第8章 核酸代谢与蛋白质生物合成 生物化学概论课件

第八章核酸代谢和蛋白质的生物合成

潘建第八章核酸代谢和蛋白质1学习要点1.核苷酸的合成原料、主要分解终产物和临床意义2.遗传信息传递的中心法则3.DNA半保留复制、转录的概念及主要过程，反转录、翻译的概念4.三种RNA在蛋白质生物合成中的作用5.常用抗生素阻断蛋白质合成的生化机制学习要点1.核苷酸的合成原料、主要分解终产物和临床意义2第一节核酸的代谢第一节核酸的代谢3一、核苷酸的合成代谢

（一）嘌呤核苷酸的合成代谢1.从头合成途径(1)概念：机体以5-磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料合成嘌呤核苷酸的过程。(2)合成的主要器官：肝脏。一、核苷酸的合成代谢（一）嘌呤核苷酸的合成代谢4嘌呤环上各原子的来源

第8章核酸代谢与蛋白质生物合成生物化学概论课件5(3)两种抗癌药物的作用原理①甲氨蝶呤（MTX）干扰一碳单位代谢，抑制嘌呤核苷酸的合成。②6-巯基嘌呤（6MP）可抑制IMP转变为AMP与GMP。(3)两种抗癌药物的作用原理62．补救合成途径(1)概念：细胞利用嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸的过程。(2)合成的场所：脑、骨髓、红细胞等。(3)自毁容貌症：由于基因缺陷导致儿童体内与补救合成有关的酶（如次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，HGPRT）完全缺失，则可引起自毁容貌症。若基因部分缺失，可引起高尿酸血症和痛风症。2．补救合成途径7嘧啶环上各原子的来源

（二）嘧啶核苷酸的合成1．嘧啶核苷酸的从头合成机体利用谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸和5-磷酸核糖等小分物质合成嘧啶核苷酸的过程。

嘧啶环上各原子的来源（二）嘧啶核苷酸的合成82．嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶碱、嘧啶核苷可在酶的催化下，生成嘧啶核苷酸。

2．嘧啶核苷酸的补救合成9（三）脱氧核苷酸的合成1.合成过程

（三）脱氧核苷酸的合成102.药物作用原理（1）抗肿瘤药物羟基脲（2）抗代谢物如6-巯基嘌呤（6-MP）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、甲氨蝶呤（MTX）、氮杂丝氨酸等2.药物作用原理11二、核苷酸的分解代谢

（一）嘌呤核苷酸的分解代谢二、核苷酸的分解代谢（一）嘌呤核苷酸的分解代谢121.

嘌呤分解代谢的终产物：尿酸2.痛风症：正常人血浆中尿酸含量为0.12～

0.36mmol/L，当血浆中尿酸的含量超过0.48mmol/L时，尿酸盐晶体即可沉积于

关节、软组织、软骨及肾等处，而引起痛风症。3.治疗药物：别嘌呤醇1.嘌呤分解代谢的终产物：尿酸13（二）嘧啶核苷酸的分解代谢1.胞嘧啶、尿嘧啶降解的终产物：NH3、CO2及β-丙氨酸。2.胸腺嘧啶降解的终产物：NH3、C02及β-氨基异丁酸。β-氨基异丁酸可直接随尿排出或进一步分解。（二）嘧啶核苷酸的分解代谢14第二节DNA的生物合成第二节DNA的生物合成15

DNA通过复制将遗传信息代代相传，通过转录和翻译将遗传信息表达为蛋白质。

中心法则DNA通过复制将遗传信息代代相传，通过转录和翻译将遗传16一、DNA的复制

(一)DNA的复制方式：半保留复制一、DNA的复制(一)DNA的复制方式：17(二)DNA的复制过程1.辨认起始点2.DNA解链、解旋3.RNA引物的生成4.DNA领头链与随从链的生成5.RNA引物的水解6.完整DNA分子的形成(二)DNA的复制过程18二、反转录

1.概念：以RNA为模板合成DNA的过程称为反转录或逆转录。2.病毒RNA的反转录

二、反转录1.概念：以RNA为模板合成19第三节RNA的生物合成第三节RNA的生物合成20一、转录

（一）转录的概念1.概念：以DNA为模板合成RNA，从而将遗传信息

传递到RNA分子中的过程。

2.转录的模板（1）有意义链（2）反意义链（3）说明：在DNA双链上，各基因的有意义链不

一定是同一条链。

一、转录（一）转录的概念21转录的模板

转录的模板22（二）RNA转录过程1．起始：2．延长：3．终止：

（二）RNA转录过程23二、RNA的复制

某些病毒、噬菌体的遗传信息储存在RNA中，当它们进入宿主细胞后，可通过RNA复制酶，以病毒RNA为模板，以4种三磷酸核苷为原料，进行病毒RNA的复制。二、RNA的复制某些病毒、噬菌体的遗传信息储存在24第四节蛋白质生物合成第四节蛋白质生物合成25一、RNA在蛋白质合成中的作用（一）mRNA1.mRNA含有遗传信息，是合成蛋白质肽链的直接

模板。2.遗传密码（1）概念（2）数量（3）终止密码（4）起始密码一、RNA在蛋白质合成中的作用（一）mRNA26遗传密码表遗传密码表27（二）tRNAtRNA是转运氨基酸的工具。密码和反密码的碱基配对

（二）tRNA28（三）rRNA1.rRNA与蛋白质组成核糖体，是蛋白质生物合成的场所。2.核糖体由大小两个亚基组成。

（三）rRNA29

翻译过程中的核糖体

第8章核酸代谢与蛋白质生物合成生物化学概论课件30二、蛋白质的生物合成过程

（一）氨基酸的活化与转运

二、蛋白质的生物合成过程（一）氨基酸的活化与转运31(二)核糖体循环1．肽链合成的起始(二)核糖体循环322．肽链的延长

2．肽链的延长333.肽链合成的终止

核糖体受位上出现终止密码(UAA、UAG、UGA)时，各种氨基酰-tRNA都不能进位。

3.肽链合成的终止34说明：1.多核糖体

说明：352.加工修饰：以mRNA为模板合成的多肽链自行折迭卷曲，即成为具有一定空间结构的蛋白质分子。但很多链合成后，尚需经过加工、修饰才能转变为具有生物活性的蛋白质。2.加工修饰：以mRNA为模板合成的多肽链自行折迭卷曲，即成36三、蛋白质生物合成与医学的关系

（一）分子病1.概念：由于DNA分子上基因的遗传性缺陷，使蛋

白质分子一级结构发生改变所致的疾病。

三、蛋白质生物合成与医学的关系（一）分子病372.举例：镰刀形红细胞性贫血2.举例：镰刀形红细胞性贫血38正常红细胞

镰刀状红细胞

正常红细胞镰刀状红细胞39（二）抗生素对蛋白质生物合成的影响1.抑制DNA合成的抗生素：博来霉素、丝裂霉素、

放线菌素D等。

2.抑制RNA合成的抗生素：利福霉素、利福平。

3.抑制翻译过程的抗生素：链霉素、卡那霉素、四环

素、氯霉素、林可霉素、红霉素。

（二）抗生素对蛋白质生物合成的影响1.抑制DNA合成的抗生素40说明：①抗菌药：选择性抑制原核生物蛋白质合成的抗生素在临床上可用作抗菌药。

②抗肿瘤药：对原核和真核生物蛋白质合成均有干扰作用的抗生素可用作抗肿瘤药。

说明：①抗菌药：选择性抑制原核生物蛋白质合成41（三）毒素和干扰素对蛋白质合成的影响1.毒素：某些有机体产生的有毒物质，如白喉毒素

和蓖麻毒素均可阻断真核生物蛋白质合成。

2.干扰素：真核生物细胞感染病毒后分泌的一类有

抗病毒作用的蛋白质，可阻滞病毒蛋白

质合成，抑制病毒复制。（三）毒素和干扰素对蛋白质合成的影响1.毒素：某些有机体产生42第五节核酸与基因诊断和治疗第五节核酸与基因诊断和治疗43一、基因诊断的概念与应用（一）基因诊断的概念1.基因：基因是DNA分子中携带遗传信息的DNA功

能片段。2.基因诊断：基因诊断是利用现代分子生物学和分子遗

传学的技术方法，直接检测基因结构

（DNA水平）及其表达功能（RNA水平）是否正常，从而对疾病做出诊断的方法。一、基因诊断的概念与应用（一）基因诊断的概念44（二）基因诊断的应用1.疾病检测（1）感染性疾病的病原诊断（2）各种肿瘤生物学特性的判断

（3）遗传性疾病的基因诊断（二）基因诊断的应用452.优生优育：通过检测羊水、绒毛胎儿血或母亲血中的胎儿细胞或受精卵分裂球等，进行产前诊断，减少出生缺陷，优生优育，提高出生人口质量。

3.法医鉴定：基因诊断可用于法医学领域，如判定血型和性别、个体识别和亲子鉴定等。每个人都有特异性的DNA序列标记（DNA指纹图谱），通过检测可以确定身份。

2.优生优育：通过检测羊水、绒毛胎儿血或母亲血46二、基因治疗的概念与应用（一）基因治疗的概念基因治疗是通过矫正有缺陷的基因以达到治病目的的治疗方法。从广义上来讲，将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体内发挥作用，实现治疗疾病的方法均称为基因治疗。二、基因治疗的概念与应用（一）基因治疗的概念47（二）基因治疗的应用基因治疗作为一门新非常迅速，目前，在肿瘤、遗传性疾病、心血管疾病、感染性疾病和神经性疾病等多种疾病中基因治疗都取得了突破性进展。（二）基因治疗的应用48第八章核酸代谢和蛋白质的生物合成

潘建第八章核酸代谢和蛋白质49学习要点1.核苷酸的合成原料、主要分解终产物和临床意义2.遗传信息传递的中心法则3.DNA半保留复制、转录的概念及主要过程，反转录、翻译的概念4.三种RNA在蛋白质生物合成中的作用5.常用抗生素阻断蛋白质合成的生化机制学习要点1.核苷酸的合成原料、主要分解终产物和临床意义50第一节核酸的代谢第一节核酸的代谢51一、核苷酸的合成代谢

（一）嘌呤核苷酸的合成代谢1.从头合成途径(1)概念：机体以5-磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料合成嘌呤核苷酸的过程。(2)合成的主要器官：肝脏。一、核苷酸的合成代谢（一）嘌呤核苷酸的合成代谢52嘌呤环上各原子的来源

第8章核酸代谢与蛋白质生物合成生物化学概论课件53(3)两种抗癌药物的作用原理①甲氨蝶呤（MTX）干扰一碳单位代谢，抑制嘌呤核苷酸的合成。②6-巯基嘌呤（6MP）可抑制IMP转变为AMP与GMP。(3)两种抗癌药物的作用原理542．补救合成途径(1)概念：细胞利用嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸的过程。(2)合成的场所：脑、骨髓、红细胞等。(3)自毁容貌症：由于基因缺陷导致儿童体内与补救合成有关的酶（如次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，HGPRT）完全缺失，则可引起自毁容貌症。若基因部分缺失，可引起高尿酸血症和痛风症。2．补救合成途径55嘧啶环上各原子的来源

（二）嘧啶核苷酸的合成1．嘧啶核苷酸的从头合成机体利用谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸和5-磷酸核糖等小分物质合成嘧啶核苷酸的过程。

嘧啶环上各原子的来源（二）嘧啶核苷酸的合成562．嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶碱、嘧啶核苷可在酶的催化下，生成嘧啶核苷酸。

2．嘧啶核苷酸的补救合成57（三）脱氧核苷酸的合成1.合成过程

（三）脱氧核苷酸的合成582.药物作用原理（1）抗肿瘤药物羟基脲（2）抗代谢物如6-巯基嘌呤（6-MP）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、甲氨蝶呤（MTX）、氮杂丝氨酸等2.药物作用原理59二、核苷酸的分解代谢

（一）嘌呤核苷酸的分解代谢二、核苷酸的分解代谢（一）嘌呤核苷酸的分解代谢601.

嘌呤分解代谢的终产物：尿酸2.痛风症：正常人血浆中尿酸含量为0.12～

0.36mmol/L，当血浆中尿酸的含量超过0.48mmol/L时，尿酸盐晶体即可沉积于

关节、软组织、软骨及肾等处，而引起痛风症。3.治疗药物：别嘌呤醇1.嘌呤分解代谢的终产物：尿酸61（二）嘧啶核苷酸的分解代谢1.胞嘧啶、尿嘧啶降解的终产物：NH3、CO2及β-丙氨酸。2.胸腺嘧啶降解的终产物：NH3、C02及β-氨基异丁酸。β-氨基异丁酸可直接随尿排出或进一步分解。（二）嘧啶核苷酸的分解代谢62第二节DNA的生物合成第二节DNA的生物合成63

DNA通过复制将遗传信息代代相传，通过转录和翻译将遗传信息表达为蛋白质。

中心法则DNA通过复制将遗传信息代代相传，通过转录和翻译将遗传64一、DNA的复制

(一)DNA的复制方式：半保留复制一、DNA的复制(一)DNA的复制方式：65(二)DNA的复制过程1.辨认起始点2.DNA解链、解旋3.RNA引物的生成4.DNA领头链与随从链的生成5.RNA引物的水解6.完整DNA分子的形成(二)DNA的复制过程66二、反转录

1.概念：以RNA为模板合成DNA的过程称为反转录或逆转录。2.病毒RNA的反转录

二、反转录1.概念：以RNA为模板合成67第三节RNA的生物合成第三节RNA的生物合成68一、转录

（一）转录的概念1.概念：以DNA为模板合成RNA，从而将遗传信息

传递到RNA分子中的过程。

2.转录的模板（1）有意义链（2）反意义链（3）说明：在DNA双链上，各基因的有意义链不

一定是同一条链。

一、转录（一）转录的概念69转录的模板

转录的模板70（二）RNA转录过程1．起始：2．延长：3．终止：

（二）RNA转录过程71二、RNA的复制

某些病毒、噬菌体的遗传信息储存在RNA中，当它们进入宿主细胞后，可通过RNA复制酶，以病毒RNA为模板，以4种三磷酸核苷为原料，进行病毒RNA的复制。二、RNA的复制某些病毒、噬菌体的遗传信息储存在72第四节蛋白质生物合成第四节蛋白质生物合成73一、RNA在蛋白质合成中的作用（一）mRNA1.mRNA含有遗传信息，是合成蛋白质肽链的直接

模板。2.遗传密码（1）概念（2）数量（3）终止密码（4）起始密码一、RNA在蛋白质合成中的作用（一）mRNA74遗传密码表遗传密码表75（二）tRNAtRNA是转运氨基酸的工具。密码和反密码的碱基配对

（二）tRNA76（三）rRNA1.rRNA与蛋白质组成核糖体，是蛋白质生物合成的场所。2.核糖体由大小两个亚基组成。

（三）rRNA77

翻译过程中的核糖体

第8章核酸代谢与蛋白质生物合成生物化学概论课件78二、蛋白质的生物合成过程

（一）氨基酸的活化与转运

二、蛋白质的生物合成过程（一）氨基酸的活化与转运79(二)核糖体循环1．肽链合成的起始(二)核糖体循环802．肽链的延长

2．肽链的延长813.肽链合成的终止

核糖体受位上出现终止密码(UAA、UAG、UGA)时，各种氨基酰-tRNA都不能进位。

3.肽链合成的终止82说明：1.多核糖体

说明：832.加工修饰：以mRNA为模板合成的多肽链自行折迭卷曲，即成为具有一定空间结构的蛋白质分子。但很多链合成后，尚需经过加工、修饰才能转变为具有生物活性的蛋白质。2.加工修饰：以mRNA为模板合成的多肽链自行折迭卷曲，即成84三、蛋白质生物合成与医学的关系

（一）分子病1.概念：由于DNA分子上基因的遗传性缺陷，使蛋

白质分子一级结构发生改变所致的疾病。

三、蛋白质生物合成与医学的关系（一）分子病852.举例：镰刀形红细胞性贫血2.举例：镰刀形红细胞性贫血86正常红细胞

镰刀状红细胞

正常红细胞镰刀状红细胞87（二）抗生素对蛋白质生物合成的影响1.抑制DNA合成的抗生素：博来霉素、丝裂霉素、

放线菌素D等。

2.抑制RNA合成的抗生素：利福霉素、利福平。

3.抑制翻译过程的抗生素：链霉素、卡那霉素、四环

素、氯霉素、林可霉素、红霉素。

（二）抗生素对蛋白质生物合成的影响1.抑制DNA合成的抗生素88说明：①抗菌药：选择性抑制原核生物蛋白质合成的抗生素在临床上可用作抗菌药。

②抗肿瘤药：对原核和真核生物蛋白质合成均有干扰作用的抗生素可用作抗肿瘤药。

说明：①抗菌药：选择性抑制原核生物蛋白质合成89（三）毒素和干扰素对蛋白质合成的影响1.毒素：某些有机体产生的有毒物质，如白喉毒素

和蓖麻