生物化学 第十二章 核酸代谢课件

第十二章核酸代谢

第十二章核酸代谢

1.核苷酸是合成DNA和RNA所必需的前体。2.ATP是生物体内能量代谢中通用的高能化合物，是联系产能反应和需能反应的主要物质。3.核苷酸的衍生物是糖类、脂类等合成中前体的活化形式。1.核苷酸是合成DNA和RNA所必需的前体。4.腺苷酸是许多辅酶如NAD+、NADP+、FAD和CoASH的组成成分。5.cAMP、cGMP等是代谢调节物质。6.有些核苷酸如ATP、GTP、UTP、CTP是许多磷酸激酶的辅酶。4.腺苷酸是许多辅酶如NAD+、NADP+、FAD和CoAS第十二章核酸代谢

第一节、核苷酸代谢第二节、DNA的生物合成第三节、RNA的生物合成第十二章核酸代谢

第一节、核苷酸代谢第一节核苷酸代谢一、核苷酸的分解代谢二、核苷酸的合成代谢三、脱氧核糖核苷酸的合成第一节核苷酸代谢一、核苷酸的分解代谢

核酸酶

核苷酸酶

核苷磷酸化酶

核酸核苷酸核苷碱基+戊糖-1P一、核苷酸分解代谢磷酸核苷水解酶碱基+戊糖核酸酶核苷酸酶(一)核酸酶（1）根据对底物的专一性分为（2）根据切割位点分为核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶核酸内切酶(DNase,RNase

)核酸外切酶(蛇毒磷酸二酶、牛脾磷酸二酯酶

)(一)核酸酶（1）根据对底物的（2）根据切割位点分为核糖核(二)限制性内切酶原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶。(二)限制性内切酶原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺生物化学第十二章核酸代谢课件（三）嘌呤的分解代谢不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，产物也不同。人、灵长类、鸟类、某些爬虫类将嘌呤分解成尿酸，其他生物还可将尿酸进一步分解成尿囊素、尿囊酸、尿素、甚至CO2、NH3。

核酸中的嘌呤主要是Ade、Gua首先脱氨，分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤，再进一步代谢生成尿酸。

（三）嘌呤的分解代谢不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，产物鸟嘌呤脱氨酶腺嘌呤核苷脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶腺嘌呤核苷脱氨酶尿酸过多导致痛风（gout）

尿酸过多导致痛风（gout）生物化学第十二章核酸代谢课件生物化学第十二章核酸代谢课件（四）嘧啶的分解代谢β-丙氨酸（四）嘧啶的分解代谢β-丙氨酸β-氨基异丁酸β-氨基异丁酸二、核苷酸的合成代谢

概述：从头合成基本途径半合成（补救合成）（CO2/NH3/AA/戊糖）核苷酸dNDP分解的现成嘌呤、嘧啶ATP二、核苷酸的合成代谢概述：（CO2/NH3/AA/戊糖）（一）

嘌呤核苷酸的合成嘌呤环中各原子的来源（一）

嘌呤核苷酸的合成嘌呤环中各原子的来源5—P核糖焦磷酸（PRPP）→→→次黄嘌呤核苷酸（IMP）→→→→其他嘌呤核苷酸1、主要合成途径5—P核糖焦磷酸（PRPP）→→→1、主要合成途径生物化学第十二章核酸代谢课件生物化学第十二章核酸代谢课件IMP的合成要点：（1）在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环；（2）PRPP（磷酸核糖焦磷酸）是重要的中间代谢物，它不仅参与嘌呤核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶核苷酸的从头合成及两类核苷酸的补救合成。（3）PRPP合成酶和酰胺转移酶为关键酶。IMP的合成要点：（1）在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环；

IMP是AMP和GMP的前体。IMP是AMP和ATP和GTP的生成ATP和GTP的生成(4)四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体嘌呤核苷酸合成特点(1)先形成IMP，然后在单磷酸的水平上转变成AMP、GMP。(2)IMP合成从5-P-核糖开始的，在ATP参与下先形成PRPP

(3)嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上去的。由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2提供N和C.(4)四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体嘌呤核苷酸合成特点2、补救合成2、补救合成补救合成的生理意义(1)节省能量及一些氨基酸的消耗

；(2)体内某些组织器官（如脑、骨髓等）只能进行嘌呤核苷酸补救合成。补救合成的生理意义(1)节省能量及一些氨基酸的消耗；(二)

嘧啶核苷酸的合成小分子化合物→嘧啶环，再与核糖磷酸结合UMP，关键的中间化合物是乳清酸，其他嘧啶核苷酸则由尿苷酸转变而来。(二)

嘧啶核苷酸的合成小分子化合物→嘧啶环，再与核糖氨基甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=O=OdR-5-P氨基甲酰天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=O=OdR-1、嘧啶核苷酸的主要合成过程氨基甲酰磷酸1、嘧啶核苷酸的主要合成过程氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸合成酶-Ⅰ氨基甲酰磷酸合成酶-Ⅱ分布线粒体（肝）胞液（所有细胞）氮源氨谷氨酰胺变构激活剂N-乙酰谷氨酸无功能尿素合成嘧啶的合成氨基甲酰磷酸合成酶的比较氨基甲酰磷酸合成酶-ⅠUMPUDP、UTPATPCTP（氨基化GLn）

由UTP生成CTP的反应发生在三磷酸核苷的水平上。UMPU2、嘧啶核苷酸的补救合成途径2、嘧啶核苷酸的补救合成途径三、脱氧核糖核苷酸的合成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷二磷酸水平还原而成(脱氧胸腺嘧啶核苷酸除外)1.在NDP（核苷二磷酸）水平上：ADPdADPdATPGDPdGDPdGTPCDPdCDPdCTPH2H2OATPADP酶1酶2酶1：核糖核苷酸还原酶酶2：激酶三、脱氧核糖核苷酸的合成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷二磷酸水2dTTP的生成UDPdUDPdUMPdTMPdTDPdTTPdCMPH2H2OPi甲基化脱氨基（主要）N5，N10-甲烯四氢叶酸2dTTP的生成UDPdUDPd生物化学第十二章核酸代谢课件第二节DNA的生物合成在DNA合成时，决定其结构特异性的遗传信息只能来于自身，因此必须由原来的DNA作为模板合成新的DNA分子。新合成的DNA分子是模板DNA分子的复制品，故DNA的生物合成亦称DNA的复制。第二节DNA的生物合成在DNA合成时，决定其结构特异性的一、参与DNA复制的酶及蛋白因子(一）DNA聚合酶(二）DNA连接酶(三）与解除DNA高级结构有关的酶及蛋白因子一、参与DNA复制的酶及蛋白因子(一）DNA聚合酶（1）以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物；（2）反应需要有模板的指导；（3）反应需要有3-OH存在；（4）DNA链的合成方向为53；（5）需要引物。(一）DNA聚合酶：5533(一）DNA聚合酶：5533

DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶ⅡDNA聚合酶Ⅲ亚基数目

单体酶单体酶22多亚基酶

5’3’聚合活性+中+很低+很高3‘5’外切活性+++5‘3’外切活性+--主要是对DNA损伤的修复；以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙。修复紫外光引起的DNA损伤DNA复制的主要聚合酶.1.原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌):DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶ⅡDN2.真核细胞DNA聚合酶：

αβγδε亚基数44425分子量（KD)＞25036-38160-300170256细胞内定位核核线粒体核核3′→5′外切活性－－＋＋＋功能引物合成修复复制复制修复2.真核细胞DNA聚合酶：αβγδε亚基数44425分子量（3‘5‘3`5`OHP二）、DNA连接酶:3‘5‘3`5`OHP二）、DNA连接酶:三）、与解除DNA高级结构有关的酶及蛋白因子通过水解ATP将DNA两条链打开。E.coli中的rep蛋白就是解链酶。每解开一对碱基需要水解2个ATP分子。1.解链酶三）、与解除DNA高级结构有关的酶及蛋白因子通过水解AT2.拓朴异构酶：引起拓扑异构体反应的酶称为拓朴异构酶拓朴异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接。作用是松解负超螺旋。拓朴异构酶Π：使DNA两条链发生断裂和再连接。当引入负超螺旋时需要由ATP提供能量。2.拓朴异构酶：拓朴异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。3.单链结合蛋白(SSB)稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。二、DNA的半保留复制由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫半保留复制.(一)概念二、DNA的半保留复制由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形(二)半保留复制的实验验证(二)半保留复制的实验验证(三)DNA的半保留复制的生物学意义：DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。(三)DNA的半保留复制的生物学意义：DNA的半保留复制表明三、冈崎片段与半不连续复制三、冈崎片段与半不连续复制同位素实验（短期脉冲标记）

1、3HdT

短时间（2s）内为DNA小片段一段时间（30s）后检测到DNA大片段。——推断先合成小片段然后连接成大片段。

2、当用DNA连接酶的变异株（25°C42°C）时，检测到大量DNA片段小的积累。——证明DNA复制中有小片段合成。同位素实验（短期脉冲标记）四、DNA的复制过程（以大肠杆菌为例）（一）复制的起始（二）DNA链的延长（三）DNA链终止四、DNA的复制过程（以大肠杆菌为例）（一）复制的起始（二）(一）复制起始1、辨认起始点2、模版DNA解除高级结构3、RNA引物的生成(一）复制起始1、辨认起始点1.辨认起始点DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。常用ori(或o）表示。许多生物的复制原点都是富含A、T的区段。1.辨认起始点DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。常生物化学第十二章核酸代谢课件2.模版DNA解除高级结构

首先DNA解螺旋酶(DnaB)打开局部双链，SSB与每条单链结合，稳定单链并防止DNA复性；然后在DNA旋转酶（TOPⅡ)的作用下，使螺旋DNA局部变成松弛态。2.模版DNA解除高级结构首先DNA解螺旋酶(DnaB)生物化学第十二章核酸代谢课件起始因子、引物酶、DNA聚合酶等随后结合，复制开始。起始因子、引物酶、DNA聚合酶等随后结合，复制开始。引发体在复制叉上移动，沿模板链5’3’的方向移动，与复制叉移动的方向相同，识别合成的起始位点，DnaB蛋白.,活化引物合成酶,引发RNA引物的合成。3.RNA引物的合成引发体在复制叉上移动，沿模板链5’3’的方向移动，领头链随后链冈崎片段半不连续复制冈崎模型（二）链的延伸领头链冈崎模型（二）链的延伸领头链—在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链。随后链—在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链。领头链—在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续当新形成的冈崎片段延长至一定长度，其3’-OH端遇到上一个冈崎片段时即停止合成。复制叉移动到终止区即停止复制在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链；（三）合成终止当新形成的冈崎片段延长至一定长度，其3’-OH端遇到上一个冈(一）原核生物DNA的复制五、原核生物与真核生物DNA的复制特点(一）原核生物DNA的复制五、原核生物与真核生物DNA的复33(二）真核生物DNA的复制真核生物DNA的多起点复制(二）真核生物DNA的复制真核生物DNA的多起点复制1、真核生物染色体有多个复制起点，多复制眼，呈双向复制，多复制子。2、冈崎片段长约200bp.3、真核生物DNA复制速度比原核慢。4、真核生物染色体在全部复制完之前起点不再重新开始复制点。1、真核生物染色体有多个复制起点，多复制眼，呈双向复制，多复(三）新链5’－末端复制1、原核生物新链末端的复制2、端粒和端粒酶(三）新链5’－末端复制1、原核生物新链末端的复制真核生物线性染色体两端有端粒结构，防止染色体间的末端连接。由端粒酶负责新合成链5RNA引物切除后的填补，亦保持端粒的一定长度。真核生物线性染色体两端有端粒结构，防止染色体间的末端连复制叉复制叉终止区端粒结构3535

端粒结构端粒酶是含RNA的逆转录酶复制叉复制叉终止区端粒结构3535端粒结构端真核和原核DNA细胞复制比较真核和原核DNA细胞复制比较第三节RNA的生物合成一、催化RNA合成的酶二、RNA的合成过程三、RNA转录“加工”

第三节RNA的生物合成一、催化RNA合成的酶二、RNA的

在生物界，RNA合成有两种方式：一是DNA指导的RNA合成（转录);另一种是RNA指导的RNA合成（复制)。基因表达与转录在生物界，RNA合成有两种方式：一是DNA指导的一、催化RNA合成的酶一）、RNA聚合酶二）、RNA复制酶三）、RNA生物合成的抑制剂一、催化RNA合成的酶一）、RNA聚合酶

1.细菌RNA聚合酶(一）、RNA聚合酶(DDRP)1.细菌RNA聚合酶(一）、RNA聚合酶(DDRP)五种亚基的功能：

α亚基：与启动子结合功能。

β亚基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯键。

β’亚基：与DNA模板结合功能。

σ亚基：识别起始位点。

σ因子σ70σ32σ54σD功能正常转录热休克蛋白利用氮源鞭毛形成及游动基因五种亚基的功能：σ因子σ70σ32σ54σD功能正常转录热休2.真核RNA聚合酶2.真核RNA聚合酶(二）RNA复制酶(RDRP)以RNA为模板在RNA复制酶催化下合成RNA的过程称RNA复制。RNA病毒感染大肠杆菌时才产生RNA复制酶，它在宿主细胞内，以4种NTP为底物，以病毒RNA为模板催化合成新RNA链（5′→3′）。(二）RNA复制酶(RDRP)以RNA为模板在RNA复制酶催(三）RNA生物合成的抑制剂放线菌素D利福平α－鹅膏蕈碱原核抑制抑制不抑制真核抑制不抑制抑制RNA聚合酶Ⅱ(三）RNA生物合成的抑制剂放线菌素D利福平α－鹅膏蕈碱原二、RNA的合成过程(一）RNA合成的起始(二）链的延长(三）RNA合成的终止二、RNA的合成过程(一）RNA合成的起始(一）RNA合成的起始启动子（Promoter）：是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。(一）RNA合成的起始启动子（Promoter）：是指RNA

1.原核生物启动子5`3`+1转录起始点AACTGTATATTATTGACATATAAT5`3`－35序列

Sextama框

－10序列Pribnow框1.原核生物启动子5`3`+1AACTGTATATTAT生物化学第十二章核酸代谢课件2.真核生物启动子真核启动子一般包括转录起始点及其上游约100－200bp序列(包含有若干具有独立功能的DNA序列元件)。①核心启动子元件②上游启动子元件2.真核生物启动子真核启动子一般包括转录起始点及-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板链E(二）链的延伸加入的第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。所形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物。-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板链E(二生物化学第十二章核酸代谢课件3´5´RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链有义链模板链（反义链）延长部位3´5´RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链生物化学第十二章核酸代谢课件(三）转录终止

位于一个基因或操纵子末端，提供转录终止信号的DNA序列。(三）转录终止1、强终止子1、强终止子2、弱终止子依赖于RNA的ATP酶的水解获得能量。促使RNA-DNA杂合双链解旋。只能引起没有进行翻译的RNA合成终止。ρ因子特性2、弱终止子ρ因子特性大肠杆菌两类终止子的回文结构A.不依赖于Rho（）的强终止子A.依赖于Rho（）的弱终止子富含G-C系列U大肠杆菌两类终止子的回文结构A.不依赖于Rho（）的强终真核生物和原核生物转录的差别DNA核核糖体新生蛋白质真核生物原核生物mRNA前体转运加工mRNAmRNA

真核生物中转录与翻译在不同的区域

RNA聚合酶不相同启动子不同转录后RNA加工修饰不同真核生物和原核生物转录的差别DNA核核糖体新生蛋白质真核生物三、RNA转录“加工”在细胞内，由RNA聚合酶合成的原初转录物（primarytranscript）往往需要一系列的变化，包括链的裂解、5和3末端的切除和特殊结构的形成、核苷的修饰、以及拼接和编辑等过程，才转变为成熟的RNA分子。三、RNA转录“加工”在细胞内，由RNA聚合酶(一）mRNA的转录后加工原核生物的mRNA转录后一般不需要加工，转录的同时即进行翻译（半寿期短）。(一）mRNA的转录后加工原核生物的mRNA5´

“帽子”PolyA

3´

顺反子(cistron)

HnRNA

m7G-5´ppp-N-3´pAAAAAAA-OH

5′端接上一个“帽子”(CAP)结构

3′端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸转移酶催化剪接：剪去内含子(intron)，拼接外显子(extron)5´“帽子”PolyA3´顺反子(cistron)原核生物中rRNA前体的加工

甲基化作用专一核酸外切酶30S前体17StRNA25S专一核酸外切酶16SrRNAtRNA23SrRNA5S

rRNA专一核酸外切酶(二）rRNA的转录后加工原核生物中rRNA前体的加工

甲基化作用30S前体17StR(三）tRNA的生物合成：主要有以下几种加工方式：切断、剪接和化学修饰。(三）tRNA的生物合成：主要有以下几种加工方式：切断、剪接a、切除tRNA前体两端多余的序列：

5’—端切除几到10个核苷酸。b、末端添加：3’-端添加CCA序列。c、修饰：形成稀有碱基如DH2。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC表示核酸内切酶的作用表示核苷酸转移酶的作用表示核酸外切酶的作用

表示异构化酶的作用

a、切除tRNA前体两端多余的序列：b、末端添加：3’-端添加工加工

原

核

生

物真

核

生

物起始一种RNA聚合酶识别、结合启动子多种RNA聚合酶识别各自的启动子，先需要转录因子激活

延伸酶、模板和新生RNA组成的复合物形成“转录泡”，由核心酶完成延伸

与原核相同，由RNA聚合酶Ⅱ完成延伸

终止有特定的位点（终止信号）基因下游不同距离处

原

核

生

物真

核

生

物起始一种RNA聚合第十二章核酸代谢

第十二章核酸代谢

1.核苷酸是合成DNA和RNA所必需的前体。2.ATP是生物体内能量代谢中通用的高能化合物，是联系产能反应和需能反应的主要物质。3.核苷酸的衍生物是糖类、脂类等合成中前体的活化形式。1.核苷酸是合成DNA和RNA所必需的前体。4.腺苷酸是许多辅酶如NAD+、NADP+、FAD和CoASH的组成成分。5.cAMP、cGMP等是代谢调节物质。6.有些核苷酸如ATP、GTP、UTP、CTP是许多磷酸激酶的辅酶。4.腺苷酸是许多辅酶如NAD+、NADP+、FAD和CoAS第十二章核酸代谢

第一节、核苷酸代谢第二节、DNA的生物合成第三节、RNA的生物合成第十二章核酸代谢

第一节、核苷酸代谢第一节核苷酸代谢一、核苷酸的分解代谢二、核苷酸的合成代谢三、脱氧核糖核苷酸的合成第一节核苷酸代谢一、核苷酸的分解代谢

核酸酶

核苷酸酶

核苷磷酸化酶

核酸核苷酸核苷碱基+戊糖-1P一、核苷酸分解代谢磷酸核苷水解酶碱基+戊糖核酸酶核苷酸酶(一)核酸酶（1）根据对底物的专一性分为（2）根据切割位点分为核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶核酸内切酶(DNase,RNase

)核酸外切酶(蛇毒磷酸二酶、牛脾磷酸二酯酶

)(一)核酸酶（1）根据对底物的（2）根据切割位点分为核糖核(二)限制性内切酶原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶。(二)限制性内切酶原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺生物化学第十二章核酸代谢课件（三）嘌呤的分解代谢不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，产物也不同。人、灵长类、鸟类、某些爬虫类将嘌呤分解成尿酸，其他生物还可将尿酸进一步分解成尿囊素、尿囊酸、尿素、甚至CO2、NH3。

核酸中的嘌呤主要是Ade、Gua首先脱氨，分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤，再进一步代谢生成尿酸。

（三）嘌呤的分解代谢不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，产物鸟嘌呤脱氨酶腺嘌呤核苷脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶腺嘌呤核苷脱氨酶尿酸过多导致痛风（gout）

尿酸过多导致痛风（gout）生物化学第十二章核酸代谢课件生物化学第十二章核酸代谢课件（四）嘧啶的分解代谢β-丙氨酸（四）嘧啶的分解代谢β-丙氨酸β-氨基异丁酸β-氨基异丁酸二、核苷酸的合成代谢

概述：从头合成基本途径半合成（补救合成）（CO2/NH3/AA/戊糖）核苷酸dNDP分解的现成嘌呤、嘧啶ATP二、核苷酸的合成代谢概述：（CO2/NH3/AA/戊糖）（一）

嘌呤核苷酸的合成嘌呤环中各原子的来源（一）

嘌呤核苷酸的合成嘌呤环中各原子的来源5—P核糖焦磷酸（PRPP）→→→次黄嘌呤核苷酸（IMP）→→→→其他嘌呤核苷酸1、主要合成途径5—P核糖焦磷酸（PRPP）→→→1、主要合成途径生物化学第十二章核酸代谢课件生物化学第十二章核酸代谢课件IMP的合成要点：（1）在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环；（2）PRPP（磷酸核糖焦磷酸）是重要的中间代谢物，它不仅参与嘌呤核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶核苷酸的从头合成及两类核苷酸的补救合成。（3）PRPP合成酶和酰胺转移酶为关键酶。IMP的合成要点：（1）在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环；

IMP是AMP和GMP的前体。IMP是AMP和ATP和GTP的生成ATP和GTP的生成(4)四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体嘌呤核苷酸合成特点(1)先形成IMP，然后在单磷酸的水平上转变成AMP、GMP。(2)IMP合成从5-P-核糖开始的，在ATP参与下先形成PRPP

(3)嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上去的。由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2提供N和C.(4)四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体嘌呤核苷酸合成特点2、补救合成2、补救合成补救合成的生理意义(1)节省能量及一些氨基酸的消耗

；(2)体内某些组织器官（如脑、骨髓等）只能进行嘌呤核苷酸补救合成。补救合成的生理意义(1)节省能量及一些氨基酸的消耗；(二)

嘧啶核苷酸的合成小分子化合物→嘧啶环，再与核糖磷酸结合UMP，关键的中间化合物是乳清酸，其他嘧啶核苷酸则由尿苷酸转变而来。(二)

嘧啶核苷酸的合成小分子化合物→嘧啶环，再与核糖氨基甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=O=OdR-5-P氨基甲酰天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=O=OdR-1、嘧啶核苷酸的主要合成过程氨基甲酰磷酸1、嘧啶核苷酸的主要合成过程氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸合成酶-Ⅰ氨基甲酰磷酸合成酶-Ⅱ分布线粒体（肝）胞液（所有细胞）氮源氨谷氨酰胺变构激活剂N-乙酰谷氨酸无功能尿素合成嘧啶的合成氨基甲酰磷酸合成酶的比较氨基甲酰磷酸合成酶-ⅠUMPUDP、UTPATPCTP（氨基化GLn）

由UTP生成CTP的反应发生在三磷酸核苷的水平上。UMPU2、嘧啶核苷酸的补救合成途径2、嘧啶核苷酸的补救合成途径三、脱氧核糖核苷酸的合成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷二磷酸水平还原而成(脱氧胸腺嘧啶核苷酸除外)1.在NDP（核苷二磷酸）水平上：ADPdADPdATPGDPdGDPdGTPCDPdCDPdCTPH2H2OATPADP酶1酶2酶1：核糖核苷酸还原酶酶2：激酶三、脱氧核糖核苷酸的合成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷二磷酸水2dTTP的生成UDPdUDPdUMPdTMPdTDPdTTPdCMPH2H2OPi甲基化脱氨基（主要）N5，N10-甲烯四氢叶酸2dTTP的生成UDPdUDPd生物化学第十二章核酸代谢课件第二节DNA的生物合成在DNA合成时，决定其结构特异性的遗传信息只能来于自身，因此必须由原来的DNA作为模板合成新的DNA分子。新合成的DNA分子是模板DNA分子的复制品，故DNA的生物合成亦称DNA的复制。第二节DNA的生物合成在DNA合成时，决定其结构特异性的一、参与DNA复制的酶及蛋白因子(一）DNA聚合酶(二）DNA连接酶(三）与解除DNA高级结构有关的酶及蛋白因子一、参与DNA复制的酶及蛋白因子(一）DNA聚合酶（1）以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物；（2）反应需要有模板的指导；（3）反应需要有3-OH存在；（4）DNA链的合成方向为53；（5）需要引物。(一）DNA聚合酶：5533(一）DNA聚合酶：5533

DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶ⅡDNA聚合酶Ⅲ亚基数目

单体酶单体酶22多亚基酶

5’3’聚合活性+中+很低+很高3‘5’外切活性+++5‘3’外切活性+--主要是对DNA损伤的修复；以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙。修复紫外光引起的DNA损伤DNA复制的主要聚合酶.1.原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌):DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶ⅡDN2.真核细胞DNA聚合酶：

αβγδε亚基数44425分子量（KD)＞25036-38160-300170256细胞内定位核核线粒体核核3′→5′外切活性－－＋＋＋功能引物合成修复复制复制修复2.真核细胞DNA聚合酶：αβγδε亚基数44425分子量（3‘5‘3`5`OHP二）、DNA连接酶:3‘5‘3`5`OHP二）、DNA连接酶:三）、与解除DNA高级结构有关的酶及蛋白因子通过水解ATP将DNA两条链打开。E.coli中的rep蛋白就是解链酶。每解开一对碱基需要水解2个ATP分子。1.解链酶三）、与解除DNA高级结构有关的酶及蛋白因子通过水解AT2.拓朴异构酶：引起拓扑异构体反应的酶称为拓朴异构酶拓朴异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接。作用是松解负超螺旋。拓朴异构酶Π：使DNA两条链发生断裂和再连接。当引入负超螺旋时需要由ATP提供能量。2.拓朴异构酶：拓朴异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。3.单链结合蛋白(SSB)稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。二、DNA的半保留复制由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫半保留复制.(一)概念二、DNA的半保留复制由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形(二)半保留复制的实验验证(二)半保留复制的实验验证(三)DNA的半保留复制的生物学意义：DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。(三)DNA的半保留复制的生物学意义：DNA的半保留复制表明三、冈崎片段与半不连续复制三、冈崎片段与半不连续复制同位素实验（短期脉冲标记）

1、3HdT

短时间（2s）内为DNA小片段一段时间（30s）后检测到DNA大片段。——推断先合成小片段然后连接成大片段。

2、当用DNA连接酶的变异株（25°C42°C）时，检测到大量DNA片段小的积累。——证明DNA复制中有小片段合成。同位素实验（短期脉冲标记）四、DNA的复制过程（以大肠杆菌为例）（一）复制的起始（二）DNA链的延长（三）DNA链终止四、DNA的复制过程（以大肠杆菌为例）（一）复制的起始（二）(一）复制起始1、辨认起始点2、模版DNA解除高级结构3、RNA引物的生成(一）复制起始1、辨认起始点1.辨认起始点DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。常用ori(或o）表示。许多生物的复制原点都是富含A、T的区段。1.辨认起始点DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。常生物化学第十二章核酸代谢课件2.模版DNA解除高级结构

首先DNA解螺旋酶(DnaB)打开局部双链，SSB与每条单链结合，稳定单链并防止DNA复性；然后在DNA旋转酶（TOPⅡ)的作用下，使螺旋DNA局部变成松弛态。2.模版DNA解除高级结构首先DNA解螺旋酶(DnaB)生物化学第十二章核酸代谢课件起始因子、引物酶、DNA聚合酶等随后结合，复制开始。起始因子、引物酶、DNA聚合酶等随后结合，复制开始。引发体在复制叉上移动，沿模板链5’3’的方向移动，与复制叉移动的方向相同，识别合成的起始位点，DnaB蛋白.,活化引物合成酶,引发RNA引物的合成。3.RNA引物的合成引发体在复制叉上移动，沿模板链5’3’的方向移动，领头链随后链冈崎片段半不连续复制冈崎模型（二）链的延伸领头链冈崎模型（二）链的延伸领头链—在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链。随后链—在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链。领头链—在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续当新形成的冈崎片段延长至一定长度，其3’-OH端遇到上一个冈崎片段时即停止合成。复制叉移动到终止区即停止复制在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链；（三）合成终止当新形成的冈崎片段延长至一定长度，其3’-OH端遇到上一个冈(一）原核生物DNA的复制五、原核生物与真核生物DNA的复制特点(一）原核生物DNA的复制五、原核生物与真核生物DNA的复33(二）真核生物DNA的复制真核生物DNA的多起点复制(二）真核生物DNA的复制真核生物DNA的多起点复制1、真核生物染色体有多个复制起点，多复制眼，呈双向复制，多复制子。2、冈崎片段长约200bp.3、真核生物DNA复制速度比原核慢。4、真核生物染色体在全部复制完之前起点不再重新开始复制点。1、真核生物染色体有多个复制起点，多复制眼，呈双向复制，多复(三）新链5’－末端复制1、原核生物新链末端的复制2、端粒和端粒酶(三）新链5’－末端复制1、原核生物新链末端的复制真核生物线性染色体两端有端粒结构，防止染色体间的末端连接。由端粒酶负责新合成链5RNA引物切除后的填补，亦保持端粒的一定长度。真核生物线性染色体两端有端粒结构，防止染色体间的末端连复制叉复制叉终止区端粒结构3535

端粒结构端粒酶是含RNA的逆转录酶复制叉复制叉终止区端粒结构3535端粒结构端真核和原核DNA细胞复制比较真核和原核DNA细胞复制比较第三节RNA的生物合成一、催化RNA合成的酶二、RNA的合成过程三、RNA转录“加工”

第三节RNA的生物合成一、催化RNA合成的酶二、RNA的

在生物界，RNA合成有两种方式：一是DNA指导的RNA合成（转录);另一种是RNA指导的RNA合成（复制)。基因表达与转录在生物界，RNA合成有两种方式：一是DNA指导的一、催化RNA合成的酶一）、RNA聚合酶二）、RNA复制酶三）、RNA生物合成的抑制剂一、催化RNA合成的酶一）、RNA聚合酶

1.细菌RNA聚合酶(一）、RNA聚合酶(DDRP)1.细菌RNA聚合酶(一）、RNA聚合酶(DDRP)五种亚基的功能：

α亚基：与启动子结合功能。

β亚基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯键。

β’亚基：与DNA模板结合功能。

σ亚基：识别起始位点。

σ因子σ70σ32σ54σD功能正常转录热休克蛋白利用氮源鞭毛形成及游动基因五种亚基的功能：σ因子σ70σ32σ54σD功能正常转录热休2.真核RNA聚合酶2.真核RNA聚合酶(二）RNA复制酶(RDRP)以RNA为模板在RNA复制酶催化下合成RNA的过程称RNA复制。RNA病毒感染大肠杆菌时才产生RNA复制酶，它在宿主细胞内，以4种NTP为底物，以病毒RNA为模板催化合成新RNA链（5′→3′）。(二）RNA复制酶(RDRP)以RNA为模板在RNA复制酶催(三）RNA生物合成的抑制剂放线菌素D利福平α－鹅膏蕈碱原核抑制抑制不抑制真核抑制不抑制抑制RNA聚合酶Ⅱ(三）RNA生物合成的抑制剂放线菌素D利福平α－鹅膏蕈碱原二、RNA的合成过程(一）RNA合成的起始(二）链的延长(三）RNA合成的终止二、RNA的合成过程(一）RNA合成的起始(一）RNA合成的起始启动子（Promoter）：是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。(一）RNA合成的起始启动子（Promoter）：是指RNA

1.原核生物启动子5`3`+1转录起始点AACTGTATATTATTGACATATAAT5`3`－35序列

Sextama框

－10序列Pribnow框1.原核生物启动子5`3`+1AACTGTATATTAT生物化学第十二章核酸代谢课件2.真核生物启动子真核启动子一般包括转录起始点及其上游约100－200bp序列(包含有若干具有独立功能的DNA