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第十一章 核酸代谢

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第十一章 核苷酸代谢

第十一章 核苷酸代谢


续；
叶酸结构类似物
阅读：

氨甲蝶呤是一类重要的抗肿瘤药物，对急性白血病、绒 毛膜上皮癌等有一定疗效。这类药物能够抑制肿瘤细胞 核酸的合成，但对正常细胞亦有影响，故毒性较大，限 制了临床上的运用；

作为二氢叶酸还原酶特异抑制剂，在实验室可用于配制
选择培养基，筛选抗性基因或鉴定胸腺嘧啶核苷激酶基
因，十分有用。
UMP是胞苷酸（CMP）和胸苷酸（TMP）的前体； 合成嘧啶核苷酸时首先形成嘧啶环（与嘌呤核苷酸不
同），再与PRPP结合成为UMP；

关键中间化合物 —— 乳清酸；
生物利用CO2、NH3、Asp、PRPP首先合成尿苷酸(UMP)
P240图11-9
UMP是胞苷酸（CMP）和胸苷酸（TMP）的前体
P240图11-10194 Nhomakorabea年 结论：DNA是生命的遗传物质

更有说服力的噬菌体实验
1952 年 ， Hershey 和 Chase 病毒（噬菌体） 放射性同位素 35S标记病毒 的蛋白质外壳， 32P标记病 毒的DNA内核，感染细菌。 新复制的病毒，检测到了 32P标记的DNA，没有检测到 35S标记的蛋白质， DNA在病毒和生物体复制或 繁殖中的关键作用。 8年的时间
结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特 殊的生物分子或遗传物质，可以使无害的R型肺炎球 菌转化为有害的S型肺炎球菌 这种生物分子或遗传物质是什么呢？
纽约洛克非勒研究所
Avery
从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多糖、脂 类分离出来，分别加入到无害的R型肺炎球菌中，
结果发现，惟独只有核酸可以使无害的R型肺炎球菌转 化为有害的S型肺炎球菌。

生物化学第十一章

生物化学第十一章

氨甲酰磷酸
嘧啶核苷酸合成途径
2.胞苷酸的合成：
3.脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成：
嘧啶核苷酸的补救合成途径：
补救合成途径： 由分解代谢产生的嘧啶/ 嘧啶核苷转变为嘧啶核苷酸的过程称为补 救合成途径(salvage pathway)。以 嘧啶核苷的补救合成途径较重要。
嘧啶核苷酸补救合成途径
尿嘧啶+PRPP UMP+PPi
二、嘌呤类似物和嘧啶类似物
1、嘌呤类似物主要有6-巯基嘌呤（6-MP）、2， 6-二氨基嘌呤、8-氮鸟嘌呤等。 2、嘧啶类似物主要有5-氟尿嘧啶（5-FU）和6氮尿嘧啶（6-AU）等。
6-巯基嘌呤（6-MP）的作用机理是什么？
6-MP其结构与次黄嘌呤类似（C6上巯基取代了羟 基），它可进入体内竞争性地抑制次黄嘌呤-鸟 嘌呤磷酸核糖转移酶，抑制了IMP 和GMP 的补 救合成。 6-MP还可经磷酸核糖化而转变为6-巯基嘌呤核苷 酸，从而抑制IMP 转变成AMP 和GMP。 6-巯基嘌呤核苷酸还可反馈抑制嘌呤核苷酸从头 合成的调节酶（磷酸核糖酰胺转移酶），使 PRA合成受阻，从而干扰IMP、AMP 和GMP 的合成。
限制性核酸内切酶：分为3种类型
（1）Ⅰ类：由3种不同亚基构成，兼具修饰酶活 性和依赖于ATP 的限制性内切酶活性，需要 Mg2+、S-腺苷甲硫氨酸及ATP的参与。复杂的 多功能酶，在基因工程上的应用价值不大。 （2）Ⅱ类：相对分子量较小，能识别双链DNA 上特异的核苷酸序列，底物作用的专一性强， 且识别序列与切断序列相一致，在分子生物学 中应用最广。 （3）Ⅲ类：只由一条肽链构成，仅需Mg2+，切 割DNA 特异性最强。
Recognize site
1-1.5kb

第十一章核酸的降解与核苷酸代谢

第十一章核酸的降解与核苷酸代谢

（3）5-磷酸核糖胺在ATP参与下与甘氨酸 合成甘氨酰胺核苷酸。催化此反应的酶 是甘氨酰胺核苷酸合成酶。
（4）甘胺酰胺核苷酸在甘胺酰胺核苷酸甲 酰基转移酶作用下生成甲酰甘胺酰胺核 苷酸。
（5）甲酰甘胺酰胺核苷酸与谷氨酰胺、 ATP作用，闭环之前在第3位上加上氮原 子。催化此反应的酶是甲酰甘氨咪唑核 苷酸合成酶。
（6）闭环
在氨基咪唑核苷酸合成酶作用下生成5氨基咪唑核苷酸。
（7）六员环的合成开始
在氨基咪唑核苷酸羧化酶催化下， 5氨基咪唑核苷酸与二氧化碳生成5-氨基 咪唑-4-羧酸核苷酸。
（8）嘌呤环的第1位氮的固定
在氨基咪唑琥珀酸氨甲酰核苷酸合成 酶催化下， 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸与 天冬氨酸和ATP生成5-氨基咪唑-4-琥珀 酸甲酰胺核苷酸。
途径二：
尿嘧啶 + 5-磷酸核糖焦磷酸 UMP磷酸核糖转移酶
尿嘧啶核苷酸+PPi
胞苷酸
胞苷磷酸化酶
胞嘧啶 + 1-磷酸核糖
胞嘧啶核苷 + Pi
尿苷激酶
胞嘧啶核苷 + ATP
胞嘧啶核苷酸 + ADP
二 脱氧核糖核苷酸的合成
(一)、 二磷酸脱氧核糖核苷的生成：
即：dADP、dGDP、dCDP、dUDP 需一步完成，dTDP需二步完成。 在生物体内，A、G、C、U四种核糖核苷酸均可被还原成相应的脱氧核糖核
一、核糖核苷酸的生物合成
（一）嘌呤核糖核苷酸的合成
1、从头合成路线
原料：CO2、甲酸盐、甘氨酸、天冬氨酸、谷 氨酰胺
核糖碳架来源：5—P核糖+ATP 核糖—1—焦磷酸 （PRPP）
5—磷酸
过程：先直接合成次黄嘌呤核苷酸（IMP，肌 苷酸），不先形成嘌呤环，再转变为腺苷酸AMP、 黄苷酸XMP、尿苷酸GMP。

第十一章核酸的降解和核甘酸代谢ppt课件

第十一章核酸的降解和核甘酸代谢ppt课件

（植物）
H2O尿囊
素酶
尿囊酸
CO2+H2O2
尿囊酸酶
2H2O+O2
爬虫、鸟类）
（鱼类、两栖类）
尿素 + 乙醛酸
(硬骨鱼)
H2O
2H2O
脲酶
脱氨 氧化 水解
4NH3 + 2CO2
（海洋无脊椎动物）
痛风症的治疗机制
鸟嘌呤 次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤
尿酸
别嘌呤醇
三、嘧啶的降解：
胞嘧啶胞嘧啶脱氨酶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶脱氢酶
P-P-CH2
O
N
ATP 、Mg2+
核糖核苷酸还原酶 （B1和B2）
P-P-CH2
O
N
+ H2O
OH OH 核糖核苷二磷酸ADP、GDP、CDP、UDP
OH H 脱氧核糖核苷二磷酸
（2）胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成
➢ 由尿嘧啶脱氧核苷酸（dUMP）经甲基化生成。 Ser提供甲基，NADPH提供还原当量。
限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限 制图谱、进行DNA序列测定和基因分离、基因体外 重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀， 用来解剖纤细的DNA分子。
第二节 核苷酸的分解代谢
一、核苷酸的降解
核苷酸 + H2O 核苷酸核酶 苷+Pi 核苷 + H2O 核苷水解嘌酶呤（或嘧啶）+戊糖 （核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，并且 只能对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作 用。） 核苷+ H3PO核4苷磷酸嘌化酶呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖
二氢尿嘧啶
H2O NH3
NAD(P)H+H+ NAD(P)+

第十一章物质代谢的相互联系及其调节

第十一章物质代谢的相互联系及其调节

CTP
血红素合成 ALA合成酶
血红素
（2）变构酶的特点及作用机制
变构酶常由多个亚基构成； 变构效应剂可通过非共价键与调节亚基结合，引起酶构
象改变（T态和R态）或亚基的聚合、分离从而影响酶 的活性； 变构酶的酶促反应动力学不符合米曼氏方程式； 变构效应剂常常是酶的底物、产物或其他小分子中间代 谢物。 变构调节过程不需要能量。
(CH2)4CO HS Co
OH
AO
CH
3
CO
P
丙酮酸脱氢 酶
O CH HC TT
S
二氢硫辛酸 转乙酰酶
C C S Co
H3
A
H SH
(CH2)4CO OH
2 3
HP
S
(CH2)4CO OH
S
S
FAD H2
二氢硫辛酸
脱氢酶 FA D
丙酮酸氧化脱羧
NFAA
D+
NADH +H+
乙酰 丙二酸单 β-酮脂酰转移酶 酰转移酶 合成酶
第一节
物质代谢的相互联系
一、物质代谢的特点
物质代谢的整体性 物质代谢的可调节性 组织器官代谢的特色性 不同来源代谢物代谢的共同性 能量储存的特殊性 NADPH为合成代谢提供还原当量
二、物质代谢的相互联系
（一）能量代谢上的相互联系
物质代谢过程中所伴随的能量的贮存、释放、转移和利 用等称为能量代谢。
现出激素的生物学效应。 根据激素作用受体部位不同，激素可分为：细胞膜受
体激素和细胞内受体激素。
三、整体水平的代谢调节
1.应激状态下的代谢调节
应激是机体在一些特殊的情况下，如严重创伤、感染、中 毒、剧烈的情绪变化等所作出的应答性反应。

生物化学 第11章、代谢调控

生物化学 第11章、代谢调控

色氨酸操纵子 调节基因产生的阻遏蛋白没有生物) 酶蛋白
阻遏蛋白不能跟操纵基因结 合, 结构基因可以表达 B:有色氨酸 色氨酸与阻遏蛋白结合,从 而使阻遏蛋白能够结合到 操纵基因,结构基因不表达
代谢产物
色氨酸合成途径还存在色氨酸操纵子中衰
减子所引起的衰减调节。
操纵子（operon ）：指原核生物基因表达的的 调控单位。包括一个操纵基因(operator,O) ， 一群功能相关的结构基因(S）和专管转录起始 的启动基因(P)。
调节 基因
R
启动 操纵 基因 基因
P O S
1
结构 基因
S
2
S
3
操纵子
操纵子可分为：
可诱导操纵子：基因在正常情况下不表 达，
加入诱导物后基因表达。如乳糖操纵子 可阻遏操纵子：基因在正常情况下表达， 有辅阻遏物存在时不表达。如色氨酸操纵子
酶促反应的前馈和反馈
：
前馈作用（feedforward）：代谢途径中前
面的底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。
前馈激活——底物对后面的酶起激活作用。
前馈抑制——底物对后面的酶起抑制作用
丙酮酸激酶
G → G-6-P → F-6-P → FDP →→→ PEP
前馈激活
丙酮酸
乙酰CoA+CO2 + H2O + ATP
前馈抑制
乙酰CoA羧化酶
丙二酸单酰CoA+ADP+ Pi
反馈调节（feedback）—某一代谢途径的产物或 终产物积累时，反过来对反应序列前头的限速 酶发生的调节作用
正反馈（反馈激活）——产物能使反应速度加快 负反馈（反馈抑制）——产物能使反应速度减慢

11章核苷酸代谢


二、嘧啶核苷酸的生物合成
嘧啶环原子的来源
4 3 2
NH3 CO2
C
N C
1
5
C
天冬氨酸
6
C
N
嘧啶环原子来源：NH3、CO2、Asp 特点： 先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与核糖 磷酸（PRPP提供）结合成乳清酸，(与嘌呤核苷 合成的区别)然后生成UMP。其他嘧啶核苷酸由 尿苷酸转变而成。
此过程主要在肝细胞的胞液中进行。除了二氢乳清酸脱 氢酶位于线粒体内膜上外，其余均位于胞液中。
嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上 去的（由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和 C）。
PP-1-R-5-P
5’－磷酸核糖－1’－焦磷酸
AMP ATP PRPP合成酶
（5-磷酸核糖）
R-5-P
PRPP
酰胺转移酶
谷氨酰胺
谷氨酸 在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下
二、嘌呤核苷酸的从头合成 嘌呤环上原子的来源
甘氨酸
天冬氨 酸
甲 酸 或甲酰基
甲 酸 谷 酰 氨 胺
嘌呤环原子来源：Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 合成部位：胞液 特点： 嘌呤最初不是以游离碱基的形式合成，而 是从5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP) 开始，经一系 列酶促反应，先生成次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸, IMP)，然后再转变为AMP和GMP。
甲酰甘氨脒核苷酸FGAM
－5′－P
磷酸核糖甲酰 甘氨脒合成酶
－5′－P
⑤甲酰甘氨脒核苷酸FGAM
5-氨基咪唑核苷酸(AIR)
－5′－P
氨基咪唑核 苷酸合成酶
－5′－P
⑥ ⑦ 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸的生成：

《生物化学》第十一章

- 17 -
第一节
核苷酸的合成代谢 二、嘧啶核苷酸的合成代谢
2．CTP 的合成 UMP 是所有其他嘧啶核苷酸的前体。由尿嘧啶核苷酸转变成胞嘧啶核苷酸是 在核苷三磷酸水平上进行的。UMP 经尿苷酸激酶和二磷酸核苷激酶的作用， 先生成 UTP（三磷酸尿苷），然后在 CTP 合成酶的催化下，由谷氨酰胺提供 氨基，使 UTP 转变为 CTP（三磷酸胞苷）。此过程消耗 1 分子 ATP 。
- 18 -
第一节
核苷酸的合成代谢 二、嘧啶核苷酸的合成代谢
3．dTMP的合成 脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）由脱氧尿嘧啶核苷酸（dUMP）甲基化生成。催 化此反应的酶是胸苷酸合酶，N5, N10-甲烯四氢叶酸为甲基供体。 在正常的肝细胞中，胸苷酸合酶活性很低，当肝里出现恶性肿瘤时，此酶活性 升高。而且，肿瘤的恶性程度与胸苷酸合酶的活性值成正相关。
- 32 -
第三节 核苷酸的抗代谢物
四、核苷类似物
阿糖胞苷、环胞苷是改变了核糖结 构的核苷类似物。阿糖胞苷能抑制 CDP （二磷酸胞苷）还原成 dCDP（二磷酸脱 氧胞苷），进而影响 DNA 的合成，它是 重要的抗癌药。
的 6 位酮基被氨基取代即为 AMP。此反应分为两步： ① 由腺苷酸代琥珀酸合成酶催化，GTP（三磷酸鸟苷）水解供能，天冬氨酸的氨基 与IMP相连生成腺苷酸代琥珀酸。 ② 腺苷酸代琥珀酸在腺苷酸代琥珀酸裂解酶作用下脱去延胡索酸生成 AMP。
-9-
第一节
核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
GMP 的生成过程也包含了两步反应：
APRT 受 AMP 的反馈抑制，HGPRT 受 IMP 与 GMP 的反馈抑制。
- 12 -
第一节
核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢

第十一章 核苷酸代谢

第十一章核苷酸代谢一、名词解释1、核苷酸的从头合成2、核苷酸的补救合成3、核酸酶4、限制性核酸内切酶二、填空1、嘌呤、嘧啶核苷酸合成过程中共同需要的酶是______。

2、嘌呤核苷酸合成的原料是CO2、______、______、甘氨酸、______和5-磷酸核糖，嘧啶核苷酸合成的原料是CO2、______、______。

3、嘌呤核苷酸从头合成的第一个核苷酸是，嘧啶核苷酸从头合成的第一个核苷酸是。

4、嘌呤核苷酸的合成中由IMP可转变成和，过量的ATP导致GMP合成，过量的GTP导致AMP合成。

5、人体内嘌呤核苷酸分解代谢的终产物是。

6、嘧啶碱分解最终产物为______、______、______或______。

7、参与嘌呤核苷酸合成的氨基酸有、和。

8、尿苷酸转变为胞苷酸是在水平上进行的。

9、生物体中的脱氧核苷酸的合成是由还原生成的。

在动物细胞中，还原反应以为还原剂，以为底物。

10、在嘌呤核苷酸的合成中，腺苷酸的C-6氨基来自；鸟苷酸的C-2氨基来自。

11、对某些碱基顺序有专一性的核酸内切酶称为。

12、核苷水解的产物是和；核苷磷酸解的产物是和。

三、单项选择题1、合成嘌呤和嘧啶都需要的一种氨基酸是：A．Asp B．Gln C．Gly D．Asn2、生物体嘌呤核苷酸合成途径中首先合成的核苷酸是：A．AMP B．GMP C．IMP D．XMP3、人类和灵长类嘌呤代谢的终产物是：A．尿酸B．尿囊素C．尿囊酸D．尿素4、动植物从核糖核苷酸生成脱氧核糖核苷酸的反应发生在：A．一磷酸水平B．二磷酸水平C．三磷酸水平D．以上都不是5、在嘧啶核苷酸的生物合成中不需要下列哪种物质：A．氨甲酰磷酸B．天冬氨酸C．谷氨酰氨D．核糖焦磷酸6、嘧啶合成需要：A. 氨基甲酰磷酸合成酶IB. 氨基甲酰磷酸合成酶IIC. HMG-CoA还原酶D. HMG-CoA裂解酶7、关于嘌呤核苷酸的合成描述正确的是：A．利用氨基酸、一碳单位和CO2为原料，首先合成嘌呤环再与5-磷酸核糖结合而成B．核-5-磷酸为起始物，在酶的催化下与ATP作用生成PRPP，再与氨基酸、CO2和一碳单位作用，逐步形成嘌呤核苷酸C．在氨基甲酰磷酸的基础上，逐步合成嘌呤核苷酸D．首先合成黄嘌呤核苷酸（XMP），再转变成AMP和GMP8、由dUMP转变成dTMP的甲基化反应中，甲基供给体是：A．S-腺苷甲硫氨酸B．S-腺苷同型半胱氨酸C．N5，N10-亚甲基四氢叶酸D．N5-甲基四氢叶酸9、体内脱氧核苷酸由核糖核苷酸还原生成时，其供氢体是：A. FADH2 B．NADH+H+ C．FMNH2 D．NADPH+ H+10、下列哪种物质不是嘌呤核苷酸从头合成的直接原料？A．甘氨酸B．天冬氨酸C．谷氨酸D．CO211、GMP和AMP分解过程中产生的共同中间产物是：A．XMP B．X C．IMP D．A12、dTMP合成的直接前体是：A．dUMP B．TMP C．TDP D．dUDP13、下列转变哪项不能直接进行？A．IMP→AMP B．AMP→IMP C．AMP→GMP D．IMP→XMP 14、合成嘌呤和嘧啶环的共同原料是：A．一碳单位B．甘氨酸C．谷氨酸D．天冬氨酸15、嘌呤核苷酸从头合成时，嘌呤环第4和第5位碳原子来自：A．甘氨酸B．谷氨酰胺C．CO2D．一碳单位16、人体内嘌呤核苷酸分解代谢的主要终产物是：A．尿素B．肌酸C．尿酸D．β-丙氨酸17、胸腺嘧啶的甲基来自：A．N l0-CHO -FH4B．N5,N l0=CH-FH4 C．N5，N l 0-CH2-FH4D．N5-CH3-FH4 18、磷酸核糖焦磷酸的英文缩写是：A．IMP B．PRPP C．PRA D．GAR19、嘧啶核苷酸合成特点是：A．在5-磷酸核糖上合成碱基 B. 由四氢叶酸提供一碳单位C．甘氨酸完整地掺入分子中 D. 先合成氨基甲酰磷酸20、为嘌呤环C8提供碳原子的是：A．N5-CH3-FH4 B．N5,N10-CH2-FH4 C．N5,N10=CH-FH4 D．N10-CHO-FH4 21、在哺乳动物，嘧啶核苷酸从头合成的主要调节酶是：A．PRPP合成酶B．乳清酸酶C．氨基甲酰磷酸合成酶II D．天冬氨酸氨基甲酰转移酶四、是非判断题（）1、尿嘧啶的分解产物β-丙氨酸能转化成脂肪酸。

核酸的代谢

第十一章核酸的代谢第一节核酸降解和核苷酸代谢⏹核酸的基本结构单位是核苷酸，核酸代谢与核苷酸代谢密切相关，细胞内存在多种游离的核苷酸，是代谢中极为重要的物质，几乎参加细胞内所有的生化过程：⏹ 1、核苷酸是核酸生物合成的前体。

⏹ 2、核苷酸衍生物是许多生物合成的中间物。

如：UDP-葡萄糖是糖原合成的中间物。

CDP-二脂酰甘油是磷酸甘油酯合成的中间物。

⏹ 3、ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物。

⏹ 4、腺苷酸是三种重要辅酶：烟酰胺核苷酸（NAD NADP)、黄素嘌呤二核苷酸（FAD)和辅酶A的组分。

⏹ 5、某些核苷酸是代谢的调节物质。

⏹ cAMP,cGMP是许多激素引起的胞内信使⏹核酸降解为核苷酸，核苷酸还能进一步分解，在生物体内核苷酸可由其他化合物合成，某些辅酶的合成与核酸的代谢亦有关。

⏹讲授内容：核糖核酸、脱氧核糖核酸的分解与合成。

一. 核酸的解聚和核苷酸的降解⏹核酸降解酶种类⏹核酸外切酶: 催化核酸从3’端或5’端解聚,形成5’-核苷酸和3’-核苷酸。

⏹核酸内切酶: 水解核酸分子内的磷酸二酯键。

⏹限制性内切酶: 专一识别并水解外源双链DNA上特定位点的核酸内切酶。

⏹核苷酸降解酶：⏹核苷酸酶:核苷酸水解为核苷和磷酸。

⏹核苷酸 + H2O 核苷+Pi⏹核苷磷酸化酶: 水解核苷为碱基和戊糖-1-磷酸。

核苷 + 磷酸核苷磷酸化酶碱基 + 戊糖-1-磷酸⏹核苷水解酶: 水解核苷为碱基和戊糖。

⏹存在于植物和微生物中。

核糖核苷 + H2O 核苷水解酶碱基 + 戊糖只对核糖核苷作用，反应不可逆。

二. 碱基降解⏹㈠. 嘌呤碱的分解⏹⒈ 脱氨⏹动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少，而腺嘌呤核苷酸脱氨酶和腺嘌呤核苷脱氨酶的活性高，腺嘌呤的脱氨可在其核苷和核苷酸水平上进行。

⏹鸟嘌呤脱氨在鸟嘌呤水平上。

⏹鸟嘌呤核苷鸟嘌呤黄嘌呤尿酸⏹⒉ 转变为尿酸⏹鸟嘌呤 + H2O 鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤 + NH3⏹次黄嘌呤 + O2 + H2O 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤 + H2O2⏹黄嘌呤 + O2 + H2 O 黄嘌呤氧化酶尿酸 + H2O2痛风：嘌呤代谢障碍有关,正常血液：2-6mg /100ml, 大于8mg/100ml,尿酸钾盐或钠盐沉积于软组织、软骨及关节等处,形成尿酸结石及关节炎,沉积于肾脏为肾结石,基本特征为高尿酸血症。

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几个至10个核苷酸，在引物的5’端含3个磷酸残基
在真核细胞内有五种DNA聚合酶
γ 线粒体
α β 定位 细胞核 细胞核 3‘-5’ 外切 酶活性 引物 修复 合成 作用 功能
δ 细胞核
ε
细胞核
+
线粒体DNA 的复制
+
核DNA 的复制
+
修复 作用
3、DNA连接酶
5’
O
3’
3’
O P OO-
HO
ATP
5’
DNA连接酶
ADP 5’ 3’ 3’
O O P OO-
• 核酸外切酶活性

5´
AG C T T C A G G A T A
3´
| | | | | | | | | | |
3´ T C G AA G T C C T A G C G A C 5´
• 3 5外切酶活性 能辨认错配的碱基对，并将其水解。 • 5 3外切酶活性 切除引物和突变的 DNA片段。
（保护DNA复制的 忠实性fidelity）
+
+
+
5‘ 3’外切活性
+
-
DNA 复制的主要 聚合酶，还具有 3’-5‘ 外切酶 的校对功能，提 高DNA复制的保真 性
主要是对DNA损伤的 修复；以及在DNA复 制时切除RNA引物并 填补其留下的空隙。
修复紫外光引起 的DNA损伤
（与细菌DNA 聚合酶的性质基本相同：底物、模板、引物、方向）
三、DNA的复制过程：（以原核生物为例）
起始: 识别起始位点 双链的解开 RNA引物的合成 DNA链的延伸 终止: 切除RNA引物，填补缺口 连接相邻的DNA片段

(1)复制的起始
① 识别起始位点:互相缠绕的双链母本DNA， 复制从特定的位置(复制原点Ori or O)开始， 该位置常是富含A、T区段。
OH
N
5 生物大分子合成： 底物、酶、 能量、模板
一、DNA一级结构
核酸分子中核苷 酸之间的共价键 3 -5 磷酸二酯键
5
3
5
3
原核生物中的DNA聚合酶
在原核生物中发现有三种DNA聚合酶： 1） DNA聚合酶Ⅰ:单体酶,多肽链内含一个锌原子， 该酶具有多功能酶。它具有5 3 聚合酶功能（对脱 氧核苷酸的选择）； 3’ 5’外切酶活性（对双链 无作用，校对功能。但在正常聚合条件下，此活性不 能作用于生长链）及5’ 3’外切酶活性（双链有 效，主要是对DNA损伤的修复，以及在DNA复制时RNA引 物切除及其空隙的填补）。
NDP还原酶
UDP
还原型硫氧还蛋白
（d）UDP
氧化型硫氧还蛋白
NADP+
NADPH + H+
（五）胸苷酸的合成
（六）核苷酸从头合成的抗代谢物
1. 嘌呤类似物 O N N H N N H SH N
H
N H N N H
H
次黄嘌呤
6-巯基嘌呤
2. Gln类似物
Gln H2N-CO-CH2-CH2-CHNH2COOH
复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下， 生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则将其 所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链 互补的RNA的过程。 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA 的密码解读成蛋白质的氨基酸顺序的过程。 逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下， 生成DNA的过程。
一 核酸的酶促降解
核酸
核酸酶
单核苷酸
核苷磷酸化酶
磷酸单脂酶
核苷
核苷酶
嘧啶（嘌呤）嘧啶（嘌呤） 核糖（脱氧核糖） 核酸内切酶 核糖-1-磷酸 核糖-5-磷酸
核酸酶
乙醛 脱氧核糖-1-磷酸 核酸外切酶
醛缩酶
磷酸戊糖途径
甘油醛-3-磷酸
二 嘌呤和嘧啶的分解
（一）嘌呤的分解
嘌呤代谢的终产物
尿酸 尿囊素 尿囊酸 灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、软体动 物、海鞘类、昆虫 哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 硬骨鱼
15N-DNA的密度大于14N-DNA的密度
DNA的半保留复制的生物学意义 DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳 定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递 给后代。
DNA在代谢上的稳定性并非指DNA是一种惰性物 质。

DNA分子复制的基本模式
1. DNA双螺旋解开:旋转酶 和解旋酶
2.单链结合蛋白

一、DNA的半保留复制


二、与DNA复制有关的酶和蛋白质
三、DNA的复制过程 四、逆转录

五、DNA的损伤修复
一、DNA的半保留复制 定义：由亲代DNA生成子代DNA时， 每个新形成的子代DNA中，一条链 来自亲代DNA，而另一条链则是新 合成的，这种复制方式叫半保留 复制 半保留复制的实验证据:1958年 Meselson和Stahl用同位素15N标 记大肠杆菌DNA,首先证明了DNA的 半保留复制。
尿素 氨 鸟嘌呤/黄嘌呤
大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类
甲壳类、咸水瓣鳃类
蜘蛛、猪
（二）嘧啶的分解
三 核苷酸的生物合成
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
（二）嘧啶核苷酸的合成
（三）核苷酸转化为核苷三磷酸
（d）NMP + ATP → （d）NDP +ADP （d）NDP + ATP → （d）NTP + ADP （四）脱氧核苷酸的合成
DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用作用
4. 拓扑异构酶：催化DNA的拓扑连环数发生变化的酶，在DNA 重组修复和其他转变方面起重要作用。 除连环数不同外其它性质均相同的DNA分子称为拓扑异构体， 引起拓扑异构体反应的酶称为拓扑异构酶 拓扑异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接。作用是松解 负超螺旋，反应不需要能量。主要集中在活性转录区，同转 录有关。 拓扑异构酶Π：使DNA两条链发生断裂和再连接。当引入负 超螺旋时需要由ATP提供能量，同复制有关。 二者共同控制DNA的拓扑结构。 5、解螺旋酶 （解链酶）：通过水解ATP将DNA两条链打开。 E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、 III。每解开一对碱基需要水解2个ATP分子。
2） DNA聚合酶Ⅱ：多亚基酶，聚合作用， 但聚合活力很低；具有3’ 5’外切 酶活性。其它生理功能尚不清楚，可能 在修复紫外光引起的DNA损伤中起作用。
3）DNA聚合酶Ⅲ：是原核生物DNA复制的主要聚
合酶，该酶由10种亚基组成，其中、、形
成全酶的核心酶。具有5’3’DNA聚合酶活性
（ 亚基，速率高）； 具有3’ 5’外切
酶（亚基）的校对功能，提高DNA复制的保真
性；还具有5’ 3’外切酶活性（单链有效，
其意义未知）。
DNA聚合酶Ⅰ
亚基数目 1（单体酶） + 中
DNA聚合酶Ⅱ
＞1（多亚基酶 ） + 很低
DNA聚合酶Ⅲ
＞1（多亚基酶） + 很高
5’ 3’聚合活性
3‘ 5’外切活性
2、催化因子
（1）引物合成酶（引发酶）：此酶以DNA为模板合成一
段RNA,这段RNA作为合成DNA的引物（Primer)。实质是以 DNA为模板的RNA聚合酶。
（2）DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶，其催化反应的
特点 （1）以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物；（2）反应需 要有模板的指导；（3）反应需要有3-OH存在；（4）DNA链 的合成方向为5 3 (p84) 3 5 OH PPP-O-CH2 O
DNA
复制 转录 逆转录 病毒（复制）
RNA
翻译
蛋白质
Reverse transcription
ห้องสมุดไป่ตู้
中心法则的遗传流向有5条途径 1、DNA→DNA：DNA复制 （以DNA为模板合成DNA） 2、RNA →RNA：RNA复制 （以RNA为模板合成RNA） 3、DNA → RNA：DNA转录 （以DNA为模板合成RNA） 4、RNA → DNA：反(逆)转录 （以RNA为模板合成DNA） 5、RNA → Protein：翻译
重氮丝氨酸
3. 叶酸类似物
N =N =CH-CO-O-CH2-CHNH2-COOH
-
+
氨基蝶呤、氨甲基蝶呤
4. 嘧啶类似物
5-氟尿嘧啶
（七） 核苷酸的补救合成
自毁容貌综合症
第二节
DNA复制与修复
DNA是生物遗传的主要物质基础，生物机体的遗传信 息以密码的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸 排列顺序，并通过DNA的复制由亲代传递给子代。在后代 的生长发育过程中，遗传信息自DNA转录给RNA,然后翻译 成特异的蛋白质，以执行各种生命功能，使后代表现出与 亲代相似的遗传性状。 中 心 法 则
第十一章 核苷酸代谢
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
学习目的与要求
1. ◆了解核苷酸的主要生理功能和核酸的酶促降解； 了解嘌呤和嘧啶的分解过程；了解核苷酸合成的基本 途径；了解嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的合成途径。 2.◆掌握DNA复制；中心法则；DNA半保留复制、DNA 半不连续复制；冈崎片段等概念；掌握原核生物DNA 复制相关酶的作用及复制过程；了解真核生物DNA复 制相关酶的作用、复制过程及与原核生物DNA复制的 异同；了解分子遗传病的病因。 3.◆掌握RNA的转录过程及有关概念；了解转录产物 后加工修饰的目的与方式；了解原核生物和真核生物 RNA聚合酶的异同。.
内容提要
1.◆核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸。 ◆嘌呤核苷酸从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸（嘌呤环上各个原 子的来源） ◆核苷酸可以通过补救途径合成 ◆嘧啶核苷酸的从头合成途径的最初产物是UMP ◆嘌呤核苷酸降解产生尿酸 ◆嘧啶可以降解生成乙酰CoA和琥珀酰CoA 2. ◆ DNA复制是半保留复制（复制双向进行，DNA聚合酶III催化核苷酸 聚合反应） ◆DNA聚合酶III同时催化两条链的合成（滞后链DNA的不连续合成，岗 崎片段，RNA引物，RNA引物切除，岗崎片段延伸，岗崎片段连接，复 制叉移动） ◆除了标准的DNA复制方式之外，还存在其它复制方式（滚环复制机制， 延迟合成， 逆转录酶催化的cDNA合成） ◆利用PCR可以有选择地放大DNA序列 3. ◆RNA合成涉及三个过程：起始，延伸和终止（DNA依赖性的RNA聚 合酶，启动子序列，核苷酰基转移反应，转录终止，一些抗生素对RNA 合成的抑制作用）