【文档说明】核酸代谢医学宣教课件.ppt,共(69)页,1.920 MB,由小橙橙上传
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资料仅供参考,不当之处,请联系改正。一、核酸的酶促降解细胞内核酸在核酸酶的作用下逐步分解;体内DNA分解极为缓慢,RNA分解较快,二者终产物一致。磷酸核酸→核苷酸戊糖(核糖或脱氧核糖)核苷碱基(嘌呤或嘧啶)资料仅供
参考,不当之处,请联系改正。水解产物除部分作为新的核苷酸合成的原料外,大部分被进一步分解。◆戊糖――HMS氧化分解;◆磷酸――磷酸代谢;◆碱基――分别降解。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。二、嘌呤、嘧啶代谢(一)嘌呤的分解◆反应部位:主要肝、肾、小肠◆过程:①水解脱氨②氧化◆重要的酶:黄嘌
呤氧化酶◆不同生物嘌呤分解终产物有差异。人体嘌呤分解终产物为尿酸,尿酸微溶于水,如体内产生过多,不能及时排出,则沉积在体内。如:沉积在关节——痛风症沉积在肾——肾结石资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(二)嘧啶的分解终产物:NH3,
CO2,β-脲基异丁酸。β-丙AANH3,+CO2+乙酸资料仅供参考,不当之处,请联系改正。三、核苷酸的合成1.核酸降解产物:核苷酸、核苷、碱基,被吸收或重新利用。2.生物体利用其它物质合成核苷酸→核酸。不一定需要膳食供给。(一)嘌呤核苷酸的合成用同
位素示踪实验,证明嘌呤核苷酸中各原子的来源:AMP原料--→IMPGMPGTPATP资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(二)嘧啶核苷酸合成同位素示踪试验证明:嘧啶核苷酸元素来源:从头合成――主要途径原料:(Gln,CO2)氨甲酰磷酸,Asp方式:原料嘧啶环U
MPCMPTMP核糖、PCO2,Gln组装资料仅供参考,不当之处,请联系改正。四、核酸的生物合成核酸是细胞基本成分,DNA是主要的遗传物质,是遗传物质的载体。DNA功能:①贮存遗传信息。②传递遗传信息(复制、转录、翻译)。③接受遗传信息(通过反
转录)。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。1953年,F.Crick在总结DNA与RNA和蛋白质的关系的基础上,提出了分子生物学的中心法则,、1957年修改:资料仅供参考,不当之处,请联系改正。复制:以亲代DNA分子为模板合成新的子代D
NA分子的过程,新合成的子代DNA分子与亲代DNA分子完全一样。DNA→DNARNA也可以复制(病毒)RNA→RNA转录:以DNA为模板,合成RNA的过程。DNA→RNA反转录:在反转录酶作用下,以RNA为模板合成DNA的过程。翻译
:以RNA为模板,根据RNA链上的每三个核苷酸(碱基)决定一种AA的规则,合成出具有特定AA顺序的蛋白质肽链的过程。RNA→Pr资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。DNA的复制。DNA生物合成方式DNA的反转录合成。(病毒)DNA损伤的修复。资料仅供参考,不当
之处,请联系改正。(一)DNA的生物合成A.DNA复制1.参与DNA复制的酶和蛋白质(原核生物)(1)DNA聚合酶(DNApolymerase,DNApol)DNA聚合酶:以DNA为模板、dNTP为底物催化合成D
NA的一类酶。DNApolⅠ原核生物有三种DNA聚合酶DNApolⅡDNApolⅢ资料仅供参考,不当之处,请联系改正。DNA聚合酶作用条件:◆需模板:DNA◆需引物:具3´-OH的DNAorRNA◆底物:4种dNTP◆需Mg2+,Mn2+◆使dNTP以3´,5´磷酸二酯键相连,按5´→
3´方向聚合成与模板互补的DNA链。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。DNA聚合酶Ⅰ(DNApolⅠ)催化特点DNApolⅠ是一个多功能酶◆5´→3´聚合催化特性:使dNTP按模板的要求逐个加到具有3´-OH端的多核苷酸的链上。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆3´→5´外切酶活性:
从3´-OH端水解DNA。出现与模板错配的核苷酸时,DNApolⅠ先切去错配的碱基(核苷酸)然后再继续进行聚合。功能:识别、消除错配碱基。对聚合起校正作用。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆5´→3´外切酶的活性:从5´端水解DNA链,也可距5´端12个左右碱基处
水解DNA链。(只作用于双链DNA)。功能:切除引物,切除变异损伤的核苷酸—修复作用。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。原核生物有三种DNA聚合酶比较:资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(2)DNA连接
酶(DNALigase)双链DNA一条链上有切口,3´-OH与5´-P相邻;不能连接两条游离的单链。(切口处的两核苷酸必须相邻不能缺少核苷酸。)作用:在DNA不连续合成时起连接作用。35535353HOPDNAligaseNADATPNMNAMP+PPi′′′′′′′′+
3′5′资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(3)解链酶(Helicase解螺旋酶,复制蛋白——rep蛋白)作用:解开DNA双螺旋,使其成单链。(4)旋转酶作用:消除DNA超螺旋的酶。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(5)引发酶引发酶:催化RNA引物合成的RNA聚合酶。作用:
合成引物DNA聚合酶不能从头起始DNA合成,需要引物(primer),只能在引物(3´-OH)端逐渐加上脱氧核苷酸,延长DNA链。DNA合成的引物有三种:RNA片段;DNA片段;tRNA片段。资料仅供参考,不当之处,
请联系改正。(6)单链结合蛋白(Singlestrandbindingprotein——SSB蛋白)作用:与单链DNA的特异结合的蛋白质。◆SSB与解开的单股DNA结合,使两条单链不再形成双链,保持单链区的稳定。◆防止核酸酶降解DNA。资料仅供参
考,不当之处,请联系改正。2.复制的方式和特点(1)半保留复制:Watson和Crick1953年提出,DNA的两条链都能作为模板,分别合成出两条互补的新链。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。机制:DNA复制时,两条互
补连解开;两条链都可做模板,然后在每条模板链上按碱基配对的原则形成互补的新链,组成子代DNA分子。新产生的两子代DNA分子与亲代DNA分子完全相同,且子代DNA中一条链来自亲代,另一条链是新合成的——半保留复制。DNA半保留复制方式,保证了DNA在代谢上的稳定性
,从而保证了生物遗传的稳定性和准确性。(稳定是相对的)。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(2)DNA的半不连续复制:问题的提出????:DNA分子两条链都能做模板,几乎同时、齐头并进合成为两条新的互补链。DNA模
板的两条链反向平行,一条5´→3´;另一条3´→5´。DNA聚合酶要求:模板方向3´→5´。合成新链方向5´→3´。如何解释在同一个复制叉中两条新链合成是同步,齐头并?日本学者冈崎——DNA的半不连续复制模型:资料仅供参考,不当之处,请联系改正。DNA半不连续复制模型:◆DNA
复制时两条亲代单链DNA都做为模板。◆复制叉:DNA复制时,双螺旋局部解开,在复制区形成Y形结构——复制叉;随着复制叉的移动DNA双螺旋逐渐解开。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆以复制叉移动方向为准;3´→5´走向模板链,DNA新链合成方向5´→3´,与复制叉方向一致,连续合成——前导链。
◆5´→3´走向模板链,DNA新链合成方向也是5´→3´,与复制叉移动方向相反,先照模板按5´→3´合成若干短的片断——冈崎片断,然后由连接酶将短片断连接,成一条完整的DNA链。不连续合成——滞后链(后随链)。资料仅供参考,不当之
处,请联系改正。结论:DNA的半不连续复制:一条新链连续合成;另一条新链不连续合成。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。冈崎片断长度:原核生物1000-2000个Nt。真核生物200个左右Nt。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。3.DNA复制过程
合成的起始;DNA链的延伸;合成终止。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。3.DNA复制过程(1)合成的起始:◆引发酶识别、结合在模板DNA起始位点;◆DNA双螺旋及超螺旋解开(边合成边解开);◆RNA引物合成。资料仅供参考,不当之处,请联系改正
。(2)DNA链的延伸◆在DNApolⅢ的催化下,按照模板链3´→5´顺序在RNA引物3´-OH末端逐个按上相应的核苷酸,合成互补新链。◆前导链合成方向5´→3´,连续合成。◆滞后链合成方向5´→3´,不连续合成。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(3)合成终止DNA
复制合成的终止包括:①RNA引物的切除和缺口的填补。通过DNApolⅠ5´→3´外切酶活性,或RNaseH酶切除引物,然后由polⅠ5´→3´聚合活性补齐缺口。②DNA片段的连接——DNA连接酶。资料仅供参考,不当之处,请联系
改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。B、DNA反(逆)转录合成——RNA指导的DNA合成反转录:在反转录酶作用下,以RNA为模
板合成DNA的过程。反转录的发现:◆1964年Temin提出反转录假设。◆1970年Temin和Batimore,同时分别从致癌RNA病毒中发现反转录酶。后来在正常动物胚胎细胞也发现反转录酶。◆反转录酶又称为:依赖RNA的DNA聚合酶RNA指导的DNA聚合酶资料仅供参考,不当之处,请联系改正。反转
录条件:酶:反转录酶。底物:4种dNTP为。模板:病毒单链RNA为。引物:宿主细胞的tRNA。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。合成方式:致癌DNA整合到宿主DNA病毒RNAcDNA(模板)mRNA蛋白质(转化蛋白)以病毒RNA为模板合成的cDNA(complementaryDNA)通过复制合成
致癌DNA,后者可整合到宿主DNA中,并随宿主细胞分裂而遗传下去,遇到合适的条件便进行复制产生致癌DNA分子,引起癌变。转录、翻译产生的蛋白(转化蛋白、病毒蛋白)也引起癌变。反转录酶转录翻译复制资料仅供参考,不当之处,请联系改正。反转录酶具
有三种酶活性:①逆转录功能:利用病毒RNA为模板合成互补的cDNA,形成RNA-DNA杂合子。②复制功能:以新合成(逆转录)的cDNA为模板,合成另一条DNA成DNA-DNA双链。③RNaseH活性:水解RNA-DNA杂交分子中RNA。资料仅供参考,不当之
处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。逆转录病毒生活史资料仅供参考,不当之处,请联系改正。C、DNA损伤与修复(1)DNA损伤DNA分子不是绝对稳定的,可受多种因素的作用而改变或受破坏.◆生物因素:复制及
基因重组过程出现差错而改变。◆物理因素:紫外线、电离辐射、X-射线等。◆化学因素:烷化剂,氧化剂等化学诱变剂。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。UV引起辐射损伤:形成嘧啶二聚体,C和C之间,T和T之间形成共价键。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(2)DNA损伤的修复◆光
复活作用利用光能,光复活酶催化下切除由紫外线照射引起的DNA嘧啶二聚体。DNA复制、DNA转录时,到嘧啶二聚体处,复制、转录均受阻。修复过程:资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆光复活酶能在暗处识别损伤的DNA部位,并结合在受损部位。◆可见光激活光复活酶,分解由
UV照射而形成的DNA中的嘧啶二聚体。◆光复活作用高度专一,只能修复UV照射引起的DNA嘧啶二聚体。光复活酶只存在于低等单细胞(如微生物)→鸟类;高等哺乳动物无此酶。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。2.切除修复——(复制前修复)在几种酶作用下
,将DNA分子中错配的或受损的部位切除,然后以完好链为模板合成出切除的部位。该机制普遍存在,作用于各种损伤。三种:碱基切除修复:修复DNA中改变的碱基。核苷酸切除修复:修复DNA中巨大损伤。碱基错配修复(前述)。资料仅供参考,不当之处,请联系改
正。◆碱基切除修复资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆核苷酸切除修复:过程:识别、切断→修复→切除→连接(原核生物)资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆识别及切断:UvrA,UvrB识别并结合在DN
A损伤处,UvrC(相当于核酸内切酶)在损伤处靠近5´→3´一侧切断,产生切口。◆修复:以另一条完好单链为模板,由DNApolⅠ在切口处修复合成,补齐缺口;方向5´→3´。◆切除:UvrC在受损伤部位3´一侧切断,去除受损伤片段。◆连接:连接酶将新合成的DNA片断与原链
连接。此修复发生在DNA复制前——复制前修复。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。3.重组修复——(复制后修复)先复制再修复:含有错误或损伤的DNA仍可进行复制,但子代DNA链在对应于损伤的部位出现缺口,通过分子间重组使缺口补齐。资料仅供参考,
不当之处,请联系改正。重组修复中,二聚体(或其他损伤)并未除去,第二轮复制时,留在母链中的损伤仍会给复制造成困难,仍须以重组修复来弥补。随着复制不断进行,若干代以后,损伤部分虽未从分子中除去,但损伤的DNA链却逐渐稀释,以至无碍DNA正常的生理功能。资料仅供
参考,不当之处,请联系改正。(二)RNA的合成两种方式:转录(主要):以DNA为模板合成RNA复制:以RNA为模板合成RNA。1.转录转录:以DNA为模板合成RNA的过程。(1)转录的基本特征◆底物:4种NTP。◆模板:DNA◆不需引物:合成RNA时第一个NTP一般是
嘌呤核苷酸,大多是G(80%)。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆通常为不对称转录:体内转录通常只以DNA分子双链的一条链为模板;体外转录失去链选择性。作为模板的链称——模板链,反义链,转录链。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。不作为模板的链称——编码链,正义链,
非转录链,信息链。(或某些区域以这条链为模板转录,另一些区域以另一条链为模板)资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆RNA聚合酶与DNA模板结合,沿DNA反义链3´→5´方向移动。转录方向:RNA链由5´→3´延伸。◆RNA聚合酶——依赖DNA的RNA聚合酶以DNA为模板
;以四种核苷三磷酸(NTP)为底物;在Mn2+或Mg2+参与下催化RNA合成。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。组成:(E.ColiRNA聚合酶)全酶由5个亚基组成,有时含有ω链;表示为:α2ββ´σ(ω)核心酶:α2ββ´起始因子:σ亚基。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。功能:σ亚基
:识别DNA模板上特殊的转录起始信号,在RNA合成中起发动作用;核心酶:具有催化RNA聚合的活性,但不能启动一条新链的合成。ω链:功能不详。◆新链RNA与模板DNA链碱基配对:dT-A,dG-C,dC-G,dA-U。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(2)转录
过程四步:RNA聚合酶与模板DNA起始部位识别、结合;转录的起始;RNA链的延长;RNA链合成的终止。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆RNA聚合酶与模板的识别
与结合RNA聚合酶首先识别DNA模板上特异的起始部位——启动子,并与之结合。启动子(promoter):DNA上能被RNA聚合酶识别、结合,与转录起始有关的一段DNA序列。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。RNA聚合酶的σ因子能识别启动子,使全酶与启动子结合,并使双螺旋局部解链。核心酶也
能与DNA模板结合,但对DNA各部位亲和力相同。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆转录的起始第1个NTP(多为GTP)引入,产生新生RNA5´端。形成稳定的E-启动子-NTP三元复合物。σ因子从复合物释放。资
料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆链的延伸#σ因子脱去,核心酶在DNA模板上沿3´→5´方向滑动,按模板DNA信息,不断加入互补NTP,使RNA链由5´→3´方向延伸。#底物NTP的α-P与新生RNA链的3´-OH缩合,形成3´,5´-磷酸二脂键。#随着核心酶在模板DNA上滑
行,模板DNA不断解链,原来解开的部位完成转录又重新形成双螺旋。#E.ColiRNA聚合酶37℃时转录速度:20-50Nt/sec。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。◆RNA链合成的终止终止包括:RNA链延伸停止;新生RNA链从模板上释放;RNA聚合酶(核心酶)脱离模板。DNA模板上有终止信号
——终止子终止子:模板DNA上提供转录终止信号的一段DNA序列。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。两种终止机制:①不需蛋白质因子由RNA聚合酶识别DNA模板上的终止信号——终止子。②需蛋白质因子(ρ)引起终止DNA模板上的终止信号有ρ因子结合位点——ρ位点,ρ因子可识别该位点并与之结合,当ρ与ρ
位点结合后,合成即终止。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。2.RNA复制RNA复制:以RNA为模板合成RNA的过程。有些病毒只含RNA:遗传信息的载体,遗传信息的信使。RNA复
制是病毒RNA合成的一种方式。一些被RNA病毒感染的高等动植物细胞也有RNA复制作用。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。RNA复制合成的作用特征:①需RNA复制酶,RNA复制酶特异性高;②模板:RNA(病毒);③底物:4种NTP;④RNA
链合成方向:5´→3´。