《核酸代谢》PPT课件.ppt

第 十 章 核 酸 代 谢 核 苷 酸 库核 酸 的 降 解核 苷 酸 的 合 成 核 酸 的 合 成 核 苷 酸 的 降 解 核 苷 酸 是 核 酸 的 基 本 结 构 单 位 ， 它 不 属 于 营 养 必 需 物 质 核 酸 (RNA与 DNA)胰 核 酸 酶 RNA酶DNA酶(磷 酸 二 酯 酶 )单核苷酸胰 、 肠 核 苷 酸 酶(磷 酸 单 酯 酶 ) 核 苷磷 酸 核 苷 酶戊 糖碱 基第 一 节 核 酸 的 消 化 吸 收 磷 酸 戊 糖嘌 呤 核 苷 酸嘌 呤 第 二 节 核 酸 的 代 谢一 、 单 核 苷 酸 的 合 成 （ 一 ） 嘌 呤 核 苷 酸 合 成 利 用 磷 酸 核 糖 、 氨 基 酸 、 一 碳 单 位 及CO2等 简 单 物 质 为 原 料 ， 酶 促 反 应 ， 合 成嘌 呤 核 苷 酸 的 途 径 。 1 .嘌 呤 核 苷 酸 的 从 头 合 成(1)定 义(2)部 位 ： 肝 细 胞 胞 液 、 小 肠 粘 膜 、 胸腺 嘌 呤 碱 合 成 的 元 素 来 源CO2天 冬 氨 酸一 碳 单 位 甘 氨 酸 一 碳 单 位谷 氨 酰 胺N5 CHO FH4 N5 N10 CH FH4嘌 呤 环 中 第 4、 5位 碳 原 子 来 自 甘 氨 酸 。(3)合 成 原 料 (4)过 程a.IMP的 合 成 :生 物 体 嘌 呤 核 苷 酸 合 成 途 径 中 首 先 合 成 的 是 IMP （ 次 黄 嘌 呤 核 苷 酸 ）b.AMP和 GMP的 生 成 磷 酸 核 糖 的 来 源 5 磷 酸 核 糖 5 -磷 酸 核 糖 -1 -焦 磷 酸 PRPP） R-5 -P（ 5 -磷 酸 核 糖 ）ATPAMPPRPP合 成 酶PRPP（ 磷 酸 核 糖 焦 磷 酸 ） 在 甘 氨 酸 、 一 碳 单 位 、谷 氨 酰 胺 、 二 氧 化 碳 及天 冬 氨 酸 的 逐 步 参 与 下IMPH2N-1-R-5-P（ 5-磷 酸 核 糖 胺 ）谷 氨 酰 胺谷 氨 酸酰 胺 转 移 酶（ 4） 合 成 过 程 a. IMP的 合 成 过 程(次 黄 嘌 呤 核 苷 酸 ) a. IMP的 合 成 过 程 磷 酸 核 糖 酰 胺 转 移 酶 GAR合 成 酶 转 甲 酰 基 酶 FGAM合 成 酶 AIR合 成 酶 IMP生 成 总 反 应 过 程 腺 苷 酸 代 琥 珀 酸 合 成 酶 IMP脱 氢 酶 腺 苷 酸 代 琥 珀 酸 裂 解 酶 GMP合 成 酶b.AMP和 GMP的 生 成 AMP ADP ATPADPATP激 酶 ADPATP激 酶GMP GDP GTPADPATP激 酶 ADPATP激 酶 嘌 呤 核 苷 酸 从 头 合 成 特 点 利 用 体 内 游 离 的 嘌 呤 或 嘌 呤 核 苷 ，经 过 简 单 的 反 应 ， 合 成 嘌 呤 核 苷 酸 的过 程 ， 称 为 补 救 合 成 （ 或 重 新 利 用 ）途 径 。2.嘌 呤 核 苷 酸 的 补 救 合 成 途 径定 义 部 位 ： 骨 髓 、 脑 、 脾 意 义 ： (1) 缺 乏 从 头 途 径 有 关 酶 ， 只能 利 用 从 肝 运 来 的 嘌 呤 和 核 苷 合 成核 苷 酸(2) 可 节 省 能 量 就 减 少 氨 基 酸 的 消 耗 嘌 呤 核 苷 酸 的 相 互 转 变IMPAMP腺 苷 酸 代琥 珀 酸 XMPGMPNH3腺 苷 酸 脱 氨 酶 鸟 苷 酸 还 原 酶NADPH+H+ NADP+ NH3 黄 嘌 呤核 苷 酸次 黄 嘌 呤核 苷 酸 天 门 冬 氨 酸谷 氨 酰 胺CO2 磷 酸 戊 糖嘧 啶 核 苷 酸嘧啶（ 二 ） 嘧 啶 核 苷 酸 合 成 1.从 头 合 成 途 径2.补 救 合 成 途 径嘧 啶 核 苷 酸 的 合 成 代 谢 嘧 啶 环氨 基 甲酰 磷 酸 天 冬 氨 酸（ 3） 原 料磷 酸 核 糖 ： 磷 酸 核 糖 焦 磷 酸 （ 4） 合 成 过 程a.尿 嘧 啶 核 苷 酸 的 合 成谷 氨 酰 胺 + HCO3-氨 基 甲 酰 磷酸 合 成 酶 II 2ATP2ADP+Pi谷 氨 酸 + 氨 基 甲 酰 磷 酸 b.胞 嘧 啶 核 苷 酸 的 合 成ATP ADP尿 苷 酸 激 酶 UDP 二 磷 酸 核 苷 激 酶ATP ADPUTP CTP合 成 酶谷 氨 酰 胺 ATP 谷 氨 酸ADP+Pi c.dTMP（ TMP） 的 生 成TMP合 酶N 5, N10-甲 烯 FH4 FH2FH2还 原 酶FH4NADP+ NADPH+H+dUMP 脱 氧 胸 苷 一 磷 酸dTMPUDP 脱 氧 核 苷 酸 还 原 酶 dUDPCTP CDP dCDP dCMP 从 头 合 成 的 调 节 -ATP + CO2+ 谷 氨 酰 胺氨 基 甲 酰 磷 酸UMP氨 基 甲 酸 天 冬 氨 酸UTP CTP天 冬 氨 酸 嘌 呤 核 苷 酸ATP + 5-磷 酸 核 糖嘧 啶 核 苷 酸PRPP - 2. 嘧 啶 核 苷 酸 的 补 救 合 成嘧 啶 + PRPP 磷 酸 嘧 啶 核 苷 + PPi嘧 啶 磷 酸 核 糖 转 移 酶尿 嘧 啶 核 苷 + ATP 尿 苷 激 酶 UMP +ADP胸 腺 嘧 啶 核 苷 + ATP 胸 苷 激 酶 TMP +ADP胸 苷 激 酶 ： 正 常 肝 活 性 再 生 肝 活 性 恶 性 肿 瘤 中 核 酸核 酸 酶第 二 节 核 酸 的 分 解 痛 风 痛 风 症 的 治 疗 机 制鸟 嘌 呤次 黄 嘌 呤 黄 嘌 呤 尿 酸黄 嘌 呤 氧 化 酶 黄 嘌 呤 氧 化 酶别 嘌 呤 醇 嘌 呤 碱 的 最 终代 谢 产 物AMPGMP IMP（ 次 黄 嘌 呤 ）G XMP（ 黄 嘌 呤 ）黄 嘌 呤 氧 化 酶黄 嘌 呤 氧 化 酶 （ 肝 、 肾 、 肠 ） 二 、 嘧 啶 分 解 （ 略 ） 氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 、 区 别氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 分 布 肝 细 胞 ， 线 粒 体 所 有 细 胞 ， 胞 浆氮 源 氨 谷 氨 酰 胺功 能 合 成 尿 素 合 成 嘧 啶 碱 人 类 染 色 体 人 类 基 因 组 结 构 特 点u结 构 庞 大 3 109bpu以 单 个 基 因 作 为 转 录 单 位 ， 每 个 基 因 有自 身 的 调 节 区 。u含 有 大 量 重 复 序 列 u基 因 不 连 续 性 内 含 子 外 显 子u非 编 码 区 较 多 多 于 编 码 序 列 (9:1) （ 1)依 作 用 分u结 构 基 因 ： 决 定 蛋 白 质 或 酶 分 子 结 构 ;编 码 氨 基 酸u调 控 基 因 ： 可 调 节 控 制 结 构 基 因 的 表 达 ;(量 变 )utRNA、 rRNA基 因 ： (2)基 因 的 分 子 结 构A:编 码 链B:模 板 链(反 编 码 链 ) 人 类 结 构 基 因 结 构 :编 码 区 外 显 子 :具 有 编 码 意 义 的 DNA序 列内 含 子 :无 编 码 意 义 的 DNA序 列侧 翼 序 列 调 控 区前 导 区尾 部 区 启 动 子 :启 动 RNA转 录增 强 子 (沉 默 子 ):加 快 (减 缓 )转 录 速 度终 止 子 :末 端 ,终 止 转 录上 、 下 游 的 转 录但 不 翻 译 区 转 录 起 始 点TATA盒CAAT盒GC盒 增 强 子人 类 结 构 基 因 的 结 构 示 意 图 AATAAA切 离 加 尾 终 止 子 修 饰 点 外 显 子 翻 译 起 始 点 内含子 OCT-1 启 动 子 从基因到蛋白的转录和翻译过程ProteinDNA 染 色 体(高 度 绕 曲 的 DNA分 子 ) RNA (3)基 因 的 功 能u储 存 遗 传 信 息u遗 传 信 息 扩 增 和 传 递 （ 复 制 和 分 配 ）u遗 传 信 息 的 表 达 转 录 翻 译逆 转 录 mRNA 蛋 白 质DNA复 制 三 、 遗 传 信 息 传 递 的 中 心 法 则包 括 ： 基 因 的 遗 传 和 基 因 的 表 达 遗 传 信 息 的 传 递 与 表 达DNA的 生 物 合 成 （ 复 制 ）RNA的 生 物 合 成 （ 转 录 ）蛋 白 质 的 生 物 合 成 （ 翻 译 ）基 因表 达 (一 ） DNA的 生 物 合 成（ 半 保 留 复 制 ）DNA DNA DNA在 复 制 时 ， 两 条 链 解 开 分 别 作 为 模 板 ，在 DNA聚 合 酶 的 催 化 下 按 碱 基 互 补（ A=T,G C） 的 原 则 合 成 两 条 与 模 板 链互 补 的 新 链 ， 以 组 成 新 的 DNA分 子 。 这样 新 形 成 的 两 个 DNA分 子 与 亲 代 DNA分 子的 碱 基 顺 序 完 全 一 样 。 由 于 子 代 DNA分子 中 一 条 链 来 自 亲 代 ， 另 一 条 链 是 新 合成 的 ， 这 种 复 制 方 式 称 为 半 保 留 复 制 。 DNA分 子2股 DNA单 链 模 板 链碱 基 互 补 配 对（ A-T,G-C)解 螺 旋2股 新 链 分 别 与 模 板 链 组成 新 的 子 代 DNA分 子与 母 DNA碱 基 序 列 完 全 相 同 3 55 3 3 5 3 5半 保 留 复 制2股 新 DNA链 ,与 模 板 链 互 补 u原 料 ： dATP， dGTP， dCTP， dTTPu模 板 ： 解 开 成 单 链 的 DNA母 链 （ 2条 单 链 ）u引 物 ： RNA引 物u酶 ： DNA聚 合 酶 、 解 旋 酶u原 则 :碱 基 互 补 A T,G Cu方 向 ： 5 3 （ 新 链 ）1、 DNA合 成 条 件 ： 2、 DNA复 制 过 程拓 扑 异 构 酶解 链 酶单 链 结 合 蛋 白DNA聚 合 酶引 物 酶 及 引 发 体引 物 DNA双 链 53 5 3uDNA复 制 起 始 过 程 :解 链 拓 扑 异 构 酶解 链 酶单 链 结 合 蛋 白DNA聚 合 酶引 物 酶 及 引 发 体引 物DNA复 制 起 始 的 过 程 拓 扑 异 构 酶与 DNA双 链结 合 ， 解 开超 螺 旋 。 53 5 3 拓 扑 异 构 酶解 链 酶单 链 结 合 蛋 白DNA聚 合 酶引 物 酶 及 引 发 体引 物DNA复 制 起 始 的 过 程 解 链 酶 解 开DNA双 螺 旋 53 5 3 拓 扑 异 构 酶解 链 酶单 链 结 合 蛋 白DNA聚 合 酶引 物 酶 及 引 发 体引 物 单 链 结 合 蛋 白防 止 复 螺 旋 53 5 3DNA复 制 起 始 过 程 拓 扑 异 构 酶解 链 酶单 链 结 合 蛋 白DNA聚 合 酶引 物 酶 及 引 发 体引 物DNA复 制 起 始 过 程 引 物 酶 合 成 引 物 53 5 3 uDNA复 制 的 延 伸1. DNA聚 合 酶 把 新 生 链 的 第 一 个脱 氧 核 苷 酸 加 到 引 物 的 3 -OH上 ，开 始 新 生 链 的 合 成 过 程 。A G T A C T A A T DNA 聚 合 酶 A CG ACG TT引 物 原 料 53 模 板方 向 ： 5 3 A G T A C T A A T A G CG AC GG TT T T 组 成 DNA 的 脱 氧 核 糖 核 苷 酸 一 个 个 连 接 起 来3,5-磷 酸 二 酯 键引 物DNA聚 合 酶 原 料 53 A G T A C T A A T G CG AC GG TT T T A引 物 DNA聚 合 酶 原 料 53 A G T A C T A A T G CG AC GTT GT T A引 物 DNA聚 合 酶 原 料 53 A G T A C T A A T G CG AC GT GT T A A引 物 DNA聚 合 酶 原 料 53 A G T A C T A A T G CG AC GGT T A A T引 物 DNA聚 合 酶 原 料 53 A G T A C T A A T G CG AC GGT T A A T A引 物 DNA聚 合 酶 原 料 53 A G T A C T A A T G CG C GGT T A A T A T引 物 DNA聚 合 酶 原 料 53 A G T A C T A A T G G C GGT T A A T A T C引 物 DNA聚 合 酶 原 料 53 A G T A C T A A T G G C GGT T A A T A T CDNA模 板 链 DNA新 链引 物 DNA聚 合 酶 原 料 53 A G T A C T A A T G G C GGT T A A T A T CDNA模 板 链 DNA新 链引 物 DNA聚 合 酶 原 料 53 ATCCGAGATCC TAGGCTCTAGG ATCCGAGATCC TAGGCTCTAGGTAGGCTCTAGG ATCCGAGATCC+母链 母链子链母 代 DNA 2个 子 代 DNADNA聚 合 酶RNA引 物原 料 DNA生 物 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 地 接 受 过 来 ， 另 一 股 单 链 则 完 全重 新 合 成 。 两 个 子 细 胞 的 DNA都 和 亲 代DNA碱 基 序 列 一 致 ， 这 种 复 制 方 式 称 为。 AGGTACTGCCACTGG TCCATGACGGTGACC CCACTGG GGTGACCAGGTACTG TCCATGACTCCATGAC AGGTACTG AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+ 3 535 3 5335半 不 连 续 复 制 ： DNA复 制 时 ,一 条 链 是 连 续 的 ,另 一 条 链 是不 连 续 的 ,称 为 半 不 连 续 复 制 。 DNA合 成 过 程 概 况 ： 先 由 引 物 酶 合 成 RNA引 物 ， 再 由 DNA聚 合 酶 在 引 物 3 合 成 DNA链 ， 然后 由 DNA聚 合 酶 切 除 引 物 并 填 补 空隙 ， 最 后 由 连 接 酶 连 成 完 整 的 链 。 4、 DNA复 制 的 意 义 ：DNA半 保 留 复 制 具 有 高 度 准 确 性 ，保 证 遗 传 信 息 的 正 确 传 递 ， 保 证 亲 、子 代 之 间 遗 传 的 稳 定 性 。3、 DNA复 制 产 物 ： 两 个 子 代 DNA。 碱 基 序 列 与 母 代完 全 相 同 。 （ 二 ） RNA的 合 成 转 录1.合 成 方 式 ： 转 录 以 一 条 DNA链 的 片 断 为模 板 按 碱 基 配 对 的 原 则 (A U,G C)合 成 RNA， 使 遗传 信 息 流 向 RNA的 过 程 称 为转 录 。 u原 料 ： ATP， GTP， CTP， UTPu模 板 ： DNA模 版 链 (一 条 单 链 ）u酶 ： RNA聚 合 酶 核 心 酶 (由 四 个 亚 基 构 成 ) 因 子u原 则 ： 碱 基 互 补 A U, G Cu方 向 ： 5 32.合 成 条 件 DNA分 子其 中 一 股 DNA母 链 模 板一 条 RNA链 ,与 模 板 链 互 补 碱 基 互 补 配 对（ A-U,T-A,G-C)解 螺 旋3、 RNA转 录 过 程 ATCCGAGATCC TAGGCTCTAGG ATCCGAGATCC UAGGCUCUAGG模板链 RNA链原 料模板链 UAGGCUCUAGG转 录 释 放 4） 转 录 产 物 ： 单 链 RNA mRNAtRNArRNA5） 转 录 意 义 ： 抄 录 DNA遗 传 信 息 ， 指 导 蛋 白 质 合 成 ， 进 行 基 因 表 达 。RNA碱 基 排 列 顺 序 由 DNA决 定 。加 工 真 核 细 胞 mRNA的 一 般 结 构 为 ：AUG起始帽状结构不翻译区翻译区UGAUAGUAA终止不翻译区polyA1.mRNA的 转 录 后 加 工(三 ） 真 核 生 物 RNA的 转 录 后 加 工 首 、 尾 的 修 饰a. 5端 形 成 帽 子 结 构 (m7GpppGp ) u帽 子 结 构 :mGpppG,7 甲 基 三 磷 酸 双 鸟 苷 5 pppGp 5 GpppGppppG ppi 鸟 苷 酸转 移 酶5 m 7GpppGp甲 基 转 移 酶SAM u帽 子 生 成 过 程 5 ppGp磷 酸 酶 Pi b. mRNA的 剪 接 除 去 内 含 子 ， 连 接 外 显 子 。 在 酶 的 作 用 下 ， 从 5末 RNA pol TGGCNNAGTGC GGTTCGANNCCDNA RNAaseP、 D内 切 酶 tRNA核 苷 酸 转 移 酶、 连 接 酶ATP ADP u甲 基 化 A mA （ 或 mG）u还 原 反 应 U DHUu核 苷 内 的 转 位 反 应 尿 苷 假 尿 苷 （ ）u脱 氨 反 应 AMP IMP A-U， T-A， G-CA-T G-C mRNA ， tRNA， rRNA子 代 双 链 DNA（ 半 保 留 复 制 ）产 物 RNA聚 合 酶 （ RNA-pol）DNA聚 合 酶酶 NTP原 料 模 板 链 转 录 （ 不 对 称 转 录 ）两 股 链 均 复 制模 板 转 录， 不 需 要，需 要配 对引 物 ， ，（dNT 复 制复 制 和 转 录 的 区 别 16、 人 体 内 嘌 呤 碱 基 分 解 的 终 产 物 是 A 尿 素 B 肌 酸 C 肌 酸 酐 D 尿 酸 6 嘧 啶 分 解 的 代 谢 产 物 有 ： A CO2 B -氨 基 酸 C NH3D 尿 酸 7 下 列 哪 些 情 况 可 能 与 痛 风 症 的 产 生 有 关 ？ A 嘌 呤 核 苷 酸 分 解 增 强 B 嘧 啶 核 苷 酸 分 解 增强 C 嘧 啶 核 苷 酸 合 成 增 强 D 尿 酸 生 成 过 多 5、 脑 和 骨 髓 主 要 靠 从 头 合 成 途 径 合 成 嘌呤 核 苷 酸 。 2、 RNA和 DNA彻 底 水 解 后 的 产 物 是 A 核 糖 相 同 ,部 分 碱 基 不 同 B 碱 基 相同 ,核 糖 不 同 C 部 分 碱 基 不 同 ,核 糖 不 同 D 碱 基 不同 ,核 糖 相 同 18、 嘌 呤 核 苷 酸 从 头 合 成 时 首 先 生 成 的 是 A GMP B AMP C IMP D ATP 20、 痛 风 症 是 因 为 血 中 某 种 物 质 在 关 节 、 软组 织 处 沉 积 ， 其 成 分 为 A. 尿 酸 B. 尿 素 C. 胆 固 醇 D. 黄 嘌 呤 2 下 列 哪 些 情 况 可 能 与 痛 风 症 的 产 生 有 关 ？ A 嘌 呤 核 苷 酸 分 解 增 强 B 嘧 啶 核 苷酸 分 解 增 强 C 嘧 啶 核 苷 酸 合 成 增 强 D 尿 酸 生成 过 多 7 DNA水 解 后 可 得 到 下 列 哪 些 最 终 产 物 ： A 磷 酸 B 核 糖 C 腺 嘌 呤 、 鸟 嘌 呤 D 胞 嘧 啶 、 尿 嘧 啶