核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座

第九章核酸代謝第一節(jié)嘌呤核苷酸代謝第二節(jié)嘧啶核苷酸代謝第三節(jié)DNA生物合成第四節(jié)RNA生物合成核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第1頁食物中核酸消化核苷酶小腸戊糖小腸單核苷酸胰核酸酶含氮堿基核苷酸酶磷酸核苷小腸核蛋白胃HCl蛋白質(zhì)核酸核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第2頁核苷酸是組成核酸基本單位，人體所需核苷酸都是由機(jī)體本身合成。食物中核酸或核苷酸類物質(zhì)基本上不能被人體所利用。在核酸類物質(zhì)水解產(chǎn)物中，只有磷酸和戊糖可被吸收利用。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第3頁①作為合成核酸原料：如ATP，GTP，CTP，UTP用于合成RNA。dATP，dGTP，dCTP，dTTP用于合成DNA。

②作為能量貯存和供給形式：除ATP之外，還有GTP，UTP，CTP等。

③參加代謝或生理活動調(diào)整：如環(huán)核苷酸cAMP和cGMP作為激素第二信使。④參加組成酶輔酶或輔基：如在NAD+，NADP+，F(xiàn)AD，F(xiàn)MN，CoA中均含有核苷酸成份。

⑤

作為代謝中間物載體：如用UDP攜帶糖基，用CDP攜帶膽堿，乙醇胺或甘油二酯，用腺苷攜帶蛋氨酸（形成SAM）等。核苷酸類物質(zhì)對人體含有多方面生理功用：核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第4頁第一節(jié)嘌呤核苷酸代謝一、嘌呤核苷酸合成代謝1、嘌呤核苷酸從頭合成經(jīng)過利用一些簡單前體物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸過程稱為從頭合成路徑。這一路徑主要見于肝，其次為小腸和胸腺。全部合成

反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第5頁嘌呤堿合成元素起源：CO2甲酰基（N5,N10-CH=FH4）甲?；∟10-CHOFH4）天冬氨酸谷氨酰胺（酰胺基）甘氨酸戊糖起源：磷酸戊糖路徑中間產(chǎn)物核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第6頁（1）次黃苷酸合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下，消耗ATP，由5-磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。PRPP再經(jīng)過大約10步反應(yīng)，合成第一個嘌呤核苷酸——次黃嘌呤核苷酸（IMP）。1、從頭合成路徑核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第7頁在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸參加下，逐步合成IMPR-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PRPP（5-磷酸核糖-1-焦磷酸）次黃嘌呤核苷酸（IMP）合成核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第8頁（2）腺苷酸（AMP）與鳥苷酸（GMP）合成H2O+NAD+XMPIMP脫氫酶NADH+H+Asp+GTPIMPAMP-S腺苷酸代琥珀酸合成酶GDP+PiGln+ATPGMP鳥苷酸合成酶Glu+AMP+PPiAMP腺苷酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第9頁⑶三磷酸嘌呤核苷合成：

dATP/dGTP核苷二磷酸激酶ATPADPdADP/dGDPNADPH+H+NADP++H2O核糖核苷酸還原酶AMP/GMPADP/GDP核苷單磷酸激酶ATPADPATP/GTP核苷二磷酸激酶ATPADP合成RNA合成DNA核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第10頁又稱再利用合成路徑。指利用分解代謝產(chǎn)生自由嘌呤堿基合成嘌呤核苷酸過程。這一路徑可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行。2、嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成：核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第11頁A+PRPPAMP+PPi腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶I/G+PRPPIMP/GMP+PPi嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成過程核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第12頁二、嘌呤核苷酸分解代謝嘌呤核苷酸分解首先是在核苷酸酶催化下，脫去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶催化下分解生成嘌呤堿基，最終在黃嘌呤氧化酶作用下氧化生成尿酸，再經(jīng)尿液排出體外。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第13頁嘌呤核苷酸分解尿酸黃嘌呤氧化酶核苷酸酶AMP腺苷H2OPi核苷酸酶GMP鳥苷H2OPi脫氨酶次黃苷H2ONH3鳥嘌呤酶黃嘌呤H2ONH3核苷酶次黃嘌呤PiR-1-P核苷酶鳥嘌呤PiR-1-P核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第14頁尿酸是嘌呤核苷酸在人體內(nèi)分解代謝終產(chǎn)物。但在鳥類，尿酸則可繼續(xù)分解產(chǎn)生尿囊素。正常人血漿中尿酸含量約為0.12~0.36mmol/L

(2~6mg%)。尿酸水溶性較差，當(dāng)血漿中尿酸含量超出8mg%時，即可形成尿酸鹽晶體。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第15頁痛風(fēng)癥患者因為體內(nèi)嘌呤核苷酸分解代謝異常，可致血液中尿酸水平升高，以尿酸鈉晶體沉積于軟骨、關(guān)節(jié)、軟組織及腎，臨床上表現(xiàn)為皮下結(jié)節(jié)，關(guān)節(jié)疼痛等。臨床上慣用別嘌呤醇治療痛風(fēng)癥。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第16頁鳥嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇黃嘌呤氧化酶黃嘌呤尿酸痛風(fēng)癥治療機(jī)制核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第17頁別嘌呤醇分子結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤類似，可競爭性抑制黃嘌呤氧化酶活性，從而降低體內(nèi)尿酸生成。同時，別嘌呤醇與PRPP反應(yīng)生成別嘌呤核苷酸，可反饋抑制嘌呤核苷酸從頭合成路徑關(guān)鍵酶。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第18頁

第二節(jié)嘧啶核苷酸代謝

一、嘧啶核苷酸合成代謝嘧啶核苷酸從頭合成路徑（是指利用氨基酸、CO2等簡單前體物逐步合成嘧啶核苷酸過程。該合成過程主要在肝細(xì)胞胞液中進(jìn)行。

1、嘧啶核苷酸從頭合成：核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第19頁嘧啶合成元素起源氨基甲酰磷酸Gln→CO2→←AspC5C4N3C2C6N1‖|

核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第20頁⑴尿苷酸合成：在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ催化下，以Gln，CO2，ATP為原料合成氨基甲酰磷酸。1、從頭合成路徑反應(yīng)過程：Gln+CO2

氨基甲酰磷酸+Glu氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ2ATP2ADP+Pi核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第21頁氨基甲酰磷酸在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶催化下，轉(zhuǎn)移一分子天冬氨酸，從而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再經(jīng)脫氫、脫羧、環(huán)化等反應(yīng)，合成第一個嘧啶核苷酸，即UMP。

核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第22頁UMP合成過程核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第23頁⑵胞苷酸合成：

CTPGln+ATPGlu+ADP+PiCTP合成酶UMPUDPATPADP核苷單磷酸激酶UTPATPADP核苷二磷酸激酶合成RNA核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第24頁⑶脫氧嘧啶核苷酸合成：

dUMPH2ONH3脫氨酶磷酸酶CTPCDPH2OPi核糖核苷酸還原酶dCDPNADPH+H+NADP++H2ON5,N10-CH2-FH4FH2dTMP胸苷酸合酶dCMPH2OPi磷酸酶核苷二磷酸激酶dCTPATPADPUDPdUDP磷酸酶核糖核苷酸還原酶核苷單磷酸激酶dTDPdTTP核苷二磷酸激酶合成DNA核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第25頁由分解代謝產(chǎn)生嘧啶/嘧啶核苷轉(zhuǎn)變?yōu)猷奏ず塑账徇^程稱為補(bǔ)救合成路徑。以嘧啶核苷補(bǔ)救合成路徑較主要。

2、嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成：尿苷/胞苷尿苷胞苷激酶UMP/CMPATPADP脫氧胸苷激酶TdRdTMPATPADP核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第26頁二、嘧啶核苷酸分解代謝

嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶催化下，除去磷酸和核糖，產(chǎn)生嘧啶堿可在體內(nèi)深入分解代謝。嘧啶堿降解過程主要在肝細(xì)胞中進(jìn)行。不一樣類型嘧啶堿，其分解代謝路徑和終產(chǎn)物不一樣。嘧啶核苷酸嘧啶核苷核苷酸酶PiH2O嘧啶堿1-磷酸核糖核苷磷酸化酶Pi核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第27頁1、胞嘧啶和尿嘧啶降解二氫嘧啶酶H2O-脲基丙酸胞嘧啶脫氨酶H2ONH3胞嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶脫氫酶NADPH+H+NADP+二氫尿嘧啶-脲基丙酸酶NH3+CO2H2O-丙氨酸

丙二酸單酰CoA乙酰CoATCA循環(huán)尿素核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第28頁2、胸腺嘧啶降解

尿素二氫嘧啶酶H2O-脲基異丁酸胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶脫氫酶NADPH+H+NADP+二氫胸腺嘧啶-脲基異丁酸酶NH3+CO2H2O-異丁酸

甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰CoATCA糖異生核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第29頁第三節(jié)DNA生物合成一、生物學(xué)中心法則生物各種性狀由核酸決定，性狀遺傳依賴于DNA復(fù)制。性狀表示要經(jīng)過蛋白質(zhì)活動才能實現(xiàn)。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第30頁中心法則

生物遺傳信息從DNA傳遞給mRNA過程稱為轉(zhuǎn)錄。依據(jù)mRNA鏈上遺傳信息合成蛋白質(zhì)過程，被稱為翻譯和表示。1958年Crick將生物

遺傳信息這種傳遞方式稱為中心法則。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第31頁二、DNA生物合成1、復(fù)制(DNADNA)2、逆轉(zhuǎn)錄(RNADNA)核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第32頁1、DNA復(fù)制

DNA能準(zhǔn)確地自我復(fù)制復(fù)制特點(diǎn)：（1）半保留性復(fù)制親代DNA子代DNA核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第33頁半保留復(fù)制意義按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA堿基序列一致，即子代保留了親代全部遺傳信息，表達(dá)了遺傳保守性。遺傳保守性，是物種穩(wěn)定性分子基礎(chǔ)，但不是絕正確。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第34頁（2）有一定復(fù)制起始點(diǎn)DNA在復(fù)制時，需在特定位點(diǎn)起始，這是一些含有特定核苷酸排列次序片段，即復(fù)制起始點(diǎn)(origin)。在原核生物中，復(fù)制起始點(diǎn)通常為一個，而在真核生物中則為多個。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第35頁習(xí)慣上把兩個相鄰DNA復(fù)制起始點(diǎn)之間距離（或DNA片段）定為一個復(fù)制子。復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制功效單位。DNA復(fù)制時，局部雙螺旋解開,形成兩條單鏈，這種叉狀結(jié)構(gòu)稱為復(fù)制叉。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第36頁復(fù)制起始點(diǎn)與復(fù)制子示意圖5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’復(fù)制子3’核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第37頁（3）半不連續(xù)復(fù)制反向平行細(xì)胞內(nèi)催化DNA聚合酶都只能催化5‘→3’延伸。以復(fù)制叉移動方向為基準(zhǔn)，一條模板鏈?zhǔn)?‘→5’，以此為模板而進(jìn)行新生DNA鏈合成沿5‘→3’方向連續(xù)進(jìn)行，這條鏈稱為領(lǐng)頭鏈。另一條模板鏈方向為5‘→3’

，以此為模板DNA合成也是沿5‘→3’方向進(jìn)行，但與復(fù)制叉前進(jìn)方向相反，而且是分段、不連續(xù)合成，這條鏈稱為隨從鏈，合成片段即為岡崎片段。后由DNA連接酶連成完整DNA鏈。領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制和隨從鏈不連續(xù)復(fù)制核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第38頁領(lǐng)頭鏈35353′5′3′5′解鏈方向隨從鏈3′5′核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第39頁岡崎片段日本學(xué)者岡崎發(fā)覺大腸桿菌:1000--bp真核生物：100---200bp一旦合成終止，這些片段就成一條鏈。試驗證實核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第40頁（4）需要RNA引物DNA聚合酶不能發(fā)動新鏈合成，只能催化已經(jīng)有鏈延長反應(yīng)，而RNA聚合酶只要有DNA模板及核糖核苷三磷酸，即能夠合成新RNA鏈。DNA合成需要引物，而RNA合成不需要引物。而且DNA復(fù)制時引物是一個RNA片段。RNA引物大小，在原核生物中通常為50~100個核苷酸，而在真核生物中約為10個核苷酸。RNA引物堿基次序，與其模板DNA堿基次序相配對。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第41頁（5）雙向復(fù)制DNA復(fù)制時，以復(fù)制起始點(diǎn)(origin)為中心，向兩個方向進(jìn)行解鏈，形成兩個延伸方向相反復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。但在低等生物中，也可進(jìn)行單向復(fù)制（如滾環(huán)復(fù)制）。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第42頁核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第43頁起始點(diǎn)核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第44頁2、DNA復(fù)制條件（1）底物(substrate)

以四種脫氧核糖核苷酸為底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第45頁DNA復(fù)制過程中脫氧核糖核苷酸

聚合反應(yīng)核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第46頁（2）模板(template)DNA復(fù)制是模板依賴性，必須要以親代DNA鏈作為模板。親代DNA兩股鏈解開后，可分別作為模板進(jìn)行復(fù)制。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第47頁（3）引發(fā)體和RNA引物引物酶本質(zhì)上是一個依賴DNARNA聚合酶（DDRP），該酶以DNA為模板，聚合一段RNA短鏈，作為引物(primer)，以提供自由3’-OH，使子代DNA鏈能夠開始聚合。引物酶需組裝成引發(fā)體才能催化RNA引物合成。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第48頁在E.coli中，含有解螺旋酶(DnaB蛋白)、DnaC蛋白、引物酶(DnaG蛋白)和DNA復(fù)制起始區(qū)域復(fù)合結(jié)構(gòu)被稱為引發(fā)體。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第49頁引發(fā)體組裝形成

DnaA

DnaBDnaCDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶引物酶SSB3535含有解螺旋酶(DnaB蛋白)、DnaC蛋白、引物酶和DNA復(fù)制起始區(qū)域復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。

核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第50頁引物酶催化合成短鏈RNA引物分子

引物酶3'HO5'3535引物引物酶核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第51頁（4）DNA聚合酶全稱：依賴DNADNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase,DDDP)簡稱：DNA-pol活性：①

53

聚合酶活性②

核酸外切酶活性核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第52頁DNA聚合酶核酸外切酶活性5′AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′?35外切酶活性能識別錯配堿基對，并將其水解。53外切酶活性能切除突變DNA片段。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第53頁（5）DNA連接酶DNA連接酶(DNAligase)可催化兩段DNA片段之間磷酸二酯鍵形成，從而把兩段相鄰DNA鏈連接成一條完整鏈。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第54頁DNA連接酶連接作用DNA連接酶ATP（NAD+）ADP+Pi（NMN++AMP）HO5’3’5’3’3’5’5’3’核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第55頁①需一段DNA片段含有3'-OH，而另一段DNA片段含有5'-Pi基；②未封閉缺口位于雙鏈DNA中，即其中有一條鏈?zhǔn)峭暾?；③需要消耗能量，在原核生物中由NAD+供能，在真核生物中由ATP供能。DNA連接酶催化條件是：核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第56頁DNA連接酶作用DNA連接酶在復(fù)制中起最終接合缺口作用。在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合缺口作用。是基因工程主要工具酶之一。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第57頁（6）解螺旋酶解螺旋酶，又稱解鏈酶或rep蛋白，是用于解開DNA雙鏈酶蛋白。每解開一對堿基，需消耗2分子ATP。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第58頁（7）單鏈DNA結(jié)合蛋白單鏈DNA結(jié)合蛋白（singlestrandbindingprotein,SSB），又稱螺旋反穩(wěn)蛋白(HDP)，是一些能夠與單鏈DNA結(jié)合蛋白質(zhì)因子。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第59頁SSB生理作用使解開雙螺旋后DNA單鏈能夠穩(wěn)定存在，即穩(wěn)定單鏈DNA，便于其作為模板復(fù)制子代DNA；保護(hù)單鏈DNA，防止核酸酶降解。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第60頁（8）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶能夠松解DNA超螺旋結(jié)構(gòu)酶人類拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ分子結(jié)構(gòu)核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第61頁DNA復(fù)制過程中正超螺旋形成108

局部解鏈后核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第62頁解鏈過程中正超螺旋形成核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第63頁3、DNA生物合成過程（1）復(fù)制起始DNA復(fù)制起始階段，由以下兩步組成①解旋解鏈，形成復(fù)制叉：A.由拓?fù)洚悩?gòu)酶和解鏈酶作用，使DNA超螺旋及雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，堿基間氫鍵斷裂，形成兩條單鏈DNA。B.單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）四聚體結(jié)合在兩條單鏈DNA上，形成復(fù)制叉。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第64頁②引發(fā)體組裝和引物合成：由解螺旋酶(DnaB蛋白)、DnaC蛋白、引物酶(DnaG蛋白)和DNA復(fù)制起始區(qū)域形成引發(fā)體；在引物酶催化下，以DNA為模板，合成一段短RNA片段(引物），從而取得3'端自由羥基（3'-OH）。

核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第65頁（2）復(fù)制延長

復(fù)制延長:在DNA聚合酶催化下，以3’→5’方向親代DNA鏈為模板，從5’→3’方向聚合子代DNA鏈。其化學(xué)本質(zhì)是dNTP以dNMP方式逐一加入引物或延長中子鏈上，磷酸二酯鍵不停生成。在原核生物中，參加DNA復(fù)制延長是DNA聚合酶Ⅲ；而在真核生物中是DNA聚合酶δ。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第66頁DNA復(fù)制延長過程5'3'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTP5'3'DNA-pol核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第67頁領(lǐng)頭鏈合成過程核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第68頁隨從鏈合成過程核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第69頁DNA聚合酶Ⅲ催化領(lǐng)頭鏈和隨從鏈

同時合成核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第70頁DNA復(fù)制過程簡圖核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第71頁（3）復(fù)制終止

①去除引物，填補(bǔ)缺口：在復(fù)制過程中形成RNA引物，需由RNA酶來水解去除；RNA引物水解后遺留缺口，由DNA聚合酶Ⅰ（原核生物）或DNA聚合酶（真核生物）催化延長缺口處DNA，直到剩下最終一個磷酸酯鍵缺口。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第72頁②連接岡崎片段：在DNA連接酶催化下，生成最終一個磷酸酯鍵，將岡崎片段連接起來，形成完整DNA長鏈。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第73頁555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA連接酶

隨從鏈上不連續(xù)性片段連接核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第74頁4、逆轉(zhuǎn)錄70年代H.Temin，D.Baltimore一些RNA病毒能產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下以四種脫氧核糖核苷三磷酸為底物合成DNA。遺傳信息由RNADNA核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第75頁（1）逆轉(zhuǎn)錄過程RNA模板逆轉(zhuǎn)錄酶DNA-RNA雜化雙鏈RNA酶單鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶雙鏈DNA

逆轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象：核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第76頁逆轉(zhuǎn)錄酶作用致癌蛋白核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第77頁存在于全部致癌RNA病毒中，與RNA病毒引發(fā)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化相關(guān)。雞白血病病毒：RNA病毒，致癌，雞HIV（人類免疫缺點(diǎn)病毒）：艾滋病勞氏肉瘤病毒核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第78頁2、逆轉(zhuǎn)錄發(fā)覺意義改變了原來生物學(xué)中心法則逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：最少在一些生物，RNA一樣兼有遺傳信息傳代與表示功效。治療腫瘤：逆轉(zhuǎn)錄酶專一性抑制劑制備合成基因（cDNA）RNA序列分析核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第79頁5、DNA損傷（突變）與修復(fù)由自發(fā)或環(huán)境原因引發(fā)DNA一級結(jié)構(gòu)任何異常改變稱為DNA損傷，也稱為突變（mutation）。常見DNA損傷包含堿基脫落、堿基修飾、交聯(lián)、鏈斷裂、重組等。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第80頁(1)突變意義①突變是進(jìn)化、分化分子基礎(chǔ)②突變造成基因型改變③突變造成死亡④突變是一些疾病發(fā)病基礎(chǔ)核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第81頁(2)引發(fā)突變原因①自發(fā)原因：自發(fā)脫堿基：因為N-糖苷鍵自發(fā)斷裂，引發(fā)嘌呤或嘧啶堿基脫落。每日可達(dá)近萬個核苷酸殘基。自發(fā)脫氨基：胞嘧啶自發(fā)脫氨基可生成尿嘧啶，腺嘌呤自發(fā)脫氨基可生成次黃嘌呤。每日可達(dá)幾十到幾百個核苷酸殘基。復(fù)制錯配：因為復(fù)制時堿基配對錯誤引發(fā)損傷，發(fā)

生頻率較低。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第82頁②物理原因：由紫外線、電離輻射、X射線等引發(fā)DNA損傷。其中，X射線和電離輻射經(jīng)常引發(fā)DNA鏈斷裂，而紫外線經(jīng)常引發(fā)嘧啶二聚體形成，如TT，TC，CC等二聚體。這些嘧啶二聚體因為形成了共價鍵連接環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)，因而會引發(fā)復(fù)制障礙。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第83頁嘧啶二聚體形成

UV核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第84頁③化學(xué)原因：A.脫氨劑：如亞硝酸與亞硝酸鹽，可加速C脫氨基生成U，A脫氨基生成H。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第85頁B.烷基化劑：這是一類帶有活性烷基化合物，可提供甲基或其它烷基，引發(fā)堿基或磷酸基烷基化，甚至可引發(fā)鄰近堿基交聯(lián)。C.DNA加合劑：如苯并芘，在體內(nèi)代謝后生成四羥苯并芘，與嘌呤共價結(jié)合引發(fā)損傷。D.堿基類似物：如5-F-U等，可摻入到DNA分子中引發(fā)損傷或突變。E.斷鏈劑：如過氧化物，含巰基化合物等，可引發(fā)DNA鏈斷裂。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第86頁(3)突變分子改變類型核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第87頁DNA分子上單一堿基改變稱點(diǎn)突變(pointmutation)。轉(zhuǎn)換:發(fā)生在同型堿基之間，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。

顛換:發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第88頁血紅蛋白-亞基點(diǎn)突變鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基正常成人Hb(HbA)亞基N-val

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C肽鏈CACGTG基因N-val

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C肽鏈CTCGAG基因核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第89頁缺失：一個堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。插入：原來沒有一個堿基或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。缺失或插入都可造成框移突變?？蛞仆蛔兪侵溉?lián)體密碼閱讀方式改變，造成蛋白質(zhì)氨基酸排列次序發(fā)生改變核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第90頁谷酪蛋絲5’……GCA

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GUC……丙纈組纈正常5’……GAG

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UC……缺失C缺失引發(fā)框移突變核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第91頁重排:DNA分子內(nèi)較大片段交換，稱為重組或重排。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第92頁(4)DNA損傷修復(fù)DNA損傷修復(fù)(repair)：是對已發(fā)生分子改變賠償辦法，使其盡可能回復(fù)為原有天然狀態(tài)。光修復(fù)(lightrepair)切除修復(fù)(excisionrepair)重組修復(fù)(recombinationrepair)SOS修復(fù)

修復(fù)主要類型：無差錯修復(fù)有差錯傾向修復(fù)核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第93頁①光修復(fù)（lightrepair）這是一個廣泛存在修復(fù)作用，能夠修復(fù)任何嘧啶二聚體損傷。修復(fù)過程由光修復(fù)酶(photolyase)催化完成。光修復(fù)酶分子結(jié)構(gòu)核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第94頁其修復(fù)過程為：光修復(fù)酶(photolyase)識別嘧啶二聚體并與之結(jié)合形成復(fù)合物。在300～600nm可見光照射下，酶取得能量，將嘧啶二聚體丁酰環(huán)打開。光修復(fù)酶從DNA上解離。

核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第95頁②切除修復(fù)(excisionrepair)：這也是一個廣泛存在修復(fù)機(jī)制，可適合用于各種DNA損傷修復(fù)。基本過程:將受損DNA片段切除，然后再以對側(cè)鏈為模板，重新合成新鏈進(jìn)行修復(fù)。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第96頁③重組修復(fù)這是DNA復(fù)制過程中所采取一個有差錯修復(fù)方式。修復(fù)時，利用重組蛋白RecA核酸酶活性，將另一股健康親鏈與損傷缺口相互交換。RecA分子結(jié)構(gòu)核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第97頁RecA重組蛋白修復(fù)DNA示意圖核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第98頁

④SOS修復(fù)（SOSRepair）當(dāng)DNA損傷廣泛難以繼續(xù)復(fù)制時，由此而誘發(fā)出一系列復(fù)雜反應(yīng)。在E.coli中，各種與修復(fù)相關(guān)基因，組成一個稱為調(diào)整子網(wǎng)絡(luò)式調(diào)控系統(tǒng)。這種修復(fù)特異性低，對堿基識別、選擇能力差。經(jīng)過SOS修復(fù)，復(fù)制如能繼續(xù)，細(xì)胞是可存活。然而DNA保留錯誤較多，造成較廣泛、長久突變。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第99頁第四節(jié)RNA生物合成轉(zhuǎn)錄：DNA轉(zhuǎn)錄復(fù)制：RNA復(fù)制核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第100頁一、轉(zhuǎn)錄---DNA指導(dǎo)下RNA合成模板：DNA原料：四種核糖核苷三磷酸酶：DNA指導(dǎo)下RNA聚合酶（2）引物：不需要RNA合成方向：5’3’經(jīng)轉(zhuǎn)錄生成RNA有各種，主要是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA和HnRNA等。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第101頁DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄區(qū)分核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第102頁二、

RNA轉(zhuǎn)錄合成特點(diǎn)1、轉(zhuǎn)錄不對稱性轉(zhuǎn)錄不對稱性就是指以雙鏈DNA中一條鏈作為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，從而將遺傳信息由DNA傳遞給RNA。對于不一樣基因來說，其轉(zhuǎn)錄信息能夠存在于兩條不一樣DNA鏈上。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第103頁能夠轉(zhuǎn)錄RNA那條DNA鏈稱為模板鏈，也稱作有意義鏈或Watson鏈。與模板鏈互補(bǔ)另一條DNA鏈稱為編碼鏈，也稱為反義鏈或Crick鏈。

模板鏈編碼鏈5’5’3’3’5’5’核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第104頁模板鏈和編碼鏈相對性模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈5335轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第105頁模板鏈、編碼鏈與轉(zhuǎn)錄及翻譯關(guān)系5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′編碼鏈模板鏈mRNA5′···GCAGUACAUGUC···3′轉(zhuǎn)錄N······Ala·Val·His·Val······C蛋白質(zhì)翻譯核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第106頁2、轉(zhuǎn)錄連續(xù)性RNA轉(zhuǎn)錄合成時，以DNA作為模板，在RNA聚合酶催化下，連續(xù)合成一段RNA鏈，各條RNA鏈之間無需再進(jìn)行連接。核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第107頁3、轉(zhuǎn)錄單向性RNA轉(zhuǎn)錄合成時，只能向一個方向進(jìn)行聚合，所依賴模板DNA鏈方向為3'→5'，而RNA鏈合成方向為5'→3'。

核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第108頁4、有特定起始和終止位點(diǎn)RNA轉(zhuǎn)錄合成時，只能以DNA分子中某一段作為模板，故存在特定起始位點(diǎn)和特定終止位點(diǎn)。特定起始點(diǎn)和特定終止點(diǎn)之間DNA鏈組成一個轉(zhuǎn)錄單位，通常由轉(zhuǎn)錄區(qū)和相關(guān)調(diào)整次序組成。

核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第109頁RNA聚合酶（DDRP）這是一個不一樣于引物酶依賴DNARNA聚合酶（DDRP）。該酶在單鏈DNA模板以及四種核糖核苷酸存在條件下，不需要引物，即可從5'→3'聚合RNA。

核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第110頁原核生物RNA聚合酶原核生物中RNA聚合酶全酶由五個亞基組成，即2'。亞基與轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)識別相關(guān)，在轉(zhuǎn)錄合成開始后被釋放；余下部分（2'）被稱為關(guān)鍵酶，與RNA鏈聚合相關(guān)。

核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第111頁原核生物RNA聚合酶關(guān)鍵酶和全酶關(guān)鍵酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第112頁原核生物RNA聚合酶亞基功效核酸代謝醫(yī)學(xué)知識專家講座第113頁真核生物RNA聚合酶真核生物中RNA聚合酶可按其對-鵝膏蕈堿敏感性而分為3種，它們均由10~12個大小不一樣