2014年临床助理医师考试生物化学复习精讲（九）
随着2014年临床助理医师考试的时间越来越近，参加考试的考生们都在紧张的复习，在此为参加2014年临床助理医师考试的考生们搜集整理了临床助理医师复习资料，希望对考生们有所帮助。
第九单元遗传信息的传递
第一节DNA的生物合成
DNA生物合成有DNA**和反转录两种方式。
DNA**是指遗传物质的传代。
**是指以母链为模板合成子链DNA的过程。
**的分子基础是碱基配对规律和DNA双螺旋结构
**的化学本质是酶促的生物细胞单核苷酸聚合。
一、**基本规律
1.半保留**：
DNA合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整的接受过来，另一股单链则完全重新合成，这种**方式为半保留**。
2.半不连续**：
DNA**时，两条子链合成的情况不同，一条链连续合成，另一条链不连续合成。
以**叉向前移动的方向为标准，一条模板链是5’到3’走向，在其上DNA能连续合成;另一条链模板链是3’到5’走向，在其上DNA也是5’到3’方向合成，但与**叉方向正好相反，所以随着**叉的移动，形成许多不连续的片段，最后连成一条完整的DNA链。因此，这种**方式为不连续**。
3.双向**：
**起始点：DNA**在DNA特定的位点起始，叫**起始点。
原核生物只有一个**起始点(单点**)，真核生物可有多个**起始点(多点**)。
**子：**起始点到**终点形成一个**单位。
原核有一个**子，真核有多个**子，**子之间形成“眼睛”结构。
多数为定点双向**。
二、**的酶学
(一)DNA聚合的参与物
1.原料：dNTP(dATP，dGTP，dCTP，dTTP)
2.模板：DNA两条链分别做模板
3.引物：小段寡核苷酸，多为RNA(提供3’-0H末端)
4.多种酶：DNA聚合酶、引物酶或RNA聚合酶、解螺旋酶、DNA拓扑异构酶、单链DNA结合蛋白
5.Mg2+
(二)DNA聚合酶(DNA依赖的DNA聚合酶、DNA-poI)
1.原核生物DNA聚合酶
(1)原核生物DNA聚合酶有三种：
DNA聚合酶I：切除引物、填补空隙，在修复合成中起主要作用
DNA聚合酶Ⅲ：在**中起主要作用的聚合酶
(2)用蛋白水解酶将DNApoII部分水解可得两个片段：
大片段(Klenow片段)，75kD，活性：5’--3’聚合活性、3’--5’外切活性;
小片段，36kD，活性：5’--3’外切活性。
2.真核生物DNA聚合酶
(1)真核生物**延长中起主要催化作用的是DNA聚合酶δ。
(2)真核生物**中起校读、修复和填补引物缺口作用的聚合酶是DNA聚合酶ε。
3.DNA聚合酶的反应特点
(1)以4种dNTP为底物;
(2)反应需要接受模板的指导，不能催化游离的dNTP的聚合;
(3)反应需有引物3’-0H存在;
(4)链延长方向5’-3’;
(5)产物DNA的性质与模板相同。
(6)有校正纠错的功能
(三)引物酶或RNA聚合酶
细胞内，DNA的**需要引物(DNA或RNA)，引物酶或RNA聚合酶可合成6～10个碱基的RNA引物。
(四)解螺旋酶
大肠杆菌的解螺旋酶利用ATP供能，使DNA双链解开成两条单链。
(五)DNA拓扑异构酶
1.拓扑异构酶功能
松解超螺旋、防止打结。
2.拓扑异构酶分类：
拓扑异构酶I和Ⅱ，广泛存在于原核生物和真核生物。
(1)拓扑异构酶I：使DNA的一条链发生断裂和再连接，反应无须供给能量，主要集中在活性转录区，与转录有关。
(2)拓扑异构酶Ⅱ：使DNA的两条链同时断裂和再连接，当它引入超螺旋时需要由ATP供给能量。
(六)单链DNA结合蛋白
**叉上的解螺旋酶，沿双链DNA前进，产生单链区，大量的单链DNA结合蛋白与单链区结合，阻止重新生成双链和保护单链DNA不被核酸酶降解。即**中维持模板的单链状态并保护单链的完整。
(七)DNA连接酶
通过形成磷酸二酯键，连接在互补基础上的双链DNA上的切口。
三、DNA生物合成过程
(一)起始阶段
1.螺旋松弛与解链
DNA解旋、解链、形成**叉
参与酶：拓扑异构酶、解链酶(解螺旋酶)、单链结合蛋白(SSB)
2.引发(合成RNA引物)
**起始点：DNA**在DNA特定的位点起始，叫**起始点。原核生物只有一个**起始点，真核生物可有多个**起始点。
(1)**叉在**DNA双螺旋分子的分叉处。
(2)引物酶按着单链碱基互补合成RNA引物。
原核生物**时的RNA引物较长，真核生物的引物较短。
(3)引发体将与**有关的基因命名为Dna，
DnaB是解旋酶，DnaG是引物酶。
DnaA，DnaB，DnaC，DnaG和其他一些**因子组成聚合体，再和DNA结合组成引发体。除去DnaG的聚合物叫引发前体，前体可反复和引物酶结合，合成引物。
(二)链延长
**需同时满足两条链反向平行、新链从5’→3’延长、边解链边**。
**的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，即按碱基互补原则新链不断的延长。
1.新合成链的延长方向：5’端→3’端。
2.碱基配对双链反向平行：A—T，T—A，G—C，C—G。
3.半不连续**：先导链(领头链)连续合成、随从链分段合成。(写字板)
**时两条链分别作模板，但方向相反。
新链合成方向与母链解链方向相同—连续合成—领头链
新链合成方向与母链解链方向相反—不连续合成—随从链，合成冈崎片段。
4.冈崎片段：**中不连续片段被命名为冈崎片段。随从链中的DNA片段。
原核生物的冈崎片段较长，真核生物的冈崎片段较短。
(三)终止
1.原核生物
是环状DNA，单**子**。从起始点开始进行双向**各进行1800，同时在终止点上汇合。
去除引物，填补空隙，连接冈崎片段形成完整DNA分子
2.真核生物
(1)染色体线性DNA分子末端有端粒结构，需端粒酶完成终止。
(2)端粒酶：由RNA和蛋白质组成，RNA作为模板，蛋白组分催化末端DNA合成，故端粒酶实质上属于一种特殊的反转录酶。
四、反转录(逆转录)
反转录是指以RNA为模板，即按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA的过程。
这与通常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反。
(一)反转录病毒和反转录酶
1.RNA病毒的基因组是RNA而不是DNA，其**方式是反转录，也称反转录病毒。
2.反转录的信息流动方向：RNA--DNA
3.反转录酶活性：
RNA依赖的DNA聚合酶活性、DNA依赖的DNA聚合酶活性、RNA水解酶活性。
4.反应体系：
RNA模板、原料(dNTP)、引物(tRNA)、反转录酶。
(二)意义
补充中心法则;
揭示了反转录病毒的致癌机制;
为基因工程提供工具和思路。
第二节RNA的生物合成
一、RNA的生物合成(转录)的概念
转录是以DNA的一条链为模板，4种NTP为原料，在DNA指导的RNA聚合酶(DDRP)作用下，按碱基配对规律生成RNA链。
二、转录体系的组成及转录过程
(一)转录体系的组成
1.原料、RNA聚合酶及其他蛋白因子。
2.转录模板
转录是以DNA的一条链为模板。
(1)模板链(Watson链):是双链DNA中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链。
(2)编码链(Crick链):与模板链互补的单链，其碱基序列与mRNA基本相同(只有T和u的差别)。
转录的碱基互补规律：A-U、T-A、C-G
(3)不对称转录：
在DNA分子双链上，一股链用作模板指引转录，而另一股链不转录;
模板链并不总是在同一单链上。
原核生物的RNA聚合酶可被利福平抑制
(2)真核生物RNA聚合酶
有多种，不同RNA由不同聚合酶催化生成。
1)RNA聚合酶I………………转录生成rRNA
2)RNA聚合酶Ⅱ………………转录生成mRNA前体
3)RNA聚合酶Ⅲ………………转录生成小分子RNA(tRNA，5SrRNA，snRNA等)
3.模板与酶的辨认结合：
原核生物以RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上来启动转录，其中由σ亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。
(二)转录过程
转录过程包括起始、延长、终止。
原核生物和真核生物的RNA-pol种类不同，结合模板的特性不一样，转录起始过程有较大区别。
1.起始
(1)s因子辨认转录起始点，RNA聚合酶与模板结合
转录起始部位也称启动子。
启动子是在转录起始点上游的特殊碱基序列，一般包括RNA聚合酶识别、结合、起始转录的特殊序列，如TATA盒。
原核生物启动子
原核生物转录起始复合物RNA-pol(α2ββ’σ)-DNA-pppGpN-OH3’
(2)DNA双链解开，按碱基互补掺入核苷酸
第一个磷酸二酯键生成，s亚基脱落。
(3)真核生物转录起始前复合物(PIC)：
真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，需要先和转录因子结合。
转录因子TFⅡD的TBP亚基结合TATA，在TFⅡA和ⅡB的促进和配合下，形成ⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合体。TFⅡF结合RNA-polⅡ进入启动子的核心区TATA，、接着TFⅡE和TFⅡF进入而完成PIC的装配。
2.链延长
链延长方向：5’端--3’端
RNA聚合酶在模板链的移动方向：3’端--5’端
碱基配对：A—U，T—A，G—C，C—G
(1)原核生物
σ因子从全酶上脱离，余下的核心酶继续沿DNA链移动，按照碱基互补原则，不断聚合RNA。
1)酶和DNA结合较松，向前滑动，按与模板碱基配对不断合成RNA。
2)转录泡：RNA聚合酶所在区，有17个碱基对解链，有12个碱基对形成DNA-RNA杂交链，前后DNA都是双链。
3)RNA聚合酶核心酶、DNA和RNA组成的复合物，也叫转录复合物。
4)为多顺反子转录(1个启动子，数个结构基因)。
5)转录后一般不需特别加工。
(2)真核生物
1)真核生物RNA聚合酶不能直接与DNA结合，需与TFⅡD等因子结合形成复合物。
2)为单顺反子转录(1个启动子，1个结构基因)。
3)转录后需加工。
3.终止
(1)原核生物
1)依赖ρ因子(终止因子)的转录终止：ρ因子与转录产物结合，结合后ρ因子和RNA聚合酶发生构象改变，从而使RNA聚合酶停顿。
2)非依赖ρ因子的转录终止：转录产物的3’端有多个连续的u，在连续u的5’上游可形成发夹结构。
(2)真核生物mRNA在修饰点处被切断。
转录终止的修饰点：读码框架下游的AATAAA序列，及再下游有相当多的GT序列。
三、真核生物转录后修饰
转录生成的RNA是初级转录产物。真核生物mRNA转录后，需进行首尾修饰，以及对mRNA链进行剪接。
mRNA的转录后加工
1.首、尾的修饰
“戴帽”：5’端添加mGpppG一结构。
“加尾”：3’端添加多聚腺苷酸(polyA)结构。
2.剪接去除“内含子”和连接“外显子”
(1)内含子：隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。
(2)外显子：在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。
3.化学修饰甲基化等。
4.RNA编辑：是遗传信息在转录水平发生改变，由一个基因产生不止一种蛋白质。
第三节蛋白质生物合成
一、蛋白质的生物合成体系
反应体系：
原料：20种氨基酸
模板：mRNA
场所：核糖体
氨基酸的“搬运工具”：tRNA
酶与蛋白质因子：氨基酰tRNA合成酶、转肽酶
起始因子、延长因子、终止因子
能量：ATP、GTP
无机离子：K+、Mg2+
(一)翻译模板mRNA及遗传密码
1.mRNA是遗传信息的携带者，是蛋白质合成的直接模板。
基本概念：
(1)顺反子：遗传学将编码一个多肽的遗**位称顺反子。
(2)多顺反子：原核细胞中数个结构基因常串连为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质。转录后一般不需特别加工。
(3)单顺反子：真核结构基因的遗传信息是不连续的，mRNA转录后需要加工，成熟才成为翻译的模板，一个mRNA只编码一种蛋白质。
2.mRNA上存在遗传密码。
(1)概念：
密码子：mRNA中每3个核苷酸组成一组，代表相应的氨基酸或翻译起始、终止信号。
起始密码：5’端AUG，编码甲酰甲硫氨酸(细菌)或甲硫氨酸(高等动物)。
终止密码：UAA，UAG或UGA(不编码相应的氨基酸)。
(2)密码数量：64个，表示氨基酸的密码有61个。
(3)遗传密码的特点
①连续性：
编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。
②简并性：
多个密码可编码同一种氨基酸，即一种氨基酸可由多个密码表示
编码同一种氨基酸的多个密码称同义密码。
其原因是由于密码子与反密码子之间存在不稳定配对(摆动性或摇摆性)。
③通用性：
蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。
④摆动性
反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。
主要发生在密码子的第3位(3’端)与反密码子的第1位之间(5’端)。
tRNA反密码子第一个核苷酸(5’端)与mRNA密码子的第三个核苷酸(3’端)配对时，除A—U、G—C外，还可有U—G、I—C、I—A、I—U等。
(二)核糖体是多肽链合成的装置
1.构成
(1)原核生物中的核糖体大小为70S，可分为30S小亚基和50S大亚基。由16SrRNA，5SrRNA，23SrRNA和蛋白质组成。
(2)真核生物中的核糖体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。由18SrRNA，5SrRNA，28SrRNA，5.8SrRNA和蛋白质组成。
2.功能
核糖体的大、小亚基分别有不同的功能。
(1)小亚基可与mRNA、GTP和起始氨基酰tRNA结合。
(2)大亚基具有转肽酶活性;具有两个不同的tRNA结合点
A位——受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合;
P位——各位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合。
(三)tRNA与氨基酸的活化
tRNA在蛋白质合成中携带氨基酸并保证氨基酸准确就位。
一种tRNA可携带一种氨基酸;而一种氨基酸可有数种tRNA携带，参与蛋白质的合成。
1.氨基酸的活化：氨基酸的羧基与特异tRNA结合形成氨基酰一tRNA，连接位置是tRNA的3’-C-C-A-OH,此过程由氨基酰一tRNA合成酶(特异识别氨基酸、tRNA)催化。
2.起始肽链合成的氨基酰一tRNA
原核生物：起始密码只能辨认甲酰化的甲硫氨酸。
真核生物：与甲硫氨酸结合的tRNA至少有两种。
3.通过密码和反密码的不稳定配对使氨基酸运到准确的位置。
(四)蛋白质因子
包括启动因子、延长因子、终止因子。
二、蛋白质生物合成过程
翻译过程从阅读框架的5’一AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。整个翻译过程可分为起始，延长，终止。
(一)肽链的合成起始
指mRNA和起始氨基酰一tRNA分别与核糖体结合而形成翻译起始复合物。
该过程需要多种起始因子和GTP参加。(参与该过程的多种蛋白质因子称为起始因子)
1.原核生物翻译起始复合物形成
(1)核糖体大小亚基分离。
(2)mRNA在小亚基就位。
S—D序列AGGA与16S—rRNA3’端UCCU互补。
S—D序列：原核生物mRNA起始密码AUG上游约8—13个核苷酸部位，存在4—9个核苷酸的一致序列，富含嘌呤碱基，如一AGGAGG一，为核糖体结合位点。
(3)起始氨基酰一tRNA的结合(甲酰蛋氨酰-tRNA)。
(4)核糖体大亚基结合。
2.真核生物翻译起始复合物形成
(1)核糖体大小亚基分离。
(2)起始氨基酰一tRNA与小亚基结合(蛋氨酰tRNA)。
(3)mRNA在**白体小亚基就位。
(4)核糖体大亚基结合。
(二)肽链的延长
根据mRNA密码序列的指导，依次添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。
肽链的延长也称为**白体循环。
**白体循环：肽链延长在**白体上连续性循环式进行，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位、成肽、转位。
1.进位
指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入**白体A位。
该过程消耗GTP.
碱基配对除A—u、G—c外，还可有u—G、I—c、I—A、I—u等。
2.成肽
是由转肽酶催化的肽键形成过程。
肽链合成方向N端→C端。
3.移位需要消耗GTP
核糖体沿mRNA从5’→3’移动一个密码的距离
肽链长度预测：起始密码AUG到终止密码之间的密码子数目。
(三)肽链合成的终止
1.当核糖体A位出现mRNA的终止密码后，终止因子(释放因子)与其结合，多肽链合成停止。
2.转肽酶起水解作用使肽链从肽酰一tRNA中释放
3.mRNA、**白体大、小亚基等分离等分离，重新利用。
释放因子RF功能：识别终止密码和诱导转肽酶改变为酯酶活性起水解作用。
进而使合成的肽链脱落并促进mRNA与核糖体分离。
在体内合成多肽链时是多**白体循环。
多肽链合成后还需要剪切、侧链修饰、亚基聚合等加工修饰才能成为有功能的蛋白质。
三、蛋白质生物合成与医学的关系
蛋白质生物合成是很多抗生素和某些毒素的作用靶点。它们通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用。
抑制剂：抗生素、干扰素、毒素。
抗生素类(表1-1-10-1)。
表1-1-10-1抑制蛋白质生物合成的抗生素类
抗生素抑制对象作用环节作用原理
氯霉素原核生物50S(大)亚基抑制转肽酶
四环素(金霉素等)原核生物30S(大)亚基阻碍AA-tRNA与小亚基结合
链霉素原核生物30S(大)亚基抑制起动，造成误译
***真核生物60S(大)亚基抑制转肽酶
嘌呤霉素(AA～tRNA类似物)原核、真核生物竞争结合A位促使肽链提前终止
四、基因表达调控
基因表达的概念.：
在一定调节机制控制下，大多数基因经历基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。基因表达赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。
即基因表达就是基因转录及翻译的过程。
【习题】
1.翻译过程是指
A.DNA→DNA
B.DNA→RNA
C.RNA→RNA
D.RNA→蛋白质
E.蛋白质→DNA
『正确答案』D
2.蛋白质生物合成不需要的物质是
A.氨基酸B.DNAC.mRNAD.**白体E.多种蛋白因子
『正确答案』B
3.关于翻译叙述正确的是
A..64个密码都可代表氨基酸
B.多肽链合成过程需要CTP参与
C.真核生物起始阶段小亚基首先与mRNA结合,
D.原核生物起起始作用的是蛋氨酰tRNA
E.每增加一个氨基酸需要进位、成肽、移位
『正确答案』E
4.蛋白质生物合成的起始密码是
A.AAAB.UAUC.GCUD.AUGE.UAA
『正确答案』D
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