crick鏈。轉(zhuǎn)錄模板轉(zhuǎn)錄生成的RNA鏈與編碼鏈的堿基序列相似，以U取代TDNA雙鏈在轉(zhuǎn)錄過程中只有一條鏈中的135二、RNA聚合酶(DNAdependentRNApolymerase,DDRP,RNA-pol)原核生物的RNA聚合酶

大腸桿菌（E.coli）RNA聚合酶：4種亞基、、’、組成的五聚體蛋白質(zhì)，分子量480kD。

亞基分子量功能

36512決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄150618與轉(zhuǎn)錄全過程有關(guān)（催化）’155613結(jié)合DNA模板（開鏈）70263辨認起始點二、RNA聚合酶(DNAdependentRNApol136

核心酶（coreenzyme）：

2’能催化NTP按模板的指引合成RNA，在轉(zhuǎn)錄延長全過程中均起作用

全酶（holoenzyme）：

2’

，即亞基+核心酶

亞基的功能是辨認轉(zhuǎn)錄起始點，轉(zhuǎn)錄起始階段需要全酶核心酶（coreenzyme）：2137真核生物的RNA聚合酶

真核生物的RNA聚合酶種類IIIIII轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物45s-rRNAhnRNA5s-rRNA、tRNA、snRNA對鵝膏蕈堿耐受極敏感中度敏感的反應(yīng)真核生物的RNA聚合酶138模板與酶的辨認結(jié)合

每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子。操縱子包括若干個結(jié)構(gòu)基因及其上游的調(diào)控序列（原核生物）。調(diào)控序列中的啟動子（promotor）是RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。

啟動子（promotor）：

指RNA聚合酶識別、結(jié)合并開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。原核生物啟動子序列按功能的不同可分為三個部位，即起始部位、結(jié)合部位、識別部位。操縱子（operon）：模板與酶的辨認結(jié)合每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位139起始部位：

指DNA分子上開始轉(zhuǎn)錄的作用位點，該位點有與轉(zhuǎn)錄生成RNA鏈的第一個核苷酸互補的堿基，該堿基的序號為+1。識別部位：RNA聚合酶亞基的識別部位。中心部位在–35bp處,該序列的堿基富含TTGACA。起始部位：識別部位：140結(jié)合部位：

是DNA分子上與RNA聚合酶的核心酶結(jié)合的部位，其長度為7bp，中心部位在–10bp處，堿基序列具有高度保守性，富含TATAAT序列，故稱之為TATA盒（TATAbox），又稱普里布諾序列（Pribnowbox）。該序列中富含AT堿基，維持雙鏈結(jié)合的氫鍵相對較弱，導(dǎo)致該處雙鏈DNA易發(fā)生解鏈，有利于RNA聚合酶的結(jié)合。結(jié)合部位：141順式作用元件：真核生物編碼基因兩側(cè)的DNA序列，可影響自身基因的表達活性，通常是非編碼序列，包括啟動子、增強子、沉默子反式作用因子：與順式作用元件結(jié)合而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)因子，常被稱為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或轉(zhuǎn)錄因子。在反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor,TF）。研究地較深入，種類較多的是TFII。順式作用元件：真核生物編碼基因兩側(cè)的DNA序列，可影響自身基142RNA轉(zhuǎn)錄延伸期轉(zhuǎn)錄泡模型RNA轉(zhuǎn)錄延伸期轉(zhuǎn)錄泡模型143轉(zhuǎn)錄終止終止子：在模板DNA分子上所轉(zhuǎn)錄的RNA行將結(jié)束時，會出現(xiàn)帶有終止信號的序列，稱為終止子（terminator）。1.非依賴Rho的轉(zhuǎn)錄終止子2.依賴Rho的轉(zhuǎn)錄終止子

終止因子：協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助因子為蛋白質(zhì)，稱為終止因子。大腸桿菌E.coli存在兩類終止子轉(zhuǎn)錄終止終止子：在模板DNA分子上所轉(zhuǎn)錄的RNA行將結(jié)束時144終止子結(jié)構(gòu)終止子結(jié)構(gòu)145不依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止不依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止146依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止147RNA轉(zhuǎn)錄的抑制劑RNA轉(zhuǎn)錄的抑制劑148真核生物RNA的合成與加工真核生物RNA聚合酶真核生物中有三種RNA聚合酶(RNA聚合酶I、II、III),每一種RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄不同的RNA產(chǎn)物并與專一的啟動子結(jié)合RNA聚合酶II識別的啟動子

啟動子的基本特征稱為轉(zhuǎn)錄因子的特殊蛋白質(zhì)與啟動子的相互作用RNA聚合酶III識別的啟動子在基因內(nèi)(爪蟾5srRNA基因)真核生物RNA前體加工

加帽(Cap0、CapI、CapII三種帽子結(jié)構(gòu))加尾(AAUAAA是加尾信號)甲基化(m6A)真核生物RNA的合成與加工真核生物RNA聚合酶真核生149真核生物三種RNA聚合酶的比較真核生物三種RNA聚合酶的比較150

5’-端帽的形成

mRNA的帽子結(jié)構(gòu)（GpppmG—）是在5’-端形成的。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物第一個核苷酸往往是5’-三磷酸鳥苷pppG。mRNA成熟過程中，先由磷酸酶把5’-pppG—水解，生成5’-ppG或5’-pG—。然后，5’-端與另一三磷酸鳥苷（pppG）反應(yīng)，生成三磷酸雙鳥苷。在甲基化酶的作用下，第一或第二個鳥嘌呤堿基發(fā)生甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)。mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工加冒、加尾、剪接5’-端帽的形成mRNA的帽子結(jié)構(gòu)（151三種帽結(jié)構(gòu)三種帽結(jié)構(gòu)152帽子結(jié)構(gòu)的功能：

帽子結(jié)構(gòu)是前體mRNA在細胞核內(nèi)的穩(wěn)定因素，也是mRNA在細胞質(zhì)內(nèi)的穩(wěn)定因素，沒有帽子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物很快被核酸酶水解。

帽子結(jié)構(gòu)可以促進蛋白質(zhì)生物合成起始復(fù)合物的生成，因此提高了翻譯強度。帽子結(jié)構(gòu)的功能：帽子結(jié)構(gòu)是前體mRNA在細胞核內(nèi)的穩(wěn)定因153

3’-端尾巴的形成

真核生物的成熟的mRNA3’-端通常都有100~200個腺苷酸殘基，構(gòu)成多聚腺苷酸（polyA）尾巴。

加尾過程是在核內(nèi)進行的。加工過程先由核酸外切酶切去3’-末端一些過剩的核苷酸，然后由多聚腺苷酸酶催化，以ATP為底物，在mRNA3’-末端逐個加入腺苷酸，形成poly尾。3’-末端切除信號是3’-端一段保守序列AAUAAA。功能：1.

mRNA由細胞核進入細胞質(zhì)所必需的形式2.大大提高了mRNA在細胞質(zhì)中的穩(wěn)定性3’-端尾巴的形成真核生物的成熟的m154

斷裂基因（splitegene）

真核生物的結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)相互隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，編碼一個由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，因此稱為斷裂基因。

外顯子（exon):結(jié)構(gòu)基因中有表達活性的編碼區(qū)。內(nèi)含子（intron):結(jié)構(gòu)基因中無表達活性的非編碼區(qū)。mRNA的剪接斷裂基因（splitegene）外顯子（exon)155

hnRNA（hetero-nuclearRNA,hnRNA）

核內(nèi)出現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄初級產(chǎn)物，分子量往往比在胞漿內(nèi)出現(xiàn)的成熟mRNA大幾倍，甚至數(shù)十倍，核內(nèi)的初級mRNA稱為雜化核RNA。

snRNA（smallnuclearRNA,snRNA）核內(nèi)的小型RNA。堿基數(shù)在100~300bp范圍。snRNA和核內(nèi)的蛋白質(zhì)組成核糖核酸蛋白體，稱為并接體（splicesome），并接體結(jié)合在hnRNA的內(nèi)含子區(qū)段，并把內(nèi)含子彎曲使兩端（5’和3’端相互靠近），利于剪接過程的進行。hnRNA（hetero-nuclearRNA,hn156真核生物基因是斷裂基因(splitgene)外顯子(exon)與內(nèi)含子(intron)內(nèi)含子的剪接方式

GroupI型和II型內(nèi)含子剪接1982年Cech等發(fā)現(xiàn)具有自我剪接功能的RNA(Ribozyme)

GroupIII型內(nèi)含子剪接

剪接需要稱為SnRNP(SmallnuclearRibonucleoprotein)的作用；剪接在剪接體(Spliceosome)中進行

GroupIV

剪接反應(yīng)需要ATP和核酸內(nèi)切酶

tRNA前體加工不同剪接模式使單個基因產(chǎn)生不同功能的蛋白質(zhì)異常剪接引起疾病(-地中海貧血)真核生物基因是斷裂基因(splitgene)157tRNA的前體加工tRNA的前體加工158tRNA轉(zhuǎn)錄后加工還包括各種稀有堿基的生成

甲基化：A→mAG→mG還原反應(yīng)：U→DHU核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)：U→

脫氨反應(yīng)：A→I3’-端加上CCA-OHtRNA轉(zhuǎn)錄后加工還包括各種稀有堿基的生成甲基化：A→mA159反轉(zhuǎn)錄RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶是反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是對中心法則的發(fā)展某些反轉(zhuǎn)錄病毒引起癌癥或AIDS6糖脂代謝核酸蛋白質(zhì)合成課件160翻譯（translation）是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸的三聯(lián)體遺傳密碼翻譯成氨基酸序列，合成多肽鏈的過程，是基因表達的最終目的。翻譯（translation）是指以新生的m161

參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)蛋白質(zhì)生物合成體系

模板：mRNA原料：20種編碼氨基酸氨基酸運載體：tRNA場所：核蛋白體酶：氨基酰-tRNA合成酶、轉(zhuǎn)肽酶蛋白質(zhì)因子：起始因子（initiationfactors,IF;eIF）延長因子（elongationfactors,EF）釋放因子（releasefactors,RF）核蛋白體釋放因子（ribosomalreleasefactors,RRF）參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)蛋白質(zhì)生物合成體系162mRNA是翻譯的直接模板

開放閱讀框架（openreadingframe,ORF）

mRNA從5’→3’方向，從起始密碼到終止密碼的序列，稱為一個開放閱讀框架。

遺傳密碼（geneticcodon）

開放閱讀框架內(nèi)每3個堿基組成的三聯(lián)體，決定一個氨基酸，稱為遺傳密碼。mRNA是翻譯的直接模板開放閱讀框架（openrea163遺傳密碼的特點（一）遺傳密碼的連續(xù)性（commaless）（二）簡并性（degeneracy）（三）擺動性（wobble）（四）通用性（universal）遺傳密碼的特點（一）遺傳密碼的連續(xù)性（commaless164AUGUGAUAAUAGAUGUGAUAAUAG165密碼的擺動性

mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子相互辨認，大多數(shù)情況下是遵從堿基配對規(guī)律的。但也可出現(xiàn)不嚴格的配對，這種現(xiàn)象就是遺傳密碼的擺動性。tRNA分子上有相當多的稀有堿基，其中次黃嘌呤（insosine，I）常出現(xiàn)于反密碼子第一位，是最常見的擺動現(xiàn)象。密碼的擺動性166

核蛋白體是肽鏈合成的場所

核蛋白體由大、小亞基組成，每個亞基含有不同的蛋白質(zhì)和rRNA，原核生物和真核生物又各有不同。30S60S40S50S70S80S核蛋白體是肽鏈合成的場所核蛋白體167tRNA和氨基酰-tRNA（一）氨基酰-tRNA合成酶tRNA攜帶并轉(zhuǎn)運氨基酸，氨基酸的結(jié)合位點是tRNA3’-末端的-CCA-OH。氨基酸和tRNA在氨基酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNAsynthetase）的催化下合成氨基酰-tRNA（aminoacyl-tRNAAacyl-tRNA）。

氨基酰-tRNA合成酶具有絕對專一性，對氨基酸、tRNA兩種底物都能高度特異性地識別。氨基酸+ATP+tRNA氨基酰-tRNA+AMP+ppi

Mg2+氨基酰-tRNA合成酶tRNA和氨基酰-tRNA（一）氨基酰-tR168

起始密碼子AUG同時編碼甲硫氨酸；原核生物的起始密碼只能辨認甲?；募琢虬彼幔碞-甲酰甲硫氨酸(fmet)起始密碼子AUG同時編碼甲硫氨酸；原核生物的起始密碼169蛋白質(zhì)的生物合成過程

翻譯過程分為三個階段一、翻譯的起始二、翻譯的延長三、翻譯的終止蛋白質(zhì)的生物合成過程翻譯過程分為三個階段170一、翻譯的起始

翻譯起始是把帶有甲硫氨酸（原核生物為甲酰甲硫氨酸）的起始tRNA連同mRNA結(jié)合到核蛋白體上，生成翻譯起始復(fù)合物（translationalinitiationcomplex）。一、翻譯的起始翻譯起始是把帶有甲硫氨酸（1714.核蛋白體大亞基結(jié)合原核生物起始復(fù)合物的生成1.核蛋白體亞基的分離2.mRNA在核蛋白體小亞基上就位3.fmet-tRNA的結(jié)合70S4.核蛋白體大亞基結(jié)合原核生物起始復(fù)合物的生成1.核172SD序列：大腸桿菌mRNA翻譯起始子AUG的上游8~13個核苷酸之前有4~6個核苷酸組成的富含嘌呤的序列。這一序列以AGGA為核心，稱之為SD序列。該序列與30s小亞基上16srRNA3’-端富含嘧啶序列結(jié)合，穩(wěn)固了mRNA與小亞基的結(jié)合。因此又稱為核蛋白體結(jié)合位點（ribosomalbindingsite，RBS）。SD序列