生物化学 王镜岩第三版 - 河北科技大学大学英语精品课

第十一章核酸代谢第一节核酸的降解和核苷酸代谢第二节DNA复制与修复第三节RNA的生物合成第四节核酸生物合成的抑制剂3,5－磷酸二酯键核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸腺嘌呤核苷酸（5′-AMP ）N N NH 2N NO H H OH HO H H CH 2O P O¯O¯O 5´5胞嘧啶脱氧核苷酸(5′-dCMP)N OH HHHO H H CH 25´O NH 2N O P O¯O¯O 5均为β-糖苷键磷酸酯键第一节核酸的降解和核苷酸代谢核酸的酶促降解核苷酸分解代谢核苷酸合成代谢一、核酸的酶促降解 核酸酶DNA酶（DNase）RNA酶（RNase）非特异性核酸酶核酸外切酶核酸内切酶外切酶内切酶DNARNA1. DNA酶（DNase）DNase I－－产物5‘位带磷酸基团 DNase Ⅱ－－产物3‘位带磷酸基团 DNA限制性内切酶DNA限制性内切酶在细菌中发现，主要是降解外源的DNA。

识别双链DNA上特定的位点4-8碱基对(bp)范围)，将两条链都切断，形成粘末端和平末端。

具有极高专一性，数千种。

限制性内切酶的应用价值?2.RNA 酶（RNase ）RNase I(牛胰核糖核酸酶)RNase T 1 RNase U 2U(或C ）5’3’U(或C ）P P3’G5’3’U(或C 、A ）P P 3’A 5’3’U(或C 、A ）PP 3’非特异性核酸酶蛇毒磷酸二酯酶从RNA或DNA链的游离的3’-OH 逐个水解，生成5’-核苷酸。

牛脾磷酸二脂酶从游离的5’-OH开始逐个水解，生成3’-核苷酸。

二、核苷酸分解代谢核苷酸酶（磷酸单脂酶）核苷酶产物✓戊糖（或脱氧戊糖）✓磷酸✓嘌呤碱和嘧啶碱HMS用于核苷酸合成参与细胞内代谢？嘌呤核苷酸的分解代谢反应部位：主要肝、肾、小肠代谢终产物：尿酸重要的酶：黄嘌呤氧化酶血浆中尿酸含量（正常值）：0.12-0.36mmol/L，(2-6mg%)不同种类的生物分解嘌呤终产物不同 排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类 排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 排尿囊酸动物：硬骨鱼类排尿素动物：大多数鱼类、两栖类痛风症临床表现：尿酸生成过多－－－血尿酸，难溶性的尿酸盐沉积于关节和软骨及肾等处，导致关节炎、尿路结石及肾疾病。

血中尿酸含量：超过8mg%别嘌呤醇治疗痛风症的机理（1）抑制黄嘌呤氧化酶（2）反馈抑制嘌呤核苷酸从头合成的酶系嘧啶核苷酸的分解代谢反应部位：主要肝终产物✓C和U：CO2、NH3、ß-丙氨酸✓T：CO2、NH3、ß-氨基异丁酸三、核苷酸的生物合成1.从“头合成”途径利用磷酸核糖、氨基酸及CO2等简单物质为原料，经一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。

2.补救合成途径利用体内游离的嘌呤核苷或嘧啶核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。

补救途径从头合成核苷辅酶碱基核糖核苷酸核糖、氨基酸、CO 2、NH 3脱氧核苷脱氧核苷酸RNADNA嘌呤核苷酸的合成通过放射性同位素法推断磷酸核糖C 1上逐个安插成嘌呤碱成分。

N N N NC C CC C 嘌呤碱134256789天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸甲酸甲酸CO 2嘌呤核苷酸的补救合成及生理意义 原料:已有的嘌呤碱、嘌呤核苷、PRPP重要的酶：腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）次黄嘌呤—鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)磷酸核糖供体：PRPP生理意义节约能量和一些氨基酸的消耗。

有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进行嘌呤核苷酸的补救合成。

APRTAMP+PPi腺嘌呤+PRPP腺嘌呤磷酸核糖转移酶IMP+PPi次黄嘌呤+PRPP次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)鸟嘌呤+PRPPGMP+PPiATP ADPAMP腺苷激酶腺嘌呤核苷代谢异常状况自毁容貌征：HGPRT完全缺失的患儿。

✓临床表现：智力发育障碍，攻击性性格，肌肉痉挛，强制性自咬唇舌和指尖，尿中尿酸排出量过量，50mg/kg体重/24hr。

✓分子基础：HGPRT先天缺陷（隐性X性链锁遗传）肾结石和痛风：缺乏补救途径会引起嘌呤核苷酸合成速度降低，结果大量积累尿酸。

IMPAMPGMP ADPGDPATP GTP dADPdATP dGDPdGTP嘌呤核苷酸的抗代谢物抗代谢物: 有些人工合成的或天然存在的化合物的结构与生物体内的一些必需的代谢物很相似，将其引入生物体后，与体内的必需代谢物会发生特异的拮抗作用从而影响生物体中的正常代谢，这些化合物称为抗代谢物。

嘌呤核苷酸的抗代谢物-16MP 6-巯基嘌呤N CC HN C CNH NH CS H (6-mercaptopurine)次黄嘌呤N CC HN C CNH NH CO H6-巯基嘌呤核苷酸OO HO H C H 2OP NCC HN C CNH N H CS H IMP 次黄嘌呤核苷酸OO HO H C H 2OP NCC HN C CNH N H CO H ()嘌呤核苷酸的抗代谢物-2H 2N C CH 2CH 2CHCOOHNH 2OCH 2C 'OCH 2CHCOOHNH 2ON+N N+N CH 2CH 2CHCOOH NH 2OC CH 2 谷氨酰胺氮杂丝氨酸6-重氮-5-氧正亮氨酸嘌呤核苷酸的抗代谢物-3NH OCOOHCOOHN NNNHHN H H 2NOH NH OCOOHCOOHNNNN HHN H H 2NNH 2NH OCOOHCOOHNNNNHN HH 2NNH 2CH 3四氢叶酸氨蝶呤氨甲蝶呤MT X2.嘧啶核苷酸的合成从头合成合成部位：主要在肝细胞液。

原料：Gln、CO2、Asp、R-5-P等合成方式：先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。

关键的中间化合物：是乳清酸。

合成过程：先合成UMP，再转变成其他嘧啶核苷酸。

嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶类似物：5-F-尿嘧啶（5-FU） 谷氨酰胺类似物：氨杂丝氨酸类叶酸类似物：氨甲蝶呤（MTX）核苷类似物：阿糖胞苷、环胞苷辅酶核苷酸的生物合成烟酰胺核苷酸的合成（NAD 、NADP） 黄素核苷酸的合成（FMN、FAD）辅酶A的合成图示结构图示思考题嘌呤核苷酸从头合成途径和补救合成途径的特点嘌呤核苷酸合成时和嘧啶核苷酸合成的元素来源和特点 嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸分解代谢的终产物。

抗代谢物？PRPP在核苷酸代谢中的作用。

第二节DNA的生物合成DNA的复制✓DNA的复制体系✓DNA的复制特点✓DNA复制过程RNA的逆转录（在逆转录酶催化下RNA→DNA）遗传中心法则“复制”“翻译”逆转录RNA 的复制1958年，F.Crick 提出中心法则：复制、转录、翻译中心法则的补充：逆转录、RNA 的复制。

“转录”一、DNA的复制1.反应体系底物：dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)模板：单链的DNA母链引物：寡核苷酸引物（RNA)DNA聚合酶（DNA指导的DNA的聚合酶） 一种DNA聚合酶（切除引物并补上缺口的酶) 引物酶或RNA聚合酶（引发酶）解螺旋酶DNA旋转酶（拓扑异构酶）单链DNA结合蛋白（原核SSB、真核RPA｝ DNA连接酶（ligase)DNA聚合酶催化反应特点以4种dNTP为底物反应需要接受DNA模板的指导，不能催化游离的dNTP的聚合。

反应需有引物3‘－OH的核酸链(RNA片段)链生长方向5’→ 3‘产物DNA的性质与模板相同2.DNA的复制特点复制子半保留复制半不连续复制复制的保真性复制子(Replicon)复制子:基因组中能单独进行复制的单位。

每个起始点到终止点的区域为一个复制子(长度200~300bp ) 。

各复制子发动复制的时间有先有后。

✓单复制子:一般原核生物细胞✓多复制子：真核生物细胞核DNA。

复制的方向：单向或双向单向复制双向复制细菌复制叉移动速度50000bp/min真核生物复制叉移动速度3000bp/min复制叉(生长点）半保留复制半不连续复制冈崎片段1968年细菌：1Kb-2Kb，相当于一个顺反子的大小。

真核：100-200bp前导连DNA复制的忠实性聚合酶对dNTP的选择3‘→5’核酸外切酶活性以及碱基互补配对。

机体内对DNA损伤的修复。

3.DNA复制过程(1)起始阶段(2)复制的延伸(3)复制的终止DNA复制为什么要用RNA引物？从模板复制最初几个核酸时，碱基堆集力和氢键都较弱，易发生错配。

复制的最初几个核苷酸，没有与模板形成稳定双链，DNA聚合酶的3‘→5校对功能难发挥作用二、RNA的逆转录（RNA→DNA）致癌RNA病毒逆转录酶(reverse transcriptase, RT)是个多功能酶：✓逆转录活性：RNA指导的DNA聚合酶活性。

✓RNase H 活性：水解RNA/DNA 杂交体上的RNA。

✓DNA聚合酶活性：DNA指导的DNA聚合酶活性，合成互补DNA没有3`→5`外切酶活性。

RNA 模板杂化双链单链DNA双链DNA反转录酶RNaseH 碱水解DNA 聚合酶整合S1核酸酶细胞内复制试管内合成反转录酶反转录酶。