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1、第七章核酸代謝一、核酸的酶促降解細(xì)胞內(nèi)核酸在核酸酶的作用下逐步分解;體內(nèi)DNA分解極為緩慢,RNA分解較快,二者終產(chǎn)物一致。磷酸核酸→核苷酸戊糖(核糖或脫氧核糖) 核苷堿基(嘌呤或嘧啶)水解產(chǎn)物除部分作為新的核苷酸合成的原料外,大部分被進(jìn)一步分解?!粑焯迁D―HMS氧化分解;◆磷酸――磷酸代謝;◆堿基――分別降解。二、嘌呤、嘧啶代謝(一)嘌呤的分解◆反應(yīng)部位:主要肝、腎、小腸◆過程:①水解脫氨②氧化◆重要的酶:黃嘌呤氧化酶◆不同生物嘌呤分解終產(chǎn)物有差異。人體嘌呤分解終產(chǎn)物為尿酸,尿酸微溶于水,如體內(nèi)產(chǎn)生過多,不能及時(shí)排出,則沉積在體
2、內(nèi)。如:沉積在關(guān)節(jié)——痛風(fēng)癥沉積在腎——腎結(jié)石(二)嘧啶的分解終產(chǎn)物:NH3,CO2,β-脲基異丁酸。β-丙AANH3,+CO2+乙酸三、核苷酸的合成1.核酸降解產(chǎn)物:核苷酸、核苷、堿基,被吸收或重新利用。2.生物體利用其它物質(zhì)合成核苷酸→核酸。不一定需要膳食供給。(一)嘌呤核苷酸的合成用同位素示蹤實(shí)驗(yàn),證明嘌呤核苷酸中各原子的來源:AMP原料--→IMPGMPGTPATP(二)嘧啶核苷酸合成同位素示蹤試驗(yàn)證明:嘧啶核苷酸元素來源:從頭合成――主要途徑原料:(Gln,CO2)氨甲酰磷酸,Asp方式:原料嘧啶環(huán)UMPCMPTMP核
3、糖、PCO2,Gln組裝四、核酸的生物合成核酸是細(xì)胞基本成分,DNA是主要的遺傳物質(zhì),是遺傳物質(zhì)的載體。DNA功能:①貯存遺傳信息。②傳遞遺傳信息(復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯)。③接受遺傳信息(通過反轉(zhuǎn)錄)。1953年,F(xiàn).Crick在總結(jié)DNA與RNA和蛋白質(zhì)的關(guān)系的基礎(chǔ)上,提出了分子生物學(xué)的中心法則,、1957年修改:復(fù)制:以親代DNA分子為模板合成新的子代DNA分子的過程,新合成的子代DNA分子與親代DNA分子完全一樣。DNA→DNARNA也可以復(fù)制(病毒)RNA→RNA轉(zhuǎn)錄:以DNA為模板,合成RNA的過程。DNA→RNA反轉(zhuǎn)錄:在反轉(zhuǎn)錄酶作用下
4、,以RNA為模板合成DNA的過程。翻譯:以RNA為模板,根據(jù)RNA鏈上的每三個(gè)核苷酸(堿基)決定一種AA的規(guī)則,合成出具有特定AA順序的蛋白質(zhì)肽鏈的過程。RNA→PrDNA的復(fù)制。DNA生物合成方式DNA的反轉(zhuǎn)錄合成。(病毒)DNA損傷的修復(fù)。(一)DNA的生物合成A.DNA復(fù)制1.參與DNA復(fù)制的酶和蛋白質(zhì)(原核生物)(1)DNA聚合酶(DNApolymerase,DNApol)DNA聚合酶:以DNA為模板、dNTP為底物催化合成DNA的一類酶。DNApolⅠ原核生物有三種DNA聚合酶DNApolⅡDNApolⅢDNA聚合酶作用條件:◆需模板:DNA
5、◆需引物:具3′-OH的DNAorRNA◆底物:4種dNTP◆需Mg2+,Mn2+◆使dNTP以3′,5′磷酸二酯鍵相連,按5′→3′方向聚合成與模板互補(bǔ)的DNA鏈。DNA聚合酶Ⅰ(DNApolⅠ)催化特點(diǎn)DNApolⅠ是一個(gè)多功能酶◆5′→3′聚合催化特性:使dNTP按模板的要求逐個(gè)加到具有3′-OH端的多核苷酸的鏈上?!?′→5′外切酶活性:從3′-OH端水解DNA。出現(xiàn)與模板錯(cuò)配的核苷酸時(shí),DNApolⅠ先切去錯(cuò)配的堿基(核苷酸)然后再繼續(xù)進(jìn)行聚合。功能:識(shí)別、消除錯(cuò)配堿基。對(duì)聚合起校正作用。◆5′→3′外切酶的活性:從5′端水解DNA鏈,也
6、可距5′端12個(gè)左右堿基處水解DNA鏈。(只作用于雙鏈DNA)。功能:切除引物,切除變異損傷的核苷酸—修復(fù)作用。原核生物有三種DNA聚合酶比較:(2)DNA連接酶(DNALigase)雙鏈DNA一條鏈上有切口,3′-OH與5′-P相鄰;不能連接兩條游離的單鏈。(切口處的兩核苷酸必須相鄰不能缺少核苷酸。)作用:在DNA不連續(xù)合成時(shí)起連接作用。3′5′(3)解鏈酶(Helicase解螺旋酶,復(fù)制蛋白——rep蛋白)作用:解開DNA雙螺旋,使其成單鏈。(4)旋轉(zhuǎn)酶作用:消除DNA超螺旋的酶。(5)引發(fā)酶引發(fā)酶:催化RNA引物合成的RNA聚合酶。作用:合成引物
7、DNA聚合酶不能從頭起始DNA合成,需要引物(primer),只能在引物(3′-OH)端逐漸加上脫氧核苷酸,延長(zhǎng)DNA鏈。DNA合成的引物有三種:RNA片段;DNA片段;tRNA片段。(6)單鏈結(jié)合蛋白(Singlestrandbindingprotein——SSB蛋白)作用:與單鏈DNA的特異結(jié)合的蛋白質(zhì)?!鬝SB與解開的單股DNA結(jié)合,使兩條單鏈不再形成雙鏈,保持單鏈區(qū)的穩(wěn)定。◆防止核酸酶降解DNA。2.復(fù)制的方式和特點(diǎn)(1)半保留復(fù)制:Watson和Crick1953年提出,DNA的兩條鏈都能作為模板,分別合成出兩條互補(bǔ)的新鏈。機(jī)制:DNA復(fù)制時(shí)
8、,兩條互補(bǔ)連解開;兩條鏈都可做模板,然后在每條模板鏈