03第三章核酸的结构与功能ppt课件

1、第第 三三 章章核酸的结构和功能核酸的结构和功能生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材核核 酸酸(nucleic acid) 以核苷酸为基本组成单位、富含磷以核苷酸为基本组成单位、富含磷元素的酸性生物大分子化合物，携带和元素的酸性生物大分子化合物，携带和传递遗传信息传递遗传信息生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材核酸的分类及分布核酸的分类及分布 90% 90%以上分布于细胞核以上分布于细胞核携带遗传信息，决定细胞和携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型个体的基因型分布于胞核、胞液分布于胞核、胞液参与细胞内参与细胞内DNA遗传信息的遗传信息的表达表达(RNA)(DNA

2、)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸分类分类生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材第一节第一节核酸的分子组成核酸的分子组成The Molecular Organization The Molecular Organization of Nucleic Acidof Nucleic Acid生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材核酸的化学组成核酸的化学组成 1. 元素组成元素组成C、H、O、N、P9 % 10%）2. 分子组成分子组成 碱基碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖 磷酸磷酸(ph

3、osphate)生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材一、戊一、戊 糖糖（构成（构成RNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）OHOCH2OHOH脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)二、碱二、碱 基基生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材NNH132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧

4、啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材核苷：核苷：AR, GR, UR, CR脱氧核苷：脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR三、核苷、核苷酸与多核苷酸三、核苷、核苷酸与多核苷酸1. 核苷核苷(ribonucleoside)的形成的形成碱基和核糖脱氧核糖通碱基和核糖脱氧核糖通过糖苷键连接形成核苷脱氧核过糖苷键连接形成核苷脱氧核苷）苷）OHOCH2OHOHNNNH2O1 1生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材POO

5、OHOHOCH2OHOHNNNH2OOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP 2. 核苷酸的结构与命名核苷酸的结构与命名核苷脱氧核苷和磷酸以磷酸酯核苷脱氧核苷和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸脱氧核苷酸）键连接形成核苷酸脱氧核苷酸） 生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材一些重要的游离核苷酸及其衍生物一些重要的游离核苷酸及其衍生物 含核苷酸的生物活性物质：含核苷酸的生物活性物质： NAD+、NADP+、 CoA-SH、FAD 等都含有等都含有 AMP 多磷酸核苷酸：多磷酸核

6、苷酸：NMPNMP，NDPNDP，NTPNTP 环化核苷酸环化核苷酸: cAMP: cAMP，cGMPcGMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP+NAD+生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材第二节第二节核苷酸代谢核苷酸代谢Metabolism of NucleotidesMetabolism of Nucleotides生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸

7、核酸(RNA与与DNA)胰核酸酶胰核酸酶RNA酶酶DNA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(水解或磷酸解水解或磷酸解)戊糖或磷酸戊糖戊糖或磷酸戊糖碱基碱基核酸的消化核酸的消化排出，很排出，很少利用少利用生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材一、嘌呤核苷酸代谢一、嘌呤核苷酸代谢( (一嘌呤核苷酸的合成代谢一嘌呤核苷酸的合成代谢1. 嘌呤核苷酸的从头合成嘌呤核苷酸的从头合成2. 嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成3. 嘌呤核苷酸的相互转变嘌呤核苷酸的相互转变4. 脱氧脱氧(核酸核酸)核苷酸

8、的生成核苷酸的生成( (二二) )嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸的分解代谢生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材（一嘌呤核苷酸的合成代谢（一嘌呤核苷酸的合成代谢1. 从头合成途径从头合成途径 用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单等简单物质为原料，经过一系列酶促反应合成嘌呤核苷物质为原料，经过一系列酶促反应合成嘌呤核苷酸的途径酸的途径2. 补救合成途径补救合成途径 利用体内游离的嘌呤碱或嘌呤核苷经过简单的利用体内游离的嘌呤碱或嘌呤核苷经过简单的反应过程反应过程,合成嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材N1C

9、2N3C4C5C6N97NC8 甲酰基甲酰基(一碳单位一碳单位)甘氨酸甘氨酸CO2Asp甲酰基甲酰基(一碳单位一碳单位)Gln(酰胺基酰胺基)左一左一C，右一，右一C，甘氨当中站，甘氨当中站,两边坐谷氮，左上天冬氨两边坐谷氮，左上天冬氨, 头顶头顶CO2生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材（一嘌呤核苷酸的合成代谢（一嘌呤核苷酸的合成代谢1. 从头合成途径从头合成途径合成的原料合成的原料: CO2,甲酰基甲酰基,氨基酸等氨基酸等合成的场所合成的场所: 肝脏的胞液肝脏的胞液合成的过程合成的过程: 两个阶段两个阶段 次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸(IMP)的合成的合成 腺苷酸腺苷酸(A

10、MP)和鸟苷酸和鸟苷酸(GMP)的合成的合成生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材（一嘌呤核苷酸的合成代谢（一嘌呤核苷酸的合成代谢1.从头合成途径从头合成途径1) IMP的合成的合成(11步反应步反应)R-5-PAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P(PRPP)ATP5-磷酸核糖磷酸核糖磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸(1)具体合成过程具体合成过程PP-1-R-5-PGlnGlu酰胺转移酶酰胺转移酶酶酶3: 甘氨酰胺核苷酸合成酶甘氨酰胺核苷酸合成酶H2N-1-R-5-PH2C-NH2O=C-OHGly酶酶3 ATP, Mg2+H2C-NH2O=CNHR-5-P甘氨酰胺核苷酸甘

11、氨酰胺核苷酸(GAR)PRA转甲酰基酶转甲酰基酶FH4H2C-NH2O=CNHR-5-P甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸(GAR)N5,N10-甲炔基甲炔基FH4H2CO=CNHR-5-PNHCHOH2CCNHR-5-PNHCHOHN=Glu甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)GlnATP,Mg2+H2CCNHR-5-PNHCHOHN=AIR合成酶合成酶ATP,Mg2+,K+H2OCH2N-HCNR-5-PNCH甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸(AIR)R-5-PCH2NCNNCHCOHOCO2羧化

12、酶羧化酶5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧基羧基核苷酸核苷酸(CAIR)R-5-PCH2NCNNCHCOHOR-5-PCH2NCNNCHCONHHCH2CHOOCHOOCNHHHCH2CHOOCHOOCAsp5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧基羧基核苷酸核苷酸(CAIR)5-氨基咪唑氨基咪唑-4-(N-琥珀酸琥珀酸)-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸(SAICAR)ATP,Mg2+合成酶合成酶R-5-PCH2NCNNCHCONHHOOCHCH2CHOOC5-氨基咪唑氨基咪唑-4-(N-琥珀酸琥珀酸)-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸(SAICAR)R-5-PCH2NCNNCHCOH2NCOOHCHHCHOOC5-氨基咪唑

13、氨基咪唑-4-甲酰胺甲酰胺核苷酸核苷酸(AICAR)裂解酶裂解酶延胡索酸延胡索酸R-5-PCH2NCNNCHCOH2N5-氨基咪唑氨基咪唑-4-甲酰胺甲酰胺核苷酸核苷酸(AICAR)5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸(FAICAR)N10甲酰甲酰FH4FH4转甲酰酶转甲酰酶K+R-5-PC NCNNCHCOH2NHCOHR-5-PCNCNNCHCOHHNHCOHR-5-PC NCNNCHCOHNHC5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸(FAICAR)H2O次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸(IMP)环水解酶环水解酶112) 腺苷酸和鸟苷酸的合成腺苷酸和鸟

14、苷酸的合成R-5-PC NCNNCHCOHNHCIMPR-5-PC NCNNCHCNHCNHHOOCCH2CHCOOH腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶AMPSAsp, Mg2+,GTPR-5-PC NCNNCHCNHCNHHOOCCH2CHCOOHR-5-PC NCNNCHCNHCNH2COOHCHHCHOOC腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸(AMPS)腺苷酸腺苷酸(AMP)延胡索酸延胡索酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸裂解酶裂解酶生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材R-5-PC NCNNCHCOHNHCIMPR-5-PC NCNNCHCOHNCONAD+ H2ONADH+H

15、+XMP黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸IMP脱氢酶脱氢酶生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材H2NR-5-PC NCNNCHCOHNCR-5-PC NCNNCHCOHNCOGlnGluGMP合成酶合成酶Mg2+, ATPXMPGMP生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材AMP腺苷酸激酶腺苷酸激酶ADPATPADPATPADP腺苷酸激酶腺苷酸激酶ATPGMP鸟苷酸激酶鸟苷酸激酶GDPATPADPATPADP鸟苷酸激酶鸟苷酸激酶GTP生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材(2) 嘌呤核苷酸从头合成的调节嘌呤核苷酸从头合成的调节主要通过产物的负反馈调节主要通过产

16、物的负反馈调节调节包括调节包括: 2个长反馈和个长反馈和2个短反馈个短反馈ATPGTPR-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺酰胺转移酶转移酶PRAIMPAMPSAMPADPXMPGMPGDP2个长反馈个长反馈生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材2个短反馈个短反馈IMPAMPSXMPAMPADPGMPGDPGTPATPATPGTP生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材2. 补救合成途径补救合成途径(1) 嘌呤碱与嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸直接合成嘌呤核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸次黄嘌呤次黄嘌

17、呤-鸟嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶(HGPRT)PRPPPPi腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）HGPRT活性高活性高APRT活性低活性低90%嘌呤碱嘌呤碱（一嘌呤核苷酸的合成代谢（一嘌呤核苷酸的合成代谢生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材2. 补救合成途径补救合成途径(1) 嘌呤碱与嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸直接合成嘌呤核苷酸腺嘌呤腺嘌呤+1-磷酸核糖磷酸核糖腺苷腺苷+Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶(2) 腺嘌呤与腺嘌呤与1-磷酸核糖生成腺苷磷酸核糖生成腺苷, 再生成腺再生成腺 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸腺苷腺苷

18、+ATP腺苷激酶腺苷激酶腺苷酸腺苷酸+ADP生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材生理意义生理意义减少从头合成时能量和原料的消耗减少从头合成时能量和原料的消耗节省节省: 某些器官某些器官(脑脑,骨髓和脾骨髓和脾)合成核苷酸的途径合成核苷酸的途径遗传疾病遗传疾病Lesch-Nyhan 莱莱-尼综合征尼综合征,自毁容貌综合征自毁容貌综合征-罕见的性染色体罕见的性染色体X连锁遗传病连锁遗传病生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材自毁容貌综合征自毁容貌综合征HGPRT基因缺陷基因缺陷嘌呤合成过多，高嘌呤合成过多，高尿酸血症，痛风伴尿酸血症，痛风伴有咬指咬唇的强迫有咬指咬唇的

19、强迫性自残行为，自毁性自残行为，自毁容貌容貌3. 脱氧脱氧(核糖核糖)核苷酸的合成核苷酸的合成在核苷二磷酸水平在核苷二磷酸水平被还原而成被还原而成OHOPOOHH碱基碱基HOHHHOOOHOPHOOHOPOHH碱基碱基HOHHHOOOHOPHONADPH+H+NADP+ +H2O核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶dNDPNDP生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材脱氧核苷酸的具体生成过程脱氧核苷酸的具体生成过程NDPdNDPNADP+NADPH+H+还原型硫氧化还原型硫氧化还原蛋白还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化氧化型硫氧化S还原蛋白还原蛋白S核糖核苷酸还原核糖核苷酸还原酶酶,Mg

20、2+硫氧化还原蛋白还原酶硫氧化还原蛋白还原酶(FAD)生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材NDPdNDP核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶ADPdADP核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶GDPdGDP核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶UDPdUDP核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶CDPdCDP核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶TDPdTDP生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材dNDP+ATPdNTP+ADP激酶激酶激酶激酶dCDP+ATPdCTP+ADPdUDP+ATPdUTP+ADP激酶激酶dGDP+ATPdGTP+ADP激酶激酶dADP+ATPdATP +ADP激酶

21、激酶生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材核苷酸分解代谢核苷酸分解代谢大致过程大致过程核苷酸核苷酸核苷核苷PiPi1-磷酸核糖磷酸核糖碱基碱基补救途径补救途径分解代谢分解代谢5-磷酸核糖磷酸核糖PRPP终末产物经尿排出终末产物经尿排出核苷酸酶核苷酸酶磷酸化酶磷酸化酶1-磷酸核糖磷酸核糖变位酶变位酶生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材（二嘌呤核苷酸的分解代谢（二嘌呤核苷酸的分解代谢AMPIGMPGX黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸尿酸生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材正常人血浆尿酸含量：正常人血浆尿酸含量：0.120.36mmo

22、l/L 血尿酸血尿酸0.48mmol/L(8mg%)时可析出结晶时可析出结晶 沉积在关节和软骨等处沉积在关节和软骨等处 痛风症痛风症进食高嘌呤膳食时进食高嘌呤膳食时体内核酸大量分解体内核酸大量分解(白白血病血病,恶性肿瘤）恶性肿瘤）肾脏疾病尿酸排泄障碍肾脏疾病尿酸排泄障碍血中尿酸血中尿酸临床上用别嘌呤醇治疗临床上用别嘌呤醇治疗痛风症痛风症生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材别嘌呤醇治疗痛风症的作用机制别嘌呤醇治疗痛风症的作用机制C OHNNNHHNN OHNNNHCH次黄嘌呤次黄嘌呤别嘌呤醇别嘌呤醇PRPP别嘌呤醇核苷酸别嘌呤醇核苷酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸从头合成的酶从头合成的酶

23、黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸合成反响反响N OHNNNRN OHNNNH核糖核糖1-磷酸磷酸Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶2H+O2._O2+H2O黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶N OHNNNHHON OHNNNHHOO2H+O2._O2+H2O黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸最终产物最终产物生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材二、嘧啶核苷酸代谢二、嘧啶核苷酸代谢( (一一) ) 嘧啶核苷酸的合成代谢嘧啶核苷酸的合成代谢1. 嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成2. 嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成(

24、(二二) ) 嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸的分解代谢生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材(一一) 嘧啶核苷酸的合成代谢嘧啶核苷酸的合成代谢1. 从头合成途径从头合成途径 先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生成嘧先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸。啶核苷酸。NCNCCCAspCO2GlnNH2HCH2CHOOCHOOC生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材1) 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成-6步反应步反应HCO3_+Gln2ATPGlu2ADP+PiNH2O=CO氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶II P_(一一)

25、嘧啶核苷酸的合成代谢嘧啶核苷酸的合成代谢1. 从头合成途径从头合成途径(1) 基本合成过程基本合成过程生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶II分布分布线粒体线粒体(肝肝)胞液胞液(各种细胞各种细胞)氮源氮源氨氨谷氨酰胺谷氨酰胺变构激活剂变构激活剂N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸无无变构抑制剂变构抑制剂无无UMP(哺乳动物哺乳动物)功能功能尿素合成尿素合成嘧啶合成嘧啶合成(CPS-I)(CPS-II)NH2O=CO P氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸HOOCCH2CH

26、COOHH2N+COH2NCCH2CHCOOHNHOHO天冬氨酸氨基天冬氨酸氨基甲酰基转移酶甲酰基转移酶PiAsp氨基甲酰天冬氨酸氨基甲酰天冬氨酸OCOHNCCHHCHCOOHNHNAD+NADH+H+COHNCCHCCOOHNHO乳清酸乳清酸二氢乳清酸二氢乳清酸H2O脱氢酶脱氢酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸酶COHNCCHCCOOHNHO乳清酸乳清酸COHNCCHCCOOHNOR-5-PPRPPPPi磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶乳清酸核苷酸乳清酸核苷酸(OMP)COHNCCHCHNOR-5-PCO2尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸(UMP)脱羧酶脱羧酶生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材A

27、TP2) 胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸(CTP)的合成的合成COHNCCHCHNOR-5-P尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDPUMP二磷酸二磷酸 尿苷激酶尿苷激酶ADPUTPCONCCHCHNNH2R-5-P-P-PGln, ATP Glu, ADP+Pi ATPADPCTPCTP合成酶合成酶生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材COHNCCHCHNOdR-5-PdCMPdUDPPiNH3dUMPCOHNCC-CH3CHNOdR-5-PdTMP合成酶合成酶FH2N5,N10-甲烯甲烯FH4FH4FH2还原酶还原酶NADPH+H+NADP+dTMPATP激酶激酶dTDP激酶激酶ADPdTTPA

28、TPADPdTMP3) 脱氧胸腺嘧啶核苷酸脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP)的合成的合成(2) 从头合成的调节从头合成的调节ATP+CO2+GlnPRPP氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸PRPPATP+ 5-磷酸核糖磷酸核糖OMPUMPUTPCTP嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸由合成产物对由合成产物对3个关键酶个关键酶酶酶1：CPS-II酶酶2：天冬氨酸氨甲酰转移酶：天冬氨酸氨甲酰转移酶酶酶3：PRPP合成酶合成酶Asp的负反馈调节来实现。的负反馈调节来实现。生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材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+P

29、RPP嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶乳清酸乳清酸胞嘧啶胞嘧啶嘧啶核苷嘧啶核苷+ATP嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸+ADP核苷激酶核苷激酶胸苷激酶胸苷激酶,TK与恶性肿瘤与恶性肿瘤总结总结5-P-RPRPPIMPdAMPGMPdGMPAMPdADPGDPdGDPADPdATPGTPdGTPATPUMPCMPdUMPUDPCDPdUDPUTPCTPdUTPdTMPdCMPdTDPdCDPdTTPdCTPCO2+GlnH2N-CO-POMP核苷酸的从头合成过程总结核苷酸的从头合成过程总结dUDPdCMPdUMP(二二) 嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核

30、苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸磷酸酶磷酸酶嘧啶核苷嘧啶核苷核苷酶核苷酶嘧啶嘧啶CONCCHCHNNH2HCOHNCCHCHNOHNH3COHNCCH2CH2NOHNADPH+H+ NADP+H2OCOH2NCCH2CH2NOHHOH2OCO2+NH3H2N-CH2-CH2-COOH-丙氨酸丙氨酸胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶COHNCC-CH3CHNOHNADPH+H+NADP+COHNCCH-CH3CH2NOHCOH2NCCH-CH3CH2NOHHOH2OCO2+NH3-氨基异丁酸氨基异丁酸H2N-CH2-CH-COOHCH3-脲基异丁酸脲基异丁酸H2O胸腺嘧啶胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶

31、生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 核苷酸抗代谢物主要是一些嘌呤、嘧啶、核苷酸抗代谢物主要是一些嘌呤、嘧啶、核苷、氨基酸或叶酸等的类似物核苷、氨基酸或叶酸等的类似物 采用竞争性抑制方式抑制合成代谢中的采用竞争性抑制方式抑制合成代谢中的酶，从而干扰和阻断核苷酸的合成酶，从而干扰和阻断核苷酸的合成, 从而进从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成 由于肿瘤的核酸与蛋白质代谢旺盛由于肿瘤的核酸与蛋白质代谢旺盛, 因此抗代谢物可用于肿瘤的化疗因此抗代谢物可用于肿瘤的化疗三、核苷酸的抗代谢物三、核苷酸的抗代谢物生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本

32、科教材（一嘌呤核苷酸的抗代谢物（一嘌呤核苷酸的抗代谢物1. 嘌呤类似物嘌呤类似物8-氮杂鸟嘌呤氮杂鸟嘌呤N OHNNNHN SHNNNHN SHNNNHH2NN OHNNNHN6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤6-巯基嘌呤巯基嘌呤（6-MP）2. 氨基酸类似物氨基酸类似物 抑制有抑制有Gln参与的反应参与的反应H2NCCH2CH2CHCOOHONH2N+ NCH2COCH2CHCOOHONH2N+ NCH2CCH2CH2CHCOOHONH2谷氨酰胺谷氨酰胺氮杂丝氨酸重氮乙酰丝氨酸）氮杂丝氨酸重氮乙酰丝氨酸）6-重氮重氮-5-氧正亮氨酸氧正亮氨酸（一嘌呤核苷酸的抗代谢物（一嘌呤核苷酸的抗代

33、谢物3. 叶酸类似物叶酸类似物 抑制有一碳单位参与的反应抑制有一碳单位参与的反应R=H，氨喋呤，氨喋呤R=CH3，氨甲喋，氨甲喋呤呤N NH2NNNHH2NCH2NRCNCHOCH2CH2COOHCOOHHNNCHCH2NHCNCHOCH2CH2COOHCOOHHH2NNOHNH5,6,7,8四氢叶酸四氢叶酸（一嘌呤核苷酸的抗代谢物（一嘌呤核苷酸的抗代谢物PRPPGln6MP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸PRAGARFGARFGAMMTX氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸AICARMTXFAICARIMPAMPGMPPRPPPPiPPiPRPP6MP6MP6MP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸AIGPRPPPPi嘌呤核苷酸抗代谢

34、物的作用嘌呤核苷酸抗代谢物的作用生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 (二二) 嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶核苷酸的抗代谢物 嘧啶、嘧啶核苷类似物嘧啶、嘧啶核苷类似物:5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶阿糖胞苷阿糖胞苷环胞苷环胞苷NNHOOFHHOH2CHHHOOHHHOCCCNNCONH2HOH2CHHOHHHOCCCNNCNHHClO生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材UMPUDPUTPdUDPdUMPdTMPCTPCDPdCDPMTX5FU阿糖胞苷阿糖胞苷氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材第三节第三节DNADNA的结构与功能的结构与功能

35、Dimensional Structure Dimensional Structure and Function of DNAand Function of DNA生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材5 端端3 端端核苷酸的连接核苷酸的连接 核苷酸之间核苷酸之间以磷酸二酯键连以磷酸二酯键连接形成多核苷酸接形成多核苷酸链，即核酸链，即核酸CGA生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材一、核酸的一级结构一、核酸的一级结构核酸中核苷酸的排列顺序核酸中核苷酸的排列顺序核苷酸间的差异主要是碱基核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列不同，所以也称为碱基序列5端端3端端

36、CGA生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材A G P5 P T PG PC PT P OH 3 核酸的书写方法核酸的书写方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材DNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 n20世纪世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是遗年代，大多数科学家认为蛋白质是遗传物质，而不是传物质，而不是DNAn1944年年Avery等利用从致病肺等利用从致病肺炎球菌中提取的炎球菌中提取的DNA使另一使另一种非致病性肺炎球菌的遗传种非致病性肺炎球菌的遗传性状改变而成为致病菌，证性

37、状改变而成为致病菌，证实了遗传物质是实了遗传物质是DNA而不是而不是蛋白质蛋白质 Avery生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材DNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 n1951年，年， Pauling利用利用X线线晶体衍射技术研究晶体衍射技术研究角蛋白角蛋白的空间结构，发现了蛋白的空间结构，发现了蛋白质的质的螺旋结构螺旋结构 n螺旋结构理论首次用分子形螺旋结构理论首次用分子形成螺旋这种方式解释生物大成螺旋这种方式解释生物大分子的空间结构分子的空间结构 Linus Pauling生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学

38、专业本科教材DNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 nFranklin获得高质量的获得高质量的DNA X射线衍射图谱射线衍射图谱 生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材DNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 nWilkins通过通过 X射射线衍射获得了精确线衍射获得了精确的的DNA分析数据分析数据 生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材DNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 n1952年，年， Chargaff等科学家等科学家采用层析和紫外吸收光谱分采用层析和紫外吸收光谱分析等技术发现了析等技术发现了DNA碱基的碱基的组成规律组成规律Char

39、gaff定律）定律） Chargaff生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材DNA双螺旋结构的研究背景双螺旋结构的研究背景 n综合了前人的研究成果，综合了前人的研究成果，Watson和和 Crick提出了提出了DNA分子的双螺旋结构分子的双螺旋结构模型模型 ，并于，并于1953年年4月在月在英国英国杂志上发杂志上发表表 Watson Crick生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材二、二、 DNA的二级结构的二级结构双螺旋结构双螺旋结构生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材DNA双螺旋结构模型要点双螺

40、旋结构模型要点 两条链呈反向平行围绕两条链呈反向平行围绕同一公共轴形成右手螺同一公共轴形成右手螺旋，双螺旋表面形成小旋，双螺旋表面形成小沟和大沟相间沟和大沟相间生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 脱氧核糖和磷酸位于双脱氧核糖和磷酸位于双螺旋结构的外侧，而碱螺旋结构的外侧，而碱基位于内侧与对侧的碱基位于内侧与对侧的碱基通过氢键形成配对基通过氢键形成配对 A-T通过两个氢键配对，通过两个氢键配对，G-C通过三个氢键配对通过三个氢键配对生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材碱基互补配对碱基互补配对 生物化学生物化学护理学专业本

41、科教材护理学专业本科教材DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 碱基堆积力和氢键是维持碱基堆积力和氢键是维持双螺旋结构稳定性的主要双螺旋结构稳定性的主要作用力作用力双 螺 旋 结 构 的 直 径 为双 螺 旋 结 构 的 直 径 为2.37nm，相邻碱基之间的，相邻碱基之间的堆积距离堆积距离0.34nm。双螺旋。双螺旋结构旋转一圈为结构旋转一圈为10.4个碱个碱基对，螺距为基对，螺距为 3.54nm 生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材DNA双螺旋结构的多样性双螺旋结构的多样性生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材三、三、DNA的超螺旋结构的超螺旋结构超螺旋结

42、构超螺旋结构(superhelix 或或supercoil)： DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方向相同双螺旋方向相同 负超螺旋负超螺旋(negative supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方向相反双螺旋方向相反 生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材意义意义DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于化及其调控对于DNA复制和复制和RNA转录过转录过程具有关键作用。程具有关键作用。 生物化学生物化学

43、护理学专业本科教材护理学专业本科教材原核生物原核生物DNA的超螺旋结构的超螺旋结构生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材真核生物真核生物DNA的核小体结构的核小体结构真核生物染色体由真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，和蛋白质构成，其基本单位是核小体其基本单位是核小体(nucleosome)。核小体的组成核小体的组成DNADNA：约：约200bp 200bp 组蛋白：组蛋白：H1H1 H2A H2A，H2BH2B H3 H3 H4 H4生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专

44、业本科教材四、四、DNA的功能的功能DNA的基本功能是以基因的形式的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础也是个体生命活动的信息基础基因从结构上定义，是指基因从结构上定义，是指DNA分子分子中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能决定了基因的功能 生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材第四节第四节 RNA的结构与功能的结构与功能Structure and Function of RNA生物化学生物

45、化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材RNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能核核蛋蛋白白体体RNA信信使使RNA转转运运RNA核核内内不不均均一一RNA核核内内小小RNA胞胞浆浆小小RNA 细细胞胞核核和和胞胞液液线线粒粒体体功功能能rRNAmRNA mtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核核蛋蛋白白体体组组分分蛋蛋白白质质合合成成模模板板转转运运氨氨基基酸酸成成熟熟mRNA的的前前体体参参与与hnRNA的的剪剪接接、转转运运rRNA的的加加工工、修修饰饰蛋蛋白白质质内内质质网网定定位位合合成成的的信信号号识识别别体体的的

46、组组分分核核仁仁小小RNA核核蛋蛋白白体体RNA信信使使RNA转转运运RNA核核内内不不均均一一RNA核核内内小小RNA胞胞浆浆小小RNA 细细胞胞核核和和胞胞液液线线粒粒体体功功能能rRNAmRNA mtrRNAtRNAmtmRNAmttRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核核蛋蛋白白体体组组分分蛋蛋白白质质合合成成模模板板转转运运氨氨基基酸酸成成熟熟mRNA的的前前体体参参与与hnRNA的的剪剪接接、转转运运rRNA的的加加工工、修修饰饰蛋蛋白白质质内内质质网网定定位位合合成成的的信信号号识识别别体体的的组组分分核核仁仁小小RNA生物化学生物化学护理学专业本科

47、教材护理学专业本科教材一一 、信使、信使RNAhnRNA 内含子内含子(intron)(intron)mRNA * mRNA成熟过程成熟过程 外显子(exon)生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材mRNA结构特点结构特点1. 大多数真核大多数真核mRNA的的5末端均在转录后加末端均在转录后加上一个上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C 2 也 是 甲 基 化 ， 形 成 帽 子 结 构 ：也 是 甲 基 化 ， 形 成 帽 子 结 构 ：m7GpppNm-2. 大多数真核大多数真核mRNA的的3末端有一个多聚末端有一个多聚腺苷酸腺苷酸(polyA)

48、构造，称为多聚构造，称为多聚A尾。尾。生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材帽子结构帽子结构生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材mRNA核内向胞质的转位核内向胞质的转位mRNA的稳定性维系的稳定性维系翻译起始的调控翻译起始的调控 帽子结构和多聚帽子结构和多聚A尾的功能尾的功能生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材mRNA的功能的功能 作为翻译的模板来指导蛋白质的生物合成作为翻译的模板来指导蛋白质的生物合成 DNAmRNA蛋白蛋白转录转录翻译翻译原核细胞原核细胞 细胞质细胞质细胞核细胞核DNA内含子内含子外显子外显子转录转录转录后剪接转录后剪接转运转运

49、mRNAhnRNA翻译翻译蛋白蛋白真核细胞真核细胞 生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材tRNA的一级结构特点的一级结构特点 含含 10 % 20% 稀有碱基，如稀有碱基，如 DHU 3 末端为末端为 CCA-OH 5 末端大多数为末端大多数为G 具有具有 TC 二、转运二、转运RNA的的NNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSO2N,2N二甲基鸟嘌呤二甲基鸟嘌呤N6-异戊烯腺嘌呤异戊烯腺嘌呤双氢尿嘧啶双氢尿嘧啶4-巯尿嘧啶巯尿嘧啶 稀有碱基稀有碱基 生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材tRNA的二级结构的

50、二级结构三叶草形三叶草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU环环 反密码环反密码环 额外环额外环 TC环环氨基酸臂氨基酸臂额外环额外环生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材tRNA的三级结构的三级结构 倒倒L形形tRNA的功能的功能活化、搬运氨基酸活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋到核糖体，参与蛋白质的翻译白质的翻译生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材rRNA的结构的结构三、核糖体三、核糖体RNArRNA的功能的功能参与组成核糖体，参与组成核糖体，作为蛋白质生物合作为蛋白质生物合成的场所。成的场所。生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材核糖体的组成核糖体的组成原

51、核生物（以大肠杆菌为例）原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为例）真核生物（以小鼠肝为例）小亚基小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸个核苷酸18S1874个核苷酸个核苷酸蛋白质蛋白质21种种占总重量的占总重量的40%33种种占总重量的占总重量的50%大亚基大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸28S5.85S5S4718个核苷酸个核苷酸160个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸蛋白质蛋白质31种种占总重量的占总重量的30%49种种占总重量的占总重量的35%生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材四四 、其他、其他RNA 除了上述三种除了上述三种RNA外，细胞的不同外，细胞的不同部位存在的许多其他种类的小分子部位存在的许多其他种类的小分子RNA，统称为非，统称为非mRNA小小RNA(small non-messenger RNAs, snmRNAs) snmRNAs生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材snmRNAs的种类的种类核内小核内小