第九章核酸结构、功能与核苷酸代谢
生物化学-核苷酸代谢
①二氢叶酸还原酶 ②核苷酸甘氨酰胺 （GAR）转甲酰酶 ③5-甲酰氨基咪唑4-甲酰胺核苷酸 （AICAR0转甲酰 酶
嘌呤核苷酸合成和 嘧啶核苷酸合成
氨蝶呤和甲 氨蝶呤
叶酸
①急性白血病 ②头颈部肿瘤 ③妊娠滋养细 胞瘤 ④成骨肉瘤 ⑤淋巴癌 ⑥肝癌 ⑦乳腺癌 ⑧卵巢癌
嘌呤核苷酸合成
部分核苷酸代谢类似物的临床应用
原 因
调节失常
遗传缺陷
临床特点
嘌呤产生和排谢过多
遗传类型
x-染色体连锁隐性 遗传
1．嘌呤核苷酸代谢障碍
Lesch-Nyhan HGPRT 综合征
嘌呤产生排泄多,脑性瘫痪、 x-染色体连锁隐性 自毁容貌症 遗传
免疫缺陷症, ①腺苷脱氨酶
②嘌呤核苷磷酸化酶 肾结石 黄嘌呤尿 APRT 黄嘌呤氧化酶
遗传缺陷
氮杂丝氨酸 5-氨基咪唑-4甲酰胺核苷酸 腺嘌呤 次黄嘌呤 鸟嘌呤 甲酰甘氨咪 核苷酸
部分核苷酸代谢类似物的临床应用
药物名称 正常代谢物 治疗的疾病 ①白血病 ②自身免疫性病 ③妊娠滋养细胞肿 瘤 主要作用的酶 ①IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀 酸合成酶 黄嘌呤氧化酶 作用的代谢途径 嘌呤核苷酸合成 6-巯基嘌呤 嘌呤核苷酸
第二节 核酸的降解与核苷酸代谢
食物核蛋白
一、 核 酸 与 核 苷 酸 降 解
核酸的结构和功能
核酸的结构和功能核酸是生命体中的重要有机分子，承载着遗传信息传递和储存的功能。
本文将介绍核酸的结构和功能，并探讨其在生物体内的重要作用。
一、核酸的结构核酸主要由核苷酸单元组成，每个核苷酸由糖、磷酸和碱基三个部分组成。
1. 糖基核酸的糖基可以是核糖（RNA）或脱氧核糖（DNA）。
两者的化学结构略有差异，核糖分子上有一个羟基（-OH），而脱氧核糖则没有。
2. 磷酸基核酸的磷酸基连接在糖基上，形成糖磷酸骨架。
这些磷酸基在核酸的结构中起到支撑和稳定作用。
3. 碱基核酸的碱基分为嘌呤和嘧啶两类。
嘌呤包括腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），它们具有双环结构。
嘧啶包括胸腺嘧啶（T，DNA中）或尿嘧啶（U，RNA中）以及胞嘧啶（C），它们是单环结构。
通过糖基和碱基的结合，核苷酸单元可以形成线性或环状的核酸分子。
二、核酸的功能1. 遗传信息传递与储存核酸是生物体内传递和储存遗传信息的重要分子。
DNA是细胞内遗传信息的主要储存库，而RNA则将这些信息从DNA中传递到蛋白质的合成过程中。
2. 蛋白质合成RNA在蛋白质合成过程中起着重要的角色。
其中，转录过程将DNA上的信息转录成RNA分子，而翻译过程则利用RNA的遗传信息来合成特定的蛋白质。
3. 酶的活性调节某些RNA分子本身具有催化活性，称为核糖酶。
这些核糖酶可以催化特定的生化反应，从而调节细胞内的代谢和信号传递过程。
4. 调控基因表达RNA通过调控基因表达来控制细胞的发育和功能。
其中，小干扰RNA（siRNA）和微小RNA（miRNA）等RNA分子可以与特定的mRNA结合，从而抑制或加强特定基因的转录和翻译过程。
5. 病毒的复制与感染一些病毒利用RNA作为基因材料进行复制和传播。
例如，HIV等病毒具有RNA基因组，通过感染宿主细胞并复制RNA来使病毒持续存在。
三、核酸的重要性核酸作为生命体中的重要分子，在生物体内扮演着关键的角色。
它们不仅负责生物体遗传信息的传递和储存，还参与了细胞代谢的调控和基因表达的调节。
生物化学第9章-核酸结构、功能与核苷酸代谢教材
第九章核酸结构、功能与核苷酸代谢【授课时间】4学时第一节核酸的化学组成【目的要求】掌握核酸（DNA和RNA）的分子组成、核苷酸的连接方式、键的方向性。
【教学内容】1．详细介绍：碱基2．一般介绍：戊糖3．一般介绍：核苷4．一般介绍：核苷酸5．详细介绍：核酸中核苷酸的连接方式【重点、难点】重点：核酸组成与核苷酸的连接【授课时间】0.25学时第二节DNA的结构与功能【目的要求】1．掌握DNA的二级结构的特点。
2．掌握DNA的生物学功能。
【教学内容】1．一般介绍：DNA的一级结构2．重点介绍：DNA的二级结构3．一般介绍：DNA的超级结构4．一般介绍：DNA的功能【重点、难点】重点：DNA的二级结构难点：DNA的超级结构【授课学时】1学时第三节RNA的结构与功能【目的要求】1．掌握RNA的种类与功能。
mRNA和tRNA的结构特点。
2．了解核酸酶的分类与功能。
3．了解其他小分子RNA。
【教学内容】1．详细介绍：mRNA的结构与功能2．详细介绍：tRNA的结构与功能3．详细介绍：rRNA的结构与功能4．一般介绍：小分子核内RNA5．一般介绍：核酶【重点、难点】重点：mRNA、tRNA的结构与功能【授课学时】0．5学时第四节核酸的理化性质【目的要求】1．掌握DNA的变性和复性概念和特点2．熟悉核酸分子杂交原理。
3．熟悉核酸的一般性质【教学内容】1．一般介绍：核酸的一般性质2．详细介绍：核酸的紫外吸收3．重点介绍：核酸的变性与复性【重点、难点】重点：核酸的变性与复性【授课学时】1学时第五节核苷酸代谢【目的要求】1．熟悉核苷酸合成途径的原料、主要步骤及特点。
核苷酸分解代谢的终产物。
2．熟悉脱氧核苷酸的生成3．了解嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸的抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理。
4．了解尿酸以及痛风症与血中尿酸含量的关系。
【教学内容】1．一般介绍：嘌呤核苷酸的合成2．一般介绍：嘧啶核苷酸的合成3．详细介绍：脱氧核糖核苷酸的生成4．详细介绍：核苷酸的相互转化5．一般介绍：核苷酸分解代谢【重点、难点】难点：嘌呤、嘧啶类抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理【授课学时】1．25学时第九章核酸结构、功能与核苷酸代谢第一节核酸的化学组成第二节DNA的结构与功能第三节RNA的结构与功能第四节核酸的理化性质第五节核苷酸代谢第一节核酸的化学组成时间15ˊ教学内容核酸分为脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)。
核酸结构功能与核苷酸代谢
第八章核酸结构、功能与核苷酸代谢第八章核酸结构、功能与核苷酸代谢核酸(nucleic acid)根据所含戊糖差别，分为脱氧核糖核酸(DNA)导言:本章开始介绍，遗传物质的储存、和核糖核酸(RNA)。
DNA主要存在于细胞核，线粒体内也存在有DNA;传递和表达RNA存在于细胞质和细胞核内。
的有关内容。
画图讲解强调:T与U的区别。
由学生自己总结。
第一节核酸的化学组成核酸基本组成单位:核酸的基本组成单位是核苷酸;核苷酸完全水解一、碱基碱基是含氮杂环化合物，有两类:嘌呤与嘧定。
其中嘌呤分为腺嘌呤提问:DNA与RNA碱基的异同点。
二、戊糖 DNA中含β-D-2-脱氧核糖;RNA中含β-D-脱氧核糖。
三、核苷戊糖的第1位碳原子分别与嘌呤碱的第9位N原子和嘧啶碱的第1位N原子通过糖苷键相连接形成核苷。
戊糖若为脱氧核糖，称为脱氧核苷。
提问:几种核苷的命名。
四、核苷酸核苷与磷酸通过磷酸酯键连接，即为核苷酸。
含脱氧核糖者称为脱氧核糖核苷酸(脱氧核苷酸)。
生物体内多数生成5′-核苷酸。
DNA和RNA基本单位: 组成RNA的核糖核苷酸主要有AMP、GMP、CMP及UMP 4种; 组成DNA的脱氧核苷酸主要有 dAMP、dGMP、dCMP及 dTMP 4种。
游离的核苷酸: 在体内还存在有重要生理功能的游离核苷酸。
如3′、5′-环状腺苷酸(cAMP);3′、5′-环状鸟cGMP和激素的作用有非常密切关系，人们把cAMP称为苷酸等，cAMP、激素的“第二信使”。
ATP是体内能量的直接来源和利用形式。
细菌DNA中含有众多的非甲基化的CpG模体，此模体对哺乳动物的免疫细胞具有刺激作用。
研究人员正试图利用它进行疫苗的制备、肿瘤治疗与阻止免疫变态的反应的发生。
第二节 DNA的结构与功能3′-5′磷酸二酯键是每一、DNA的一级结构定义:DNA分子中核苷酸的排列顺序及其连接方式。
也可用碱基顺序来表示核酸的一级结构。
以3′-5′磷酸二酯键相连接。
生物化学之核苷酸代谢
生尿酸，同时补救途径不通会引起嘌呤核苷
酸从头合成速度增加，更加大量累积尿酸， 从而导致肾结石和痛风
3、脱氧核苷酸的生成
O P -P O N 核糖核苷酸还原酶 OH
硫 化 原 白 氧 还 蛋
CH2
O P -P CH2 O
N
OH NDP
SH
硫 化 原 白 氧 还 蛋
OH S S
H dNDP
SH 硫氧化还原蛋白还原酶 NADP NADP H
次黄嘌呤核苷酸 IMP
ATP和GTP的生成
HOOCCH CHCOOH 2 O C C N O OH OH C N N CH GTP Asp H N P O CH2 HC NH C C N O OH OH OH 腺苷酸代琥珀酸 OH C N N CH 延胡索酸 HC P O CH2 N O C N CH
Glu
P O CH2 OH
OH
OH
XMP
GMP
(Xanthosine monophosphate)
嘌呤核苷酸从头合成的调节
原则之一：满足需求，防止供过于求。
(-) (+) R-5-P
PRPP合 成 酶
(-) (+) PRPP (-) PAR (-) IMP XMP (-) GMP GDP GTP
次黄嘌呤
6-巯 基 嘌 呤 6MP (6-mercaptopurine)
SH
OH H N HC P O CH2 OH C C N O OH C N N CH H N HC P O CH2 OH
C C N O OH C N N CH
次 黄 嘌 呤 核 苷 酸 (IMP)
6-巯 基 嘌 呤 核 苷 酸
嘌呤核苷酸的抗代谢物-2
核酸的结构与功能及核苷酸代谢(课堂PPT)
三叶草形
局部的双螺旋 + 非互补区形成的环状结构
四个螺旋区、四个环
氨基酸臂：结合氨基酸 Tψ-C环：结合核蛋白体。含T、ψ 额外环：数目变异大。作为tRNA分类标志 反密码环：其中三个核苷酸组成反密码子与
mRNA上的密码子形成氢键
DHU环：环中含有DHU（二氢尿嘧啶核苷酸）
35
倒L型
在二极结构上的一个折叠，形成两端，一端为氨基 酸臂，另一端为反密码环
在双螺旋的基础上进一步盘曲所形成的超螺旋结 构。 正超螺旋(positive supercoil)
盘绕方向与DNA双螺旋方同相同 负超螺旋(negative supercoil)
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
24
真核生物DNA的高级结构 ----DNA与蛋白质形成复合物
真核生物基因组DNA比较大，通常与蛋白质结 合，进行折叠压缩染色体结构。
糖核苷酸（碱基）的排
列顺序
参与碱基
A、G、C、T
方向
5’----3’
连接键
3’- 5’磷酸二酯键
分子大 功能:携带遗传信息 部位:细胞核和线粒体
RNA的一级结构
多核苷酸链中的核糖核苷酸（碱基） 的排列顺序
参与碱基
A、G、C、U、有少量的稀有碱基
方向
5’----3’
连接键
※ 含有较多的磷酸，呈现酸性 ※ 分子很大，溶液中黏度很高，RNA分子小于
DNA，黏度小于DNA
45
二、核酸的紫外吸收
核酸中的碱基内的共轭双键，在260nm波长的 紫外有较强的吸收，可用于核苷酸、核酸进行定性、 定量分析
46
三、核酸的变性、复性和杂交 变性：
在一定理化因素作用下，核酸双螺旋等空间结构 中碱基之间的氢键断裂，双螺旋结构解开变成单链的 现象。
生物化学_09 核酸降解和核苷酸的代谢
IMP转变为GMP和 转变为GMP （3）IMP转变为GMP和AMP
2、 补救途径
(利用已有的碱基和核苷合成核苷酸) (1) 磷酸核糖转移酶途径（重要途径）
核苷磷酸化酶
嘌呤核苷 + 磷酸 腺嘌呤 + 5-PRPP
次黄嘌呤(鸟嘌呤) 磷酸核糖转移酶
嘌呤碱 + 戊糖-1-磷酸 AMP + PPi
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
基因组DNA 基因组 不被切割
限制—修饰的酶学假说 限制 修饰的酶学假说 1968年，Meselson 和Yuan发现了 型限制性核酸内切酶 年 发现了I型限制性核酸内切酶 发现了 1970年，Smith和Wilcox从流感嗜血杆菌中分离纯化了 年 和 从流感嗜血杆菌中分离纯化了 第一个II型限制性核酸内切酶 第一个 型限制性核酸内切酶Hind II 型限制性核酸内切酶
（2）尿嘧啶核苷酸的合成 ）
天冬氨酸转氨甲酰酶 二氢乳清酸酶
乳清苷酸焦磷酸化酶／Mg2+ 二氢乳清酸脱氢酶
乳清苷酸脱羧酶
（3） 胞嘧啶核苷酸的合成
尿嘧啶核苷三磷酸可直接与NH3（细菌）或Gln（动物） 细菌） 尿嘧啶核苷三磷酸可直接与 （动物） 反应，生成胞嘧啶核苷三磷酸。 反应，生成胞嘧啶核苷三磷酸。
二、脱氧核糖核酸酶
只能水解DNA磷酸二酯键的酶。 只能水解DNA磷酸二酯键的酶。 DNA磷酸二酯键的酶 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ） 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ）： 可切割双链和单链DNA 降解产物为3 DNA， 可切割双链和单链 DNA， 降解产物为 3’ - 磷酸 为末端的寡核苷酸。 为末端的寡核苷酸。 限制性核酸内切酶： 限制性核酸内切酶： 细菌产生的、能识别并特异切割外源DNA DNA特定 细菌产生的 、 能识别并特异切割外源 DNA 特定 中的磷酸二脂键( 序列中的磷酸二脂键 对碱基序列专一） 序列中的磷酸二脂键(对碱基序列专一）的核酸内 切酶。 切酶。
专科生化教学大纲
《生物化学》教学大纲一、课程的性质与任务生物化学（biochemistry）是研究生命化学的科学，它在分子水平探讨生命的本质，即研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节及其在生命活动中的作用。
生物化学是医学生必修的基础医学课程，为学习其它基础医学和临床医学课程、在分子水平上认识病因和发病机理、诊断和防止疾病奠定扎实的基础。
本门课程属于专业基础课，主要向学生传授生物大分子的化学组成、结构及功能(包括蛋白质、维生素、核酸、酶)；物质代谢及其调控（糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢、核苷酸代谢、生物氧化）；基因信息的贮存、传递与表达；癌基因与抑癌基因；分子生物学常用技术及其应用等生命科学内容，使医学学生为深入学习其他医学基础课、临床医学课程乃至毕业后的继续教育、医学各学科的研究工作中在分子水平上探讨疾病的病因、发病机理及疾病诊断、预防、治疗奠定理论与实验基础。
二、考核方式生物化学属于考试课，理论考试形式为闭卷，其中理论成绩占90%，实验考试成绩占10%。
四、课程内容、基本要求与学时分配第一章绪论【目的要求】1、掌握生物化学的概念；2、熟悉生物化学研究的主要内容及其与医学的关系；3、了解生物化学的发展史。
【教学内容】1、生物化学发展简史；2、当代生物化学研究的主要内容；3、生物化学与医学；4、本书纲要。
第二章蛋白质的结构与功能【目的要求】1、掌握蛋白质的元素组成特点，氨基酸的结构通式；氨基酸的分类、三字英文缩写符号；蛋白质一级结构的概念及其主要的化学键；蛋白质的二级结构的概念、主要化学键和形式：α-螺旋，β-折叠，β-转角与无规卷曲；掌握α-螺旋，β-折叠的结构特点；蛋白质的三级结构概念和维持其稳定的化学键：疏水作用、离子键、氢键和范德华引力；蛋白质的四级结构的概念和维持稳定的化学键；蛋白质的结构与功能的关系：一级结构决定空间结构，空间结构决定生物学功能；蛋白质的理化性质：两性电离，胶体性质；蛋白质变性的概念和意义；紫外吸收和呈色反应；2、熟悉肽、肽键与肽链的概念，多肽链的写法；生物活性肽的概念；肽单元概念；模体（motif）、锌指结构、分子伴侣的概念；结构域(domain)的特点；蛋白质的分类；蛋白质的沉淀，等电点沉淀，凝胶过滤，超过滤和超速离心；蛋白质分离纯化技术：盐析、电泳和分子筛的原理；3、了解蛋白质空间结构预测的原理和意义。
《生物化学》教学大纲(供药学专业、中药学专业等专科专业使用)_生物化学
章次 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十
学时分配表 内容 绪论 蛋白质的结构与功能 维生素 酶 生物氧化 糖代谢 脂类代谢 蛋白质分解代谢 核酸结构、功能与核苷酸代谢 基因信息的传递 总学时
理论学时 1 4
4 2 4 4 3 5 9 36
实验学时 9 3
6 18
《生物化学》实验教学大纲 （供药学专业、中药学专业等专科专业使用）
【熟悉】 1. 肽、氨基酸残基、主链、侧链、N-端、C 端等概念。 2. 蛋白质重要的理化性质。
【了解】 1. 一级结构和空间结构与蛋白质功能的关系。 2. 蛋白质的分类。
第三章 维生素 【了解】
维生素的定义、分类。各种维生素主要的生理功能。 第四章 酶
【掌握】 1. 酶的概念；酶的化学组成；酶活性中心的概念。 2. 酶催化作用的特点。 3. 影响酶催化作用的因素。
第十章 基因信息的传递 【掌握】
1. 遗传信息传递的中心法则。复制、转录、翻译的概念。
2. 半保留复制。 3. 参与复制的重要酶类及蛋白质因子的功能。 4. 不对称转录的概念。 5. 转录与复制的异同点。 6. 三类 RNA 在翻译中的作用。遗传密码的特点。 【熟悉】 1. 复制的基本过程；前导链、滞后链、冈崎片段的概念。 2. 逆转录的概念。 3. 原核及真核生物的 RNA 聚合酶；转录的基本过程。转录后的加工。 4. 氨基酸的活化与转运。原核生物翻译的基本过程；翻译后的加工。 5. 基因表达的概念。操纵子的概念；乳糖操纵子的调节模式。 【了解】 1. 蛋白质合成酶系及其他蛋白质因子的功能。 2. 分子病的概念。 3. 抗生素作用机理。 4. 顺式作用元件与反式作用因子的概念。
第九章 核酸结构、功能与核苷酸代谢 【掌握】
最新生物化学及分子生物学(人卫第九版)-09核苷酸代谢讲解学习
O=C
H2O
H
O CC
C N H
O
N
N
CH
FH4
10
转甲酰基酶
K+
H2N
N10-甲酰FH4
C
C C
R-5'-P
H2N
N CH N R-5'-P
9
延胡索酸
5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，FAICAR
5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，AICAR
生物化学与分子生物学（第9版）
第二阶段：由IMP生成AMP和GMP
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
碱基
核苷酶
戊糖
生物化学与分子生物学（第9版）
三、核苷酸的代谢包括合成和分解代谢
核苷酸的合成代谢 核苷酸的分解代谢
第二节
嘌呤核苷酸的合成与分解代谢
Synthesis and Degradation of Purine Nucleotides
生物化学与分子生物学（第9版）
Asp,ATP,Mg2+
N CC H
C H2 N
R-5'-P
N
CH N R-5'-P
5-氨基咪唑核苷酸，AIR
5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸，CAIR
N-琥珀酰-5-氨基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸，SAICAR
O
C HN
C
N
HC C CH
N H
N
R-5'-P
次黄嘌呤核苷酸, IMP
11 H2N
IMP合酶
ATP
_
_
IMP
腺苷酸代 琥珀酸
XMP
AMP ADP ATP GMP GDP GTP
专科(生物化学)第9章 核苷酸代谢
酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后
裂解产生AMP；
• IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，
脱氢氧化为黄嘌呤核苷酸（XMP），后者再在鸟苷 酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸 （GMP）。
2、AMP和GMP的生成
HOOCCH2CHCOOH
NH2 NH C N C N C 延胡索酸 N HN C CH CH HC C N N HC C 腺苷酸代琥珀 N N R-5'-P
1.嘌呤类似物:
6-巯基嘌呤(6MP)、6-巯基鸟嘌呤、 8-氮杂鸟嘌呤
其中, 6MP临床应用较多.其化学结构与次黄嘌
呤相似,并可在体内转变成6MP核苷酸.因而可抑 制IMP转变为AMP及GMP;可通过竞争性抑制影 响次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)而 阻止了补救合成途径;还可反馈抑制PRPP酰基转
MTX
AICAR FAICAR
6MP
IMP
AMP
PPi
A
PRPP
6MP
GMP
PPi
I G
PRPP
氮杂丝氨酸
嘌呤核苷酸抗代谢物的作用
6MP
二、
嘧啶核苷酸的合成
合成途径：
从头合成
补救合成
嘧啶核苷酸的结构
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
•定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷
酸核糖、氨基酸、二氧化碳等简单物
2.体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补
救合成。
（基因缺陷导致HGPRT完全缺乏的患儿,表现为自
毁容貌征或称: Lesch-Nyhan综合征 ）
1、病因：
自毁容貌症（Lesch-Nyhan综合症）
核苷酸的结构、功能与核苷酸代谢试题(有答案)
八、核苷酸的结构、功能与核苷酸代谢一、A11、嘧啶核苷酸在核苷酸酶和核苷磷酸化酶的催化下，生成A、磷酸、核糖B、磷酸、戊糖C、核糖、嘧啶碱D、磷酸、核糖、嘧啶碱E、磷酸、核糖、β-氨基异丁酸2、关于痛风的描述错误的是A、一种多基因疾病B、多见于成年女性C、某些参与嘌呤核苷酸代谢的酶先天性缺陷可引起D、表现为尿酸生成增多，产生高尿酸血症E、常用次黄嘌呤的类似物别嘌呤醇来治疗痛风症3、IMP转变成GMP的过程中经历了A、氧化反应B、还原反应C、脱水反应D、硫化反应E、生物转化4、AMP在体内分解时首先形成的核苷酸是A、IMPB、XMPC、GMPD、CMPE、UMP5、AMP和GMP在细胞内分解时，最终均生成A、黄嘌呤B、尿酸C、次黄嘌呤核苷酸D、黄嘌呤核苷酸E、黄嘌呤核苷6、嘧啶核苷酸补救途径的主要酶是A、尿苷激酶B、嘧啶磷酸核糖转移酶C、胸苷激酶D、胞苷激酶E、氨基甲酰磷酸合成酶7、6-巯基嘌呤、5-氟尿嘧啶具有抗肿瘤作用的可能机制是A、抑制嘌呤的补救合成B、抑制RNA聚合酶C、抑制DNA聚合酶D、碱基错配E、抑制蛋白质合成8、有关tRNA的结构特点叙述错误的是A、tRNA分子均是单链多核苷酸B、tRNA分子中含有较多的稀有碱基，每一分子常含有7～15个稀有碱基C、tRNA的三级结构呈倒L形D、5′-端和3′-端7对碱基组成的螺旋区称氨基酸臂，能直接与氨基酸结合E、L型的拐角处是DHU环和TΨC环，各环的核苷酸序列差别不大9、转录就是A、DNA依赖的DNA聚合酶催化B、DNA依赖的RNA聚合酶催化C、RNA依赖的DNA聚合酶催化D、RNA依赖的RNA聚合酶催化E、DNA为模板合成RNA的过程10、mRNA约占总RNA的A、9%B、8%C、7%D、5%E、3%11、细胞内含量最多的RNA是A、tRNAB、rRNAC、miRNAD、mRNAE、hnRNA12、携带蛋白质合成所需的氨基酸，并按mRNA上的密码顺序，将其转运到mRNA分子上的是A、DNAB、miRNAC、rRNAD、tRNAE、密码子13、决定合成蛋白质的氨基酸排列顺序的是A、mRNAB、18S rRNAC、28S rRNAD、tRNAE、全部RNA14、RNA主要分为A、信使RNA（mRNA）B、转运RNA（tRNA）C、核糖体RNA（rRNA）D、miRNAE、以上都包括15、核酸的基本组成单位是A、嘌呤B、戊糖C、磷酸D、碱基E、核苷酸16、关于DNA二级结构的结构要点错误的是A、DNA分子由两条反向平行互补的多核苷酸链，组成一条链走向5′→3′，另一条链3′→5′B、两条多核苷酸链通过碱基之间的氢键连接在一起.A与T、G与C配对。
生物化学基础靳利娥第9章 核酸代谢
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
氨基甲酰磷酸合成酶（CPS）的区别
尿嘧啶核苷酸从头合成 1. 经转酰、环化、脱水、脱氢等合成嘧啶环 2. 催化反应的酶为多功能酶 3. 共六步反应
第五步 获得磷酸核糖
第二步 限速步骤
第四步 嘧啶环生成 反应部位：线粒体
第三步 环化
第六步 产生生成
2 胞嘧啶核苷酸的合成
核苷酸激酶
尿嘧啶 + PRPP
磷酸嘧啶核苷 + PPi
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶
UMP +ADP
胞嘧啶可被尿苷激酶催化生成胞嘧啶核苷酸。
ATP作用生成5-磷酸核糖焦磷酸(PRPP)，然后用 于单核苷酸的合成。
二、嘌呤核苷酸的合成代谢
一、从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 定义：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二
氧化碳等原料，经一系列酶促反应合成嘌呤核苷 酸的途径。主要部位:：肝、小肠和胸腺（脑和骨 髓不进行） 二、补救合成途径(salvage synthesis pathway)
断核苷酸的生成，是抗癌作用的节点所在
嘌 呤 合 成 调 节 机 制
嘌呤抗代谢物分子结构
嘌呤类似物
叶酸类似物
氨基酸类似物
三、嘧啶核苷酸的合成代谢
从头合成途径(de novo synthesis pathway) 补救合成途径(salvage synthesis pathway)
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) • 胞苷激酶 (kinase)
3 补救合成过程
生物化学基础(靳利娥)第9章 核酸代谢
鸟嘌呤＋ 鸟嘌呤＋H2O
鸟嘌呤脱氨酶
黄嘌呤＋ 黄嘌呤＋NH3
尿酸的生成
尿酸 尿酸氧化酶
尿囊素
尿囊素酶
尿囊酸
尿囊酸酶
尿素 尿素酶
尿酸的排泄方式
尿酸 人，灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、软 灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、 体动物、海鞘类、 体动物、海鞘类、昆虫 哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 ）、 硬骨鱼 大多数鱼类、两栖类、 大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类
单核苷（DNA 与RNA特异） 单核苷酸
特异DNA 顺序
限制性内切酶
• 定义：特定核苷酸序列处切开核苷酸之间3’,5’-磷酸二酯 定义：特定核苷酸序列处切开核苷酸之间 磷酸二酯 断裂或产生缺口。 键，使DNA断裂或产生缺口。 断裂或产生缺口 • 如果识别序列的碱基经过修饰，限制性内切酶就不作用。 如果识别序列的碱基经过修饰，限制性内切酶就不作用。 通常寄主DNA在特定核苷酸序列处被甲基化而得到保护 在特定核苷酸序列处被甲基化而得到保护 通常寄主 则被分解。 ，但外源DNA则被分解。 但外源 则被分解 • Ⅰ型限制性内切酶既能催化宿主DNA的甲基化，又催化 的甲基化， 型限制性内切酶既能催化宿主 的甲基化 非甲基化的DNA的水解； 的水解； 非甲基化的 的水解 • Ⅱ型限制性内切酶只催化非甲基化的 的水解。 型限制性内切酶只催化非甲基化的DNA的水解。 只催化非甲基化的 的水解
IMP合成四至六步 合成四至六步 合成
4. 甲酰甘氨酰胺核苷酸与谷氨酰胺反应为 甲酰甘氨咪唑核苷酸 酶： 甲酰甘氨咪唑核苷酸合成酶 5.甲酰甘氨咪唑核苷酸脱水环化为5-氨基 5.甲酰甘氨咪唑核苷酸脱水环化为5 甲酰甘氨咪唑核苷酸脱水环化为 咪唑核苷酸（ 生成嘌呤完整五元环） 咪唑核苷酸（ 生成嘌呤完整五元环） 5-氨基咪唑核苷酸与羧化生成5 6. 5-氨基咪唑核苷酸与羧化生成5-氨基咪 唑-4-羧酸核苷酸 酶： 氨基咪唑核苷酸羧化酶
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第九章核酸结构、功能与核苷酸代谢第九章核酸结构、功能与核苷酸代谢【授课时间】4学时第一节核酸的化学组成【目的要求】掌握核酸,DNA和RNA,的分子组成、核苷酸的连接方式、键的方向性。
【教学内容】1(详细介绍:碱基2(一般介绍:戊糖 3(一般介绍:核苷4(一般介绍:核苷酸5(详细介绍:核酸中核苷酸的连接方式【重点、难点】重点:核酸组成与核苷酸的连接【授课时间】0.25学时第二节 DNA的结构与功能【目的要求】1(掌握DNA的二级结构的特点。
2(掌握DNA的生物学功能。
【教学内容】1(一般介绍:DNA的一级结构2(重点介绍:DNA的二级结构3(一般介绍:DNA的超级结构4(一般介绍:DNA的功能【重点、难点】重点:DNA的二级结构难点:DNA的超级结构【授课学时】1学时第三节 RNA的结构与功能【目的要求】1(掌握RNA的种类与功能。
mRNA和tRNA的结构特点。
2(了解核酸酶的分类与功能。
3(了解其他小分子RNA。
【教学内容】1(详细介绍:mRNA的结构与功能2(详细介绍:tRNA的结构与功能3(详细介绍:rRNA的结构与功能4(一般介绍:小分子核内RNA5(一般介绍:核酶【重点、难点】重点:mRNA、tRNA的结构与功能【授课学时】0(5学时第四节核酸的理化性质【目的要求】1(掌握DNA的变性和复性概念和特点2(熟悉核酸分子杂交原理。
3(熟悉核酸的一般性质【教学内容】 1(一般介绍:核酸的一般性质2(详细介绍:核酸的紫外吸收3(重点介绍:核酸的变性与复性【重点、难点】重点:核酸的变性与复性【授课学时】1学时第五节核苷酸代谢【目的要求】1(熟悉核苷酸合成途径的原料、主要步骤及特点。
核苷酸分解代谢的终产物。
2(熟悉脱氧核苷酸的生成3(了解嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸的抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理。
4(了解尿酸以及痛风症与血中尿酸含量的关系。
【教学内容】1(一般介绍:嘌呤核苷酸的合成2(一般介绍:嘧啶核苷酸的合成3(详细介绍:脱氧核糖核苷酸的生成4(详细介绍:核苷酸的相互转化5(一般介绍:核苷酸分解代谢【重点、难点】难点:嘌呤、嘧啶类抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理【授课学时】1(25学时第九章核酸结构、功能与核苷酸代谢第一节核酸的化学组成第二节 DNA的结构与功能第三节 RNA的结构与功能第四节核酸的理化性质第五节核苷酸代谢第一节核酸的化学组成时间备注教学内容核酸分为脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid～DNA) 和核糖核酸(ribonucleic acid～RNA)。
DNA存在于细胞核和线粒体内～是遗传信息的载体,RNA存在于细胞核和细胞质中～参与细胞内遗传信息的表达。
核酸的基本组成单位是核苷酸,核苷酸由碱基、戊糖和15ˊ磷酸组成。
一、碱基核酸中的碱基是两类:嘌呤(purine)与嘧啶(pyrimidine)。
嘌呤类有腺嘌呤(adenine～A)和鸟嘌呤(guanine～G),嘧啶类有胞嘧啶(cytosine～C)、胸腺嘧啶(thymine～T)和尿嘧啶(uracil～U) 。
DNA分子中含有A、G、C、T,RNA分子中含有A、G、C、U。
除了上述5种碱基外～核酸中还有一些含量甚少的碱基～称为稀有碱基。
二、戊糖RNA分子中的戊糖为β-D-核糖(ribose),DNA分子中的戊糖为β-D-2-脱氧核糖(deoxyribose)。
三、核苷核苷是碱基与戊糖以糖苷键相连接所形成的化合物。
其中～戊糖的第l位碳原子分别与嘌呤碱的第9位N原子、嘧啶碱的第1位N原子相连接。
核糖与碱基形成的化合物称为核糖核苷～简称核苷(ribonucleoside),脱氧核糖与碱基形成的化合物称为脱氧核糖核苷～简称脱氧核苷,deoxyribonucleoside,。
如腺嘌呤核苷,简称腺苷,、胞嘧啶脱氧核苷,简称脱氧胞苷,等等～依次类推。
为区别于碱基中的各原子的编号～核糖和脱氧核糖中的碳原子标号上加“‘”～如C-l′、C-2′等。
NH2NHOCHN2O OOHOH四、核苷酸核苷,脱氧核苷,中戊糖的自由羟基与磷酸通过酯键相连接构成核苷酸,脱氧核苷酸,。
多数核苷酸的磷酸是连接在核糖或脱氧核糖的C-5′上～形成5′-核苷酸。
含有1个磷酸基团的核苷酸称为核苷一磷酸(NMP), 有2个磷酸基团的核苷酸称为核苷二磷酸(NDP), 有3个磷酸基团的核苷酸称为核苷三磷酸(NTP)。
如AMP是腺苷一磷酸～GDP是鸟苷二磷酸～CTP是胞苷三磷酸～等等～以此类推。
NH2 NONOCHHOP2OO OHOHOHATP核苷酸除构成核酸外～在体内具有许多重要的生理功能。
?ATP是体内能量的直接来源和利用形式～ GTP、UTP、CTP也均可提供能量,?ATP、GTP、CTP、UTP等可激活许多化合物生成代谢上活泼的物质～如UDPG、CDP–二脂酰甘油+SAM、PAPS等,?许多辅酶含有核苷酸～如腺苷酸是NAD、FAD、辅酶A等的组成成分,?某些核苷酸及其衍生物是重要的调节因子～如cAMP与cGMP是细胞内信号转导过程中重要的信息分子。
五、核酸中核苷酸的连接方式DNA是由许多脱氧核苷酸分子连接而成的。
DNA分子中各个脱氧核苷酸之间是通过前一个脱氧核苷酸的3′-羟基与后一个分子的5′-磷酸缩合生成3′,5′-磷酸二酯键而彼此相连。
RNA的各个核苷酸之间也是通过3′,5′-磷酸二酯键连接的。
第二节 DNA的结构与功能时间备注教学内容一、DNA的一级结构DNA的一级结构是指DNA分子中核苷酸的排列顺序。
每条 DNA链具有两个不同的末端～戊糖5′端带有游离磷酸基的叫5′-末端～3′位带有游离羟基的叫3′末端。
DNA分子按照45ˊ 通行规则～以5′?3′方向为正向。
书写时将5′-末端写在左侧(头)～3′-末端写在右侧(尾)。
二、DNA的二级结构Chargaff规则:?嘌呤碱与嘧啶碱的摩尔数总是相等:A+G=T+C且A=T～G=C,?不同生物种属的DNA碱基组成不同,?同一个体的不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成。
1953年Watson和Crick两位科学家提出了著名的DNA右手双螺旋模型～确立了DNA的二级结构。
DNA双螺旋结构模型的要点:1.DNA分子是由两条脱氧多核苷酸链围绕同一中心轴构成的右手双螺旋结构。
两条链方向相反～一条链走向是5′?3′～另一条链是3′?5′。
2.在两条链中～磷酸与脱氧核糖链位于螺旋的外侧～碱基位于螺旋的内侧。
脱氧核糖平面与碱基平面垂直。
3.螺旋直径为2nm～相邻碱基堆砌的距离为 0.34nm～其0旋转的夹角为36～所以每10个核苷酸旋转一周～每一螺距为3.4nm。
4.两条多核苷酸链通过碱基之间形成的氢键联系在一起。
A-T、G-C配对的规律称为碱基互补规则。
DNA双螺旋结构的横向稳定性靠两条链间的氢键维系～纵向稳定性则靠碱基平面间的疏水性堆砌力维持。
三、DNA的超级结构DNA在形成双链螺旋式结构的基础上～在细胞内将进一步折叠成为超级结构。
原核生物、线粒体、叶绿体中的DNA是共价封闭的环状双螺旋～这种环状双螺旋结构还需再螺旋化形成超螺旋(supercoil)。
真核生物染色体DNA是线性双螺旋结构～染色质DNA与组蛋白组成核小体,nucleosome,。
核小体是染色体的基本组成单位～许多核小体形成串珠样线性结构～然后再进一步盘曲成直径为30nm的纤维状结构。
后者再经几次卷曲～形成染色体的结构。
四、DNA的功能DNA的基本功能是作为生物遗传信息的携带者,是遗传信息复制的模板和基因转录的模板～它是生命遗传繁殖的物质基础～也是个体生命活动的基础。
第三节 RNA的结构与功能时间备注教学内容RNA在生命活动中具有重要作用～它和蛋白质共同负责基因的表达与表达过程的调控。
RNA的分子量较小～由数十个至数千个核苷酸组成。
RNA通常以一条单链形式存在～经卷曲盘绕可形成局部双螺旋结构和三级结构。
RNA的种类、25ˊ 大小、结构多种多样～其功能也各不相同。
一、信使RNA 传递DNA遗传信息的RNA称为信使RNA(messenger RNA～mRNA)。
mRNA作为蛋白质合成的模板～决定其合成的蛋白质中氨基酸顺序。
mRNA约占总RNA的2%，3%～代谢非常活跃～真核生物mRNA的半寿期很短～从几分钟到数小时不等。
细胞核内初合成的是不均一核RNA(heterogeneousnuclear RNA～hnRNA)～是mRNA前体。
hnRNA经剪接加工转变为成熟的mRNA。
mRNA的结构特点如下:帽子结构1.大多数真核mRNA的5′-端在转录后均加上一个7-甲基鸟苷二磷酸基～而第1 个核苷酸的C-2′位甲基化～形成m7m的GpppN结构称为帽子结构(cap sequence)。
mRNA的帽子结构可保护mRNA免受核酸酶的降解～在翻译中促进核糖体与mRNA的结合。
2.绝大多数真核mRNA的3′端有30，200个腺苷酸残基的尾巴～3′端尾巴是在转录后逐个添加上去的～其作用在于增加mRNA的稳定性和维持其翻译活性。
二、转运RNA转运RNA(transfer RNA～tRNA)是由70，90个核苷酸组成的一类小分子RNA～约占细胞总RNA的15%～其主要功能是在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体～并按mRNA上的遗传密码顺序“对号入座”地将其转呈给蛋白质。
细胞内tRNA的种类很多～每一种氨基酸都有其相应的一种或几种tRNA。
tRNA的结构特点如下: l.tRNA分子中含有较多的稀有碱基。
2.tRNA局部由于碱基互补而形成双螺旋区～非互补区则形成环状结构,进而形成一种茎-环结构。
整个tRNA的二级结构呈现三叶草结构。
tRNA有4个螺旋区～3个环和1个可变环。
4个螺旋区构成4个臂～其中直接与氨基酸结合的臂叫氨基酸臂。
被激活的氨基酸连接在3′C-C-A-OH上。
3.tRNA中的3个环分别是DHU环、TψC环和反密码环(anticodon loop)。
其中反密码环中部为反密码子～由三个碱基组成。
携带不同氨基酸的tRNA通过反密码子与mRNA密码子互补。
4.tRNA的三级结构呈倒L型。
三、核糖体RNA核糖体RNA(ribosomal RNA～rRNA)占细胞总RNA的80, 以上。
rRNA与蛋白质结合形成的核糖体是蛋白质合成的场所。
原核生物含有3种rRNA～其中23S与5S rRNA存在于大亚基～16S rRNA存在于小亚基。
真核生物含有4种rRNA～其中28S、5.8S和5S rRNA存在于大亚基～小亚基只含有18S rRNA一种。
在蛋白质的合成过程中～各种rRNA和多种蛋白质结合成核糖体后才能发挥作用。
核糖体的功能是在蛋白质合成中起装配机的作用～在此装配过程中～无论是何种mRNA或tRNA,都必须与核糖体进行结合～氨基酸才能有序的鱼贯而入～肽链合成才能启动和延伸。