生物化学第九章—核酸代谢 课件.ppt
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- 生物化学第九章核酸代谢 课件 生物化学 第九 核酸 代谢
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1、 第十章第十章 核酸代谢核酸代谢核苷酸库核苷酸库核酸的降解核酸的降解核苷酸的合成核苷酸的合成 核酸的合成核酸的合成核苷酸的降解核苷酸的降解 核苷酸是核酸的基本结构单位,核苷酸是核酸的基本结构单位, 它不属于营养必需物质它不属于营养必需物质核酸核酸(RNA(RNA与与DNA)DNA)胰核酸酶胰核酸酶RNARNA酶酶DNADNA酶酶( (磷酸二酯酶磷酸二酯酶) )单核苷酸单核苷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶( (磷酸单酯酶磷酸单酯酶) )核苷核苷磷酸磷酸核苷酶核苷酶戊糖戊糖碱基碱基第一节第一节 核酸的消化吸收核酸的消化吸收磷酸戊糖磷酸戊糖嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸嘌呤嘌呤 第二节第二节 核酸的代谢核酸的
2、代谢一、一、 单核苷酸的合成单核苷酸的合成 (一)嘌呤核苷酸合成(一)嘌呤核苷酸合成利用利用磷酸核糖磷酸核糖、氨基酸氨基酸、一碳单位一碳单位及及COCO2 2等简单物质为原料,酶促反应,合成等简单物质为原料,酶促反应,合成嘌呤核苷酸的途径。嘌呤核苷酸的途径。 1 .1 .嘌呤核苷酸的从头合成嘌呤核苷酸的从头合成(1)(1)定义定义(2)(2)部位部位:肝细胞胞液、小肠粘膜、胸:肝细胞胞液、小肠粘膜、胸腺腺嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸一碳单位一碳单位甘氨酸甘氨酸一碳单位一碳单位谷氨酰胺谷氨酰胺N N5 5CHOCHOFHFH4 4N N5 5 N N10 10
3、CHCHFHFH4 4嘌呤环中第嘌呤环中第4 4、5 5位碳原子来自甘氨酸。位碳原子来自甘氨酸。(3)(3)合成原料合成原料(4)(4)过程过程a.IMPa.IMP的合成的合成: :生物体嘌呤核苷酸合成途生物体嘌呤核苷酸合成途 径中首先合成的是径中首先合成的是IMPIMP (次黄嘌呤核苷酸)(次黄嘌呤核苷酸)b.AMPb.AMP和和GMPGMP的生成的生成 磷酸核糖的来源磷酸核糖的来源 5 5磷酸核糖磷酸核糖 5-5-磷酸核糖磷酸核糖-1-1-焦磷酸焦磷酸PRPPPRPP)R-5-PR-5-P(5-5-磷酸核糖)磷酸核糖)ATPATPAMPAMPPRPPPRPP合成酶合成酶PRPPPRPP(磷
4、酸核糖焦磷酸)(磷酸核糖焦磷酸)在甘氨酸、一碳单位、在甘氨酸、一碳单位、谷氨酰胺、二氧化碳及谷氨酰胺、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下天冬氨酸的逐步参与下IMIMP PHH2 2N-1N-1-R-5-R-5-P-P(5 5 - -磷酸核糖胺)磷酸核糖胺)谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶(4 4)合成过程)合成过程 a. IMPa. IMP的合成过程的合成过程( (次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸) )a. IMPa. IMP的合成过程的合成过程 磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶 GAR GAR合成酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM FGAM合成酶合成酶 AIR AIR合成酶
5、合成酶IMPIMP生成总反应过程生成总反应过程腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMPIMP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 GMPGMP合成酶合成酶b.AMPb.AMP和和GMPGMP的生成的生成AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点 利用体内利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷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)过程,称为补救合成(或重新利用)途径。途径。2.2.嘌呤核
6、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 部位:骨髓、脑、脾部位:骨髓、脑、脾 意义:意义:(1) 缺乏从头途径有关酶,只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能利用从肝运来的嘌呤和核苷合成核苷酸核苷酸(2) 可节省能量就减少氨基酸的消耗可节省能量就减少氨基酸的消耗嘌呤核苷酸的相互转变嘌呤核苷酸的相互转变IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNHNH3 3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+HNADPH+H+ + NADPNADP+ +NHNH3 3黄嘌呤黄嘌呤核苷酸核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸天门冬氨
7、酸天门冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺CO2磷酸戊糖磷酸戊糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸嘧啶(二)嘧啶核苷酸合成(二)嘧啶核苷酸合成1.1.从头合成途径从头合成途径2.2.补救合成途径补救合成途径嘧啶核苷酸的合成代谢嘧啶核苷酸的合成代谢嘧啶环嘧啶环氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸(3 3)原料)原料磷酸核糖磷酸核糖:磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸(4 4)合成过程)合成过程a.a.尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺 + + HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶IIII2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸 + + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸b.b.胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成
8、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+Pic.dTMPc.dTMP(TMPTMP)的生成)的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPdTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP从头合成的调节从头合成的调节- -ATP + CO2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸嘌呤核
9、苷酸嘌呤核苷酸ATP + 5-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP- -2.2. 嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶 + + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP胸苷激酶:胸苷激酶: 正常肝活性正常肝活性 再生肝活性再生肝活性 恶性肿瘤中恶性肿瘤中核酸核酸核酸酶核酸酶第二节第二节 核酸的分解核酸的分解痛风痛风痛风症的治疗机制痛风症的治疗机制鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸
10、黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPIMPIMP(次黄嘌呤)(次黄嘌呤)GGXMPXMP(黄嘌呤)(黄嘌呤)黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶 (肝、肾、肠)(肝、肾、肠)二、嘧啶分解(略)二、嘧啶分解(略)氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶、区别区别氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 合成酶合成酶氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 合成酶合成酶分布分布肝细胞,线粒体肝细胞,线粒体所有细胞,胞浆所有细胞,胞浆氮源氮源氨氨谷氨酰胺谷氨酰胺功能功能合成尿素合成尿素合成嘧啶碱合成嘧啶碱人类染色体 人类基因组结构特
11、点人类基因组结构特点u结构庞大结构庞大 3 310109 9bpbpu以单个基因作为转录单位,每个基因有以单个基因作为转录单位,每个基因有自身的调节区。自身的调节区。u含有大量重复序列含有大量重复序列 u基因不连续性基因不连续性 内含子内含子 外显子外显子u非编码区较多非编码区较多 多于编码序列多于编码序列(9:1)(9:1)(1)1)依作用分依作用分u结构基因:决定蛋白质或酶结构基因:决定蛋白质或酶 分子结构分子结构; ;编码氨基酸编码氨基酸u调控基因:可调节控制结构调控基因:可调节控制结构 基因的表达基因的表达;(;(量变量变) )utRNAtRNA、rRNArRNA基因:基因:(2)(2
12、)基因的分子结构基因的分子结构A:A:编码链编码链B:B:模板链模板链( (反编码链反编码链) )人类结构基因结构人类结构基因结构: :编码区编码区外显子外显子: :具有编码意义的具有编码意义的DNADNA序列序列内含子内含子: :无编码意义的无编码意义的DNADNA序列序列侧翼序列侧翼序列调控区调控区前导区前导区尾部区尾部区启动子启动子: :启动启动RNARNA转录转录增强子增强子( (沉默子沉默子):):加快加快 ( (减缓减缓) )转录速度转录速度终止子终止子: :末端末端, ,终止转录终止转录上、下游的转录上、下游的转录但不翻译区但不翻译区转录起始点转录起始点TATA盒盒CAAT盒盒G
13、C盒盒 增强子增强子人类结构基因的结构示意图人类结构基因的结构示意图 AATAAA切离加尾切离加尾 终止子终止子 修饰点修饰点 外显子外显子 翻译起始点翻译起始点内内含含子子 OCT-1 启动子启动子从从基基因因到到蛋蛋白白的的转转录录和和翻翻译译过过程程ProteinDNA 染色体染色体( (高度绕曲的高度绕曲的DNADNA分子分子) )RNA(3)(3)基因的功能基因的功能u储存遗传信息储存遗传信息u遗传信息扩增和传递遗传信息扩增和传递 (复制和分配)(复制和分配)u遗传信息的表达遗传信息的表达转录转录翻译翻译逆转录逆转录mRNAmRNA蛋白质蛋白质DNADNA复制复制 三、遗传信息传递的
14、中心法则三、遗传信息传递的中心法则包括:基因的遗传和基因的表达包括:基因的遗传和基因的表达 遗传信息的传递与表达遗传信息的传递与表达DNADNA的生物合成(复制)的生物合成(复制)RNARNA的生物合成(转录)的生物合成(转录)蛋白质的生物合成(翻译)蛋白质的生物合成(翻译)基因基因表达表达( (一)一)DNADNA的生物合成的生物合成(半保留复制)(半保留复制)DNA DNA DNADNADNA在复制时在复制时,两条链解开,两条链解开分别作为分别作为模板模板,在在DNADNA聚合酶聚合酶的催化下按的催化下按碱基互补碱基互补(A=T,GA=T,GC C)的原则合成两条与模板链的原则合成两条与模
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