核酸代谢教学课件

1、第9章 核酸代谢, 作为合成核酸的原料：如ATP，GTP，CTP，UTP用于合成RNA，dATP，dGTP，dCTP，dTTP用于合成DNA。 作为能量的利用形式：除ATP之外，还有GTP，UTP，CTP等。,核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用, 参与代谢或生理活动调节:cAMP和cGMP作为激素的第二信使。 参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。 作为代谢中间物的载体：如用UDPG作为葡萄糖的供体，用CDP携带胆碱等。,核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用,核 酸 的 消 化 与 吸 收,第1节 核酸的分解代谢,一、核苷酸的降解,

2、核苷酸酶：,3-核苷酸酶：只能水解3-核苷酸 5-核苷酸酶：只能水解5-核苷酸,核苷酶：催化核苷分解为戊糖和碱基,嘌呤核苷酶 tRNA;rRNA 配对 A-T；G-C A-U；T-A；G-C 引物 需RNA引物 不需要引物 方式(特点) 半保留复制 不对称转录,转录和复制的异同,DNA分子中能转录出mRNA然后指导蛋白质合成的部分称为结构基因。其余的DNA可能转录(rRNA,tRNA), 也可能不转录。 结构基因的双链中，只有一股链可作为模板转录成RNA，称为模板链（负链、反意义链）。,与模板相对应的互补链，编码区的碱基序列与mRNA的密码序列相同，称为编码链（正链、有意义链）。 不对称转录:

3、不同基因的模板链与编码链在DNA分子上并不是固定在某一股链的现象。,反意义链或负链,有意义链或正链,转录是依赖DNA的RNA聚合酶，也称为DNA指导的RNA聚合酶，简称为RNA聚合酶。 因子：识别并结合启动子的亚基，辨认转录起始点，但不能单独与DNA模板结合； 原核生物的RNA聚合酶 （大肠杆菌RNA聚合酶 ） 分子量为450kDa，由四个亚基组成2(全酶) 去掉亚基称为核心酶,（1）参与转录的酶,大肠杆菌RNA聚合酶,核心酶,全酶,启动子：被RNA聚合酶识别、结合并开始转录的模板DNA的部位，称为启动子。,终止子在一个基因的末端往往有一段特定顺序，它具有转录终止的功能，这段终止信号的顺序称为

4、终止子。,真核生物的RNA聚合酶,RNA聚合酶：存在核仁中，主要催化rRNA前体的转录 RNA聚合酶：存在于核质中，催化mRNA前体的转录 RNA聚合酶：存在于核质中，催化小分子量RNA的转录,（2）RNA的转录过程,RNA转录过程,起始 延伸 终止,在亚基作用下帮助全酶找到启动子，并与启动子结合生成较松弛的封闭型启动子复合物，识别部位大约在启动子的-35位点处； DNA构象改变活化，得到开放型的启动子复合物，在10位点处解开双链，识别其中的模板链； 在起始位点的全酶结合第一个核苷三磷酸，第一个磷酸二酯键形成后, 亚基即被释放脱离核心酶。, 起 始, 延 伸,DNA分子和酶分子构象改变，核心酶

5、与DNA的结合松弛，沿模板移动，并按模板序列选择下一个核苷酸，将核苷三磷酸加到生长的RNA链的3-OH端，催化形成磷酸二酯键。 转录延伸的方向是沿DNA模板链的35方向按碱基配对原则生成53的RNA产物。 当新生的RNA链离开模板DNA后，两条DNA链则重新形成双股螺旋结构。, 终 止,在DNA分子上有终止转录的特殊碱基顺序称为终止子，它具有使RNA聚合酶停止合成RNA和释放RNA链的作用。 原核生物转录的终止有两种机制： 依赖因子的转录终止(因子能与转录中的RNA结合) 不依赖因子的转录终止,（3）转录后加工,在转录中新合成的RNA是较大的前体分子，需要经过进一步的加工修饰，才转变为具有生物

6、学活性的、成熟的RNA分子，这个过程称为转录后的加工，主要包括剪接、剪切和化学修饰。,内含子：不连续基因中的插入序列， 外显子：被内含子隔开的基因序列， 一个基因的外显子和内含子都转录在一条很大的原初转录本RNA分子中，故称为核内不均一RNA（hnRNA），,真核生物细胞质中的mRNA有三个结构特点,hnRNA被剪接，除去由内含子转录来的序列，将外显子的转录序列连接起来 在3末端连接上一段有20-30个腺苷酸的多聚腺苷酸（polyA）的“尾巴”结构，不同mRNA的长度有很大的差异 在5末端接上一个“帽子”结构m7GppmNP 在内部少数腺苷酸的腺嘌呤6位氨基发生甲基化（m6A）,真核细胞mRN

7、A的加工, tRNA的加工,前tRNA3端的U由CCA取代 嘌呤碱或核糖C2的甲基化 尿苷被还原成双氢尿苷（DH）或核苷内的转位反应，成为假尿嘧啶核苷（T） 某些腺苷酸脱氨称为次黄嘌呤核苷酸,rRNA的加工,原核生物rRNA的加工 原核生物的 16S 、23S和5S的rRNA是从相对分子质量约为200万的30S rRNA前体产生的。,真核生物rRNA的加工 一个大45S rRNA前体经过一系列步骤生成5.8S、18S 和 28S rRNA,原核生物中rRNA前体的加工,真核生物中rRNA前体的加工,（4）转录的抑制作用, 作用于RNA聚合酶的转录抑制剂 利福平或利福霉素能与原核细胞RNA聚合酶

8、的亚基非共价结合，阻止RNA转录的起始，对真核生物RNA聚合酶无作用； -鹅膏蕈碱是真核细胞中RNA合成的专一抑制剂，主要通过RNA聚合酶阻断真核生物细胞核的mRNA合成。, 作用于模板DNA的转录抑制剂 放线菌素D，插入DNA的dG-dC间，与G形成氢键，使DNA变形、失去模板功能，从而阻止RNA聚合酶沿模板链移动而抑制RNA延长。高浓度是可抑制RNA转录的起始，也抑制DNA复制。为原核和真核生物RNA聚合酶的专一抑制剂。,（4）转录的抑制作用,2、RNA指导下的RNA的合成RNA复制,某些大肠杆菌噬菌体是RNA病毒，这些RNA病毒是以RNA做模板复制出病毒RNA分子，RNA复制酶不存在于正

9、常的大肠杆菌细胞中,感染时才由宿主产生。,从 Q噬菌体感染的大肠杆菌细胞中提出的RNA复制酶用四种核苷三磷酸为底物,催化合成与病毒RNA碱基序列互补的RNA链,和DNA指导的RNA聚合酶所催化的反应类似。,复制酶的特异性非常高，它只识别病毒自身的RNA ，而对宿主细胞和其它与病毒无关 的RNA均无反应。即Q的复制酶只能以噬菌体Q RNA作模板，其它的都不行。,Q噬菌体RNA的复制,RNA病毒的繁殖方式,反转录病毒的RNA合成： RNADNARNA 以病毒RNA为模板的RNA合成： RNARNA 在依赖于RNA的RNA聚合酶（RNA复制酶）催化下完成。,3、无模板的RNA合成（多核苷酸磷酸化酶）,多核苷酸磷酸化酶能使核苷二磷酸的混合物或一种核苷二磷酸聚合成类似RNA的聚合物，反应中释放无机磷酸。,酶特点： 1）只在细菌中发现； 2）是与RNA合成有关的酶， 3）以一种NDP或4种NDP为底物； 4）在细胞内的功能可能是分解RNA。,甘油+ATP-磷酸甘油+ADP -磷酸甘油+NAD+磷酸二羟丙酮