生物化学第九章-核酸代谢 课件

第十章核酸代谢第十章1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2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核酸(RNA与DNA)胰核酸酶RNA酶DNA酶(磷酸二酯酶)3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）嘌呤核苷酸合成磷酸戊糖嘌呤核苷酸嘌呤第二节核酸的代谢一、单核4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5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－FH4N5N10＝CH－FH4嘌呤环中第4、5位碳原子来自甘氨酸。(3)合成原料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6(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）15(4)过程a.IMP的合成:生物体嘌呤核苷酸合成途b.AM7R-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)R-5′-PATPAMPPRPP合成酶PRPP在甘氨酸、一碳8a.IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶②GAR合成酶③转甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶a.IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶9生物化学第九章—核酸代谢课件10IMP生成总反应过程10IMP生成总反应过程1011①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶b.AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶b.AMP和GM12AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGD13•在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环•IMP的合成需5个ATP或6个高能磷酸键。•IMP→GMP需1个ATP•

IMP→AMP需1个GTP。嘌呤核苷酸从头合成特点•在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环嘌呤核苷酸从头合成特点14

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15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部位：骨髓、脑、脾(2)可节省能量就减少氨基酸的消耗16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+NH3H2O黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代XMPGMPNH3腺17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181.从头合成途径2.补救合成途径嘧啶核苷酸的合成代谢1.嘧啶核苷酸的从头合成（1）部位：所有细胞，胞液（2）特点：先合成环，再与磷酸核糖连接1.从头合成途径嘧啶核苷酸的合成代谢1.嘧啶核苷酸的19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GLnCO2嘧啶环氨基甲天冬氨酸（3）原料磷酸核糖：磷酸核糖焦磷酸GLn20（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II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸（4）合成过程a.尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+HCO3-21生物化学第九章—核酸代谢课件22b.胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi54b.胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷23c.dTMP（TMP）的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPc.dTMP（TMP）的生成TMP合酶N5,N10-甲烯F24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UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-从头合成的调节---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷252.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↑↑（U、T、乳清酸）2.嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷+26核酸核酸酶第二节核酸的分解痛风核酸核酸酶第二节核酸的分解痛风27临床：代谢异常血中尿酸↑

痛风症治疗药物：别嘌呤醇机制：别嘌呤醇与次黄嘌呤结构相似，可竞争性抑制黄嘌呤氧化酶活性，减少尿酸生成，从而达到治疗痛风的目的。临床：代谢异常血中尿酸↑机制：别嘌呤醇与次黄嘌呤结构相似，28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29嘌呤碱的最终代谢产物AMPGMPIMP（次黄嘌呤）GXMP（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶（肝、肾、肠）一、嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤碱的最终AMPGMPIMPGXMP黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化30二、嘧啶分解（略）二、嘧啶分解（略）31氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ、Ⅱ区别氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ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氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ、Ⅱ区别氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸分布肝细32二、基因组和基因基因组：是细胞或生物体内一套完整的遗传物质。原核生物：基因组就是整个染色体。人类基因组：⑴核基因组⑵线粒体基因组二、基因组和基因33人类染色体人类染色体34人类基因组结构特点结构庞大

3×109bp以单个基因作为转录单位，每个基因有自身的调节区。含有大量重复序列

基因不连续性

内含子外显子非编码区较多

多于编码序列(9:1)人类基因组结构特点结构庞大3×109bp352.基因是基因组中的一个功能性遗传单位。基因是携带一定遗传信息的特定DNA片断，它可以通过转录和翻译等过程表达具有一定生物学功能的多肽链或RNA。2.基因是基因组中的一个功能性遗传单位。36（1)依作用分结构基因：决定蛋白质或酶分子结构;编码氨基酸调控基因：可调节控制结构基因的表达;(量变)tRNA、rRNA基因：（1)依作用分结构基因：决定蛋白质或酶37(2)基因的分子结构A:编码链B:模板链(反编码链)(2)基因的分子结构A:编码链38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39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

OCT-1：ATTTGCAT八聚体启动子转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒增强子人类结构基因的40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从ProteinDNA染色体RNA41(3)基因的功能储存遗传信息遗传信息扩增和传递（复制和分配）遗传信息的表达(3)基因的功能储存遗传信息遗传信息扩增和传递遗传信息的表达42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转录翻译逆转录mRNA蛋白质DNA复制三、遗传信息传递的中43

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）基因表达遗传信息的传递与表达DNA的生物合成（复制）RNA的生物合44(一）DNA的生物合成（半保留复制）DNADNA(一）DNA的生物合成DNADNA45DNA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在复制时，两条链解开分别作为模板，在DNA聚合酶的催化46DNA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3’5’5’3’3’5’3’5’半保留复制2股新DNA链,与模板链互补DNA分子2股DNA单链－模板链碱基互补配对解螺旋2股新链分47原料：dATP，dGTP，dCTP，dTTP模板：解开成单链的DNA母链（2条单链）引物：RNA引物酶：DNA聚合酶、解旋酶原则:碱基互补A＝T,G≡

C方向：5’→3’（新链）1、DNA合成条件：原料：dATP，dGTP，dCTP，dTTP1、DNA合成条48生物化学第九章—核酸代谢课件492、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′5′3′5′3DNA复制起始过程:解链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50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。′5′3′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D51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′5′3′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D52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′5′3′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单53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′5′3′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D54DNA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。AG

T

AC

TA

A

T

DNA聚合酶ⅢACGACGTT引物原料5′3′模板方向：5′3′DNA复制的延伸1.DNA聚合酶把新生链的第一个脱氧核苷55AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGTTTT

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Ⅲ原料5′3′AGTACTAATAGCGACGGTTTT组成56AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTTTA引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGGTTTTA引物D57AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTTGTTA引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGTTGTTA引物D58AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTGTTAA引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGTGTTAA引物D59AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAAT引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGGTTAAT引物D60AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAATA引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGGTTAATA引物61AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGTTAATAT引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGCGGTTAATAT引物62AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATC引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGGCGGTTAATATC引物63AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板链DNA新链引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGGCGGTTAATATCDN64AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板链DNA新链引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGGCGGTTAATATCDN65ATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGTAGGCTCTAGGATCCGAGATCC+母链母链子链母代DNA2个子代DNADNA聚合酶RNA引物原料ATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGA66DNA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，这种复制方式称为半保留复制。半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按67AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链DNA

复制过程中形成的复制叉子代DNA

ATCGATTAATAT+母链DNA复制过程中形成的复制叉68复制的半不连续性3535解链方向3´5´3´3´5´领头链随从链半不连续复制：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。复制的半不连续性3535解链方向3´5´3´3´5´69生物化学第九章—核酸代谢课件70DNA合成过程概况：先由引物酶合成RNA引物，再由DNA聚合酶Ⅲ在引物3’合成DNA链，然后由DNA聚合酶Ⅰ切除引物并填补空隙，最后由连接酶连成完整的链。DNA合成过程概况：先由引物酶合成RNA引物，再由DNA聚714、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。4、DNA复制的意义：DNA半保留复制具有高度准确性，保证遗72（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。（二）RNA的合成－转录1.合成方式：转录以一条D73原料：ATP，GTP，CTP，UTP模板：DNA模版链(一条单链）酶：RNA聚合酶＝核心酶(由ααββˊ四个亚基构成)＋σ因子原则：碱基互补A＝U,G≡

C方向：5’→3’2.合成条件原料：ATP，GTP，CTP，UTP2.合成条件74DNA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DNA分子其中一股DNA母链－模板一条RNA链,与模板链互补75ATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGATCCUAGGCUCUAGG模板链RNA链原料模板链UAGGCUCUAGG转录释放ATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGA764）转录产物：单链RNAmRNAtRNArRNA5）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4）转录产物：单链RNAmRNA5）转录意义：抄录DNA遗传77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①首、尾的修饰a.5端形成帽子结构(m7GpppGp)真核细胞mRNA的一般结构为：AUG帽状不翻翻译区UGA不翻78帽子结构:mGpppG,

7－甲基三磷酸双鸟苷帽子结构:mGpppG,

7－甲基三磷酸双鸟苷79帽子的功能:在蛋白质合成中,供核糖体小亚基识别与结合;保护合成中的转录产物RNA,免受核酸外切酶降解；使成熟的转录产物从核内输送到胞质。帽子的功能:在蛋白质合成中,供核糖体小亚基识别与结合;805pppGp…5GpppGp…pppGppi鸟苷酸转移酶5

m7GpppGp…甲基转移酶SAM帽子生成过程5ppGp…磷酸酶Pi5pppGp…5GpppGp…pppGppi鸟苷酸81b.3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyA)维持mRNA作为翻译模板的活性；增加mRNA本身的稳定性。功能：b.3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyA)维持mRN82②

mRNA的剪接除去内含子，连接外显子。②mRNA的剪接除去内含子，连接外显子。832.tRNA的转录后加工在酶的作用下，从5末端和3末端切除多余核苷酸；切除内含子进行剪接作用；3末端加CCA-OH；碱基修饰2.tRNA的转录后加工在酶的作用下，从5末端和3末端切84tRNA基因及转录初级产物RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNAtRNA基因及转录初级产物RNApolⅢTGGCNNAG85RNAaseP、D内切酶RNAaseP、D内切酶86tRNA核苷酸转移酶、连接酶ATPADPtRNA核苷酸转移酶、连接酶ATPADP87碱基修饰甲基化

A→mA（或mG）还原反应UDHU核苷内的转位反应尿苷假尿苷（）脱氨反应AMPIMP碱基修饰甲基化A→mA（或mG）883.rRNA的转录后加工真核细胞的rRNA基因属于丰富基因族的DNA序列;即染色体上纵列串联基因单位的重复。3.rRNA的转录后加工真核细胞的rRNA基因属于丰富89生物化学第九章—核酸代谢课件90小结：

复制、转录的相似性及区别相似性：

都是酶促的核苷酸聚合过程以DNA为模板都需依赖DNA的聚合酶生成磷酸二酯键方向：5→3遵从碱基配对规律小结：91A-U，T-A，G-CA-TG-CmRNA，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A-U，T-A不需要，G-C需要GC配对引物，，（RNApolDNAdNT复制复制和转录的区别A-U，T-A，G-CA-TG-CmRNA，tRNA，rRN9216、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．β-氨基酸 C．NH3 D．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16、人体内嘌呤碱基分解的终产物是935、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5、脑和骨髓主要靠从头合成途径合成嘌呤核苷酸。9418、嘌呤核苷酸从头合成时首先生成的是

A．GMPB．AMPC．IMPD．ATP20、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18、嘌呤核苷酸从头合成时首先生成的是

A．GMP952．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2．下列哪些情况可能与痛风症的产生有关？96第十章核酸代谢第十章97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98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核酸(RNA与DNA)胰核酸酶RNA酶DNA酶(磷酸二酯酶)99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）嘌呤核苷酸合成磷酸戊糖嘌呤核苷酸嘌呤第二节核酸的代谢一、单核100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101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－FH4N5N10＝CH－FH4嘌呤环中第4、5位碳原子来自甘氨酸。(3)合成原料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102(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）15(4)过程a.IMP的合成:生物体嘌呤核苷酸合成途b.AM103R-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)R-5′-PATPAMPPRPP合成酶PRPP在甘氨酸、一碳104a.IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶②GAR合成酶③转甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶a.IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶105生物化学第九章—核酸代谢课件106IMP生成总反应过程10IMP生成总反应过程10107①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶b.AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶b.AMP和GM108AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGD109•在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环•IMP的合成需5个ATP或6个高能磷酸键。•IMP→GMP需1个ATP•

IMP→AMP需1个GTP。嘌呤核苷酸从头合成特点•在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环嘌呤核苷酸从头合成特点110

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111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部位：骨髓、脑、脾(2)可节省能量就减少氨基酸的消耗112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+NH3H2O黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代XMPGMPNH3腺113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1141.从头合成途径2.补救合成途径嘧啶核苷酸的合成代谢1.嘧啶核苷酸的从头合成（1）部位：所有细胞，胞液（2）特点：先合成环，再与磷酸核糖连接1.从头合成途径嘧啶核苷酸的合成代谢1.嘧啶核苷酸的115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GLnCO2嘧啶环氨基甲天冬氨酸（3）原料磷酸核糖：磷酸核糖焦磷酸GLn116（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II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸（4）合成过程a.尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+HCO3-117生物化学第九章—核酸代谢课件118b.胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi54b.胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷119c.dTMP（TMP）的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPc.dTMP（TMP）的生成TMP合酶N5,N10-甲烯F120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UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-从头合成的调节---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷1212.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↑↑（U、T、乳清酸）2.嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷+122核酸核酸酶第二节核酸的分解痛风核酸核酸酶第二节核酸的分解痛风123临床：代谢异常血中尿酸↑

痛风症治疗药物：别嘌呤醇机制：别嘌呤醇与次黄嘌呤结构相似，可竞争性抑制黄嘌呤氧化酶活性，减少尿酸生成，从而达到治疗痛风的目的。临床：代谢异常血中尿酸↑机制：别嘌呤醇与次黄嘌呤结构相似，124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125嘌呤碱的最终代谢产物AMPGMPIMP（次黄嘌呤）GXMP（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶（肝、肾、肠）一、嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤碱的最终AMPGMPIMPGXMP黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化126二、嘧啶分解（略）二、嘧啶分解（略）127氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ、Ⅱ区别氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ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氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ、Ⅱ区别氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸分布肝细128二、基因组和基因基因组：是细胞或生物体内一套完整的遗传物质。原核生物：基因组就是整个染色体。人类基因组：⑴核基因组⑵线粒体基因组二、基因组和基因129人类染色体人类染色体130人类基因组结构特点结构庞大

3×109bp以单个基因作为转录单位，每个基因有自身的调节区。含有大量重复序列

基因不连续性

内含子外显子非编码区较多

多于编码序列(9:1)人类基因组结构特点结构庞大3×109bp1312.基因是基因组中的一个功能性遗传单位。基因是携带一定遗传信息的特定DNA片断，它可以通过转录和翻译等过程表达具有一定生物学功能的多肽链或RNA。2.基因是基因组中的一个功能性遗传单位。132（1)依作用分结构基因：决定蛋白质或酶分子结构;编码氨基酸调控基因：可调节控制结构基因的表达;(量变)tRNA、rRNA基因：（1)依作用分结构基因：决定蛋白质或酶133(2)基因的分子结构A:编码链B:模板链(反编码链)(2)基因的分子结构A:编码链134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135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

OCT-1：ATTTGCAT八聚体启动子转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒增强子人类结构基因的136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从ProteinDNA染色体RNA137(3)基因的功能储存遗传信息遗传信息扩增和传递（复制和分配）遗传信息的表达(3)基因的功能储存遗传信息遗传信息扩增和传递遗传信息的表达138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转录翻译逆转录mRNA蛋白质DNA复制三、遗传信息传递的中139

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）基因表达遗传信息的传递与表达DNA的生物合成（复制）RNA的生物合140(一）DNA的生物合成（半保留复制）DNADNA(一）DNA的生物合成DNADNA141DNA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在复制时，两条链解开分别作为模板，在DNA聚合酶的催化142DNA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3’5’5’3’3’5’3’5’半保留复制2股新DNA链,与模板链互补DNA分子2股DNA单链－模板链碱基互补配对解螺旋2股新链分143原料：dATP，dGTP，dCTP，dTTP模板：解开成单链的DNA母链（2条单链）引物：RNA引物酶：DNA聚合酶、解旋酶原则:碱基互补A＝T,G≡

C方向：5’→3’（新链）1、DNA合成条件：原料：dATP，dGTP，dCTP，dTTP1、DNA合成条144生物化学第九章—核酸代谢课件1452、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′5′3′5′3DNA复制起始过程:解链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146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。′5′3′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D147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′5′3′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D148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′5′3′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单149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′5′3′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D150DNA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。AG

T

AC

TA

A

T

DNA聚合酶ⅢACGACGTT引物原料5′3′模板方向：5′3′DNA复制的延伸1.DNA聚合酶把新生链的第一个脱氧核苷151AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGTTTT

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Ⅲ原料5′3′AGTACTAATAGCGACGGTTTT组成152AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTTTA引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGGTTTTA引物D153AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTTGTTA引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGTTGTTA引物D154AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTGTTAA引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGTGTTAA引物D155AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAAT引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGGTTAAT引物D156AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAATA引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGACGGTTAATA引物157AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGTTAATAT引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGCGCGGTTAATAT引物158AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATC引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGGCGGTTAATATC引物159AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板链DNA新链引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGGCGGTTAATATCDN160AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板链DNA新链引物DNA聚合酶Ⅲ原料5′3′AGTACTAATGGCGGTTAATATCDN161ATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGTAGGCTCTAGGATCCGAGATCC+母链母链子链母代DNA2个子代DNADNA聚合酶RNA引物原料ATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGA162DNA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，这种复制方式称为半保留复制。半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按163AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链DNA

复制过程中形成的复制叉子代DNA

ATCGATTAATAT+母链DNA复制过程中形成的复制叉164复制的半不连续性3535解链方向3´5´3´3´5´领头链随从链半不连续复制：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。复制的半不连续性3535解链方向3´5´3´3´5´165生物化学第九章—核酸代谢课件166DNA合成过程概况：先由引物酶合成RNA引物，再由DNA聚合酶Ⅲ在引物3’合成DNA链，然后由DNA聚合酶Ⅰ切除引物并填补空隙，最后由连接酶连成完整的链。DNA合成过程概况：先由引物酶合成RNA引物，再由DNA聚1674、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。4、DNA复制的意义：DNA半保留复制具有高度准确性，保证遗168（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。（二）RNA的合成－转录1.合成方式：转录以一条D169原料：ATP，GTP，CTP，UTP模板：DNA模版链(一条单链）酶：RNA聚合酶＝核心酶(由ααββˊ四个亚基构成)＋σ因子原则：碱基互补A＝U,G≡

C方向：5’→3’2.合成条件原料：ATP，GTP，CTP，UTP2.合成条件170DNA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DNA分子其中一股DNA母链－模板一条RNA链,与模板链互补171ATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGATCCUAGGCUCUAGG模板链RNA链原料模板链UAGGCUCUAGG转录释放ATCCGAGATCCTAGGCTCTAGGATCCGAGA1724）转录产物：单链RNAmRNAtRNArRNA5）转录意义：抄录DNA遗传信息，指