第8章 核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成 生物化學(xué)概論課件

第八章核酸代謝和蛋白質(zhì)的生物合成

潘建第八章核酸代謝和蛋白質(zhì)1學(xué)習(xí)要點1.核苷酸的合成原料、主要分解終產(chǎn)物和臨床意義2.遺傳信息傳遞的中心法則3.DNA半保留復(fù)制、轉(zhuǎn)錄的概念及主要過程，反轉(zhuǎn)錄、翻譯的概念4.三種RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用5.常用抗生素阻斷蛋白質(zhì)合成的生化機制學(xué)習(xí)要點1.核苷酸的合成原料、主要分解終產(chǎn)物和臨床意義2第一節(jié)核酸的代謝第一節(jié)核酸的代謝3一、核苷酸的合成代謝

（一）嘌呤核苷酸的合成代謝1.從頭合成途徑(1)概念：機體以5-磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料合成嘌呤核苷酸的過程。(2)合成的主要器官：肝臟。一、核苷酸的合成代謝（一）嘌呤核苷酸的合成代謝4嘌呤環(huán)上各原子的來源

第8章核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成生物化學(xué)概論課件5(3)兩種抗癌藥物的作用原理①甲氨蝶呤（MTX）干擾一碳單位代謝，抑制嘌呤核苷酸的合成。②6-巰基嘌呤（6MP）可抑制IMP轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP與GMP。(3)兩種抗癌藥物的作用原理62．補救合成途徑(1)概念：細(xì)胞利用嘌呤堿或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸的過程。(2)合成的場所：腦、骨髓、紅細(xì)胞等。(3)自毀容貌癥：由于基因缺陷導(dǎo)致兒童體內(nèi)與補救合成有關(guān)的酶（如次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，HGPRT）完全缺失，則可引起自毀容貌癥。若基因部分缺失，可引起高尿酸血癥和痛風(fēng)癥。2．補救合成途徑7嘧啶環(huán)上各原子的來源

（二）嘧啶核苷酸的合成1．嘧啶核苷酸的從頭合成機體利用谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸和5-磷酸核糖等小分物質(zhì)合成嘧啶核苷酸的過程。

嘧啶環(huán)上各原子的來源（二）嘧啶核苷酸的合成82．嘧啶核苷酸的補救合成嘧啶堿、嘧啶核苷可在酶的催化下，生成嘧啶核苷酸。

2．嘧啶核苷酸的補救合成9（三）脫氧核苷酸的合成1.合成過程

（三）脫氧核苷酸的合成102.藥物作用原理（1）抗腫瘤藥物羥基脲（2）抗代謝物如6-巰基嘌呤（6-MP）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、甲氨蝶呤（MTX）、氮雜絲氨酸等2.藥物作用原理11二、核苷酸的分解代謝

（一）嘌呤核苷酸的分解代謝二、核苷酸的分解代謝（一）嘌呤核苷酸的分解代謝121.

嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物：尿酸2.痛風(fēng)癥：正常人血漿中尿酸含量為0.12～

0.36mmol/L，當(dāng)血漿中尿酸的含量超過0.48mmol/L時，尿酸鹽晶體即可沉積于

關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨及腎等處，而引起痛風(fēng)癥。3.治療藥物：別嘌呤醇1.嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物：尿酸13（二）嘧啶核苷酸的分解代謝1.胞嘧啶、尿嘧啶降解的終產(chǎn)物：NH3、CO2及β-丙氨酸。2.胸腺嘧啶降解的終產(chǎn)物：NH3、C02及β-氨基異丁酸。β-氨基異丁酸可直接隨尿排出或進(jìn)一步分解。（二）嘧啶核苷酸的分解代謝14第二節(jié)DNA的生物合成第二節(jié)DNA的生物合成15

DNA通過復(fù)制將遺傳信息代代相傳，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯將遺傳信息表達(dá)為蛋白質(zhì)。

中心法則DNA通過復(fù)制將遺傳信息代代相傳，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯將遺傳16一、DNA的復(fù)制

(一)DNA的復(fù)制方式：半保留復(fù)制一、DNA的復(fù)制(一)DNA的復(fù)制方式：17(二)DNA的復(fù)制過程1.辨認(rèn)起始點2.DNA解鏈、解旋3.RNA引物的生成4.DNA領(lǐng)頭鏈與隨從鏈的生成5.RNA引物的水解6.完整DNA分子的形成(二)DNA的復(fù)制過程18二、反轉(zhuǎn)錄

1.概念：以RNA為模板合成DNA的過程稱為反轉(zhuǎn)錄或逆轉(zhuǎn)錄。2.病毒RNA的反轉(zhuǎn)錄

二、反轉(zhuǎn)錄1.概念：以RNA為模板合成19第三節(jié)RNA的生物合成第三節(jié)RNA的生物合成20一、轉(zhuǎn)錄

（一）轉(zhuǎn)錄的概念1.概念：以DNA為模板合成RNA，從而將遺傳信息

傳遞到RNA分子中的過程。

2.轉(zhuǎn)錄的模板（1）有意義鏈（2）反意義鏈（3）說明：在DNA雙鏈上，各基因的有意義鏈不

一定是同一條鏈。

一、轉(zhuǎn)錄（一）轉(zhuǎn)錄的概念21轉(zhuǎn)錄的模板

轉(zhuǎn)錄的模板22（二）RNA轉(zhuǎn)錄過程1．起始：2．延長：3．終止：

（二）RNA轉(zhuǎn)錄過程23二、RNA的復(fù)制

某些病毒、噬菌體的遺傳信息儲存在RNA中，當(dāng)它們進(jìn)入宿主細(xì)胞后，可通過RNA復(fù)制酶，以病毒RNA為模板，以4種三磷酸核苷為原料，進(jìn)行病毒RNA的復(fù)制。二、RNA的復(fù)制某些病毒、噬菌體的遺傳信息儲存在24第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成25一、RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用（一）mRNA1.mRNA含有遺傳信息，是合成蛋白質(zhì)肽鏈的直接

模板。2.遺傳密碼（1）概念（2）數(shù)量（3）終止密碼（4）起始密碼一、RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用（一）mRNA26遺傳密碼表遺傳密碼表27（二）tRNAtRNA是轉(zhuǎn)運氨基酸的工具。密碼和反密碼的堿基配對

（二）tRNA28（三）rRNA1.rRNA與蛋白質(zhì)組成核糖體，是蛋白質(zhì)生物合成的場所。2.核糖體由大小兩個亞基組成。

（三）rRNA29

翻譯過程中的核糖體

第8章核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成生物化學(xué)概論課件30二、蛋白質(zhì)的生物合成過程

（一）氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運

二、蛋白質(zhì)的生物合成過程（一）氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運31(二)核糖體循環(huán)1．肽鏈合成的起始(二)核糖體循環(huán)322．肽鏈的延長

2．肽鏈的延長333.肽鏈合成的終止

核糖體受位上出現(xiàn)終止密碼(UAA、UAG、UGA)時，各種氨基酰-tRNA都不能進(jìn)位。

3.肽鏈合成的終止34說明：1.多核糖體

說明：352.加工修飾：以mRNA為模板合成的多肽鏈自行折迭卷曲，即成為具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。但很多鏈合成后，尚需經(jīng)過加工、修飾才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩锘钚缘牡鞍踪|(zhì)。2.加工修飾：以mRNA為模板合成的多肽鏈自行折迭卷曲，即成36三、蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

（一）分子病1.概念：由于DNA分子上基因的遺傳性缺陷，使蛋

白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致的疾病。

三、蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學(xué)的關(guān)系（一）分子病372.舉例：鐮刀形紅細(xì)胞性貧血2.舉例：鐮刀形紅細(xì)胞性貧血38正常紅細(xì)胞

鐮刀狀紅細(xì)胞

正常紅細(xì)胞鐮刀狀紅細(xì)胞39（二）抗生素對蛋白質(zhì)生物合成的影響1.抑制DNA合成的抗生素：博來霉素、絲裂霉素、

放線菌素D等。

2.抑制RNA合成的抗生素：利福霉素、利福平。

3.抑制翻譯過程的抗生素：鏈霉素、卡那霉素、四環(huán)

素、氯霉素、林可霉素、紅霉素。

（二）抗生素對蛋白質(zhì)生物合成的影響1.抑制DNA合成的抗生素40說明：①抗菌藥：選擇性抑制原核生物蛋白質(zhì)合成的抗生素在臨床上可用作抗菌藥。

②抗腫瘤藥：對原核和真核生物蛋白質(zhì)合成均有干擾作用的抗生素可用作抗腫瘤藥。

說明：①抗菌藥：選擇性抑制原核生物蛋白質(zhì)合成41（三）毒素和干擾素對蛋白質(zhì)合成的影響1.毒素：某些有機體產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，如白喉毒素

和蓖麻毒素均可阻斷真核生物蛋白質(zhì)合成。

2.干擾素：真核生物細(xì)胞感染病毒后分泌的一類有

抗病毒作用的蛋白質(zhì)，可阻滯病毒蛋白

質(zhì)合成，抑制病毒復(fù)制。（三）毒素和干擾素對蛋白質(zhì)合成的影響1.毒素：某些有機體產(chǎn)生42第五節(jié)核酸與基因診斷和治療第五節(jié)核酸與基因診斷和治療43一、基因診斷的概念與應(yīng)用（一）基因診斷的概念1.基因：基因是DNA分子中攜帶遺傳信息的DNA功

能片段。2.基因診斷：基因診斷是利用現(xiàn)代分子生物學(xué)和分子遺

傳學(xué)的技術(shù)方法，直接檢測基因結(jié)構(gòu)

（DNA水平）及其表達(dá)功能（RNA水平）是否正常，從而對疾病做出診斷的方法。一、基因診斷的概念與應(yīng)用（一）基因診斷的概念44（二）基因診斷的應(yīng)用1.疾病檢測（1）感染性疾病的病原診斷（2）各種腫瘤生物學(xué)特性的判斷

（3）遺傳性疾病的基因診斷（二）基因診斷的應(yīng)用452.優(yōu)生優(yōu)育：通過檢測羊水、絨毛胎兒血或母親血中的胎兒細(xì)胞或受精卵分裂球等，進(jìn)行產(chǎn)前診斷，減少出生缺陷，優(yōu)生優(yōu)育，提高出生人口質(zhì)量。

3.法醫(yī)鑒定：基因診斷可用于法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如判定血型和性別、個體識別和親子鑒定等。每個人都有特異性的DNA序列標(biāo)記（DNA指紋圖譜），通過檢測可以確定身份。

2.優(yōu)生優(yōu)育：通過檢測羊水、絨毛胎兒血或母親血46二、基因治療的概念與應(yīng)用（一）基因治療的概念基因治療是通過矯正有缺陷的基因以達(dá)到治病目的的治療方法。從廣義上來講，將某種遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到患者細(xì)胞內(nèi)，使其在體內(nèi)發(fā)揮作用，實現(xiàn)治療疾病的方法均稱為基因治療。二、基因治療的概念與應(yīng)用（一）基因治療的概念47（二）基因治療的應(yīng)用基因治療作為一門新非常迅速，目前，在腫瘤、遺傳性疾病、心血管疾病、感染性疾病和神經(jīng)性疾病等多種疾病中基因治療都取得了突破性進(jìn)展。（二）基因治療的應(yīng)用48第八章核酸代謝和蛋白質(zhì)的生物合成

潘建第八章核酸代謝和蛋白質(zhì)49學(xué)習(xí)要點1.核苷酸的合成原料、主要分解終產(chǎn)物和臨床意義2.遺傳信息傳遞的中心法則3.DNA半保留復(fù)制、轉(zhuǎn)錄的概念及主要過程，反轉(zhuǎn)錄、翻譯的概念4.三種RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用5.常用抗生素阻斷蛋白質(zhì)合成的生化機制學(xué)習(xí)要點1.核苷酸的合成原料、主要分解終產(chǎn)物和臨床意義50第一節(jié)核酸的代謝第一節(jié)核酸的代謝51一、核苷酸的合成代謝

（一）嘌呤核苷酸的合成代謝1.從頭合成途徑(1)概念：機體以5-磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料合成嘌呤核苷酸的過程。(2)合成的主要器官：肝臟。一、核苷酸的合成代謝（一）嘌呤核苷酸的合成代謝52嘌呤環(huán)上各原子的來源

第8章核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成生物化學(xué)概論課件53(3)兩種抗癌藥物的作用原理①甲氨蝶呤（MTX）干擾一碳單位代謝，抑制嘌呤核苷酸的合成。②6-巰基嘌呤（6MP）可抑制IMP轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP與GMP。(3)兩種抗癌藥物的作用原理542．補救合成途徑(1)概念：細(xì)胞利用嘌呤堿或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸的過程。(2)合成的場所：腦、骨髓、紅細(xì)胞等。(3)自毀容貌癥：由于基因缺陷導(dǎo)致兒童體內(nèi)與補救合成有關(guān)的酶（如次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，HGPRT）完全缺失，則可引起自毀容貌癥。若基因部分缺失，可引起高尿酸血癥和痛風(fēng)癥。2．補救合成途徑55嘧啶環(huán)上各原子的來源

（二）嘧啶核苷酸的合成1．嘧啶核苷酸的從頭合成機體利用谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸和5-磷酸核糖等小分物質(zhì)合成嘧啶核苷酸的過程。

嘧啶環(huán)上各原子的來源（二）嘧啶核苷酸的合成562．嘧啶核苷酸的補救合成嘧啶堿、嘧啶核苷可在酶的催化下，生成嘧啶核苷酸。

2．嘧啶核苷酸的補救合成57（三）脫氧核苷酸的合成1.合成過程

（三）脫氧核苷酸的合成582.藥物作用原理（1）抗腫瘤藥物羥基脲（2）抗代謝物如6-巰基嘌呤（6-MP）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、甲氨蝶呤（MTX）、氮雜絲氨酸等2.藥物作用原理59二、核苷酸的分解代謝

（一）嘌呤核苷酸的分解代謝二、核苷酸的分解代謝（一）嘌呤核苷酸的分解代謝601.

嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物：尿酸2.痛風(fēng)癥：正常人血漿中尿酸含量為0.12～

0.36mmol/L，當(dāng)血漿中尿酸的含量超過0.48mmol/L時，尿酸鹽晶體即可沉積于

關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨及腎等處，而引起痛風(fēng)癥。3.治療藥物：別嘌呤醇1.嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物：尿酸61（二）嘧啶核苷酸的分解代謝1.胞嘧啶、尿嘧啶降解的終產(chǎn)物：NH3、CO2及β-丙氨酸。2.胸腺嘧啶降解的終產(chǎn)物：NH3、C02及β-氨基異丁酸。β-氨基異丁酸可直接隨尿排出或進(jìn)一步分解。（二）嘧啶核苷酸的分解代謝62第二節(jié)DNA的生物合成第二節(jié)DNA的生物合成63

DNA通過復(fù)制將遺傳信息代代相傳，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯將遺傳信息表達(dá)為蛋白質(zhì)。

中心法則DNA通過復(fù)制將遺傳信息代代相傳，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯將遺傳64一、DNA的復(fù)制

(一)DNA的復(fù)制方式：半保留復(fù)制一、DNA的復(fù)制(一)DNA的復(fù)制方式：65(二)DNA的復(fù)制過程1.辨認(rèn)起始點2.DNA解鏈、解旋3.RNA引物的生成4.DNA領(lǐng)頭鏈與隨從鏈的生成5.RNA引物的水解6.完整DNA分子的形成(二)DNA的復(fù)制過程66二、反轉(zhuǎn)錄

1.概念：以RNA為模板合成DNA的過程稱為反轉(zhuǎn)錄或逆轉(zhuǎn)錄。2.病毒RNA的反轉(zhuǎn)錄

二、反轉(zhuǎn)錄1.概念：以RNA為模板合成67第三節(jié)RNA的生物合成第三節(jié)RNA的生物合成68一、轉(zhuǎn)錄

（一）轉(zhuǎn)錄的概念1.概念：以DNA為模板合成RNA，從而將遺傳信息

傳遞到RNA分子中的過程。

2.轉(zhuǎn)錄的模板（1）有意義鏈（2）反意義鏈（3）說明：在DNA雙鏈上，各基因的有意義鏈不

一定是同一條鏈。

一、轉(zhuǎn)錄（一）轉(zhuǎn)錄的概念69轉(zhuǎn)錄的模板

轉(zhuǎn)錄的模板70（二）RNA轉(zhuǎn)錄過程1．起始：2．延長：3．終止：

（二）RNA轉(zhuǎn)錄過程71二、RNA的復(fù)制

某些病毒、噬菌體的遺傳信息儲存在RNA中，當(dāng)它們進(jìn)入宿主細(xì)胞后，可通過RNA復(fù)制酶，以病毒RNA為模板，以4種三磷酸核苷為原料，進(jìn)行病毒RNA的復(fù)制。二、RNA的復(fù)制某些病毒、噬菌體的遺傳信息儲存在72第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成73一、RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用（一）mRNA1.mRNA含有遺傳信息，是合成蛋白質(zhì)肽鏈的直接

模板。2.遺傳密碼（1）概念（2）數(shù)量（3）終止密碼（4）起始密碼一、RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用（一）mRNA74遺傳密碼表遺傳密碼表75（二）tRNAtRNA是轉(zhuǎn)運氨基酸的工具。密碼和反密碼的堿基配對

（二）tRNA76（三）rRNA1.rRNA與蛋白質(zhì)組成核糖體，是蛋白質(zhì)生物合成的場所。2.核糖體由大小兩個亞基組成。

（三）rRNA77

翻譯過程中的核糖體

第8章核酸代謝與蛋白質(zhì)生物合成生物化學(xué)概論課件78二、蛋白質(zhì)的生物合成過程

（一）氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運

二、蛋白質(zhì)的生物合成過程（一）氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運79(二)核糖體循環(huán)1．肽鏈合成的起始(二)核糖體循環(huán)802．肽鏈的延長

2．肽鏈的延長813.肽鏈合成的終止

核糖體受位上出現(xiàn)終止密碼(UAA、UAG、UGA)時，各種氨基酰-tRNA都不能進(jìn)位。

3.肽鏈合成的終止82說明：1.多核糖體

說明：832.加工修飾：以mRNA為模板合成的多肽鏈自行折迭卷曲，即成為具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。但很多鏈合成后，尚需經(jīng)過加工、修飾才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩锘钚缘牡鞍踪|(zhì)。2.加工修飾：以mRNA為模板合成的多肽鏈自行折迭卷曲，即成84三、蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

（一）分子病1.概念：由于DNA分子上基因的遺傳性缺陷，使蛋

白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致的疾病。

三、蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學(xué)的關(guān)系（一）分子病852.舉例：鐮刀形紅細(xì)胞性貧血2.舉例：鐮刀形紅細(xì)胞性貧血86正常紅細(xì)胞

鐮刀狀紅細(xì)胞

正常紅細(xì)胞鐮刀狀紅細(xì)胞87（二）抗生素對蛋白質(zhì)生物合成的影響1.抑制DNA合成的抗生素：博來霉素、絲裂霉素、

放線菌素D等。

2.抑制RNA合成的抗生素：利福霉素、利福平。

3.抑制翻譯過程的抗生素：鏈霉素、卡那霉素、四環(huán)

素、氯霉素、林可霉素、紅霉素。

（二）抗生素對蛋白質(zhì)生物合成的影響1.抑制DNA合成的抗生素88說明：①抗菌藥：選擇性抑制原核生物蛋白質(zhì)合成的抗生素在臨床上可用作抗菌藥。

②抗腫瘤藥：對原核和真核生物蛋白質(zhì)合成均有干擾作用的抗生素可用作抗腫瘤藥。

說明：①抗菌藥：選擇性抑制原核生物蛋白質(zhì)合成89（三）毒素和干擾素對蛋白質(zhì)合成的影響1.毒素：某些有機體產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，如白喉毒素

和蓖麻