生物化学之中心法则

第一章：核酸的生物学合成之DNA .................................................................................... 1 一、DNA复制 ............................................................................................................ 1 二、DNA突变与修复 .................................................................................................. 2 第二章、RNA的生物合成 .................................................................................................. 4 ⑤ 真核生物mRNA的转录后的加工过程....................................................................... 5 ⑥ RNA转录 ......................................................................................................... 5 第三章、蛋白质生物合成 ................................................................................................. 6

2.参与蛋白质的合成物质 .......................................................................................... 7 3．蛋白质的生物合成 ............................................................................................... 8

第一章：核酸的生物学合成之DNA 一、DNA复制 1. 复制起始过程

DNA-DnaA→ DNA-DnaA-DnaC-DnaB → DNA-DnaA-DnaB-引物酶-RNA引物（引发体） →延伸

DnaA 起着DNA复制起始作用，打开双螺旋形成开放复合物

DnaB 解旋酶活性

引发体是以Dna B 和 Dna G 引发酶为主体的并能引发DNA复制的大复合体。

具有引物酶活性的Dna G 蛋白却需要与引发体结合被活化后，才能在后随链模板上合成RNA引物片段，然后引发体才能随引物RNA的合成而周期性地启动冈崎片段的合成。 2. DNA链的延伸

有意链、正链、编码链——非模板链

DNA polⅠ具有5＇-3＇核酸外切酶活性，DNA修复（由持

续合成能力决定） 3. DNA的复制终止

当ＤＮＡ聚合酶遇到DNA复制终止序列时，在Tus 蛋白（解旋酶DnaB的抑制剂）的帮助下，复制终止。

二、DNA突变与修复

DNA突变包括点突变和结果畸变（缺失，插入突变） 生物体内存在DNA的损伤修复机制，分别为直接修复、切除修复、错配修复、重组修复以及SOS反应与易错修复 五种方式

① 直接修复：生物体内存在一些酶，能够直接修复DNA的某些损伤

 光修复 有些生物存在光裂合酶，它可以直接修复由于紫外线引起的胸腺嘧啶二聚体

 其他酶 有些生物具有O³-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶。当烷基化试剂造成鸟嘌呤烷基化生成O³-甲基鸟嘌呤-DNA产物时，该酶能够催化O³-甲基鸟嘌呤-DNA脱烷基形成正常的鸟嘌呤，完成修复作用。 ② 切除修复：指在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤的部分切除，并以完整的那一条链为模板，合成新的被切除的部 分，然后使损伤的DNA恢复正常结构的过程 核苷酸切除修复（NER）——DNA polⅠ以完整的亲代链为

模板填补缺口，连接酶封口

碱基切除修复（BER）——DNA糖基化酶识别突变的尿嘧啶核苷酸，使其中的糖苷键发生断裂，在DNA上形成无碱基的AP位点。AP核酸内切酶作用于AP位点，切除原尿嘧啶核苷酸剩余的脱氧核糖部分，在DNA polⅠ的帮助下……

③ 错配修复：大肠杆菌对其DNA复制完成后出现的碱基错配进行的一种修复。

错配修复的主要问题是如何区分哪条链是模板链？DNA合成前作为模板的DNA链，其特点的序列GATC中A是甲基化标志的。如果在新链标记前没有进行碱基修复，则无法区分新旧两条链。

④ 重组修复：即DNA复制已经开始，由于两条ＤＮＡ链同时是模板，当一条DNA的某一部分存在损伤部分，则DNA的复制酶系无法在损伤部分以碱基配对方式合成新的ＤＮＡ子链，因此ＤＮＡ复制酶系就跳过损伤部分，继续以后面正常的ＤＮＡ为模板合成DNA子链，空缺的部分由损伤DNA链的互补链移动相应的片段弥补。

复制结果是DNA1号链中的损伤部分仍然保存下来。 ⑤ SOS反应和易错修复

双脱氧法测出DNA序列：

原理：测序体系中包括模板链（单链DNA）、d NTP 、DNA聚合酶、引物、dd NTP.如果在四管反应系统中分别按比例引入四双脱氧碱基，只要双脱氧碱基掺入链端，该链就停止延长，链端掺入单脱氧碱基的片段可继续延长。如此每管反应体系中便合成以共同引物为5′端，以双脱氧碱基为3′端的一系列长度不等的核酸片段。

启动子是基因的一个组成部分，控制基因表达的起始时间和表达程度。启动子就象“开关”，决定基因的活动。

第二章、RNA的生物合成

① 原核生物大肠杆菌RNA聚合酶各亚基功能

全酶α2ββ＇wσ,其中α亚基是组装亚基的脚手架；ββ＇，ＤＮＡ与其结合，聚合反应；σ，与启动子DNA序列结合促进转录开始。

② 真核生物有三种ＲＮＡ聚合酶：

Ⅰ：存在于核仁，用于合成２8S，18S，5.8S rRNA Ⅱ:存在于核质，转录mRNA

Ⅲ:存在于核质，转录tRNA, 5S rRNA ③ 核酸合成抑制剂

④ rRNA 5S/16S/23S 5S/5.5S/28S/18S

真核生物核糖体大亚基中5SrRNA是聚合酶Ⅲ的转录产

物。

⑤ 真核生物mRNA的转录后的加工过程

hnRNA（核内不均一ＲＮＡ）形成成熟mRNA需要经历5＇端添加帽子结构，3＇端添加多聚腺苷酸尾巴，内含子的切除三个过程。

帽子结构m¹GpppNp 真核生物ｍRNA的帽子结构是通过与mRNA形成5＇-5＇三磷酸连接。 ⑥ RNA转录

在乳糖和葡萄糖都存在的条件下，大肠杆菌先利用那种糖？为什么？

 乳糖操纵子属于酶合成的诱导型操作子

调节基因不属于乳糖操作子，调节基因产生的调节蛋白为阻遏蛋白，它有活性。在没有乳糖存在时，阻遏蛋白与操纵子的操作基因结合阻碍基因表达，因此不能合成利用乳糖的酶类。乳糖是操作子的诱导物，它可以与阻遏蛋白结合使其失去活性，所以操作子开放，基因能够表达，即乳糖能够利用。

 乳糖操作子有正和负两种形式。其中阻遏蛋白对操纵子属于负。

而CAP蛋白（环腺苷酸调节蛋白）与cAMP结合形成复合物。该复合物能够与ＤＮＡ上CAP位点结合，促进RNA聚合酶与ＤＮＡ上RNA聚合酶位点结合，增强基

因转录。因此在乳糖存在下，如果CAP蛋白也存在，能够加强基因转录，这是乳糖操作子的正方式。  在葡萄糖和乳糖同时存在的条件下，虽然乳糖操作子处于打开的状态，基因能够表达。但是葡萄糖能抑制cAMP环化酶的活性，所以葡萄糖存在，使得细胞中cAMP含量降低，结果CAP蛋白无法与ｃＡＭＰ结合成复合物，即无法起到正作用，基因转录受到影响。因此，细菌在葡萄糖和乳糖都存在时，先利用葡萄糖后利用乳糖。这种现象叫葡萄糖效应／代谢物抑制效应。

酶合成阻遏性操作子：阻遏蛋白一般没有活性，转录正常。当存在辅阻遏物时，辅阻遏物与阻遏蛋白结合改变阻遏蛋白构象，使能够与操作基因结合阻止转录。

第三章、蛋白质生物合成 1、密码子

 注意所要写出的蛋白质氨基酸序列是真核生物还是原核生物，确定蛋白质N端第一个氨基酸甲酰化是否——

N 甲酰-Met 与 N-Met

 反密码子的5＇端第一个碱基与 密码子 3＇端第一个碱基 ——密码子与反密码子反向互补

 当编码某氨基酸的一个密码子变成终止密码子或变成编码另一种氨基酸的密码子时则……

当密码子突变成其他氨基酸时，该氨基酸是不变残基，则蛋白质活性活性发生变化（如镰刀性贫血由于谷氨酸变成缬氨酸）；如果该残基是可变残基，则如上所诉可能活性变化，也可能活性不变，主要依据变化后氨基酸残基的形式和本身该残基存在的位置；当密码子突变为终止子时，得到的蛋白质将是不完整的，如果该密码子之前的部分翻译后形成的蛋白质功能区域完全以及维持空间结构肽链完全，则可能活性不变，否则活性改变 2.参与蛋白质的合成物质 各因子类各因子代型 起始因子 号 IF1 IF2 促进IF2 IF3 执行其功能 促使起始tRNA与30S小亚基结合于P位点，需要GTP IF3 促进核糖体解离成亚基；促使30S小亚基与mRNA起始部位结合 延伸因子 EF-Tu 促进氨酰-tRNA进入A位点，与mRNA结合 EF-Ts 促进EF-Tu．GDP再生为EF-Tu.GTP 生物学功能 EF-G 水解GTP，使核苷酸按5＇-3＇方向沿mRNA移动一个密码子距离 终止子 RF1 RF2 RF3 识别终止密码子UAA、UAG 识别终止密码子UAA、UGA 促进RF1 RF2的活性 5S，23S 核糖体(80S) 大亚基(50s) 小亚基(30s) 16S

核糖体上主要位点与蛋白质合成有关：辅助因子结合位点，mRNA结合位点，氨酰-tRNA结合位点（A位点），肽酰-tRNA结合位点（P位点），肽基转移酶位点。

3．蛋白质的生物合成  氨基酸的激活

AA+ATP+tRNA→氨酰-tRNA + AMP +ppi (氨酰-tRNA合成酶)

 蛋白质合成的起始阶段

原核生物中，在甲酰基转移酶下——fMet-tRNA

30S小亚基在IF3的作用下形成 核糖体小亚基30S.mRNA ,其中是16SrRNA 识别SD序列

在IF2的作用下形成了核糖体30S.mRNA.fMet-tRNA (30S 起始复合物)

释放起始因子，形成70S起始复合物。  蛋白质合成的延伸过程

进位：在EF-Tu作用下，氨酰tRNA进入A位点。 其中EF-Ts参与EF-Tu的再生。

转肽：蛋白质合成复合物核糖体大亚基rRNA具有肽基转移酶活性，催化肽键形成。新形成的肽键在移位前在A位点。

移位：在移位酶EF-G的催化下，由GTP功能，结果在A位点的肽酰链移位到P位点。  蛋白质终止过程

肽基转移酶的活性变成水解活性，水解肽酰基-tRNA的酯键。