1、 胃胃 蛋白质蛋白质 核蛋白核蛋白 小肠小肠 小肠小肠 磷酸磷酸 HCl HCl 核酸核酸 单核苷酸单核苷酸 肠肠 戊糖戊糖 胰核酸酶胰核酸酶 核苷酸酶核苷酸酶 核苷核苷 核苷酶核苷酶 含氮碱含氮碱 核酸的消化核酸的消化 膳膳 食食 核核 蛋蛋 白白蛋白质蛋白质 蛋白代谢蛋白代谢 核酸核酸DNA、RNA胃胃 酸酸单核苷酸单核苷酸磷酸磷酸 核苷核苷嘧啶核苷嘧啶核苷 嘌呤核苷嘌呤核苷核糖或脱核糖或脱 氧核糖氧核糖嘧啶碱嘧啶碱核糖或脱核糖或脱 氧核糖氧核糖嘌呤碱嘌呤碱胰核酸酶胰核酸酶胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶嘌呤核苷酶嘌呤核苷酶嘧啶核苷酶嘧啶核苷酶（二）核酸的酶促降解 1、RNA酶类 底物是RNA
2、（1）牛胰核糖核酸酶 作用于RNA中嘧啶核苷3-磷酸与后一个核苷生成的酯键（2）核糖核酸酶T1 作用于鸟嘌呤核苷3-磷酸与后一个核苷生成的酯键 (3)核糖核酸酶U2 作用于嘌呤核苷3-磷酸与后一个核苷生成的酯键2、DNA酶类（1）DNA酶（DNase）（2）DNA酶（DNase）(3)限制性内切酶 EcoR、Hind、3、非专一性核酸酶类 底物可以是RNA也可以是DNA（1）牛脾磷酸二酯酶 从5-OH端开始切（2）蛇毒磷酸二酯酶 从3-OH端开始切二、单核苷酸的分解代谢 胃胃 蛋白质蛋白质 核蛋白核蛋白 小肠小肠 小肠小肠 磷酸磷酸 HCl HCl 核酸核酸 单核苷酸单核苷酸 肠肠 戊糖戊糖
3、胰核酸酶胰核酸酶 核苷酸酶核苷酸酶 核苷核苷 核苷酶核苷酶 含氮碱含氮碱 三、嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后经氧化生成分解生成嘌呤碱，最后经氧化生成尿酸尿酸(uric acid)，经尿液排出体外。经尿液排出体外。尿酸尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物终产物。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。痛风症痛风症患者由于体内患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常嘌呤核苷酸
4、分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。节疼痛等。嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸 嘌呤核苷嘌呤核苷核苷酸酶核苷酸酶Pi嘌呤碱嘌呤碱 +磷酸核糖磷酸核糖核苷磷核苷磷 酸化酶酸化酶尿酸尿酸 (终产物终产物)NNNNNH2R-5-PAMPNNHNNR-5-POH2NGMP核苷酸酶核苷酸酶H2OPiNNNNNH2R腺苷腺苷腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶H2ONH3NNNNOHR次黄苷次黄苷NNHNNOR-5-PH2ONH3脱氨酶脱氨酶NNNNROHH2N核苷酸
5、酶核苷酸酶H2OPi还原酶还原酶NADPH+H+NADP+NH3IMP鸟苷鸟苷H2OPi核苷磷酸核苷磷酸化酶化酶Pi1-1-磷酸核糖磷酸核糖(接下页接下页)嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸的分解代谢-1（接上页）（接上页）核苷磷酸核苷磷酸化酶化酶Pi磷酸核糖磷酸核糖NNNHNOHNNNHNOHH2N鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤NNNHNOHHO黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶H2OO2H2O2鸟嘌呤酶鸟嘌呤酶H2ONH3黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶H2O，O2H2O2NNNHNOHHOOH尿酸尿酸嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸的分解代谢-2嘌呤核苷酸分解代谢特点嘌呤核苷酸分解代谢特点:1 1、环
6、打不破、环打不破;2 2、最终产物、最终产物:尿酸尿酸;3 3、嘌呤代谢障碍、嘌呤代谢障碍:痛风症痛风症血尿酸正常含量血尿酸正常含量:149-416umol/L,:149-416umol/L,溶解度低溶解度低.嘌呤代谢障碍时嘌呤代谢障碍时,血尿酸浓度升高血尿酸浓度升高,尿酸盐尿酸盐结晶沉积于软组织、软骨及关节等处结晶沉积于软组织、软骨及关节等处,而导而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病致关节炎、尿路结石及肾脏疾病.核苷酸酶核苷酸酶 脱氨酶脱氨酶 核苷酶核苷酶 AMP AR IR I AMP AR IR I H H2 2O Pi HO Pi H2 2O NHO NH3 3 Pi R Pi R-1 1
7、-P P 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶 核苷酸酶核苷酸酶 核苷酶核苷酶 鸟嘌呤酶鸟嘌呤酶 GMP GR GMP GR G X G X 尿酸尿酸 H H2 2O Pi Pi RO Pi Pi R-1 1-P HP H2 2O PiO Pi 嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸 嘧啶碱嘧啶碱+磷酸核糖磷酸核糖胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶终产物终产物NHNH3 3、COCO2 2、-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶 NHNH3 3、COCO2 2、-氨基丁酸氨基丁酸终产物终产物 胞嘧啶脱氨酶胞嘧啶脱氨酶 二氢尿嘧啶脱氢酶二氢尿嘧啶脱氢酶 二氢嘧啶酶二氢嘧啶酶 C U DHU C U DHU -脲基丙酸脲基丙酸 H H2 2O
8、NHO NH3 3 NADPH+H NADPH+H+NADP NADP+H H2 2O O -脲基丙酸酶脲基丙酸酶 -丙氨酸丙氨酸+NH+NH3 3+CO+CO2 2 H H2 2O O 二氢胸腺嘧啶脱氢酶二氢胸腺嘧啶脱氢酶 二氢嘧啶酶二氢嘧啶酶 T DHT T DHT -脲基异丁酸脲基异丁酸 NADPH+H NADPH+H+NADP NADP+H H2 2O O -脲基异丁酸酶脲基异丁酸酶 -氨基异丁酸氨基异丁酸+NH+NH3 3+CO+CO2 2 H H2 2O O NO=CNHCHCHCNH2NHO=CNHCHC-CH3CO胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶NHNH2 2NADPH+HNADP
9、H+H+NADPNADP+NO=CNHCHCHCO尿嘧啶尿嘧啶NHO=CNHCH2CH-CH3CO二氢胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶(接下页接下页)嘧啶硷的分解代谢嘧啶硷的分解代谢-1-1(接上页)NADPH+H+NADP+H2ONO=CNHCHCHCO二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶HNO=CNHCH2CH-CH3HOOC-脲基异丁酸脲基异丁酸H2ONH2O=CNHCH2CH2HOOC-脲基丙酸脲基丙酸H2N-CH2-CH2-COOH-丙氨酸丙氨酸CO2+NH3H2N-CH2-CH-COOH CH2-氨基异丁酸氨基异丁酸H2OH2O嘧啶硷的分解代谢嘧啶硷的分解代谢-2嘧啶核苷酸分解代谢特点嘧啶核苷酸分解代谢特点:
10、1 1、环被打破、环被打破;2 2、终产物、终产物:NH:NH3 3、COCO2.2.第二节 核酸的生物合成一、核苷酸的生物合成“从无到有”途径“补救途径”（一）嘌呤核苷酸的生物合成 CO2 C6 AspN1 C5 N7 Gly（4，5，7）|N10-CHO FH4C2 C4 C8 N5,N10=CH-FH4 N3 N9 Gln 1.1.部位部位:肝脏为主肝脏为主,小肠和胸腺其次小肠和胸腺其次.2.2.原料原料:天冬氨酸天冬氨酸(Asp)(Asp)、甘氨酸、甘氨酸(Gly(Gly)、谷氨酰胺谷氨酰胺(Gln(Gln)、COCO2 2、一碳基团、一碳基团、5-5-磷酸核糖磷酸核糖3.3.过程过程
11、:嘌呤核糖核苷酸的合成嘌呤核糖核苷酸的合成R-5-P1-1-焦磷酸焦磷酸-5-5-磷酸核糖磷酸核糖 （PRPPPRPP）AMPATP 酶酶次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸 （IMP）AMP、GMPN1C2C4C5N6N3CO2天 冬氨 酸甲酰基（一碳单位）N7C8N9谷 氨 酰胺（酰胺 基）甲酰基（一碳单位）图图9-2 9-2 次黄嘌呤碱合成的原料来源次黄嘌呤碱合成的原料来源甘氨酸甘氨酸R-5-P6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖NHCHNCCCNCHNR-5-PONHCHNCCCNCHNR-5-PNHHOOCCH2CHCOOHNCHNCCCNCHNR-5-PNH2NHCNHCCCNCHNR-5-POONH
12、CNCCCNCHNR-5-POH2N天冬氨酸天冬氨酸，MgMg2+2+，GTPGTP腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸 合成酶合成酶延胡索酸延胡索酸腺苷酸代琥珀腺苷酸代琥珀 酸裂解酶酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸AMPIMPIMPIMP脱氢酶脱氢酶NAD+H2ONADH+H+XMPGMPGMP合成酶合成酶谷氨酰氨谷氨酰氨 Mg2+,ATP Mg2+,ATP谷氨酸谷氨酸GMP由由IMPIMP合成合成AMPAMP及及GMPGMPNMP NDP NTPATP ADP ATP ADP激酶激酶 激酶激酶（N：嘌呤或嘧啶碱基）：嘌呤或嘧啶碱基）AMP腺苷酸代腺苷酸代 琥珀酸琥珀酸IMPXMPGMP腺苷酸脱
13、氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NH3NADPHNH3NADP+AMPAMP，GMPGMP，IMPIMP的相互转变的相互转变AspNAD+Gln 激酶激酶 激酶激酶 AMP/GMP ADP/GDP ATP/GTP AMP/GMP ADP/GDP ATP/GTP ATP ADP ATP ADP ATP ADP ATP ADP NADPH+H NADPH+H+核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶 NADP NADP+H+H2 2O O 激酶激酶 dADP/dGDP dATP/dGTP dADP/dGDP dATP/dGTP ATP ADP ATP ADP （二）嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶核苷酸的
14、合成嘧啶核苷酸的合成1.1.部位部位：肝：肝2.2.原料原料：天冬氨酸（：天冬氨酸（AspAsp）、）、氨基甲酰磷酸（氨基甲酰磷酸（NHNH3 3+CO+CO2 2）、）、5-5-磷酸核糖（磷酸核糖（R-5-PR-5-P）3.3.过程过程：C C4 4 Gln Gln N N3 3 C C5 5 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸|AspAsp CO CO2 2 C C2 2 C C6 6 N N1 1 N3C2N1C6C5C4氨基甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸嘧啶碱（嘧啶碱（UMP）合成的元素来源）合成的元素来源=o=odR-5-P 激酶激酶 激酶激酶 CTP CTP 合成酶合成酶 UMP UDP UTP
15、CTP UMP UDP UTP CTP ATP ADP ATP ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi ATP ADP ATP ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi 核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶 激酶激酶 CTP CDP dCDP dCTP CTP CDP dCDP dCTP H H2 2O Pi NADPH+HO Pi NADPH+H+NADP NADP+H+H2 2O ATP ADPO ATP ADP H H2 2O O Pi Pi dCMP dCMP H H2 2O O 脱氨酶脱氨酶 NH NH3 3 dUMP dUMP N N5 5,N,N1010-CHCH2 2-F
16、HFH4 4 胸苷酸合成酶胸苷酸合成酶 FH FH4 4 dTMP dTMP dTDP dTTP dTDP dTTP UMP UDP、UTPATPCTP（氨基化（氨基化 GLn）由由UTPUTP生成生成CTPCTP的反应发生的反应发生在三磷酸核苷的水平上。在三磷酸核苷的水平上。脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的合成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸还原而成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸还原而成1.1.在在NDPNDP（核苷二磷酸）水平上：（核苷二磷酸）水平上：ADP dADP dATPGDP dGDP dGTPCDP dCDP dCTPH2 H2OATP ADP酶酶1酶酶2酶酶1：核糖核苷酸还原
17、酶：核糖核苷酸还原酶 酶酶2：激酶：激酶2，dTTP的生成的生成UDP dUDPdUMP dTMP dTDPdTTPdCMPH2H2OPi甲基化甲基化脱氨基脱氨基（主要）（主要）N5，N10-甲烯四氢叶酸甲烯四氢叶酸 尿苷胞苷激酶尿苷胞苷激酶 UR/CR UMP/CMP UR/CR UMP/CMP ATP ADP ATP ADP 脱氧胸苷激酶脱氧胸苷激酶 TdR dTMP TdR dTMP ATP ADP ATP ADP 核酸是生物遗传的物质基础核酸是生物遗传的物质基础,蛋白质是生命活动的体现者蛋白质是生命活动的体现者.DNA 子代子代DNA 信使信使RNA 蛋白质蛋白质 复制复制 转录转录
18、翻译翻译密码密码蛋白质生物合成依赖核酸正常功能蛋白质生物合成依赖核酸正常功能,核酸生核酸生物合成及基因表达的调节需要蛋白质参与物合成及基因表达的调节需要蛋白质参与.二、二、DNA的生物合成的生物合成 复制复制复制复制:以亲代以亲代DNADNA为模板为模板,将亲代将亲代DNADNA上上 的遗传信息复制到子代的遗传信息复制到子代DNADNA分子分子 上的过程上的过程.亲代亲代DNA子代子代DNA复制复制转录转录:以以DNADNA为模板合成与为模板合成与DNADNA某段某段 核苷酸顺序相对应的核苷酸顺序相对应的RNARNA分子，分子，将遗传信息传递到将遗传信息传递到RNARNA分子中分子中 的过程的
19、过程.DNARNA转录转录翻译翻译:以以RNARNA中中mRNAmRNA为模板为模板,按照按照 其核苷酸顺序所组成的密码指其核苷酸顺序所组成的密码指 导蛋白质的合成的过程导蛋白质的合成的过程.mRNA蛋白质蛋白质翻译翻译各种信息各种信息 各种蛋白质各种蛋白质中心法则中心法则遗传信息传递的规律遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译复制、转录、翻译).).转录转录 翻译翻译 DNA RNA 蛋白质蛋白质 mRNA tRNA 反转录反转录 rRNA 转录、翻译转录、翻译 RNA（病毒病毒）蛋白质（病毒）蛋白质（病毒）复复制制复复制制(一一)DNA的复制的复制1 1、复制方式、复制方式:半保留复制半保留
20、复制定义定义:以以DNADNA分子中的每一条链为模分子中的每一条链为模 板板,通过碱基配对，合成两个新通过碱基配对，合成两个新 的的DNADNA分子分子(子代子代DNA),DNA),每个新每个新 DNADNA分子的两条链中，其中一分子的两条链中，其中一 条链来自亲代条链来自亲代DNA,DNA,另一条链是另一条链是 新合成的。新合成的。DNA的半保留复制的半保留复制ATCGATCGTAGCTAGCATCGTAGCATCGTAGC2 2、DNA的复制过程的复制过程(四步四步)基本条件基本条件:A A、模板、模板DNA(DNA(母链母链););B B、原料、原料:三磷酸脱氧核苷三磷酸脱氧核苷 dAT
21、PdATP、dGTPdGTP、dCTPdCTP、dTTPdTTP;C C、参与、参与DNADNA复制的酶复制的酶:DNADNA指导的指导的DNADNA聚合酶、引物酶、聚合酶、引物酶、连接酶、解链酶等连接酶、解链酶等.(1)DNA复制的起始及复制的起始及RNA引物的生成引物的生成解旋酶、旋转酶解旋酶、旋转酶 DNADNA结合蛋白结合蛋白DNADNA双链双链 复制叉复制叉 起始位点起始位点引物酶引物酶NTPNTP RNA RNA引物引物(5(5 3 3-OH-OH)(5-100(5-100个核苷酸个核苷酸)合成合成辨认辨认DNA复制过程模式图复制过程模式图DNADNA旋转酶旋转酶ATPADP+Pi
22、DNA结合蛋白结合蛋白引物引物RNA引物酶引物酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA连连 接接 酶酶RNA引物引物解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶复制叉移动方向复制叉移动方向 5，3，3，5，3，5，(2)(2)DNA片段的生成片段的生成DNADNA双链双链5353DNA聚合酶聚合酶 (5 3)连续合成连续合成 不连续合成不连续合成冈崎片段冈崎片段完整完整DNADNA双链双链连连 接接DNA复制过程模式图复制过程模式图DNADNA旋转酶旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白结合蛋白引物引物RNA引物酶引物酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA连连 接接 酶酶RNA引物引物解旋酶解旋酶
23、DNA聚合酶聚合酶复制叉移动方向复制叉移动方向 5，3，3，5，3，5，(3)RNA引物的水解引物的水解RNA引物引物 DNA核酸酶核酸酶DNADNA聚合酶聚合酶延长延长(4)(4)完整完整DNA分子的形成分子的形成DNA连接酶连接酶DNADNADNADNA复制过程模式图复制过程模式图DNADNA旋转酶旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白结合蛋白引物引物RNA引物酶引物酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA连连 接接 酶酶RNA引物引物解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶复制叉移动方向复制叉移动方向 5，3，3，5，3，5，复制（复制（DDDPDDDP）转录（转录（DDRPDDRP）翻译翻译
24、 DNA RNA DNA RNA 蛋白质蛋白质 反转录（反转录（RDDPRDDP）RNA RNA 复制（复制（RDRPRDRP）pol pol polpol pol pol 53 53聚合酶活性聚合酶活性 +53 53外切酶活性外切酶活性 +-+-+35 35外切酶活性外切酶活性 +生理功能生理功能 去除引物去除引物,填补缺口填补缺口 未知未知 DNADNA复制复制 修复损伤修复损伤 校正错误校正错误 校正错误校正错误大肠杆菌拓朴异构酶大肠杆菌拓朴异构酶的结构的结构某些病毒以某些病毒以RNARNA为模板为模板,合合成成DNADNA的过程的过程,称为称为逆转录逆转录.催化上述反应的酶称为催化上述
25、反应的酶称为逆转录酶逆转录酶,又称又称RNARNA指导的指导的DNADNA聚合酶聚合酶.该酶存在于所该酶存在于所有致瘤有致瘤RNARNA病毒中病毒中,其功能可能与被病其功能可能与被病毒感染的细胞的恶性转化有关毒感染的细胞的恶性转化有关.(二二)逆转录过程逆转录过程 RNA RNA-DNA 双链双链DNA逆转录酶逆转录酶 逆转录酶逆转录酶复制或表达复制或表达 插入宿主细胞插入宿主细胞DNADNA中中 病毒蛋白病毒蛋白 mRNAmRNA 转录转录（病毒）（病毒）（杂交体）（杂交体）翻译翻译(DNA破坏破坏)(细胞癌变细胞癌变)转换转换相同类型碱基的取代。相同类型碱基的取代。颠换颠换不同类型碱基的取
26、代。不同类型碱基的取代。点突变点突变 插入插入增加一个碱基。增加一个碱基。缺失缺失减少一个碱基。减少一个碱基。插入插入 增加一段顺序。增加一段顺序。缺失缺失 减少一段顺序。减少一段顺序。复突变复突变 倒位倒位 一段碱基顺序发生颠倒。一段碱基顺序发生颠倒。移移位位 一段碱基顺序的位置发生改变。一段碱基顺序的位置发生改变。重排重排 一段碱基顺序与另一段碱基顺序发生交换。一段碱基顺序与另一段碱基顺序发生交换。光复活光复活 直接修复直接修复 转甲基作用转甲基作用 直接连接直接连接 无差错修复无差错修复 切除修复切除修复 取代修复取代修复 重组修复重组修复 有差错倾向修复有差错倾向修复 SOS SOS
27、修复修复 特特异异性性的的核核酸酸内内切切酶酶识识别别D DN NA A D DN NA A 糖糖苷苷酶酶识识别别受受损损伤伤的的 的的损损伤伤部部位位，并并在在该该部部位位的的5 5 碱碱基基，并并将将该该碱碱基基切切除除 端端作作一一切切口口 由由核核酸酸外外切切酶酶（或或D DN NA A 聚聚合合 在在插插入入酶酶的的催催化化下下，以以正正确确 酶酶）从从5 5 3 3 端端逐逐一一切切除除损损 的的碱碱基基插插入入空空位位，修修复复D DN NA A 伤伤的的单单链链片片段段 在在D DN NA A 聚聚合合酶酶的的催催化化下下，以以 互互补补链链为为模模板板，合合成成新新的的单单链
28、链 片片段段以以填填补补缺缺口口 由由D DN NA A 连连接接酶酶催催化化连连接接片片段段，封封闭闭缺缺口口 定义定义:以以DNADNA为模板合成与为模板合成与DNADNA某段某段 核苷酸顺序相对应的核苷酸顺序相对应的RNARNA分子，分子，将遗传信息传递到将遗传信息传递到RNARNA分子中分子中 的过程的过程.DNARNA转录转录原料原料:四种四种NTP(ATP GTP CTP UTP)遗传信息遗传信息:即即DNADNA片段中的核苷酸排列顺序片段中的核苷酸排列顺序.RNA的生物合成的生物合成 转录转录分类分类 :mRNA tRNA rRNAmRNA tRNA rRNA特点特点:以以DNA
29、DNA双链中的一条双链中的一条 链的某个片段为模板链的某个片段为模板.有意义链有意义链:有指导转录作用的一条有指导转录作用的一条DNADNA链链.反意义链反意义链:无转录功能的一条无转录功能的一条DNADNA链链.RNA的转录过程的转录过程(三步三步)1.1.起始起始DNADNA特殊位点特殊位点启动子启动子RNARNA聚合酶聚合酶结合结合DNADNA解旋解旋形成第一个磷酸二酯键形成第一个磷酸二酯键T C G A G T A CA G C T C A T GC G A G U A CG C A URNA聚合酶聚合酶反意义链反意义链有意义链有意义链RNAPPi5555553333GTPUTPCTP
30、ATPUTPRNA在在DNA模板上的生物合成模板上的生物合成332.2.延长延长催化酶催化酶:RNA:RNA聚合酶聚合酶酶移动方向酶移动方向:沿沿DNADNA模板模板 3 3 5 5方向方向RNARNA合成方向合成方向:5 3:5 3原则原则:在有意义链上在有意义链上 碱基互补配对碱基互补配对T C G A G T A CA G C T C A T GC G A G U A CG C A URNA聚合酶聚合酶反意义链反意义链有意义链有意义链RNAPPi5555333355GTPUTPCTPATPUTPRNA在在DNA模板上的生物合成模板上的生物合成333.3.终止终止DNADNA终止转录终止转
31、录信号信号RNARNA聚合酶聚合酶识别识别转录终止转录终止RNARNA聚合酶及聚合酶及新新RNARNA链脱落链脱落转录完成转录完成T C G A G T A CA G C T C A T GC G A G U A CG C A URNA聚合酶聚合酶反意义链反意义链有意义链有意义链RNAPPi5555333355GTPUTPCTPATPUTPRNA在在DNA模板上的生物合成模板上的生物合成33起起终终 哺乳动物细胞中哺乳动物细胞中,RNA,RNA聚合酶和聚合酶和DNADNA主要分布在细胞核内主要分布在细胞核内,因而因而RNARNA主要在细胞核内合成主要在细胞核内合成.转录合成的转录合成的RNAR
32、NA是是rRNArRNA、tRNAtRNA、mRNAmRNA的前体的前体,还需经过加工修饰后才还需经过加工修饰后才具有生物学功能具有生物学功能.有意义链有意义链反意义链反意义链5 5 3 3 5 5 亚基亚基 功能功能 与模板与模板 DNA 结合结合 起始和催化合成起始和催化合成 识别起始点，稳定全酶识别起始点，稳定全酶 转录的特异性转录的特异性 大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶全酶聚合酶全酶 种类种类 亚细胞定位亚细胞定位 对对-鹅膏蕈碱敏感性鹅膏蕈碱敏感性 功能功能 RNA pol 核仁核仁 不敏感不敏感 合成合成 rRNA 前体前体 RNA pol 核基质核基质 极敏感极敏感 合成合成 Hn
33、RNA RNA pol 核基质核基质 敏感敏感 合成合成 tRNA 前体前体 snRNA 及及 5S rRNA 真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶转录因子及其功能转录因子及其功能真核生物真核生物mRNA的转录后加工修饰的转录后加工修饰三、三、rRNA的转录后加工的转录后加工 第二节第二节 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控 一一、原核基因转录调节特点、原核基因转录调节特点（一）（一）因子决定因子决定RNA聚合酶识别特异性聚合酶识别特异性（二）操纵子模型的普遍性（二）操纵子模型的普遍性（三）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性（三）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性二、乳糖操纵子调节机制二、乳糖操纵子调
34、节机制（一一）乳糖操纵子乳糖操纵子(lac operon)的结构的结构 调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列 结构基因结构基因Z：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶 Y：透酶透酶 A：乙酰基转移酶：乙酰基转移酶ZYAOPDNAI（1111bp）POZ（3063bp）Y（800bp）A（800bp）启动子（启动子（85bp）调节基因调节基因操纵子基因（操纵子基因（35bp）结构基因结构基因终止子终止子I mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白结合到操纵子基因结合到操纵子基因 阻止结构基因的转录阻止结构基因的转录（a）无乳糖情况）无乳糖情况（阻遏状态）（阻遏状态）I（1111bp）（二二）乳糖
35、操纵子的调节机制）乳糖操纵子的调节机制 1、阻遏蛋白的负性调节、阻遏蛋白的负性调节(negative control of repressor)无乳糖无乳糖(no lactose):lac操纵子处于操纵子处于阻遏状态阻遏状态(repression)有乳糖有乳糖(presence of lactose)lac操纵子即可被操纵子即可被诱诱导导(derepression,induction)诱导剂诱导剂(inducer):别乳糖、半乳糖、别乳糖、半乳糖、IPTG（异（异丙基硫代半乳糖苷）丙基硫代半乳糖苷）乳糖乳糖操纵子操纵子(lac operon)的调控方式的调控方式 mRNA-半乳糖苷乙酰转移酶-
36、半乳糖苷通透酶-半乳糖苷酶翻译转录无活性的阻遏蛋白诱导物阻遏蛋白阻遏物蛋白亚基有诱导物时lac ALac YLac ZOPi基因CAPcAMPCAP-cAMPRNA聚合酶阻遏蛋白 阻遏物蛋白亚基无诱导物时lac ALac YLac ZOPi基因mRNA-半乳糖苷乙酰转移酶-半乳糖苷通透酶-半乳糖苷酶翻译转录无活性的阻遏蛋白诱导物阻遏蛋白阻遏物蛋白亚基有诱导物时lac ALac YLac ZOPi基因CAPcAMPCAP-cAMPmRNA-半乳糖苷乙酰转移酶-半乳糖苷通透酶-半乳糖苷酶翻译转录无活性的阻遏蛋白诱导物阻遏蛋白阻遏物蛋白亚基有诱导物时lac ALac YLac ZOPi基因负调控：由
37、阻遏蛋白起抑制表达作用的调控方式，称负调控 2、CAP的正性调节（Positive Control of CAP）CAP(catabolite activator protein)分解代谢基因激活蛋白 同二聚体 DNA结合区 cAMP(cyclic AMP)结合位点CAPPOTTTACA -35区TATGTT -10区CAP位点5-ATTAAT GTGAGTTAGCTCACTCATTAGG-3R基因-35-100CAPcAMPORNA聚合酶结合无葡萄糖:有葡萄糖:cAMPcAMP(促进转录)(不促进转录)3、协调调节协调调节(coordinate regulation)负性调节与正性调节协调合
38、作负性调节与正性调节协调合作 阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用不发挥作用 如没有如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录，即使阻遏蛋白从P上解上解聚仍无转录活性聚仍无转录活性葡萄糖葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖 葡萄糖可降低葡萄糖可降低cAMP浓度，阻碍其与浓度，阻碍其与CAP结合从而抑制转录结合从而抑制转录 结论：结论：lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖操纵子强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖 第三节第三节 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控 一、真核基因结构特点：一、真核基因结构特点：1、真
39、核基因组结构庞大：、真核基因组结构庞大：30亿个碱基对亿个碱基对 2、单顺反子单顺反子(monocistron)：一个结构基因经转录、翻：一个结构基因经转录、翻译生成一个译生成一个RNA分子，一条多肽链。有很多真核蛋白分子，一条多肽链。有很多真核蛋白质由几条不同的多肽链组成，因此存在多个基因协调质由几条不同的多肽链组成，因此存在多个基因协调表达的问题。表达的问题。93、重复序列、重复序列 重复序列有：高度重复序列、中度重复序列、单拷贝序列。重复序列有：高度重复序列、中度重复序列、单拷贝序列。4、基因不连续性：在结构基因两侧存在不被转录的非编码序列（往往是、基因不连续性：在结构基因两侧存在不被转
40、录的非编码序列（往往是调控区）。调控区）。在编码基因内部尚有一些不为蛋白质编码的间隔序列，称为内含子在编码基因内部尚有一些不为蛋白质编码的间隔序列，称为内含子(intron)，而编码序列为外显子，而编码序列为外显子(exon)。二、RNApol II转录起始的调节（一）顺式作用元件 5 3 转录起始点RNA聚合酶IImRNABAAB转录的起始点RNA聚合酶IImRNA顺式作用元件概念1、启动子：真核基因的启动子是、启动子：真核基因的启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件（module)，包括至少一个转录起始点以及一个以上的功能组件。，包括至少一个
41、转录起始点以及一个以上的功能组件。真核生物；（真核生物；（1）TATA盒：转录上游盒：转录上游-25-30bp对转录准确起始有重要作用；对转录准确起始有重要作用；（2）CAAT盒和盒和GC盒：盒：-30-110bp之间，影响转录效率。之间，影响转录效率。2、增强子：、增强子：远离转录起始点（远离转录起始点（130kb）、决定基因的时间、空间特异性表达、增）、决定基因的时间、空间特异性表达、增强启动子转录活性的强启动子转录活性的DNA序列，其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。序列，其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。特点：特点：1）、无方向性；）、无方向性；2）、远距离作用；）、远距离作用；
42、3、沉默子（、沉默子（Silencer）：基因的负性调节元件）：基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。因转录起阻遏作用。（二（二）反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor)1、转录因子：、转录因子：（1）基本转录因子）基本转录因子(general transcription factor,TF)：是：是RNApol 结合启动子必需的一组蛋白质因子，结合启动子必需的一组蛋白质因子，决定三种决定三种RNA聚合酶转录的类别。聚合酶转录的类别。（2）特异转录因子（）特异转录因子（special transcription
43、 factors）：为个别基因转录需要，决定该基因）：为个别基因转录需要，决定该基因的时间、空间特异性表达。的时间、空间特异性表达。转录激活因子：凡是通过转录激活因子：凡是通过protein-DNA，protein-protein相互作用起正性转录调节相互作用起正性转录调节作用的因子。作用的因子。转录抑制因子：凡是通过转录抑制因子：凡是通过protein-DNA，protein-protein相互作用起负性转录调节相互作用起负性转录调节作用因子。作用因子。2.转录调节因子结构转录调节因子结构 反式作用因子有三个结构域：反式作用因子有三个结构域：DNA结合结构域、结合结构域、转录活化结构域转录活
44、化结构域 二聚化结构域。二聚化结构域。1）、）、螺旋螺旋环环螺旋（螺旋（helix-loop-helix，HLH）2）、）、锌指结构锌指结构(zinc finger)3）、）、亮氨酸拉链亮氨酸拉链 （三（三）mRNA 转录激活及其调节转录激活及其调节polTFHTAFTFFTAFTAFTFATFBTBP真核真核RNA聚合酶聚合酶在转录因子帮助下，形成在转录因子帮助下，形成的转录起始复合物的转录起始复合物TATA DNATBP相关因子相关因子TFD是唯一能与是唯一能与DNA特异位点即特异位点即TATA结合的结合的 转录因子，其他转录因子和聚合酶按以下顺序依转录因子，其他转录因子和聚合酶按以下顺序依 次结合：次结合：TATA TFD TFA TFB RNAPol/TFF TFE PIC 全部结合完成后形成的全部结合完成后形成的DNA蛋白质复合物称为转蛋白质复合物称为转 录前起始复合物（录前起始复合物（pre-initiation complex，PIC）
