第13章核酸降解与核苷酸代谢bai

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1、第十三章第十三章 核酸代谢核酸代谢Chapter 13 Metabolism of Nucleotides 本章内容131 核酸分解132 核苷酸的生物合成133 DNA的复制134 RNA的生物合成与加工第一节第一节 核酸的降解与核酸酶类核酸的降解与核酸酶类一、一、 核酸的降解核酸的降解食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸（核酸（RNA及及DNA）胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶碱基碱基戊糖戊糖核苷酶核苷酶1、核酸酶的定义及分类、核酸酶的定义及分类核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶是指所有可以水解核酸的酶依据底物不同分类依据底物不同分类DNA

2、酶酶(deoxyribonuclease, DNase)：专一降解专一降解DNA。RNA酶酶 (ribonuclease, RNase)：专一降解专一降解RNA。依据切割部位不同依据切割部位不同核酸外切酶核酸外切酶：53或或35核酸外切酶。核酸外切酶。核酸内切酶：核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特异分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。性限制性核酸内切酶。二、二、 核核 酸酸 酶酶（Nuclease）蛇毒磷酸二酯酶（或牛脾磷酸二酯酶）是专一性较低的磷酸二酯酶，属核酸外切酶。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶限制性酶主要分为三种类型：限制性酶主要分为三种类型：型限制酶为复型限制酶为复

3、合功能酶，具有合功能酶，具有限制限制-修饰两种功能修饰两种功能，但在，但在 DNA链上没有固定的切割位点，一般在离切链上没有固定的切割位点，一般在离切割位点割位点1kb到几到几kb的地方随机切割，不产生特的地方随机切割，不产生特异性片段。异性片段。型酶与型酶与型酶基本相似，不同的型酶基本相似，不同的是是型酶有特异性的切割位点，但这两类酶对型酶有特异性的切割位点，但这两类酶对 DNA酶切分析的意义不大，通常所说的限制酶切分析的意义不大，通常所说的限制性内切酶是指性内切酶是指型酶，它能够识别与切割型酶，它能够识别与切割DNA链上的特定的核苷酸顺序，产生特异性的链上的特定的核苷酸顺序，产生特异性的D

4、NA片段。片段。 限制酶的切口不都是一长一短的限制酶的切口不都是一长一短的, 一长一短的叫黏性末端一长一短的叫黏性末端,一样长的叫平末端一样长的叫平末端. 当一种当一种限制性内切酶限制性内切酶在一个特异性的碱基序列处切断在一个特异性的碱基序列处切断DNA时，就可时，就可在切口处留下几个未配对的核苷酸片段，即在切口处留下几个未配对的核苷酸片段，即5突出。这些片断可以通过突出。这些片断可以通过重叠的重叠的5末端形成的氢键相连，或者通过分子内反应环化。因此称这些末端形成的氢键相连，或者通过分子内反应环化。因此称这些片段具有粘性，叫做粘性末端。片段具有粘性，叫做粘性末端。 用途？用途？u参参与与DNA

5、的的合合成成与与修修复复及及RNA合合成成后后的的剪剪接接等等重要基因复制和基因表达过程重要基因复制和基因表达过程 。u负负责责清清除除多多余余的的、结结构构和和功功能能异异常常的的核核酸酸，同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸 。u在消化液中降解食物中的核酸以利吸收在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 。u体外重组体外重组DNA技术中的重要工具酶技术中的重要工具酶 。生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解 2 2、核酸酶的功能、核酸酶的功能 Degradation of Nucleotides磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径

6、P244碱基是碱基是嘧啶和嘌呤嘧啶和嘌呤这两个母体化合物的这两个母体化合物的衍衍生物。生物。Pyrimidines are six-membered heterocyclic杂环 aromatic rings containingtwo nitrogen atomsThe purine ring structure is representedby the combination of a pyrimidine ring with a five-membered imidazole ring咪唑to yield a fused ring system嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤二 碱基的分解代谢腺嘌呤腺嘌

7、呤A 鸟嘌呤鸟嘌呤GI40+男性多发（95%），女性一般在绝经后常见，因为雌激素对尿酸的形成有抑制作用；但是在更年期后会增加发作比率。 （高尿酸血症）多发人体最低最低部位的关节剧烈疼痛，痛不欲生的”痛痛“，很快1-7天痛像”风风“一样吹过去了，所以叫”痛风痛风“。痛风的病因：痛风的病因：动物类内脏如脑、肝、肾、心、肚。和颜色深的肉类、西式浓肉汤、牛素、鸡精等。海产类。硬壳果如花生腰果之类、全麦制品、乳酸饮品、酵母菌、酒(过量) 。植物幼芽部分一般含中度成份，不可多食，菜花类，豆苗，笋类，豆类。 痛风的治疗乙酰-COA，琥珀酰-COA合成尿素图13-6第二节第二节 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合

8、成 核苷酸的生理功用核苷酸的生理功用核酸合成的原料核酸合成的原料细胞内能量的利用形式：如细胞内能量的利用形式：如ATP生物合成中的活化载体：生物合成中的活化载体：UDPG、CDP-二二酰甘油酰甘油辅酶的构成成分：辅酶的构成成分：FAD、NAD+、NADP生理调节介质：生理调节介质：cAMP、cGMP酶的变构调节剂：酶的变构调节剂：ATP、ADP、AMP等等 核苷酸代谢的动态核苷酸代谢的动态核苷酸来源：核苷酸来源： 单核苷酸库单核苷酸库 氨基酸氨基酸 葡萄糖葡萄糖 磷酸磷酸 核苷酸的从头合成核苷酸的从头合成 核酸的降解核酸的降解 补救合成：补救合成：碱基和核苷碱基和核苷 核苷酸的降解核苷酸的降解

9、 核酸的合成核酸的合成 食物食物 自身合成自身合成有些有些有些有些核苷酸合成的两条途径核苷酸合成的两条途径从头合成从头合成核苷核苷核苷核苷碱基碱基碱基碱基脱氧核苷脱氧核苷脱氧核苷脱氧核苷核糖、氨基酸、核糖、氨基酸、核糖、氨基酸、核糖、氨基酸、COCO2 2、NHNH3 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脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA辅酶辅酶辅酶辅酶RNARNA补救途径补救途径l嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPAMP一、一、 嘌呤核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的生物合成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成途途径径是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖、氨氨基基酸酸、

10、一一碳碳单单位位及及二二氧氧化化碳碳等等简简单单物物质质为为原原料料，经经过过一一系系列列酶酶促促反反应应，合合成成嘌嘌呤呤核核苷酸的途径。苷酸的途径。 肝肝是是体体内内从从头头合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的主主要要器器官官，其其次次是是小小肠肠和和胸胸腺腺，而而脑脑、骨骨髓髓则则无无法法进进行行此此合成途径。合成途径。1、嘌呤核苷酸的从头合成、嘌呤核苷酸的从头合成定义定义合成部位合成部位嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基） 合成原料合成原料： 天

11、冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳基天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳基团、团、COCO2 2、磷酸核糖。磷酸核糖。 合成特点合成特点：嘌呤碱与核苷酸同时合成嘌呤碱与核苷酸同时合成 磷酸核糖为起始物，逐步加原料合成嘌磷酸核糖为起始物，逐步加原料合成嘌呤环，形成重要中间产物呤环，形成重要中间产物IMPIMP（次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸或肌苷酸），再由它转变为核苷酸或肌苷酸），再由它转变为AMPAMP和和GMPGMP。过程过程1）. IMP的合成的合成2）. AMP和和GMP的生成的生成5-磷酸核糖磷酸核糖5磷酸核糖磷酸核糖1焦磷酸焦磷酸 (PRPP)1）. IMP的合成的合成磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷

12、酸激酶5磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5磷酸核糖胺磷酸核糖胺（PRA）磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸限速反应5磷酸核糖胺磷酸核糖胺（PRA）甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸GAR合成酶合成酶磷酸核糖磷酸核糖甘氨酸甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶转甲酰基酶四氢叶酸四氢叶酸甲酰-四氢叶四氢叶酸酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸FGAM合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸甲酰甘氨咪唑核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸5氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸AIR合成酶合成酶5氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷

13、酸5亚氨基咪唑亚氨基咪唑4羧酸核苷酸羧酸核苷酸羧化酶羧化酶5亚氨基咪唑亚氨基咪唑4羧酸核苷酸羧酸核苷酸5氨基咪唑氨基咪唑4羧酸核苷酸羧酸核苷酸合成酶合成酶5氨基咪唑氨基咪唑4羧酸核苷酸羧酸核苷酸5氨基咪唑氨基咪唑4琥珀酸甲酰胺核苷酸琥珀酸甲酰胺核苷酸合成酶合成酶天冬氨酸天冬氨酸5氨基咪唑氨基咪唑4琥珀酸甲酰胺核苷酸琥珀酸甲酰胺核苷酸5氨基咪唑氨基咪唑4甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸裂解酶裂解酶5氨基咪唑氨基咪唑4甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸5甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑4甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸转甲酰基酶转甲酰基酶5甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑4甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸11环化水解酶

14、环化水解酶 IMP合成的总反应合成的总反应2Gln+2HCOOH+CO2+Gly+Asp+R-5-P IMP+2Glu+延胡索酸延胡索酸 腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶2）AMP和和GMP的生成的生成黄苷酸黄苷酸 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。成的。 IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸键。个高能磷酸键。p346 总结总结: :嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成特点特点 利利用用体体内内游游离离的的嘌嘌呤呤碱碱或或嘌嘌呤呤核核苷苷，经经过过简简单单

15、的的反反应应，合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的过过程程，称称为补救合成（或重新利用）途径。为补救合成（或重新利用）途径。2 2、嘌呤核苷酸的补救合成途径嘌呤核苷酸的补救合成途径定义定义腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP腺嘌呤腺嘌呤1-1-磷酸核糖磷酸核糖+ +Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶重要重要补救补救途径途径另一种另一种腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶5磷酸核糖磷酸核糖1焦磷

16、酸焦磷酸 (PRPP)补救合成的生理意义补救合成的生理意义l补救合成节省补救合成节省从头合成时从头合成时的能量的能量和和一些氨基酸的消一些氨基酸的消耗。耗。l体内某些组织器官，如脑、体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。骨髓等只能进行补救合成。IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸键。个高能磷酸键。Gln+Gly+Asp腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶( (APRT) )次黄嘌呤次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶( (HGPRT) )腺苷激酶腺苷激酶参与补救合成的酶参与补救合成的酶Lesch-Nyhan综合症综合症（Lesch-Nyhan syn

17、drome）：也称为自毁）：也称为自毁容貌症，是由于次黄嘌呤容貌症，是由于次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的遗传缺陷引起鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的遗传缺陷引起的。缺乏该酶使得次黄嘌呤和鸟嘌呤不能转换为的。缺乏该酶使得次黄嘌呤和鸟嘌呤不能转换为IMP和和GMP，而，而是降解为尿酸，过量尿酸将导致是降解为尿酸，过量尿酸将导致Lesch-Nyhan综合症。综合症。 此种疾病是一种此种疾病是一种X染色体隐形连锁遗传缺陷。患者表现为尿酸染色体隐形连锁遗传缺陷。患者表现为尿酸增高及神经异常。如脑发育不全、智力低下、攻击和破坏性行增高及神经异常。如脑发育不全、智力低下、攻击和破坏性行为。为。1岁后可出现手足徐动，

18、继而发展为肌肉强迫性痉挛，四岁后可出现手足徐动，继而发展为肌肉强迫性痉挛，四肢麻木，发生自残行为，常咬伤自己的嘴唇、手和足趾，故亦肢麻木，发生自残行为，常咬伤自己的嘴唇、手和足趾，故亦称自毁容貌症。称自毁容貌症。 3、 嘌呤核苷酸合成的调节嘌呤核苷酸合成的调节嘌呤核苷酸受其终产物嘌呤核苷酸受其终产物腺苷酸和鸟苷酸的反馈抑制腺苷酸和鸟苷酸的反馈抑制，除此外，除此外，一些嘌呤、氨基酸或叶酸等类似物也影响一些嘌呤、氨基酸或叶酸等类似物也影响其合成。其合成。嘌呤类似物嘌呤类似物氨基酸类似物氨基酸类似物叶酸类似物叶酸类似物6-6-巯基嘌呤巯基嘌呤6-6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤8-8-氮杂鸟嘌呤等氮杂鸟嘌呤

19、等氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸等等6-重氮重氮-5-氧正亮氧正亮氨酸氨酸氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等结构与谷氨酰胺相似，可干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用结构与谷氨酰胺相似，可干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用抑制了四氢叶酸的生成，干扰了一碳单位代谢，从而抑制了嘌抑制了四氢叶酸的生成，干扰了一碳单位代谢，从而抑制了嘌呤核苷酸的合成呤核苷酸的合成肿瘤细胞肿瘤细胞DNA的合成，而抑制肿瘤细胞的生长与繁殖。临床上的合成，而抑制肿瘤细胞的生长与繁殖。临床上用作抗叶酸类抗肿瘤药。用作抗叶酸类抗肿瘤药。次黄嘌呤次黄嘌呤6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)6-巯基嘌呤巯基嘌呤的结构的结构可通过抑制嘌呤代谢而干

20、扰核酸合成的一种具有免疫抑制作用的抗代谢药物。常用于抗肿瘤和移植排斥反应。 l嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构二、二、 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成l从头合成途径从头合成途径l补救合成途径补救合成途径嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成1、嘧啶核苷酸的从头合成、嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖、氨氨基基酸酸、二二氧氧化化碳碳及及氨氨等等简简单单物物质质为为原原料料，经经过过一一系系列列酶酶促促反反应应，合合成成嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的途径。的途径。 定义定义合成部位合成部位嘧啶碱合成的元素来源嘧啶碱合成的

21、元素来源氨甲酰氨甲酰基磷酸基磷酸天冬氨酸天冬氨酸NH3CO2 合成原料合成原料： 谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、COCO2 2、磷酸核糖。磷酸核糖。 合成特点合成特点： 用原料先合成嘧啶环，用原料先合成嘧啶环，然后再与然后再与磷酸核磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸。糖连接生成嘧啶核苷酸。 CMPCMP 先合成先合成UMP UMP dTMPdTMP 合成过程合成过程1） 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成 NH3 + HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶CPS- 2ATP2ADP+Pi 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸CPS- 限速限速 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨基甲

22、酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)激活激活剂剂 ，Mg2+）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸反应在反应在线粒体线粒体中进行中进行限速，不可逆限速，不可逆来源来源尿素里第一个氮的来源尿素里第一个氮的来源限速限速2） 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+PiCDPCMP2、 嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成尿嘧啶尿嘧啶 + + PRPPUMP + UMP + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶

23、嘧啶磷酸核糖转移酶 尿嘧啶尿嘧啶+1-+1-磷酸核糖磷酸核糖尿苷尿苷磷酸磷酸化化酶酶尿苷尿苷 +Pi 尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP5磷酸核糖磷酸核糖1焦磷酸焦磷酸 (PRPP)胞嘧啶胞嘧啶CMPPRPPPPi3 3、嘧啶核苷酸生物合成的调节嘧啶核苷酸生物合成的调节嘧啶类似物嘧啶类似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)5-5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶（5-FU5-FU）在体内可转变为在体内可转变为F-F-dUMPdUMP，其结构与其结构与dUMPdUMP相似，可竞争性相似，可竞争性抑制胸腺苷酸合抑制胸腺苷酸合成酶成酶的活性，从而抑制的活性，从而

24、抑制胸腺胸腺苷酸的合成。苷酸的合成。 受受UMP的反馈抑制的反馈抑制三、三、 脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成1、 一般脱氧核苷酸的生成一般脱氧核苷酸的生成 以以核糖核苷酸核糖核苷酸为原料，通过核糖核苷酸还为原料，通过核糖核苷酸还原酶将核糖分子原酶将核糖分子还原还原为为脱氧核糖脱氧核糖。核糖核苷酸。核糖核苷酸必须先行转化为必须先行转化为二磷酸核苷酸二磷酸核苷酸(NDP)水平水平，再，再还原为还原为脱氧核苷二磷酸脱氧核苷二磷酸(dNDP). 除需还原酶外，还需氧还蛋白参与，即硫除需还原酶外，还需氧还蛋白参与，即硫氧还蛋白。进一步在激酶的作用下形成相应的氧还蛋白。进一步在激酶的作用下形成相

25、应的dNTP。在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、C等碱基）等碱基）除需除需还原酶还原酶外，还需氧还蛋白参与，即硫氧还外，还需氧还蛋白参与，即硫氧还蛋白。进一步在激酶的作用下形成相应的蛋白。进一步在激酶的作用下形成相应的dNTP。NADPNADP+ +NADPH+HNADPH+H+ +硫氧还蛋白硫氧还蛋白硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶还原酶还原酶FADFADATP ATP 、MgMg2+2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白硫氧还蛋白硫氧还蛋白（还原型）（还原型）（还原型）（还原型）SHSHSHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白硫氧还蛋白硫氧还蛋白（氧化型）（氧化型）（氧化型）（氧化型）

26、S SS SOOP-P-CHP-P-CH2 2N NOHOHHH+ H+ H2 2OO脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶OOP-P-CHP-P-CH2 2N NOHOHOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成NDPdNDPdNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADPdNTP：满足：满足DNA合成的需要（合成的需要（dUTP除外）除外）dNTP的生成的生成2、脱氧胸苷酸（、脱氧胸苷酸（ dTMP）的生物合成的生物合成存在二种不同途径：

27、全程合成途径和补救途径。存在二种不同途径：全程合成途径和补救途径。存在二种不同途径：全程合成途径和补救途径。存在二种不同途径：全程合成途径和补救途径。全程合成途径全程合成途径全程合成途径全程合成途径：以以以以d dUMP为为起始物，起始物，NN5 5,N,N1010- -亚甲亚甲亚甲亚甲基基基基 THFATHFA为甲基供体，由为甲基供体，由为甲基供体，由为甲基供体，由dTMPdTMP 合酶催化生成合酶催化生成合酶催化生成合酶催化生成。（图（图（图（图补救途径：补救途径：补救途径：补救途径：TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUM

28、P脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPdUDPdCDPdUMPdUTP胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶+ +脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖-1-P -1-P 胸苷胸苷胸苷胸苷 dTdT kinasekinase 胸苷胸苷胸苷胸苷+ATP+ATPdTMPdTMP+ADP+ADP胸苷酸磷酸化酶胸苷酸磷酸化酶胸苷酸磷酸化酶胸苷酸磷酸化酶本节结束本节结束第四节第四节 核酸代谢调节核酸代谢调节核苷酸生物合成需要多种酶的参与，受各种酶的调控；DNA聚合酶和RNA聚合酶受结构基因、操纵基因、调节基因的控制。mRNA合成受DNA的限制。在反转录情况下，DNA受mRNA的约束。作业：1、写出IMP从头合成的方

29、程式，所需的ATP数？2、写出嘌呤环和嘧啶环上氮原子和碳原子的来源（不必写详细合成过程）。3、DNA复制所需的酶有哪些，各起什么作用？4。名词解释：转录、启动子、终止子、冈崎片段第三节DNA Replication and DNA Repair逆转录逆转录转录转录一中心法则的意义概念与意义型复制最常见书上主要3种lagging strand leading strand 复制方式DNA复制的基本过程 起始阶段 人为分三个阶段 延长阶段 终止阶段复制的基本条件ndNTP DNA + nPPi DNA聚合酶聚合酶模板模板引物引物其他酶及蛋其他酶及蛋白质因子白质因子Mg2+线状DNA形成的纽结、超螺

30、旋和多重螺旋环状DNA形成的结、超螺旋和连环类型线状DNA环状DNA细菌环状DNA拓扑异构酶是针对什么情况出现的？防止单链DNA 被核酸酶降解以DNA为模板，依赖DNA的DNA聚合酶原核生物DNA聚合酶ori E.coli82(2)DNA复制过程（3）真核Pol德尔塔 端粒衣服缩水真核端粒端粒(telomere)指真核生物染色体线性指真核生物染色体线性DNA分子末端分子末端的结构。的结构。 功能功能 维持染色体的稳定性维持染色体的稳定性 维持维持DNA复制的完整性复制的完整性生命的时钟生命的时钟组织培养的细胞证明，端粒在决定动植物细胞的寿命中起着重要作用，经过多代培养的老化细胞端粒变短，染色体

31、也变得不稳定。 细胞分裂次数越多，其端粒磨损越多，寿命越短。 运动量过量，饮酒过量，过度操劳。 端粒端粒 寿命寿命 肿瘤肿瘤 人体中生殖细胞的端粒长度保持不变，而体细胞的端粒长度则随个人体中生殖细胞的端粒长度保持不变，而体细胞的端粒长度则随个体的老化而逐步缩短。对此的一个推论是：人的生殖细胞具端粒酶体的老化而逐步缩短。对此的一个推论是：人的生殖细胞具端粒酶的活力，体细胞则否。这一问题的解决无疑会有助于对生命衰老的的活力，体细胞则否。这一问题的解决无疑会有助于对生命衰老的认识。认识。端粒结构特端粒结构特点点: 由末端由末端单链单链DNA序列和序列和蛋白质蛋白质构成。构成。 末端末端DNA序列是多

32、次重复的富含序列是多次重复的富含T、G碱基的短碱基的短 序列。序列。TTTTGGGGTTTTGGGG端粒酶的催端粒酶的催化延长作用化延长作用爬爬行行模模型型端粒酶端粒酶(telomerase) 端粒酶端粒酶 RNA (human telomerase RNA, hTR) 模板模板 端粒酶协同蛋白端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1) 端粒酶逆转录酶端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT)总结：复制的忠实性 DNA复制过程是一个高度精确的过程，据估计，复制过程是一个

33、高度精确的过程，据估计，大肠杆菌大肠杆菌DNA复制复制5 109碱基对仅出现一个误差，保碱基对仅出现一个误差，保证复制忠实性的原因主要有以下三点证复制忠实性的原因主要有以下三点: DNA聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基配聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基配对原则，但错配率为对原则，但错配率为7 10-6 ） DNA聚合酶的校对功能聚合酶的校对功能（错配碱基被（错配碱基被3-5 外切酶切除）外切酶切除）二常用的烷化剂有烯烃、卤烷、硫酸烷酯等。化疗 溴化乙锭是一种高度灵敏的荧光染色剂，用于观察琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶中的DNA。溴化乙锭可以嵌入碱基分子中,导致错配。 修复修复(repairing) 是

34、对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有的天然状态。原有的天然状态。光修复光修复(light repairing)切除修复切除修复(excision repairing)重组修复重组修复(recombination repairing)SOS修复修复 修复的主要类型修复的主要类型光修复光修复光修复酶光修复酶(photolyase) UVDNA紫外线损伤的光裂合酶修复紫外线损伤的光裂合酶修复（哺乳动物除外）（哺乳动物除外）1、形成嘧啶二聚体、形成嘧啶二聚体2、光复合酶结合于、光复合酶结合于损伤部位损伤部位3、酶被可见光激活、酶被可见光激活4、修复后酶被释

35、放、修复后酶被释放DNA的损伤和切除修复的损伤和切除修复碱基丢失碱基丢失碱基缺陷或错配碱基缺陷或错配结构缺陷结构缺陷切开切开 核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶切除切除DNA聚合酶聚合酶DNA连接连接酶酶AP核酸内切酶（切核酸内切酶（切无嘌呤，无嘧啶）无嘌呤，无嘧啶）核酸外切酶核酸外切酶切开切开切除切除修复修复连接连接糖苷酶糖苷酶大肠杆菌一种由于DNA修复基因缺陷引起的遗传性皮肤病。表现为皮肤光敏和早发性肉瘤。 由核酸内切酶缺陷造成DNA修复功能异常所致。本病的主要生化缺陷是由于皮肤部位细胞缺乏核酸内切酶，而使日光损伤的DNA不能正常修复。初起在暴露部如面、唇、结膜、颈部及小腿等处出现雀

36、斑和皮肤发干，类似日光性皮炎，开始皮肤发红，以后出现持久性网状毛细血管扩张。对典型病例根据临床即可确诊外涂避光软膏，如25%二氧化钛霜等，内服维生素A及烟酰胺或硫酸锌治疗。 诱导修复第四节第四节RNA的生物合成的生物合成（RNA复制和复制和DNA转录转录）转录转录 (transcription) 生物体以生物体以DNA为模板合成为模板合成RNA的过程的过程 。 转录转录RNADNA 一、转录一、转录 的一般规律的一般规律( (一一) )不对称转录不对称转录(asymmetric transcription)1. 结构基因结构基因(structural gene): DNA分子上转录出分子上转录

37、出 RNA的区段的区段 。 2. 模模板板链链(template strand): DNA双双链链中中按按碱碱基基配配对规律能指引转录生成对规律能指引转录生成RNA的一股单链，也称作的一股单链，也称作反反 义链义链或或Watson链链。3. 编编码码链链(coding strand): DNA双双链链中中与与模模板板链链相相对对的的单单链链，不不进进行行转转录录，也也称称为为有有意意义义链链或或Crick 链。链。 5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链编码链模板链模板链mRN

38、A蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译5 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链结构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向（二）（二）RNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶催化的反应，原料，方向聚合酶催化的反应，原料，方向ACGACGUU模板模板DNA5353新新合成合成RNA RNA聚聚合合酶酶（1 1）原核生物的）原核生物的RNA聚合酶聚合酶全酶全酶 (holoenzyme)核心酶核心酶 (core enzyme) WW利福平抗结核？RNA 聚合酶错配率高？（2）西格马顺式作用元件顺式作用元件 (cis-actingelement)存存在于在于基因旁侧序列基因旁

39、侧序列中能影响基因表达中能影响基因表达的序列的序列。顺式作用。顺式作用元件包括元件包括启动子、启动子、增强子、增强子、沉默子沉默子和和终止子终止子等，它们的等，它们的作用是参与基因表作用是参与基因表达的调控。顺式作达的调控。顺式作用元件本身不编码用元件本身不编码任何蛋白质任何蛋白质,仅仅提仅仅提供一个作用位点，供一个作用位点，要与要与反式作用因子反式作用因子相互作用而起作用。相互作用而起作用。编码链 5-3,位于5方向的区域称为上游,用”-”表示沉默子沉默子:负性调控元件负性调控元件有时在上游有时在上游,有时在下游有时在下游肉反式作用元件RNARNA转录过程转录过程起始起始双链双链DNA局部解

40、开局部解开磷酸二酯磷酸二酯键形成键形成终止阶段终止阶段解链区到达解链区到达基因终点基因终点延长阶段延长阶段5 3 RNA 启动子启动子（promoter) 终止子终止子(terminator)5 RNA聚合酶聚合酶 5 3 5 3 5 5 3 离开离开二三原核生物的转录后加工原核生物核糖体原核生物核糖体原核细胞中含原核细胞中含3种种rRNA，分为，分为5s,23s,16s 。半衰期短原核生物：原核生物：mRNAmRNA的转录和翻译的转录和翻译二个过程同时发生。二个过程同时发生。多顺反子polycistron ：是指携带一种以上蛋白质合成信息的mRNA真核生物的转录后加工真真核核生生物物核核糖糖

41、体体真核细胞中含真核细胞中含4种种rRNA，按其含氨基酸残基数目的多少，分为，按其含氨基酸残基数目的多少，分为18S,5.8S,28S,5S。真核生物mRNA的加工1 加帽2 加尾3 剪切并拼接4 甲基化修饰核1缓冲234.甲基化作用习题有哪些因素可以导致DNA的损伤，机体通过什么机制对其进行修复？简述原核生物的转录终止机制比较复制（DNA）与转录的异同.真核细胞mRNA怎么加工？复习端粒端粒(telomere)指真核生物染色体线性指真核生物染色体线性DNA分子末端分子末端的结构。的结构。 功能功能 维持染色体的稳定性维持染色体的稳定性 维持维持DNA复制的完整性复制的完整性生命的时钟生命的时

42、钟哪些修复方式？光修复光修复(light repairing)切除修复切除修复(excision repairing)重组修复重组修复(recombination repairing)SOS修复修复 5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链（有义链）编码链（有义链）模板链（反义链）模板链（反义链）mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译原核生物原核生物RNA聚合酶有一启动因子：聚合酶有一启动因子：（sigma西格马）西格马） go xn jin -鹅膏蕈碱amanitin 一种毒菌类鬼笔鹅膏（Amanita phalloides）所生成的具有双环结构的八肽毒素。对动物的致死作用是：在真核细胞核内抑制催化合成mRNA，该物与RNA聚合酶（或B）进行特异性结合，从而抑制磷酸二酯键的形成（RNA链合成的起始和延长）。在真核细胞RNA聚合酶的识别或RNA聚合酶的定量等方面是有用的。