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1、蛋白质与核酸代谢及合蛋白质与核酸代谢及合成成第1页，此课件共65页哦一、蛋白质的营养作用一、蛋白质的营养作用（一）氮平衡（一）氮平衡（一）氮平衡（一）氮平衡（nitrogen balancenitrogen balance）氮平衡是一种人体实验。体内蛋白质的代谢情况可以根据该实氮平衡是一种人体实验。体内蛋白质的代谢情况可以根据该实验来评价。蛋白质中氮的平均含量为验来评价。蛋白质中氮的平均含量为16%,16%,食物中的含氮物质主要食物中的含氮物质主要是蛋白质。故通过测定食物中氮的含量可以推算出其中的蛋白质含量。是蛋白质。故通过测定食物中氮的含量可以推算出其中的蛋白质含量。蛋白质在体内代谢后产生的
2、含氮物质主要经尿、粪、汗排出。因此，测蛋白质在体内代谢后产生的含氮物质主要经尿、粪、汗排出。因此，测定人体每天从食物摄入的氮含量和每天排泄物定人体每天从食物摄入的氮含量和每天排泄物(包括尿、粪、汗等包括尿、粪、汗等)中中的氮含量，可评价蛋白质在体内的代谢情况。的氮含量，可评价蛋白质在体内的代谢情况。氮的总平衡氮的总平衡：摄入氮：摄入氮 =排出氮，见于正常成人。排出氮，见于正常成人。氮的正平衡氮的正平衡：摄入氮：摄入氮 排出氮，表示体内蛋白质的合成大于蛋白质排出氮，表示体内蛋白质的合成大于蛋白质的分解，见于儿童、孕妇及病后恢复期。的分解，见于儿童、孕妇及病后恢复期。氮的负平衡氮的负平衡：摄入氮：
3、摄入氮 排出氮，常见于蛋白质摄入量不能满足需要时，排出氮，常见于蛋白质摄入量不能满足需要时，如长期饥饿、消耗性疾病等。如长期饥饿、消耗性疾病等。第2页，此课件共65页哦（二）、必需氨基酸（二）、必需氨基酸（二）、必需氨基酸（二）、必需氨基酸(essential amino acids)必需氨基酸必需氨基酸必需氨基酸必需氨基酸是指体内需要，但人体本身不能合成或合成速度不足以满是指体内需要，但人体本身不能合成或合成速度不足以满足需要，必须由食物蛋白质提供的氨基酸，足需要，必须由食物蛋白质提供的氨基酸，共有共有8 8种种：赖氨酸赖氨酸、色氨色氨酸酸、苯丙氨酸苯丙氨酸、甲硫甲硫(蛋蛋)氨酸氨酸、苏氨酸
4、苏氨酸、亮氨酸亮氨酸、异亮氨酸异亮氨酸、缬氨酸缬氨酸。此外，此外，组氨酸和精氨酸组氨酸和精氨酸在婴幼儿和儿童时期因其体内合成量常在婴幼儿和儿童时期因其体内合成量常不能满足生长发育的需要，也必须由食物提供，可称为不能满足生长发育的需要，也必须由食物提供，可称为半必需半必需氨基酸氨基酸。非必需氨基酸非必需氨基酸(non-essential amino acids)(non-essential amino acids)是指体内需要，而人体本身可是指体内需要，而人体本身可以合成，不必由食物供给的氨基酸，除上述以合成，不必由食物供给的氨基酸，除上述8 8种必需氨基酸以外的其种必需氨基酸以外的其它组成蛋白
5、质的氨基酸均为非必需氨基酸。它组成蛋白质的氨基酸均为非必需氨基酸。从食物蛋白质的氨基酸组成来讲，若所含必需氨基酸的种类和从食物蛋白质的氨基酸组成来讲，若所含必需氨基酸的种类和数量与人体蛋白质相接近，则易于被机体利用，也就是说氮的数量与人体蛋白质相接近，则易于被机体利用，也就是说氮的保留量高，因此其生理价值亦高。一般讲，动物蛋白质的生理保留量高，因此其生理价值亦高。一般讲，动物蛋白质的生理价值较植物蛋白质高。若将几种生理价值较低的蛋白质混合食价值较植物蛋白质高。若将几种生理价值较低的蛋白质混合食用，可使其所含必需氨基酸成分相互补充，于是生理价值得以用，可使其所含必需氨基酸成分相互补充，于是生理价
6、值得以提高。称为提高。称为蛋白质的互补作用。蛋白质的互补作用。蛋白质的互补作用。蛋白质的互补作用。第3页，此课件共65页哦二、蛋白质的消化、吸收与腐败二、蛋白质的消化、吸收与腐败(一)蛋白质的消化蛋白质的消化部位是胃和小肠(主要在小肠)，受多种蛋白水解酶的催化而水解成氨基酸和少量小肽，然后再吸收。氨基酸在小肠的吸收是一个主动耗能的过程。（二）腐败未被吸收的氨基酸和小肽及未被消化的蛋白质，在大肠下部受大肠杆菌的作用，发生一些化学变化的过程称腐败。第4页，此课件共65页哦多肽多肽多肽多肽胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适pHpH在在在在1 15 52 25 5，适于胃内，适于
7、胃内，适于胃内，适于胃内第5页，此课件共65页哦 三、氨基酸的一般代谢三、氨基酸的一般代谢20种氨基酸的化学结构不同，其代谢途径必然有所差别，但各种氨基酸的-氨基和-羧基的变化是相类似的。氨基酸的分解代谢的一般途径就是指的这些具有普遍的变化（一）氨基酸的脱氨基作用。氨基酸分解代谢的最主要反应是脱氨基作用，它是指氨基酸脱去氨基，生成酮酸的过程。这是多数氨基酸分解代谢的第一步。第6页，此课件共65页哦1、氧化脱氨基作用、氧化脱氨基作用（普遍存在于动、植物）在有氧作用下，氨基酸进行氧化脱氨作用，产物是酮酸和氨（谷氨酸脱氢酶在动、植物体内分布广泛，且活性及专一性很强，只对L-谷氨酸起催化作用。）第7页
8、，此课件共65页哦2、转氨作用、转氨作用AA 和酮酸之间氨基的转移作用，是氨基酸脱去氨基的一种重要形式。转氨基作用是在转氨酶的催化下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变为-酮酸 催化转氨基作用的酶叫转氨酶或氨基转移酶，种类繁多分布广泛。辅酶均为磷酸吡哆醛（B6 的磷醛酯）第8页，此课件共65页哦3 3 3 3、联合脱氨基作用联合脱氨基作用联合脱氨基作用联合脱氨基作用转氨转氨+氧化脱氨：氧化脱氨：AA AA 的转氨作用虽然在生物体内普遍存在，但的转氨作用虽然在生物体内普遍存在，但只靠转氨作用并不能最终使氨基脱掉。同时氧化脱氨作用也不能满只靠转氨作用并不能最终
9、使氨基脱掉。同时氧化脱氨作用也不能满足机体脱氨基的需要。足机体脱氨基的需要。由于生物体内普遍存在着由于生物体内普遍存在着酮戊二酸作为酮戊二酸作为氨基受体的转氨酶氨基受体的转氨酶。因此一般。因此一般氨基酸氨基酸不直接氧化脱氨，而是不直接氧化脱氨，而是先与先与酮戊二酸酮戊二酸通通过过转氨转氨形成相应的形成相应的a-a-酮酸和酮酸和谷氨酸谷氨酸，谷氨酸再通，谷氨酸再通过过谷氨酸脱氢酶脱氨基。谷氨酸脱氢酶脱氨基。第9页，此课件共65页哦(二二)、氨基酸分解产物的去向、氨基酸分解产物的去向1 1 1 1、NH3 NH3 NH3 NH3 的去路的去路的去路的去路氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏
10、感，氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏感，氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏感，氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏感，血中血中血中血中1%1%1%1%的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外 A A、重新形成氨基酸：、重新形成氨基酸：重新合成氨基酸。当组织细胞中碳水化合物代谢重新合成氨基酸。当组织细胞中碳水化合物代谢旺盛时，氨可与碳水化合物转化成的旺盛时，氨可与碳水化合物转化成的 酮酸酮酸发生氨基化反应重新
11、生成发生氨基化反应重新生成氨基酸。虽然通过脱氨基作用产生的氨再用来合成氨基酸。虽然通过脱氨基作用产生的氨再用来合成AA AA 时并不能增时并不能增加加AA AA 的数量，但却能改变的数量，但却能改变AA AA 的种类。的种类。B B、形成酰胺（消除、形成酰胺（消除NH3 NH3 毒害，贮存毒害，贮存NH3NH3）：）：生成生成Gln Gln 和和AsnAsn，一方，一方面是生物体贮藏和运输氨的主要形式，也是解除氨毒害的最主要途面是生物体贮藏和运输氨的主要形式，也是解除氨毒害的最主要途径。另一方面还可作为蛋白质合成的原料。径。另一方面还可作为蛋白质合成的原料。C C、尿素的生成和鸟氨酸循环：、尿
12、素的生成和鸟氨酸循环：在哺乳动物体内，氨的主要去路是在在哺乳动物体内，氨的主要去路是在肝脏肝脏中合成尿素并随尿排出体外。在部分植物体内尿素的形成既能解除氨毒，中合成尿素并随尿排出体外。在部分植物体内尿素的形成既能解除氨毒，又是氨的一种贮存形式。又是氨的一种贮存形式。第10页，此课件共65页哦鸟氨酸循环鸟氨酸循环(1)(1)氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 (2)(2)瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成 (3)(3)精氨酸的合成精氨酸的合成精氨酸的合成精氨酸的合成 (4)(4)精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生
13、成尿素 每循环一次，形成一分子尿素，可清除两分子氨（来自于每循环一次，形成一分子尿素，可清除两分子氨（来自于每循环一次，形成一分子尿素，可清除两分子氨（来自于每循环一次，形成一分子尿素，可清除两分子氨（来自于氨分子和氨分子和氨分子和氨分子和AspAsp天冬氨酸分子天冬氨酸分子天冬氨酸分子天冬氨酸分子）和一分子）和一分子）和一分子）和一分子C02C02。尿素属中性无毒物质。尿素属中性无毒物质。尿素属中性无毒物质。尿素属中性无毒物质。鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸又称又称“尿素循环尿素循环”第11页，此课件共65页哦2、-酮酸的代谢去路（酮酸的代谢去路（C 架的去路）架的去路）A
14、 A、形成新的氨基酸、形成新的氨基酸B B、形成乙酰CoACoA：经丙酮酸到乙酰经丙酮酸到乙酰经丙酮酸到乙酰经丙酮酸到乙酰-CoA-CoA-CoA-CoA的途径：的途径：的途径：的途径：丙、甘、丝、苏、半胱氨酸。丙、甘、丝、苏、半胱氨酸。经乙酰乙酰经乙酰乙酰经乙酰乙酰经乙酰乙酰-CoA-CoA-CoA-CoA到乙酰到乙酰到乙酰到乙酰-CoA-CoA-CoA-CoA的途径：的途径：的途径：的途径：苯丙、酪氨酸、亮、赖、色氨酸苯丙、酪氨酸、亮、赖、色氨酸 酮戊二酸酮戊二酸：精、组、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸：精、组、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸。琥珀酰CoA CoA：甲硫氨酸、异亮氨酸、缬氨酸。：甲硫氨
15、酸、异亮氨酸、缬氨酸。延胡索酸：延胡索酸：苯丙氨酸和酪氨酸（两条途径）苯丙氨酸和酪氨酸（两条途径）苯丙氨酸和酪氨酸（两条途径）苯丙氨酸和酪氨酸（两条途径）。草酰乙酸：天冬酰胺和天冬氨酸。草酰乙酸：天冬酰胺和天冬氨酸。参加TCA 循环，氧化成CO2 和水，产生能量第12页，此课件共65页哦生糖氨基酸和生酮氨基酸凡能形成凡能形成丙酮酸、草酰乙酸、丙酮酸、草酰乙酸、酮戊二酸酮戊二酸的氨基酸称为生糖氨基酸。的氨基酸称为生糖氨基酸。因为这些物质都能导致生成葡萄糖和糖原。能转变为乙酰乙酰COA（苯丙、酪氨酸、亮、赖、色氨酸5种），或乙酰乙酸和羟丁酸的氨基酸。既能生成糖又能生成酮体的AA 称为生糖兼生酮AA
16、。如苯丙氨酸和酪氨酸。第13页，此课件共65页哦四、个别氨基酸的代谢四、个别氨基酸的代谢 除了氨基酸共有的代谢途径外，有些氨基酸有其特殊的代谢途径。除了氨基酸共有的代谢途径外，有些氨基酸有其特殊的代谢途径。(一一一一)氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用体内部分氨基酸可进行脱羧基作用，生成相应的胺，催化这体内部分氨基酸可进行脱羧基作用，生成相应的胺，催化这些反应的酶是些反应的酶是氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶，辅酶是磷酸吡哆醛辅酶是磷酸吡哆醛，它也是转氨酶的，它也是转氨酶的辅酶。辅酶。第14页，此课件共65页哦氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活
17、性物质氨基酸与生物活性物质 1 1 1 1-氨基丁酸：氨基丁酸：由谷氨酸脱羧基生成，是抑制性神经递由谷氨酸脱羧基生成，是抑制性神经递由谷氨酸脱羧基生成，是抑制性神经递由谷氨酸脱羧基生成，是抑制性神经递质。质。质。质。2 2 2 2牛磺酸：牛磺酸：牛磺酸：牛磺酸：由半胱氨酸代谢转变而来，是结合胆汁酸的由半胱氨酸代谢转变而来，是结合胆汁酸的由半胱氨酸代谢转变而来，是结合胆汁酸的由半胱氨酸代谢转变而来，是结合胆汁酸的成分。成分。成分。成分。3 3 3 3组胺：组胺：由组氨酸生成，创伤性休克或炎症反应都有组胺由组氨酸生成，创伤性休克或炎症反应都有组胺由组氨酸生成，创伤性休克或炎症反应都有组胺由组氨酸生
18、成，创伤性休克或炎症反应都有组胺释放、还是神经递质。释放、还是神经递质。释放、还是神经递质。释放、还是神经递质。4 4 4 45-5-5-5-羟色胺、黑色紧张素、烟酸：羟色胺、黑色紧张素、烟酸：羟色胺、黑色紧张素、烟酸：羟色胺、黑色紧张素、烟酸：由色氨酸生成，由色氨酸生成，5-5-5-5-羟羟羟羟色胺是脊椎动物神经递质，吲哚乙酸生长激素。色胺是脊椎动物神经递质，吲哚乙酸生长激素。色胺是脊椎动物神经递质，吲哚乙酸生长激素。色胺是脊椎动物神经递质，吲哚乙酸生长激素。5.5.5.5.黑色素、儿茶酚胺类（肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴黑色素、儿茶酚胺类（肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴黑色素、儿茶酚胺类（肾
19、上腺素、去甲肾上腺素、多巴黑色素、儿茶酚胺类（肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴和多巴胺统称为儿茶酚胺类物质）和多巴胺统称为儿茶酚胺类物质）和多巴胺统称为儿茶酚胺类物质）和多巴胺统称为儿茶酚胺类物质）（是神经递质）（是神经递质）（是神经递质）（是神经递质）、甲状、甲状腺素腺素（激素）（激素）：酪氨酸形成。酪氨酸形成。酪氨酸形成。酪氨酸形成。6.6.肌酸和磷酸肌酸：肌酸和磷酸肌酸：肌酸和磷酸肌酸：肌酸和磷酸肌酸：精氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸精氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸7.7.7.7.腐胺、精胺、亚精胺：腐胺、精胺、亚精胺：腐胺、精胺、亚精胺：腐胺、精胺、亚精胺：鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸第15页，此课件共65页
20、哦(二二)一碳单位的代谢一碳单位的代谢一碳单位的代谢一碳单位的代谢1 1定义：某些氨基酸在分解代谢过程中可以产生含有定义：某些氨基酸在分解代谢过程中可以产生含有一个碳原子的一个碳原子的基团基团，称一碳单位。体内的一碳单位有：甲基、甲烯基、甲，称一碳单位。体内的一碳单位有：甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基和亚氨甲基等。炔基、甲酰基和亚氨甲基等。COCO不属于此种一碳单位，一碳不属于此种一碳单位，一碳单位常结合于单位常结合于四氢叶酸（四氢叶酸（THFTHF）分子的）分子的N N，N10N10位上位上而转运，故而转运，故四氢叶酸可看作是其辅酶四氢叶酸可看作是其辅酶。2、一碳单位的生理功能：、一碳单位的生
21、理功能：一碳单位还参与一碳单位还参与嘌呤和胸腺嘧啶的合成嘌呤和胸腺嘧啶的合成以及以及SS腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸的生物合成。它是生物体各种化合物甲基化的甲基来源。的生物合成。它是生物体各种化合物甲基化的甲基来源。因为一碳单位可由氨基酸转变而来，而其又可作为核酸合成的因为一碳单位可由氨基酸转变而来，而其又可作为核酸合成的原料，故一碳单位将原料，故一碳单位将氨基酸和核酸代谢氨基酸和核酸代谢密切联系起来。密切联系起来。生物体内合成的胆碱、肌酸、肾上腺素所需的甲基都是生物体内合成的胆碱、肌酸、肾上腺素所需的甲基都是由由SS腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸提供。提供。第16页，此课件共65页哦 一碳单位代谢障碍
22、，可造成某些疾病，因为其会影响核酸合成，使细胞分裂受到阻碍，叶酸是四氢叶酸的前身，人体叶酸来源于食物，细菌自己合成，叶酸组成成分之一是对-氨基苯甲酸。磺胺类药物是对氨基苯甲酸的拮抗剂。磺胺药即是通过干扰细菌四氢叶酸合成，影响一碳单位代谢，进而影响细菌核酸合成而抑制细菌生长增殖。第17页，此课件共65页哦核酸代谢核酸代谢一、核酸的酶促降解核苷酶核苷酶核酸酶核酸酶核苷酸酶核苷酸酶第18页，此课件共65页哦核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水解酶，包括解酶，包括核糖核酸酶核糖核酸酶(RNase)和和脱氧核脱氧核糖核酸酶糖核酸酶(DNase)，其中能水解核酸分子，其中能水解
23、核酸分子内内磷酸二酯键磷酸二酯键的酶又称为的酶又称为核酸内切酶核酸内切酶(endonuclease)，从核酸的一端逐个水解，从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为下核苷酸的酶称为核酸外切酶核酸外切酶(exonuclease)。核酸酶第19页，此课件共65页哦二、核苷酸的代谢二、核苷酸的代谢（一）嘌呤的降解不同种类生物分解嘌呤碱的酶系不一样，因而代谢产物各不相同，人类灵长类，鸟类、爬虫类以及大多数昆虫嘌呤的最终产物为尿酸，其它哺乳动物则为尿囊素。硬骨鱼中尿素继续分解为尿囊酸，大多数鱼类，两栖类中尿囊酸再分解为尿素和乙醛酸，低等动物将尿素分解为氨和二氧化碳第20页，此课件共65页哦嘌呤碱的分解：嘌呤
24、碱的分解：首先是在各种脱氨酶的作用下脱去氨基。首先是在各种脱氨酶的作用下脱去氨基。首先是在各种脱氨酶的作用下脱去氨基。首先是在各种脱氨酶的作用下脱去氨基。分别生成次黄嘌呤（分别生成次黄嘌呤（分别生成次黄嘌呤（分别生成次黄嘌呤（I I）和黄嘌呤（）和黄嘌呤（）和黄嘌呤（）和黄嘌呤（X X）次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸（醇式）尿酸（醇式）GNHNH3 3尿素尿素NH3+CO2（微生物）（微生物）（微生物）（微生物）尿囊素尿囊素人类、灵长类，鸟类、人类、灵长类，鸟类、人类、灵长类，鸟类、人类、灵长类，鸟类、爬虫类、昆虫爬虫类、昆虫爬虫类、昆虫爬虫类、昆虫其它哺乳动物其它哺乳动物尿囊酸尿囊酸某些硬
25、骨鱼某些硬骨鱼某些硬骨鱼某些硬骨鱼大多鱼类，两大多鱼类，两大多鱼类，两大多鱼类，两栖类栖类栖类栖类A黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶第21页，此课件共65页哦n n体内嘌呤核苷酸的分解代谢主要体内嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝脏、小肠及肾脏在肝脏、小肠及肾脏中进中进行。正常生理情况下，嘌呤合成与分解处于相对平衡行。正常生理情况下，嘌呤合成与分解处于相对平衡状态，所以尿酸的生成与排泄也较恒定。当体内核酸状态，所以尿酸的生成与排泄也较恒定。当体内核酸大量分解大量分解(白血病、恶性肿瘤等白血病、恶性肿瘤等)或食入高嘌呤食物时，血或食入高嘌呤食物时，血中尿酸水平升高，当超过中尿酸水平升高，当超过0.48mmol
26、/L(8mg/dl)0.48mmol/L(8mg/dl)时，尿酸盐时，尿酸盐将过饱合而形成结晶，沉积于关节、软组织、软骨及肾等将过饱合而形成结晶，沉积于关节、软组织、软骨及肾等处，而导致关节炎、尿路结石及肾疾患，称为处，而导致关节炎、尿路结石及肾疾患，称为痛风症。痛风症多见于成年男性。成年男性。n n临床上常用别嘌呤别嘌呤别嘌呤别嘌呤醇治疗痛风症。别嘌呤别嘌呤醇与醇与次黄嘌次黄嘌次黄嘌次黄嘌呤呤呤呤结构类似，只是分子中结构类似，只是分子中N8N8，与，与C2互换了位置，故可抑互换了位置，故可抑制制黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶（灭活），从而抑制尿酸的生成 第22页，此课件共65页哦（二）嘧啶的分解
27、不同种类的生物对嘧啶的分解过程不一样，胞嘧啶先水解脱去氨基生成尿嘧啶，尿嘧啶和胸腺嘧啶分解时，先还原对应的二氢衍生物，然后水解使环开裂分别产生-丙氨酸及-氨基异丁酸。第23页，此课件共65页哦嘧啶碱的分解嘧啶碱的分解-NH-NH2二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶脲基丙酸脲基丙酸丙氨酸丙氨酸H H2 2OOH H2OO（开环）（开环）（开环）（开环）CUT：-氨基异丁酸 -脲基异丁酸第24页，此课件共65页哦（三）核苷酸的合成代谢（三）核苷酸的合成代谢无论动物，植物或微生物通常都能合成各种嘌呤和嘧啶核苷酸，核苷酸在细胞内合成有两条途径。由氨基酸、磷酸戊酸、CO2和NH3这些化合物合成核苷酸，叫做从头合成途径
28、或叫做从无到有途径。由预先形成的碱基和核苷合成核苷合成核苷酸叫做补救途径。第25页，此课件共65页哦核苷酸合成的两条途径核苷酸合成的两条途径补救途径补救途径 从头合成从头合成核苷核苷碱基碱基脱氧核苷脱氧核苷核糖、氨基酸、核糖、氨基酸、COCO2、NH3 3核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA辅酶辅酶辅酶辅酶RNARNA第26页，此课件共65页哦嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成（利用同位素标记可知）（利用同位素标记可知）NNC123547689CO2Asp：天门：天门冬氨酸冬氨酸一碳单位一碳单位Gln甘氨酸：甘氨酸：4.5.7位碳位碳一碳单位一碳单位N5,N1
29、0-次甲基四氢叶酸次甲基四氢叶酸1.1.1.1.嘌呤核苷酸的生成：嘌呤核苷酸的生成：嘌呤核苷酸的生成：嘌呤核苷酸的生成：不是先合成嘌呤碱，再与核糖和磷酸合成核苷酸，而不是先合成嘌呤碱，再与核糖和磷酸合成核苷酸，而不是先合成嘌呤碱，再与核糖和磷酸合成核苷酸，而不是先合成嘌呤碱，再与核糖和磷酸合成核苷酸，而是从是从是从是从5-5-5-5-磷酸核糖焦磷酸开始，经一系列反应，生成磷酸核糖焦磷酸开始，经一系列反应，生成磷酸核糖焦磷酸开始，经一系列反应，生成磷酸核糖焦磷酸开始，经一系列反应，生成次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸，然后，然后，然后，然后再转变再转变再转变再转变为为为为
30、其其其其他嘌呤核苷酸他嘌呤核苷酸他嘌呤核苷酸他嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸腺嘌呤；腺嘌呤；腺嘌呤；腺嘌呤；次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸鸟嘌呤。鸟嘌呤。鸟嘌呤。鸟嘌呤。5-磷酸核糖焦磷酸（磷酸核糖焦磷酸（PRPP）是）是核糖的活化形式，由核糖的活化形式，由核糖核糖-5-磷磷酸酸与与ATP在在核糖磷酸焦磷酸激酶核糖磷酸焦磷酸激酶催化下生成。催化下生成。第27页，此课件共65页哦嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成CO2GlnAsp2.2.2.2.嘧啶核苷酸的生成：嘧啶核苷酸的生成：嘧啶核苷
31、酸的生成：嘧啶核苷酸的生成：氨甲酰磷酸与天冬氨酸氨甲酰磷酸与天冬氨酸氨甲酰磷酸与天冬氨酸氨甲酰磷酸与天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸与磷酸核糖合成为与磷酸核糖合成为与磷酸核糖合成为与磷酸核糖合成为乳清核苷乳清核苷乳清核苷乳清核苷尿嘧尿嘧尿嘧尿嘧啶核苷酸啶核苷酸啶核苷酸啶核苷酸其他嘧啶核苷酸由其他嘧啶核苷酸由其他嘧啶核苷酸由其他嘧啶核苷酸由尿嘧啶核苷酸转化尿嘧啶核苷酸转化尿嘧啶核苷酸转化尿嘧啶核苷酸转化（在尿嘧啶核苷三磷酸水平上进行的）而成（在尿嘧啶核苷三磷酸水平上进行的）而成（在尿嘧啶核苷三磷酸水平上进行的）而成（在尿嘧啶核苷三磷酸水平上进行的）而成第28页，此
32、课件共65页哦三、三、DNA的生物合成的生物合成n n现代生物学已充分证明，DNA是生物遗传的主要物质基础。生物机体的遗传信息以密码的形式编码在DNADNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并通过分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并通过DNA复制、转录、翻译等形式复制、转录、翻译等形式由亲代传递给子代，由亲代传递给子代，使后代表现出与亲代相似的性状。使后代表现出与亲代相似的性状。n n复制复制：就是指以原来的DNADNA分子为模板合成出相同分分子为模板合成出相同分子的过程子的过程n n转录：就是在就是在DNADNA分子合成出与其核苷酸顺序相对就的RNA的过程。n n翻译：翻译：是在是在RN
33、ARNA的控制下，根据核酸链上每三个核苷的控制下，根据核酸链上每三个核苷酸决定一个酸决定一个AAAA的三联体密码规则，合成出具有特定AA顺序的蛋白质肽链的过程。顺序的蛋白质肽链的过程。第29页，此课件共65页哦中心法则中心法则Central DogmaRNADNA蛋白质蛋白质转录翻译复制逆转录少数病毒复制翻译翻译 蛋白质蛋白质（病毒）（病毒）第30页，此课件共65页哦（一）（一）DNADNA的半保留复制的半保留复制第31页，此课件共65页哦1.复制的起始点、方向和方式复制的起始点、方向和方式亲代DNA开链，复制起始点呈叉型移动复制叉复制叉亲代亲代DNA 分子分子3535复制起始点（复制起始点（
34、ori）：DNA复制要从DNA分子的特定部位开始，此部位称复制起始点复制起始点原核和质粒：一个起始点真核：多个起始点ori第32页，此课件共65页哦 真核生物（真核生物（真核生物（真核生物（EukaryoteEukaryote）:多复制起点多复制起点多复制起点多复制起点 即即即即一个一个一个一个genomegenome中有中有中有中有多个复制单位多个复制单位多个复制单位多个复制单位第33页，此课件共65页哦第34页，此课件共65页哦复制眼概念复制眼概念环状环状环状环状DNA的复制眼形成的复制眼形成的复制眼形成的复制眼形成结构结构结构结构第35页，此课件共65页哦 （1 1）单双向复制取决于起点
35、处有一个还是两个复制叉单双向复制取决于起点处有一个还是两个复制叉单双向复制取决于起点处有一个还是两个复制叉单双向复制取决于起点处有一个还是两个复制叉 单向复制单向复制单向复制单向复制 双向复制（大多数生物）双向复制（大多数生物）双向复制（大多数生物）双向复制（大多数生物）复制方向（复制过程的顺序性）复制方向（复制过程的顺序性）复制方向（复制过程的顺序性）复制方向（复制过程的顺序性）第36页，此课件共65页哦（2）复制的多模式复制的多模式复制的多模式复制的多模式 单单单单起点、起点、起点、起点、单单单单方向方向方向方向（原核）（原核）（原核）（原核）多多多多起点、起点、起点、起点、单单单单方向方
36、向方向方向（真核）（真核）（真核）（真核）单单单单起点、起点、起点、起点、双双双双方向（原核：方向（原核：方向（原核：方向（原核：大肠杆菌）大肠杆菌）大肠杆菌）大肠杆菌）多多多多起点、起点、起点、起点、双双双双方向（真核）方向（真核）方向（真核）方向（真核）第37页，此课件共65页哦 复制方式复制方式复制方式复制方式大多数以对称方式进行即两条链同时复制大多数以对称方式进行即两条链同时复制大多数以对称方式进行即两条链同时复制大多数以对称方式进行即两条链同时复制也有一定时期内也有一定时期内也有一定时期内也有一定时期内DNADNA只复制一条链的情况只复制一条链的情况只复制一条链的情况只复制一条链的情
37、况 （1 1）复制或从新起始（复制或从新起始（复制或从新起始（复制或从新起始（de novo initiationde novo initiation ）或复制叉式）或复制叉式）或复制叉式）或复制叉式 （replication forkreplication fork ）双链环状双链环状双链环状双链环状DNADNADNADNA的复制眼可以形成一种的复制眼可以形成一种的复制眼可以形成一种的复制眼可以形成一种结构，形状像结构，形状像结构，形状像结构，形状像 希腊字母希腊字母希腊字母希腊字母，因而叫，因而叫，因而叫，因而叫.第38页，此课件共65页哦 （2 2）D D 环复制环复制环复制环复制 线粒
38、体和叶绿体线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体 DNADNA的复制方式的复制方式的复制方式的复制方式第39页，此课件共65页哦（3 3）滚环式复制滚环式复制滚环式复制滚环式复制 病毒、细菌因子病毒、细菌因子病毒、细菌因子病毒、细菌因子 ，如含有单，如含有单，如含有单，如含有单链环状链环状链环状链环状DNADNA的的的的X174X174、G4G4、M13 M13 第40页，此课件共65页哦（二）、DNA复制的酶学复制的酶学1.模板：解开成单链的模板：解开成单链的DNA母链母链3.DNA聚合酶，聚合酶，DNA-pol2.底物底物dNTP：dATP，dGTP，dCTP，dTTP 4.引物（引物
39、（primer）：）：RNA引物引物5.其他酶和蛋白质因子其他酶和蛋白质因子第41页，此课件共65页哦n n与复制有关的酶及蛋白质：n n（1 1）拓扑异构酶：通过切断并连接通过切断并连接DNADNA双链中的一股双链中的一股或双股，改变或双股，改变DNADNA分子拓扑构象，避免分子拓扑构象，避免DNA分子打结、分子打结、缠绕、连环，在复制的全程中都起作用。缠绕、连环，在复制的全程中都起作用。n n（2 2）解螺旋酶：解螺旋酶：DNADNA进行复制时，需亲代DNADNA的双链的双链分别作模板来指导子代分别作模板来指导子代DNADNA分子的合成，解螺旋酶可以将DNADNA双链解开成为单链。双链解开
40、成为单链。n n（3 3）单链结合蛋白（单链结合蛋白（SSB）：）：在复制中模板需处于单链在复制中模板需处于单链状态，状态，SSBSSB可以模板的单链状态并保护模板不受核酸酶的降解。随着DNADNA双链的不断解开，SSBSSB能不断的与之结合、解离。n n（4）引物酶：是一种是一种RNA聚合酶，在复制的起始点处聚合酶，在复制的起始点处以以DNADNA为模板，催化合成一小段互补的为模板，催化合成一小段互补的RNARNA。DNADNA聚合聚合酶不能催化两个游离的酶不能催化两个游离的dNTPdNTP聚合反应聚合反应第42页，此课件共65页哦解旋酶解旋酶解螺旋酶解螺旋酶作用作用：断裂互补碱基间的氢键，
41、使：断裂互补碱基间的氢键，使DNA成单链成单链dnaA、B、CDnaA、B、CATP第43页，此课件共65页哦单链单链DNA结合蛋白（结合蛋白（SSB）作用作用：防止单链防止单链DNA重重新形成双链，防止单链新形成双链，防止单链DNA被核酸酶水解被核酸酶水解SSB第44页，此课件共65页哦引物酶引物酶 55催化催化RNA引物引物合成的酶叫合成的酶叫引物酶引物酶，它是一种特殊的，它是一种特殊的RNA聚合酶聚合酶 DNA合成需在合成需在RNA引物引物的基础上进行的基础上进行RNA引物引物5353第45页，此课件共65页哦（5 5）DNADNA聚合酶：聚合酶：以DNA为模板，dNTPdNTP为原料，
42、催化脱氧核苷酸加到引物或DNA链的链的3-OH3-OH末端，合成互补的DNADNA新链，即53聚合活性聚合活性。原核生物原核生物的的DNADNA聚合酶有聚合酶有DNA polIDNA polI、DNA pol IIDNA pol II和和DNA pol IIIDNA pol III。DNA pol I：最初从大肠杆菌中分离出来最初从大肠杆菌中分离出来，polpolpolpol为单一肽链的为单一肽链的为单一肽链的为单一肽链的大分子蛋白质大分子蛋白质大分子蛋白质大分子蛋白质,可被特异的蛋白酶水解为两个片段，可被特异的蛋白酶水解为两个片段，可被特异的蛋白酶水解为两个片段，可被特异的蛋白酶水解为两个片
43、段，其中的大片段称为其中的大片段称为其中的大片段称为其中的大片段称为 Klenow fragmentKlenow fragmentKlenow fragmentKlenow fragment，具有具有具有具有53535353 聚合酶活聚合酶活聚合酶活聚合酶活性性性性和和和和3535外切酶的活性。外切酶的活性。小的片段具有小的片段具有小的片段具有小的片段具有53核酸外切酶活性，核酸外切酶活性，53核酸外切酶活性核酸外切酶活性可用于切除引物以及突变片段可用于切除引物以及突变片段，起切除、修复作用。，起切除、修复作用。合成速度慢。合成速度慢。DNA复制速度的百分之一。复制速度的百分之一。第46页，此
44、课件共65页哦DNA pol III是复制延长中真正起催化作用的酶，除具有53聚合活性，还有3 5 核酸外切酶活性和碱基选择功能，能够识别错配的碱基并切除，起即时校读的作用；DNA pol II 在无DNA pol I和DNA pol III时起作用，也具有53和3 5 核酸外切酶活性。第47页，此课件共65页哦性性 质质聚合酶聚合酶I聚合酶聚合酶II聚合酶聚合酶III35外切外切+5 3外切外切+-新生链的合成新生链的合成-+生物学活性生物学活性10.0515生物学功能生物学功能切除引物切除引物修复修复DNA修复修复DNA复复 制制大肠杆菌大肠杆菌DNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 I I、II
45、II、III 的性质比较的性质比较第48页，此课件共65页哦在在真真核核生生物物中中，目目前前发发现现的的DNADNA聚聚合合酶酶有有五五种种，分分别别命命名名为为DNADNA聚聚合合酶酶（pol pol），DNADNA聚聚合合酶酶（polpol），DNADNA聚聚合合酶酶（polpol），DNADNA聚合酶聚合酶（pol pol），），DNADNA聚合酶聚合酶（polpol）。）。其其中中，参参与与染染色色体体DNADNA复复制制的的是是polpol（延延长长滞滞后后链链）和和polpol（延延长长前前导导链链），参参与与线线粒粒体体DNADNA复复制制的的是是polpol，polpol与与
46、DNADNA损损伤伤修修复复、校校读读和和填填补补缺缺口口有有关关，polpol只只在在其其他他聚聚合合酶酶无无活活性性时才发挥作用。时才发挥作用。第49页，此课件共65页哦（6 6）DNADNA连接酶：连接酶：DNA连接酶用于连接双链中的单链缺口，使相邻两个DNA片段的3-OH末端和5-P末端形成3,5磷酸二酯键。在原核生物中由在原核生物中由NADNAD+供能，在真核生物中由供能，在真核生物中由ATPATP供能。供能。第50页，此课件共65页哦（三）、（三）、DNA的复制过程：的复制过程：冈崎片段（冈崎片段（Okazaki fragmentsOkazaki fragments）：）：DNAD
47、NA双链是反向平行的，复制双链是反向平行的，复制时，亲代双链时，亲代双链DNADNA在复制叉处打开，由于新链的合成具有方向在复制叉处打开，由于新链的合成具有方向性，即从性，即从5353，以，以53DNA53DNA链为模板合成反向互补的新链时，链为模板合成反向互补的新链时，只能合成小片段只能合成小片段DNADNA，这些片段根据发现者命名为冈崎片断。，这些片段根据发现者命名为冈崎片断。可将复制过程分为可将复制过程分为起始、延长和终止起始、延长和终止三个阶段。三个阶段。拓扑异构酶拓扑异构酶解螺旋酶解螺旋酶单链结合蛋白（单链结合蛋白（SSBSSB）引物酶引物酶DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶DNA
48、DNA连接酶连接酶连接酶连接酶第51页，此课件共65页哦 1.1.大肠杆菌的大肠杆菌的大肠杆菌的大肠杆菌的DNADNA复制复制（1 1）大肠杆菌的）大肠杆菌的）大肠杆菌的）大肠杆菌的DNADNADNADNA复制起始复制起始复制起始复制起始 四个四个四个四个9bp9bp9bp9bp的重复序列的重复序列的重复序列的重复序列 dnaAdnaAdnaAdnaA结合位点：富含结合位点：富含结合位点：富含结合位点：富含ATATATAT 三个三个三个三个13bp13bp13bp13bp的重复序列的重复序列的重复序列的重复序列涉及到的蛋白质：涉及到的蛋白质：涉及到的蛋白质：涉及到的蛋白质：Dna ADna A
49、Dna ADna A、Dna B Dna B Dna B Dna B、Dna C Dna C Dna C Dna C等等等等解螺旋酶解螺旋酶、SSBSSBSSBSSB、DNADNADNADNA拓扑异构酶。拓扑异构酶。拓扑异构酶。拓扑异构酶。第52页，此课件共65页哦（a a）引发体组装）引发体组装由由由由蛋蛋蛋蛋白白白白因因因因子子子子（如如如如dnaBdnaBdnaBdnaB等等等等）识识识识别别别别复复复复制制制制起起起起始始始始点点点点，并并并并与与与与其其其其他他他他蛋蛋蛋蛋白白白白因子以及引物酶一起组装形成引发体。因子以及引物酶一起组装形成引发体。因子以及引物酶一起组装形成引发体。因
50、子以及引物酶一起组装形成引发体。（b b b b）在在引引物物酶酶的的催催化化下下，以以DNADNADNADNA为为模模板板，合合成成一一段段短短的的RNARNARNARNA片段，从而获得片段，从而获得片段，从而获得片段，从而获得3333端自由羟基（端自由羟基（端自由羟基（端自由羟基（3-OH3-OH3-OH3-OH）。）。）。）。引引引引物物物物合合合合成成成成后后后后，DNApol DNApol DNApol DNApol 组组装装装装到到到到引引引引发发的的的的RNARNA上上上上，完完完完成成成成复复复复制制制制体体体体（复复复复制制制制叉叉叉叉上上上上分分分分布布布布着着着着各各各各