核苷酸代謝

第一節(jié)核酸及核苷酸的分解代謝一、核酸酶促降解（一）核酸酶促降解的含義：

核酸在核酸酶的催化下，使連接核苷酸之間的磷酸二酯鍵水解，生成核苷酸的過程為核酸的酶促降解。

核苷酸代謝第一節(jié)核酸及核苷酸的分解代謝1（二）、核酸酶的種類1、根據(jù)所作用的底物分（1）核糖核酸酶（RNase）:專一性水解RNA（2）脫氧核糖核酸酶（DNase）：專一性水解DNA2、根據(jù)所作用的部位分（1）核酸內(nèi)切酶：水解核酸分子內(nèi)部的磷酸二酯鍵。（2）核酸外切酶：從核酸分子的一端逐個地水解單核苷酸。（3）限制性內(nèi)切酶：具高度特異性。只能識別DNA的特定核苷酸序列，并在特定部位切斷DNA鏈，使DNA產(chǎn)生雙鏈裂口。（二）、核酸酶的種類1、根據(jù)所作用的底物分2(三）核酸及核苷酸的降解核酸核酸酶磷酸單脂酶核苷嘧啶（嘌呤）核糖（脫氧核糖）核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脫氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途徑醛縮酶乙醛甘油醛-3-磷酸單核苷酸(三）核酸及核苷酸的降解核酸核酸酶磷酸單脂酶核苷嘧啶（嘌呤）3二、嘌呤的分解代謝（一）、嘌呤的分解

1、嘌呤的分解可在核苷酸水平、核苷水平、堿基水平完成脫氨而達(dá)到降解。

脫氨脫氨1、核苷酸水平的降解：腺苷酸次黃苷酸黃苷酸鳥氨酸脫氨脫氨2、核苷水平的降解：腺苷次黃苷黃苷鳥苷脫氨脫氨3、堿基水平的降解腺嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤鳥嘌呤

尿酸二、嘌呤的分解代謝（一）、嘌呤的分解42、嘌呤分解的終產(chǎn)物不同

（1）人類、靈長類、鳥類、爬蟲類及大多數(shù)昆蟲體內(nèi)缺乏尿酸氧化酶，不能將尿酸進(jìn)一步，故其嘌呤的最終產(chǎn)物為尿酸；（2）除人和猿以外的哺乳動物、雙翅目昆蟲以及腹足類動物體內(nèi)存在尿酸酶可將尿酸氧化為尿囊素，故其嘌呤的最終產(chǎn)物為尿囊素；（3）某些硬骨魚類的體內(nèi)含尿囊素酶能水解尿囊素生成尿囊酸，故其嘌呤的最終產(chǎn)物為尿囊酸；（4）大多數(shù)魚類、兩棲類體內(nèi)含有尿囊酸酶能將尿囊酸水解為尿素.2、嘌呤分解的終產(chǎn)物不同（1）人類、靈長類、鳥類、爬蟲類及5

腺嘌呤

鳥嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黃嘌呤

黃嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素

尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸

尿素

+

乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

植物腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶腺嘌呤鳥嘌6三、嘧啶的分解

胞嘧啶

尿嘧啶二氫尿嘧啶

H2ONH3NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-丙氨酸

β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶

NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-氨基異丁酸β-脲基異丁酸

H2O

胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶二氫尿嘧啶脫7第二節(jié)、核苷酸的合成代謝一、核苷酸合成的基本途徑（一）“從頭合成途徑”或從“無到有途徑”。生物體利用某些氨基酸、磷酸核糖、二氧化碳和氮等較簡單的化合物合成各種嘌呤和嘧啶核苷酸的合成過程為“從頭合成途徑”。這樣的合成途徑幾乎存在于所有的生物體內(nèi)，它不經(jīng)過堿基、核苷的中間階段。主要在肝組織中進(jìn)行。（二）補救途徑：一般將生物體內(nèi)由堿基或核苷合成核苷酸的途徑為補救途徑。腦、骨髓只能進(jìn)行補救合成。第二節(jié)、核苷酸的合成代謝一、核苷酸合成的基本途徑8二、嘌呤核苷酸的合成

1、從頭合成途徑（1）嘌呤環(huán)中各個原子的來源

（2）嘌呤核苷酸的合成或碳酸氫鹽二、嘌呤核苷酸的合成

1、從頭合成途徑（2）嘌呤核苷酸的合95-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧核苷酸IMP的生物合成5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFA延胡索酸5-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨10第二階段：生成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鳥嘌呤核苷酸（GMP）

IMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMP第二階段：生成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鳥嘌呤核苷酸（GMP）11嘌呤核苷酸合成特點

先形成IMP(次黃嘌呤核苷酸)，然后在單磷酸的水平上轉(zhuǎn)變成AMP、GMP。IMP合成從5-P-核糖開始的，在ATP參與下先形成PRPP（5-磷酸核糖焦磷酸），催化該反應(yīng)的酶是PRPP合成酶。PRPP為合成的起始物質(zhì)。嘌呤的各個原子是在PRPP的C1上逐漸加上去的。由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2提供N和C，合成時先形成右環(huán)（五員環(huán)），再形成左環(huán)（六員環(huán)）。四氫葉酸（FH4）是一碳單位的載體

嘌呤核苷酸合成特點先形成IMP(次黃嘌呤12嘌呤核苷酸合成補救途徑（自學(xué)）

磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPPA（G）MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP嘌呤核苷酸合成補救途徑嘌呤核苷酸合成補救途徑（自學(xué)）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPP13三、嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨甲酰磷酸（由谷氨酰胺和CO2合成）和天冬氨酸合成。氨甲酰磷酸天冬氨酸三、嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨甲酰磷酸（由谷氨14尿嘧啶核苷酸的合成（三個階段）：

1、以CO2和谷氨酰胺為原料合成氨基甲酰磷酸2、氨基甲酰磷酸和天門冬氨酸縮合生成氨基甲酰天冬氨酸。3、乳清酸接受PRPP的5—磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，并進(jìn)一步脫羧生成尿嘧啶核苷酸。尿嘧啶核苷酸的合成（三個階段）：1、以CO2和谷氨酰胺為15激酶天冬氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸二氫乳清酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸脫氫酶乳清酸乳清苷酸尿嘧啶核苷酸谷氨酸谷氨酰胺焦磷酸化酶脫羧酶激酶CTP合成酶激酶天冬氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸二氫乳清酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶二氫16嘧啶核苷酸合成特點其合成與嘌呤核苷酸的合成不同，先由氨甲酰磷酸與天冬氨酸形成嘧啶環(huán)，再與核糖磷酸焦磷酸（PRPP）結(jié)合形成UMP，其關(guān)鍵的中間產(chǎn)物是乳清酸。胞苷酸則由尿苷酸在三磷酸的水平上轉(zhuǎn)變而來。嘧啶核苷酸合成特點其合成與嘌呤核苷酸的合成不同，先由氨甲酰磷17

四、核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸

(脫氧)核苷酸激酶（d）NMP+ATP（d）NDP+ADP

激酶（d）NDP+ATP（d）NTP+ADP四、核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸18核糖核苷酸的還原反應(yīng)

硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FADATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸五、脫氧核糖核苷酸的合成核糖核苷酸的還原反應(yīng)

硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還19六、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++Ser（絲氨酸）NADP++Gly

N5、N10—CH2—FH4FH2二氫葉酸還原酶Ser羥甲基轉(zhuǎn)移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P六、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADP20核苷酸代謝和核酸生物合成課件21---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-七、從頭合成的調(diào)節(jié)---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲22八、核苷酸從頭合成的抗代謝物嘌呤類似物（6-巰基嘌呤）：

可抑制AMP、GMP的生成

谷胺酰胺類似物（氮雜絲氨酸）：可抑制IMP的合成中有谷胺酰胺參與的反應(yīng)

葉酸類似物（氨基蝶呤、氨甲喋呤）：可抑制IMP合成中有四氫葉酸參與的反應(yīng)八、核苷酸從頭合成的抗代謝物嘌呤類似物（6-巰基嘌呤）：23嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)24第十二章核酸的生物合成第一節(jié)DNA的生物合成學(xué)習(xí)三個問題：DNA的復(fù)制方式DNA的復(fù)制的機(jī)制DNA的損傷與修復(fù)第十二章核酸的生物合成第一節(jié)DNA的生物合成25一、DNA的復(fù)制方式~半保留復(fù)制

（一）概念：每個子代DNA分子的一條鏈來自親代的DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這種復(fù)制方式為DNA的半保留復(fù)制。半保留復(fù)制的假說是1953年沃森和克里克在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出的。一、DNA的復(fù)制方式~半保留復(fù)制

（一）概念：每個子代DNA26（二）DNA半保留復(fù)制的證據(jù)1958年Meselson（麥爾遜）和Stahl（斯坦赫）首次用實驗成功地證明了DNA的半保留復(fù)制（二）DNA半保留復(fù)制的證據(jù)1958年Meselson（麥爾27親代DNA（15N～15N）子一代DNA（15N～14N）子二代DNA(15N～14N，14N～14N1:1)子三代DNA(15N～14N，14N～14N1:3)子四代DNA(15N～14N，14N～14N1:7)親代DNA與子二代DNA的混合物親代DNA與子四代DNA的混合物親代DNA（15N～15N）子一代DNA（15N～14N）子28居中重輕01234居中重輕0123429（三）DNA復(fù)制的必備條件底物dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)聚合酶DNA聚合酶（DNA依賴的DNA聚合酶)

模板單鏈的DNA母鏈引物寡核苷酸引物（RNA)其他酶和蛋白質(zhì)因子

解鏈酶，解旋酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶（三）DNA復(fù)制的必備條件底物dNTP(dATP,dG30

1、DNA聚合酶

DNA聚合酶是機(jī)體內(nèi)以脫氧核苷三磷酸為底物催化合成DNA的一類酶。

DNA模板引物Mg2+四種脫氧核苷三磷酸

催化作用所需要的條件

1、DNA聚合酶DNA模板引物Mg2+四種脫氧核苷31原核生物DNA聚合酶

①DNA聚合酶Ⅰ：聚合作用：使DNA鏈按5′—3′方向延長。校對作用：具有沿3′—5′或5′—3′的外切酶的作用。

②DNA聚合酶Ⅱ：聚合作用活力較低。僅有3′—5′的外切酶的作用。

③DNA聚合酶Ⅲ：聚合和校對作用是三種聚合酶中活力最高的一種。結(jié)論：三種聚合酶均具有聚合和校對的作用。而且具有方向性。原核生物DNA聚合酶

①DNA聚合酶Ⅰ：32真核細(xì)胞DNA聚合酶在高等真核細(xì)胞已分離到的DNA聚合酶有三種α、β、γ。真核細(xì)胞DNA聚合酶與細(xì)菌DNA聚合酶的性質(zhì)相似，聚合反應(yīng)所需的條件也完全一樣，所不同的是在真核細(xì)胞中的DNA聚合酶一般都不具有核酸外切酶作用。（只有聚合作用）真核細(xì)胞DNA聚合酶在高等真核細(xì)胞已分離到的DNA聚合酶有三332、DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：

若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3’-OH，另一端是5’-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。

但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來。

3’5’3’5’OHP2、DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：3’5’3’5’O343、引發(fā)酶

促進(jìn)引物合成的酶為引發(fā)酶。如以RNA片段為引物，則促進(jìn)RNA片段合成的引發(fā)酶為RNA聚合酶。3、引發(fā)酶促進(jìn)引物合成的酶為引發(fā)酶。354、復(fù)制中解鏈必需因子（1）單鏈結(jié)合蛋白（SSB）作用：與單鏈結(jié)合，保護(hù)復(fù)制中的DNA單鏈部分不被核酸酶降解；刺激同源聚合酶的活力。（2）解鏈酶（解雙螺旋酶）解鏈，為SSB提供可結(jié)合的單鏈區(qū)。

（3）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(解旋酶）

既能水解，又能連接磷酸二酯鍵

拓?fù)涿涪袂袛郉NA雙鏈中的一股拓?fù)涿涪蚯袛郉NA雙鏈4、復(fù)制中解鏈必需因子（1）單鏈結(jié)合蛋白（SSB）36（四）DNA復(fù)制的起始點和復(fù)制方向1、起始點和復(fù)制叉起始點是含有100~200個堿基對的一段DNA。為DNA復(fù)制的起始部位。復(fù)制叉：在DNA復(fù)制前，DNA的兩條鏈在起始點分開形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)構(gòu)，稱為復(fù)制叉。隨著復(fù)制叉的移動完成DNA的復(fù)制

2、復(fù)制方向：單向復(fù)制和雙向復(fù)制（四）DNA復(fù)制的起始點和復(fù)制方向1、起始點和復(fù)制叉373、環(huán)狀DNA（大腸桿菌）的復(fù)制方向及復(fù)制特點多以Q式方式復(fù)制。單向復(fù)制：復(fù)制叉從起始點向一個方向移動，隨著復(fù)制叉的移動完成復(fù)制。雙向復(fù)制：復(fù)制時首先在起始點裂開，復(fù)制叉從起始點開始向兩個相反方向移動直到兩個復(fù)制叉相遇。復(fù)制特點：在迅速生長的原核生物中，第一個染色體DNA分子復(fù)制尚未完成，第二個DNA分子就在同一個起始點上開始復(fù)制，其復(fù)制叉移動的速度是相當(dāng)快的，每分鐘約為105個堿基對。3、環(huán)狀DNA（大腸桿菌）的復(fù)制方向及復(fù)制特點多以Q式方式復(fù)38單向復(fù)制i雙向復(fù)制觀察到的放射自顯影圖象單向復(fù)制i雙向復(fù)制觀察到的放射自顯影圖象394、真核生物線狀DNA的復(fù)制方向及復(fù)制特點特點：染色體不同位置上有多個起始點；從這些起始點開始向相反的方向復(fù)制（雙向復(fù)制），就形成多個復(fù)制泡；復(fù)制叉移動的速度較慢5x102~5x103堿基對，但由于同時起作用的復(fù)制叉數(shù)目很大，所以真核生物染色體DNA復(fù)制的總速度比原核生物還快。4、真核生物線狀DNA的復(fù)制方向及復(fù)制特點特點：40復(fù)制叉起點復(fù)制叉延伸延伸起點領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈隨后鏈隨后鏈3’5’3’5’DNA的雙向復(fù)制復(fù)制叉起點復(fù)制叉延伸延伸起點領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈隨后鏈隨后鏈3’5’41二、DNA復(fù)制的機(jī)制~半不連續(xù)復(fù)制

半不連續(xù)復(fù)制的發(fā)現(xiàn)1968日本學(xué)者岡崎：同位素實驗，用含3H的dT標(biāo)記用T4噬菌體感染的大腸桿菌短時間內(nèi)分離的DNA均為DNA小片段一段時間后檢測到DNA大片段。當(dāng)用DNA連接酶的缺失的變異株時，檢測到大量DNA片段的積累?！C明DNA復(fù)制中有小片段合成。測定DNA小片段，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于合成DNA的一半。似乎兩條鏈都是不連續(xù)合成的，后發(fā)現(xiàn)是由于U替代dT滲入DNA中，而被尿嘧啶-N-糖基酶切除所致。在缺少尿嘧啶-N-糖基酶的突變植株中，DNA的U不再被切除，則檢測到一半3H標(biāo)記出現(xiàn)在小片段（岡崎片段）中。二、DNA復(fù)制的機(jī)制~半不連續(xù)復(fù)制

半不連續(xù)復(fù)制的發(fā)現(xiàn)19642（二）半不連續(xù)復(fù)制1、含義:DNA在復(fù)制時，由雙鏈分開的兩條模板鏈上，兩條新鏈?zhǔn)前?ˊ—3ˊ方向合成，其中一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，另一條鏈則是先合成短的片段（岡崎片段），然后再將片段連接起來形成新鏈，這個復(fù)制過程為半不連續(xù)復(fù)制。（二）半不連續(xù)復(fù)制1、含義:DNA在復(fù)制時，由雙鏈分開的43DNA復(fù)制的半不連續(xù)性前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈：以3’→5’方向的親代鏈為模板連續(xù)合成的子代鏈。滯后鏈：以5’→3’方向的親代鏈為模板的子代鏈先逆復(fù)制叉移動方向合成岡崎片段，再連接成滯后鏈。DNA復(fù)制的半不連續(xù)性前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈：以3’→44參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖

2、DNA復(fù)制的過程參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖2、45（1）合成起始—引發(fā)

在病毒、細(xì)菌、真核細(xì)胞中DNA的復(fù)制過程大同小異。大致可包括下列幾個過程：①辨認(rèn)起始點即由引發(fā)酶（RNA聚合酶）識別DNA模板上復(fù)制的起點由此啟動開始合成引物。3′5′5′3′起始點RNA聚合酶（引發(fā)酶）（1）合成起始—引發(fā)

在病毒、細(xì)菌、真核細(xì)胞中DNA的復(fù)46②模板DNA局部解曲解鏈

解曲酶、旋轉(zhuǎn)酶與復(fù)制起始部位的模板結(jié)合，使這部分DNA發(fā)生局部解曲和解鏈作用，這樣一段DNA鏈上的堿基暴露出來，與此同時SSB結(jié)合于已解開的鏈上。5′3′3′5′SSB解曲酶旋轉(zhuǎn)酶②模板DNA局部解曲解鏈解曲酶、旋轉(zhuǎn)酶與復(fù)制起始部位的模板47③RNA引物的生成

即分別以兩條DNA鏈作模板，由RNA聚合酶催化合成RNA引物。引物5′5′3′3′③RNA引物的生成即分別以兩條DNA鏈作模板，由RNA聚48（2）DNA片段的合成及鏈的延伸在RNA引物上由DNA聚合酶Ⅲ（真核生物為α）催化，按照模板3ˊ—5ˊ鏈上的順序，在引物3ˊ—OH端接上相應(yīng)的核苷酸。新鏈的合成按5ˊ—3ˊ方向進(jìn)行（即前導(dǎo)鏈的合成）。與此同時與另一條鏈5ˊ—3ˊ為模板，合成岡崎片段，每一個岡崎片段5ˊ末端帶一個引物，這條鏈為滯后鏈。（2）DNA片段的合成及鏈的延伸在RNA引物上由DNA聚合酶49

5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈（崗崎片段）（3）合成終止①引物的切除被特異核酸酶切除

②空缺部位的填補與連接由DNA聚合酶Ⅰ催化DNA片段合成，以補充核苷酸數(shù)，最后由連接酶將片段連接起來，從而形成兩條連續(xù)的新鏈。

5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈（崗崎片段）（3）合成終止①50①引物的切除被特異核酸酶切除

5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈（崗崎片段）①引物的切除被特異核酸酶切除

5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后51②合成終止（一個復(fù)制子合成終止）5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈（崗崎片段）終點②合成終止（一個復(fù)制子合成終止）5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈525、真核生物中DNA復(fù)制的特點1、真核生物染色體有多個復(fù)制起點，多復(fù)制眼，呈雙向復(fù)制，多復(fù)制子（基因組能獨立進(jìn)行復(fù)制的單位為復(fù)制子）。2、岡崎片段長約200bp.3、真核生物DNA復(fù)制速度比原核慢。5、真核生物中DNA復(fù)制的特點1、真核生物染色體有多個復(fù)制起534、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前起點不再重新開始復(fù)制；而在快速生長的原核中，起點可以連續(xù)發(fā)動復(fù)制。真核生物快速生長時，往往采用更多的復(fù)制起點。5、真核生物有多種DNA聚合酶。6、真核生物線性染色體兩端有端粒結(jié)構(gòu)，防止染色體間的末端連接。由端粒酶負(fù)責(zé)新合成鏈5RNA引物切除后的填補，亦保持端粒的一定長度。4、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前起點不再重新開始復(fù)制；而在54總結(jié)：1、DNA的復(fù)制方式：半保留復(fù)制。2、復(fù)制時有固定的起始點。細(xì)菌或病毒復(fù)制時起始于一個固定的位點，真核生物染色體DNA復(fù)制有多處起始點。3、復(fù)制方向：雙向或單向。多數(shù)是雙向的。雙向復(fù)制時兩個復(fù)制叉移動的速度不一定相同。4、復(fù)制的速度取決于起始。5、復(fù)制鏈延長的方向：每條鏈都由5ˊ端向3ˊ端延長?？偨Y(jié)：1、DNA的復(fù)制方式：半保留復(fù)制。556、復(fù)制的過程是半不連續(xù)的，前導(dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，滯后鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的。相鄰近的DNA片段由連接酶催化連接成新鏈。7、DNA復(fù)制是在RNA引物上起始的。前導(dǎo)鏈只需一個引物，滯后鏈每合成一個岡崎片段需要一個引物。RNA引物以后被酶切除。8、復(fù)制有多種機(jī)制。即使在同一細(xì)胞里，可能因環(huán)境、溫度、營養(yǎng)條件、酶的豐富程度、dNTP供應(yīng)是否平衡，模板是否被外界因素?fù)p傷等不同。復(fù)制也可以采取不同的方式。9、生物系統(tǒng)的遺傳信息主要是貯存在DNA分子中，表現(xiàn)為特異的核苷酸順序。6、復(fù)制的過程是半不連續(xù)的，前導(dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，滯后鏈?zhǔn)遣贿B56三、DNA的損傷與修復(fù)（一）DNA的損傷：DNA在某些因素的作用下引起不同程度的雙螺旋結(jié)構(gòu)的破壞為DNA的損傷。引起DNA損傷的因素生物因素物理因素化學(xué)因素如：紫外線電離輻射等如：化學(xué)誘變劑破壞的部位DNA的堿基糖或是磷酸二酯鍵三、DNA的損傷與修復(fù)（一）DNA的損傷：DNA在某些因素的57損傷的結(jié)果：造成結(jié)構(gòu)與功能的破壞，進(jìn)而引起突變，甚至導(dǎo)致生物的死亡。（二）DNA的修復(fù)修復(fù)系統(tǒng)錯配修復(fù)直接修復(fù)切除修復(fù)：發(fā)生在DNA復(fù)制之前重組修復(fù)：修復(fù)發(fā)生在DNA復(fù)制之后易錯修復(fù)如：光復(fù)活修復(fù)損傷的結(jié)果：造成結(jié)構(gòu)與功能的破壞，進(jìn)而引起突變，甚至導(dǎo)致生物581、光復(fù)活修復(fù)的機(jī)制二聚體光復(fù)活酶光1、損傷2、形成酶DNA復(fù)合物3、吸收可見光4、酶釋放1、光復(fù)活修復(fù)的機(jī)制二聚體光復(fù)活酶光1、損傷2、形成酶3、吸592、切除修復(fù)切斷修復(fù)切除縫合內(nèi)切酶外切酶連接酶2、切除修復(fù)切斷修復(fù)切除縫合內(nèi)切酶外切酶連接酶603、重組修復(fù)5′5′重組修復(fù)5′補充內(nèi)容出錯的DNA母鏈同源DNA母鏈再合成的序列受損部位重組部分3、重組修復(fù)5′5′重組修復(fù)5′補充內(nèi)容出錯的DNA母鏈同源61第二節(jié)RNA的生物合成一、轉(zhuǎn)錄（一）何謂轉(zhuǎn)錄根據(jù)DNA中含有的信息，進(jìn)行堿基配對而復(fù)制成一條核糖核苷酸的互補順序—RNA鏈的過程。或者說DNA分子中遺傳信息轉(zhuǎn)移到RNA分子的過程。更具體地說轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板，在DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶催化下，由四種核苷三磷酸合成RNA的過程。第二節(jié)RNA的生物合成一、轉(zhuǎn)錄62（二）轉(zhuǎn)錄的條件

1、轉(zhuǎn)錄模板：在RNA的合成中，DNA的兩條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，稱為轉(zhuǎn)錄的不對稱性。2．原料。需要有三磷酸核糖核苷作為原料，NTP（ATP、GTP、CTP、UTP）3．轉(zhuǎn)錄酶。原核細(xì)胞的酶分布在胞液，轉(zhuǎn)錄在胞液中進(jìn)行，真核細(xì)胞的酶存在于胞核，反應(yīng)在胞核中進(jìn)行。（二）轉(zhuǎn)錄的條件

1、轉(zhuǎn)錄模板：在RNA的合成中，DNA的63（三）RNA聚合酶

RNA聚合酶有原核細(xì)胞和真核細(xì)胞兩種?！?、原核細(xì)胞RNA聚合酶（目前以大腸桿菌的RNA聚合酶研究的最清楚）核心酶和σ因子組成全酶?？杀硎緸棣力力娄隆洇?。核心酶有4個亞基，兩個相同的α亞基，兩個不同的β、β′亞基。核心酶可催化各個核苷酸之間形成3′，5′-磷酸二酯鍵，使RNA延長。（三）RNA聚合酶64大腸桿菌的RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶65大腸桿菌RNA聚合酶各亞基的性質(zhì)與功能亞基Mr亞基數(shù)目功能

α40,OOO2酶的裝配，與啟動子上游元件和活化因子結(jié)合β155,0001結(jié)合核苷酸底物，催化磷酸二酯鍵形成β’160,0001與模板結(jié)合σ32,OOO-92，0001識別啟動子，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的起始

9,OOO1未知注：存在于全酶制劑中，核心酶沒有大腸桿菌RNA聚合酶各亞基的性質(zhì)與功能亞基M662、真核生物RNA聚合酶有三種；分別為I、II、III。RNA聚合酶I：存在于核仁，催化rRNA前體的合成。RNA聚合酶II：存在于核質(zhì)，催化mRNA前體的合成。RNA聚合酶III：存在于核質(zhì)，催化tRNA前體的合成。2、真核生物RNA聚合酶有三種；分別為I、II、III。67酶類分布產(chǎn)物α-鵝膏蕈堿對酶的作用分子量反應(yīng)條件ⅡIⅢ核仁核質(zhì)核質(zhì)rRNA5.8SrRNA18SrRNA28SrRNAmRNAsnRNAtRNA5SrRNA不抑制低濃度抑制高濃度抑制500000~700000~700000_低離子強(qiáng)度,要求Mg2+或Mn2+高離子強(qiáng)度高M(jìn)n2+濃度真核細(xì)胞的RNA聚合酶同樣，真核RNA聚合酶無校對功能。酶類分布產(chǎn)物α-鵝膏蕈堿對酶的作用分子量反應(yīng)條件ⅡIⅢ核仁核683、RNA聚合酶的特點：

反應(yīng)底物：NTP，DNA為模板、Mg2+促進(jìn)聚合反應(yīng)。RNA聚合酶不需要引物，合成方向53。真核生物與原核生物的RNA聚合酶結(jié)構(gòu)不同。RNA聚合酶表現(xiàn)其活性需要DNA模板，天然（雙鏈）DNA作為模板比變性（單鏈）DNA更為有效。RNA聚合酶能局部解開ＤＮＡ的兩條鏈。3、RNA聚合酶的特點：

反應(yīng)底物：NTP，DNA為模板、M69核苷酸代謝和核酸生物合成課件70（四）轉(zhuǎn)錄過程（以大腸桿菌為例）起始位點的識別轉(zhuǎn)錄起始鏈的延伸轉(zhuǎn)錄終止（四）轉(zhuǎn)錄過程（以大腸桿菌為例）起始位點的識別711、起始位點的識別

RNA的合成不需要引物。體外實驗證明，不含σ因子的核心酶會隨機(jī)地在一個基因的兩條鏈上啟動，當(dāng)有σ因子時就會選擇正確的起點。證明σ因子具有識別DNA分子上的起始信號或啟動子的作用。1、起始位點的識別

RNA的合成不需要引物。體外實驗證明，不72

啟動子——指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列，它是起始階段所需的全部DNA序列啟動子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組成：-35序列提供了RNA聚合酶全酶識別的信號；-10序列是酶的緊密結(jié)合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）；第三部分是RNA合成的起始AACTGTATATTATTGACATATAAT+1轉(zhuǎn)錄起始點5’3’3’5’

35序列

-10序列

通常將轉(zhuǎn)錄單位起點的核苷酸為+1，轉(zhuǎn)錄起點的左側(cè)為上游，用負(fù)的數(shù)碼表示，起點右側(cè)為下游，即轉(zhuǎn)錄區(qū)。

啟動子——指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序732、轉(zhuǎn)錄起始：三元起始復(fù)合物生成

RNA聚合酶全酶掃描解鏈區(qū)，找到起始點（第一個核苷三磷酸摻入的位置為轉(zhuǎn)錄起始點），然后結(jié)合第一個核苷三磷酸。加入的第一個核苷三磷酸常是GTP或ATP，很少是CTP，不用UTP。形成啟動子、全酶和核苷三磷酸復(fù)合物（稱為三元起始復(fù)合物）。第一個核苷三磷酸一旦摻入到轉(zhuǎn)錄起始點，σ亞基就會被釋放脫離核心酶。（請看下圖）2、轉(zhuǎn)錄起始：三元起始復(fù)合物生成RNA聚合酶全酶掃描解74因子僅與起始有關(guān)，RNA的合成一旦開始，便被釋放E-35-10pppG或pppA5’5’3’3’模板鏈因子僅與起始有關(guān)，RNA的合成一旦開始，便被釋放E-35753、RNA鏈的延伸

DNA分子和酶分子發(fā)生構(gòu)象的變化，核心酶與DNA結(jié)合比較松弛，可沿DNA模板移動，并按模板順序選擇下一個核苷酸，將核苷三磷酸加到生長的RNA鏈的3’-OH端，催化形成磷酸二酯鍵。轉(zhuǎn)錄延伸方向從5’3’3、RNA鏈的延伸

DNA分子和酶分子發(fā)生構(gòu)象的變化，核心酶76４、轉(zhuǎn)錄終止

在DNA分子上（基因末端）提供轉(zhuǎn)錄停止信號的DNA序列稱為終止子（terminators),它能使RNA聚合酶停止合成RNA并釋放出RNA。

４、轉(zhuǎn)錄終止在DNA分子上（基因末端）提供轉(zhuǎn)錄77（1）由DNA的終止信號作用而發(fā)生合成終止。

當(dāng)RNA聚合酶移動到模板DNA特定的核苷酸序列時合成即告終止。這一特定的核苷酸序列為終止信號或終止位點。這一合成終止與蛋白質(zhì)無關(guān)，僅由這個部位的特殊結(jié)構(gòu)決定的。（1）由DNA的終止信號作用而發(fā)生合成終止。

當(dāng)RNA聚合酶78（2）由蛋白質(zhì)ρ因子引起的合成終止。這種合成終止需要一種特殊的蛋白因子—ρ因子。在大腸桿菌和某些噬菌體的DNA上存在著ρ因子結(jié)合位點，當(dāng)與RNA聚合酶結(jié)合的ρ因子與ρ位點結(jié)合時，合成終止。最后形成成熟的mRNA或各種RNA的前體。ＤＮＡ經(jīng)轉(zhuǎn)錄后仍以全保留的方式保持雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）由蛋白質(zhì)ρ因子引起的合成終止。這種合成終止需要一種特79核苷酸代謝和核酸生物合成課件80轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制的比較：相同點都需要模板合成方向都是5’→3’都以三磷酸核苷酸為底物（NTP或dNTP）轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制的比較：相同點都需要模板合成方向都是5’→381轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制的不同點1、轉(zhuǎn)錄不需引物；2、轉(zhuǎn)錄并不是DNA的全部轉(zhuǎn)錄，只是DNA分子中的一個片段（稱為轉(zhuǎn)錄單位或操縱子）進(jìn)行轉(zhuǎn)錄；3、在體內(nèi)雙鏈DNA中只有一條鏈具有轉(zhuǎn)錄活性稱為模板鏈（或負(fù)鏈）；對應(yīng)的鏈無轉(zhuǎn)錄活性稱為編碼鏈（或正鏈）。4、一條鏈上具有某些基因的模板鏈和另一些基因的編碼鏈。5、哪個基因被轉(zhuǎn)錄與特定的時間、空間、生理狀態(tài)有關(guān)。6、RNA聚合酶無校對功能。轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制的不同點1、轉(zhuǎn)錄不需引物；82復(fù)習(xí)：1、何謂RNA轉(zhuǎn)錄？2、RNA的轉(zhuǎn)錄是怎樣完成的？3、RNA轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有哪些不同？復(fù)習(xí)：83

轉(zhuǎn)錄是根據(jù)DNA中含有的信息，進(jìn)行堿基配對而復(fù)制成一條核糖核苷酸的互補順序—RNA鏈的過程?；蛘哒fDNA分子中遺傳信息轉(zhuǎn)移到RNA分子的過程。更具體地說轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板，在DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶催化下，由四種核苷三磷酸合成RNA的過程。核苷酸代謝和核酸生物合成課件84起始位點的識別轉(zhuǎn)錄起始鏈的延伸轉(zhuǎn)錄終止起始位點的識別851、轉(zhuǎn)錄不需引物；2、轉(zhuǎn)錄并不是DNA的全部轉(zhuǎn)錄，只是DNA分子中的一個片段（稱為轉(zhuǎn)錄單位或操縱子）進(jìn)行轉(zhuǎn)錄；3、在體內(nèi)雙鏈DNA中只有一條鏈具有轉(zhuǎn)錄活性稱為模板鏈（或負(fù)鏈）；對應(yīng)的鏈無轉(zhuǎn)錄活性稱為編碼鏈（或正鏈）。4、一條鏈上具有某些基因的模板鏈和另一些基因的編碼鏈。5、哪個基因被轉(zhuǎn)錄與特定的時間、空間、生理狀態(tài)有關(guān)。6、RNA聚合酶無校對功能。1、轉(zhuǎn)錄不需引物；86（五）rRNA、tRNA、mRNA的合成（轉(zhuǎn)錄后的加工）在細(xì)胞內(nèi)，由RNA聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄物（primarytranscript）往往需要一系列的變化，包括鏈的裂解、5和3末端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成、核苷的修飾、以及拼接和編輯等過程，才轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA分子。此過程總稱為RNA的成熟或稱為RNA的轉(zhuǎn)錄后加工。（五）rRNA、tRNA、mRNA的合成（轉(zhuǎn)錄后的加工）87１、核糖體RNA（rRNA）轉(zhuǎn)錄后的加工（1）原核生物中rRNA前體的加工原核生物剛轉(zhuǎn)錄的rRNA為30S，先在特定的堿基上進(jìn)行甲基化（核糖2-羥基）修飾，后逐步裂解（核酸酶的切割）。１、核糖體RNA（rRNA）轉(zhuǎn)錄后的加工（1）原核生物中rR8816StRNA23S5S甲基化切割16SrRNA前體p1623SrRNA前體p235SrRNA前體p516SrRNA23SrRNA5SrRNAtRNA16StRNA23S5S甲基化切割16SrRNA前體p16289（2）真核生物rRNA前體的加工甲基化和酶切28S18S5.8S45S或38S37S26S17S5.8S在真核生物中存在的5SrRNA是通過另外途徑生成的。（2）真核生物rRNA前體的加工甲基化和酶切28S18S5.90２、tRNA前體的加工（1）斷裂和修剪：即tRNA前體中的多余的核苷酸被高度專一的酶切除，產(chǎn)生與成熟tRNA分子同樣長短的核苷酸鏈。（2）修飾：即通過修飾酶的作用，在tRNA特定的位置上產(chǎn)生修飾成分，最后生成具有生物功能的成熟的tRNA。修飾作用主要是甲基化，脫氨和還原作用等。２、tRNA前體的加工（1）斷裂和修剪：即tRNA前體中的多91３、mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工*（1）原核生物mRNA合成的特點：①在轉(zhuǎn)錄的過程中，常常是幾個結(jié)構(gòu)基因（決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基因）轉(zhuǎn)錄在一條mRNA鏈上，這種轉(zhuǎn)錄為多順子轉(zhuǎn)錄（多順子：為兩條或更多條多肽鏈編碼的mRNA為多順子）。②轉(zhuǎn)錄和翻譯相偶聯(lián)３、mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工*（1）原核生物mRNA合成的特點：92（2）真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工真核生物mRNA的合成，一般是單順反子轉(zhuǎn)錄（即一個結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄在一個mRNA分子上）；轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，翻譯在胞漿內(nèi)。二者不相偶聯(lián)。轉(zhuǎn)錄后mRNA的前體是不均一核糖核酸RNA（hnRNA）需要進(jìn)一步進(jìn)行加工修飾轉(zhuǎn)化為mRNA。（2）真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工93加工包括：（1）hnRNA被剪接，把內(nèi)含子（DNA上非編碼序列）轉(zhuǎn)錄序列剪掉，把外顯子（DNA上的編碼序列）轉(zhuǎn)錄序列拼接上(真核生物一般為不連續(xù)基因)。（2）3′端添加polyA“尾巴”；（3）5′端連接“帽子”結(jié)構(gòu)（帽子是通過三磷酸鍵連接在mRNA5‘端核苷酸殘基上的7′-甲基鳥苷）；（4）分子內(nèi)部的核苷酸甲基化修飾。加工包括：94二、轉(zhuǎn)錄過程的選擇性抑制1、抗菌素放線菌素D：為原核生物和真核生物中RNA聚合酶的專一抑制劑。抑制完整細(xì)胞和細(xì)胞提取物二者中新生成RNA鏈的延長。2、利福平：抑制原核生物RNA的合成。3、α-鵝膏蕈堿：通過RNA聚合酶Ⅱ阻斷真核生物細(xì)胞二、轉(zhuǎn)錄過程的選擇性抑制1、抗菌素放線菌素D：為原核生物和真95RNA生物合成總結(jié)1、轉(zhuǎn)錄是DNA分子中遺傳信息轉(zhuǎn)移到RNA分子的過程。更具體地說轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板，在DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶催化下，由四種核苷三磷酸合成RNA的過程。2、轉(zhuǎn)錄不需引物；轉(zhuǎn)錄具有選擇性和不對稱性。3、RNA聚合酶只有聚合功能而無校對功能。

RNA生物合成總結(jié)1、轉(zhuǎn)錄是DNA分子中遺傳信息轉(zhuǎn)移到RNA964、轉(zhuǎn)錄過程包括起始位點的識別，轉(zhuǎn)錄起始，鏈的延伸，轉(zhuǎn)錄終止。5、起始階段所需的全部DNA序列為啟動子。它是指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。σ因子具有識別DNA分子上的起始信號或啟動子的作用。6、啟動子、全酶和核苷三磷酸復(fù)合物（稱為三元起始復(fù)合物）的形成稱為轉(zhuǎn)錄起始。4、轉(zhuǎn)錄過程包括起始位點的識別，轉(zhuǎn)錄起始，鏈的延伸，轉(zhuǎn)錄終止977、RNA鏈在RNA聚合酶的催化下按5‘-3’方向的延伸。8、在DNA分子上（基因末端）提供轉(zhuǎn)錄停止信號的DNA序列稱為終止子（terminators),它能使RNA聚合酶停止合成RNA并釋放出RNA。9、蛋白質(zhì)ρ因子可引起的合成終止10、rRNA、tRNA、mRNA的合成后，除原核生物的mRNA外，其它RNA均需轉(zhuǎn)錄后的加工。7、RNA鏈在RNA聚合酶的催化下按5‘-3’方向的延伸。98第三節(jié)、反轉(zhuǎn)錄作用（逆轉(zhuǎn)錄）定義:

以RNA為模板，按照RNA中的核苷酸順序合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄，由逆轉(zhuǎn)錄酶催化進(jìn)行。迄今已知的致癌RNA病毒都含有逆轉(zhuǎn)錄酶。

第三節(jié)、反轉(zhuǎn)錄作用（逆轉(zhuǎn)錄）定義:99+RNA+DNA-RNA+DNA-DNA+

病毒RNA的逆轉(zhuǎn)錄過程

（以前病毒形式引起整合到宿主細(xì)胞DNA中而使細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化）

單鏈病毒RNARNA-DNA雜交分子雙鏈DNA（前病毒）逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶※逆轉(zhuǎn)錄酶也和DNA聚合酶一樣，沿5′3′方向合成DNA，并要求短鏈RNA作引物。+RNA+DNA-RNA+DNA-DNA+逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶※100逆轉(zhuǎn)錄酶是多功能酶，兼有3種酶的活性：RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活性DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活性核糖核酸酶H的活性，專一水解RNA-DNA雜交分子中的RNA，可沿5’3’和3’5’兩個方向起核酸外切酶的作用。逆轉(zhuǎn)錄酶是多功能酶，兼有3種酶的活性：101cDNA(complementaryDNA)：幾乎所有真核生物mRNA分子的3′末端都有一段polyA,當(dāng)加入寡聚dT作為引物時，mRNA就可作為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下在體外合成與其互補的DNA，稱為cDNA。cDNA(complementaryDNA)：幾乎所有真核102逆轉(zhuǎn)錄酶發(fā)現(xiàn)的理論和實踐意義：

不能把“中心法則”絕對化，遺傳信息也可以從RNA傳遞到DNA。促進(jìn)了分子生物學(xué)、生物化學(xué)和病毒學(xué)的研究，為腫瘤的防治提供了新的線索。目前逆轉(zhuǎn)錄酶已經(jīng)成為研究這些學(xué)科的工具。1983年，發(fā)現(xiàn)人類免疫缺陷病毒（humanimmunedeficiencevirus,HIV）,感染T淋巴細(xì)胞后即殺死細(xì)胞，造成宿主機(jī)體免疫系統(tǒng)損傷，引起艾滋?。╝cquiredimmunodeficiencysyndrome,AIDS）逆轉(zhuǎn)錄酶發(fā)現(xiàn)的理論和實踐意義：

不能把“中心法則”絕對化，103核苷酸代謝

第一節(jié)核酸及核苷酸的分解代謝一、核酸酶促降解（一）核酸酶促降解的含義：

核酸在核酸酶的催化下，使連接核苷酸之間的磷酸二酯鍵水解，生成核苷酸的過程為核酸的酶促降解。

核苷酸代謝第一節(jié)核酸及核苷酸的分解代謝104（二）、核酸酶的種類1、根據(jù)所作用的底物分（1）核糖核酸酶（RNase）:專一性水解RNA（2）脫氧核糖核酸酶（DNase）：專一性水解DNA2、根據(jù)所作用的部位分（1）核酸內(nèi)切酶：水解核酸分子內(nèi)部的磷酸二酯鍵。（2）核酸外切酶：從核酸分子的一端逐個地水解單核苷酸。（3）限制性內(nèi)切酶：具高度特異性。只能識別DNA的特定核苷酸序列，并在特定部位切斷DNA鏈，使DNA產(chǎn)生雙鏈裂口。（二）、核酸酶的種類1、根據(jù)所作用的底物分105(三）核酸及核苷酸的降解核酸核酸酶磷酸單脂酶核苷嘧啶（嘌呤）核糖（脫氧核糖）核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脫氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途徑醛縮酶乙醛甘油醛-3-磷酸單核苷酸(三）核酸及核苷酸的降解核酸核酸酶磷酸單脂酶核苷嘧啶（嘌呤）106二、嘌呤的分解代謝（一）、嘌呤的分解

1、嘌呤的分解可在核苷酸水平、核苷水平、堿基水平完成脫氨而達(dá)到降解。

脫氨脫氨1、核苷酸水平的降解：腺苷酸次黃苷酸黃苷酸鳥氨酸脫氨脫氨2、核苷水平的降解：腺苷次黃苷黃苷鳥苷脫氨脫氨3、堿基水平的降解腺嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤鳥嘌呤

尿酸二、嘌呤的分解代謝（一）、嘌呤的分解1072、嘌呤分解的終產(chǎn)物不同

（1）人類、靈長類、鳥類、爬蟲類及大多數(shù)昆蟲體內(nèi)缺乏尿酸氧化酶，不能將尿酸進(jìn)一步，故其嘌呤的最終產(chǎn)物為尿酸；（2）除人和猿以外的哺乳動物、雙翅目昆蟲以及腹足類動物體內(nèi)存在尿酸酶可將尿酸氧化為尿囊素，故其嘌呤的最終產(chǎn)物為尿囊素；（3）某些硬骨魚類的體內(nèi)含尿囊素酶能水解尿囊素生成尿囊酸，故其嘌呤的最終產(chǎn)物為尿囊酸；（4）大多數(shù)魚類、兩棲類體內(nèi)含有尿囊酸酶能將尿囊酸水解為尿素.2、嘌呤分解的終產(chǎn)物不同（1）人類、靈長類、鳥類、爬蟲類及108

腺嘌呤

鳥嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黃嘌呤

黃嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素

尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸

尿素

+

乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

植物腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶腺嘌呤鳥嘌109三、嘧啶的分解

胞嘧啶

尿嘧啶二氫尿嘧啶

H2ONH3NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-丙氨酸

β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶

NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-氨基異丁酸β-脲基異丁酸

H2O

胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶二氫尿嘧啶脫110第二節(jié)、核苷酸的合成代謝一、核苷酸合成的基本途徑（一）“從頭合成途徑”或從“無到有途徑”。生物體利用某些氨基酸、磷酸核糖、二氧化碳和氮等較簡單的化合物合成各種嘌呤和嘧啶核苷酸的合成過程為“從頭合成途徑”。這樣的合成途徑幾乎存在于所有的生物體內(nèi)，它不經(jīng)過堿基、核苷的中間階段。主要在肝組織中進(jìn)行。（二）補救途徑：一般將生物體內(nèi)由堿基或核苷合成核苷酸的途徑為補救途徑。腦、骨髓只能進(jìn)行補救合成。第二節(jié)、核苷酸的合成代謝一、核苷酸合成的基本途徑111二、嘌呤核苷酸的合成

1、從頭合成途徑（1）嘌呤環(huán)中各個原子的來源

（2）嘌呤核苷酸的合成或碳酸氫鹽二、嘌呤核苷酸的合成

1、從頭合成途徑（2）嘌呤核苷酸的合1125-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧核苷酸IMP的生物合成5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFA延胡索酸5-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨113第二階段：生成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鳥嘌呤核苷酸（GMP）

IMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMP第二階段：生成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鳥嘌呤核苷酸（GMP）114嘌呤核苷酸合成特點

先形成IMP(次黃嘌呤核苷酸)，然后在單磷酸的水平上轉(zhuǎn)變成AMP、GMP。IMP合成從5-P-核糖開始的，在ATP參與下先形成PRPP（5-磷酸核糖焦磷酸），催化該反應(yīng)的酶是PRPP合成酶。PRPP為合成的起始物質(zhì)。嘌呤的各個原子是在PRPP的C1上逐漸加上去的。由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2提供N和C，合成時先形成右環(huán)（五員環(huán)），再形成左環(huán)（六員環(huán)）。四氫葉酸（FH4）是一碳單位的載體

嘌呤核苷酸合成特點先形成IMP(次黃嘌呤115嘌呤核苷酸合成補救途徑（自學(xué)）

磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPPA（G）MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP嘌呤核苷酸合成補救途徑嘌呤核苷酸合成補救途徑（自學(xué)）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPP116三、嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨甲酰磷酸（由谷氨酰胺和CO2合成）和天冬氨酸合成。氨甲酰磷酸天冬氨酸三、嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨甲酰磷酸（由谷氨117尿嘧啶核苷酸的合成（三個階段）：

1、以CO2和谷氨酰胺為原料合成氨基甲酰磷酸2、氨基甲酰磷酸和天門冬氨酸縮合生成氨基甲酰天冬氨酸。3、乳清酸接受PRPP的5—磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，并進(jìn)一步脫羧生成尿嘧啶核苷酸。尿嘧啶核苷酸的合成（三個階段）：1、以CO2和谷氨酰胺為118激酶天冬氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸二氫乳清酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸脫氫酶乳清酸乳清苷酸尿嘧啶核苷酸谷氨酸谷氨酰胺焦磷酸化酶脫羧酶激酶CTP合成酶激酶天冬氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸二氫乳清酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶二氫119嘧啶核苷酸合成特點其合成與嘌呤核苷酸的合成不同，先由氨甲酰磷酸與天冬氨酸形成嘧啶環(huán)，再與核糖磷酸焦磷酸（PRPP）結(jié)合形成UMP，其關(guān)鍵的中間產(chǎn)物是乳清酸。胞苷酸則由尿苷酸在三磷酸的水平上轉(zhuǎn)變而來。嘧啶核苷酸合成特點其合成與嘌呤核苷酸的合成不同，先由氨甲酰磷120

四、核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸

(脫氧)核苷酸激酶（d）NMP+ATP（d）NDP+ADP

激酶（d）NDP+ATP（d）NTP+ADP四、核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸121核糖核苷酸的還原反應(yīng)

硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FADATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸五、脫氧核糖核苷酸的合成核糖核苷酸的還原反應(yīng)

硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還122六、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++Ser（絲氨酸）NADP++Gly

N5、N10—CH2—FH4FH2二氫葉酸還原酶Ser羥甲基轉(zhuǎn)移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P六、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADP123核苷酸代謝和核酸生物合成課件124---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-七、從頭合成的調(diào)節(jié)---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲125八、核苷酸從頭合成的抗代謝物嘌呤類似物（6-巰基嘌呤）：

可抑制AMP、GMP的生成

谷胺酰胺類似物（氮雜絲氨酸）：可抑制IMP的合成中有谷胺酰胺參與的反應(yīng)

葉酸類似物（氨基蝶呤、氨甲喋呤）：可抑制IMP合成中有四氫葉酸參與的反應(yīng)八、核苷酸從頭合成的抗代謝物嘌呤類似物（6-巰基嘌呤）：126嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)127第十二章核酸的生物合成第一節(jié)DNA的生物合成學(xué)習(xí)三個問題：DNA的復(fù)制方式DNA的復(fù)制的機(jī)制DNA的損傷與修復(fù)第十二章核酸的生物合成第一節(jié)DNA的生物合成128一、DNA的復(fù)制方式~半保留復(fù)制

（一）概念：每個子代DNA分子的一條鏈來自親代的DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻模@種復(fù)制方式為DNA的半保留復(fù)制。半保留復(fù)制的假說是1953年沃森和克里克在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出的。一、DNA的復(fù)制方式~半保留復(fù)制

（一）概念：每個子代DNA129（二）DNA半保留復(fù)制的證據(jù)1958年Meselson（麥爾遜）和Stahl（斯坦赫）首次用實驗成功地證明了DNA的半保留復(fù)制（二）DNA半保留復(fù)制的證據(jù)1958年Meselson（麥爾130親代DNA（15N～15N）子一代DNA（15N～14N）子二代DNA(15N～14N，14N～14N1:1)子三代DNA(15N～14N，14N～14N1:3)子四代DNA(15N～14N，14N～14N1:7)親代DNA與子二代DNA的混合物親代DNA與子四代DNA的混合物親代DNA（15N～15N）子一代DNA（15N～14N）子131居中重輕01234居中重輕01234132（三）DNA復(fù)制的必備條件底物dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)聚合酶DNA聚合酶（DNA依賴的DNA聚合酶)

模板單鏈的DNA母鏈引物寡核苷酸引物（RNA)其他酶和蛋白質(zhì)因子

解鏈酶，解旋酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶（三）DNA復(fù)制的必備條件底物dNTP(dATP,dG133

1、DNA聚合酶

DNA聚合酶是機(jī)體內(nèi)以脫氧核苷三磷酸為底物催化合成DNA的一類酶。

DNA模板引物Mg2+四種脫氧核苷三磷酸

催化作用所需要的條件

1、DNA聚合酶DNA模板引物Mg2+四種脫氧核苷134原核生物DNA聚合酶

①DNA聚合酶Ⅰ：聚合作用：使DNA鏈按5′—3′方向延長。校對作用：具有沿3′—5′或5′—3′的外切酶的作用。

②DNA聚合酶Ⅱ：聚合作用活力較低。僅有3′—5′的外切酶的作用。

③DNA聚合酶Ⅲ：聚合和校對作用是三種聚合酶中活力最高的一種。結(jié)論：三種聚合酶均具有聚合和校對的作用。而且具有方向性。原核生物DNA聚合酶

①DNA聚合酶Ⅰ：135真核細(xì)胞DNA聚合酶在高等真核細(xì)胞已分離到的DNA聚合酶有三種α、β、γ。真核細(xì)胞DNA聚合酶與細(xì)菌DNA聚合酶的性質(zhì)相似，聚合反應(yīng)所需的條件也完全一樣，所不同的是在真核細(xì)胞中的DNA聚合酶一般都不具有核酸外切酶作用。（只有聚合作用）真核細(xì)胞DNA聚合酶在高等真核細(xì)胞已分離到的DNA聚合酶有三1362、DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：

若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3’-OH，另一端是5’-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。

但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來。

3’5’3’5’OHP2、DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：3’5’3’5’O1373、引發(fā)酶

促進(jìn)引物合成的酶為引發(fā)酶。如以RNA片段為引物，則促進(jìn)RNA片段合成的引發(fā)酶為RNA聚合酶。3、引發(fā)酶促進(jìn)引物合成的酶為引發(fā)酶。1384、復(fù)制中解鏈必需因子（1）單鏈結(jié)合蛋白（SSB）作用：與單鏈結(jié)合，保護(hù)復(fù)制中的DNA單鏈部分不被核酸酶降解；刺激同源聚合酶的活力。（2）解鏈酶（解雙螺旋酶）解鏈，為SSB提供可結(jié)合的單鏈區(qū)。

（3）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(解旋酶）

既能水解，又能連接磷酸二酯鍵

拓?fù)涿涪袂袛郉NA雙鏈中的一股拓?fù)涿涪蚯袛郉NA雙鏈4、復(fù)制中解鏈必需因子（1）單鏈結(jié)合蛋白（SSB）139（四）DNA復(fù)制的起始點和復(fù)制方向1、起始點和復(fù)制叉起始點是含有100~200個堿基對的一段DNA。為DNA復(fù)制的起始部位。復(fù)制叉：在DNA復(fù)制前，DNA的兩條鏈在起始點分開形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)構(gòu)，稱為復(fù)制叉。隨著復(fù)制叉的移動完成DNA的復(fù)制

2、復(fù)制方向：單向復(fù)制和雙向復(fù)制（四）DNA復(fù)制的起始點和復(fù)制方向1、起始點和復(fù)制叉1403、環(huán)狀DNA（大腸桿菌）的復(fù)制方向及復(fù)制特點多以Q式方式復(fù)制。單向復(fù)制：復(fù)制叉從起始點向一個方向移動，隨著復(fù)制叉的移動完成復(fù)制。雙向復(fù)制：復(fù)制時首先在起始點裂開，復(fù)制叉從起始點開始向兩個相反方向移動直到兩個復(fù)制叉相遇。復(fù)制特點：在迅速生長的原核生物中，第一個染色體DNA分子復(fù)制尚未完成，第二個DNA分子就在同一個起始點上開始復(fù)制，其復(fù)制叉移動的速度是相當(dāng)快的，每分鐘約為105個堿基對。3、環(huán)狀DNA（大腸桿菌）的復(fù)制方向及復(fù)制特點多以Q式方式復(fù)141單向復(fù)制i雙向復(fù)制觀察到的放射自顯影圖象單向復(fù)制i雙向復(fù)制觀察到的放射自顯影圖象1424、真核生物線狀DNA的復(fù)制方向及復(fù)制特點特點：染色體不同位置上有多個起始點；從這些起始點開始向相反的方向復(fù)制（雙向復(fù)制），就形成多個復(fù)制泡；復(fù)制叉移動的速度較慢5x102~5x103堿基對，但由于同時起作用的復(fù)制叉數(shù)目很大，所以真核生物染色體DNA復(fù)制的總速度比原核生物還快。4、真核生物線狀DNA的復(fù)制方向及復(fù)制特點特點：143復(fù)制叉起點復(fù)制叉延伸延伸起點領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈隨后鏈隨后鏈3’5’3’5’DNA的雙向復(fù)制復(fù)制叉起點復(fù)制叉延伸延伸起點領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈隨后鏈隨后鏈3’5’144二、DNA復(fù)制的機(jī)制~半不連續(xù)復(fù)制

半不連續(xù)復(fù)制的發(fā)現(xiàn)1968日本學(xué)者岡崎：同位素實驗，用含3H的dT標(biāo)記用T4噬菌體感染的大腸桿菌短時間內(nèi)分離的DNA均為DNA小片段一段時間后檢測到DNA大片段。當(dāng)用DNA連接酶的缺失的變異株時，檢測到大量DNA片段的積累。→證明DNA復(fù)制中有小片段合成。測定DNA小片段，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于合成DNA的一半。似乎兩條鏈都是不連續(xù)合成的，后發(fā)現(xiàn)是由于U替代dT滲入DNA中，而被尿嘧啶-N-糖基酶切除所致。在缺少尿嘧啶-N-糖基酶的突變植株中，DNA的U不再被切除，則檢測到一半3H標(biāo)記出現(xiàn)在小片段（岡崎片段）中。二、DNA復(fù)制的機(jī)制~半不連續(xù)復(fù)制

半不連續(xù)復(fù)制的發(fā)現(xiàn)196145（二）半不連續(xù)復(fù)制1、含義:DNA在復(fù)制時，由雙鏈分開的兩條模板鏈上，兩條新鏈?zhǔn)前?ˊ—3ˊ方向合成，其中一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，另一條鏈則是先合成短的片段（岡崎片段），然后再將片段連接起來形成新鏈，這個復(fù)制過程為半不連續(xù)復(fù)制。（二）半不連續(xù)復(fù)制1、含義:DNA在復(fù)制時，由雙鏈分開的146DNA復(fù)制的半不連續(xù)性前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈：以3’→5’方向的親代鏈為模板連續(xù)合成的子代鏈。滯后鏈：以5’→3’方向的親代鏈為模板的子代鏈先逆復(fù)制叉移動方向合成岡崎片段，再連接成滯后鏈。DNA復(fù)制的半不連續(xù)性前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段前導(dǎo)鏈：以3’→147參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖

2、DNA復(fù)制的過程參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖2、148（1）合成起始—引發(fā)

在病毒、細(xì)菌、真核細(xì)胞中DNA的復(fù)制過程大同小異。大致可包括下列幾個過程：①辨認(rèn)起始點即由引發(fā)酶（RNA聚合酶）識別DNA模板上復(fù)制的起點由此啟動開始合成引物。3′5′5′3′起始點RNA聚合酶（引發(fā)酶）（1）合成起始—引發(fā)

在病毒、細(xì)菌、真核細(xì)胞中DNA的復(fù)149②模板DNA局部解曲解鏈

解曲酶、旋轉(zhuǎn)酶與復(fù)制起始部位的模板結(jié)合，使這部分DNA發(fā)生局部解曲和解鏈作用，這樣一段DNA鏈上的堿基暴露出來，與此同時SSB結(jié)合于已解開的鏈上。5′3′3′5′SSB解曲酶旋轉(zhuǎn)酶②模板DNA局部解曲解鏈解曲酶、旋轉(zhuǎn)酶與復(fù)制起始部位的模板150③RNA引物的生成

即分別以兩條DNA鏈作模板，由RNA聚合酶催化合成RNA引物。引物5′5′3′3′③RNA引物的生成即分別以兩條DNA鏈作模板，由RNA聚151（2）DNA片段的合成及鏈的延伸在RNA引物上由DNA聚合酶Ⅲ（真核生物為α）催化，按照模板3ˊ—5ˊ鏈上的順序，在引物3ˊ—OH端接上相應(yīng)的核苷酸。新鏈的合成按5ˊ—3ˊ方向進(jìn)行（即前導(dǎo)鏈的合成）。與此同時與另一條鏈5ˊ—3ˊ為模板，合成岡崎片段，每一個岡崎片段5ˊ末端帶一個引物，這條鏈為滯后鏈。（2）DNA片段的合成及鏈的延伸在RNA引物上由DNA聚合酶152

5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈（崗崎片段）（3）合成終止①引物的切除被特異核酸酶切除

②空缺部位的填補與連接由DNA聚合酶Ⅰ催化DNA片段合成，以補充核苷酸數(shù)，最后由連接酶將片段連接起來，從而形成兩條連續(xù)的新鏈。

5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈（崗崎片段）（3）合成終止①153①引物的切除被特異核酸酶切除

5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈（崗崎片段）①引物的切除被特異核酸酶切除

5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后154②合成終止（一個復(fù)制子合成終止）5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈（崗崎片段）終點②合成終止（一個復(fù)制子合成終止）5′5′3′3′前導(dǎo)鏈滯后鏈1555、真核生物中DNA復(fù)制的特點1、真核生物染色體有多個復(fù)制起點，多復(fù)制眼，呈雙向復(fù)制，多復(fù)制子（基因組能獨立進(jìn)行復(fù)制的單位為復(fù)制子）。2、岡崎片段長約200bp.3、真核生物DNA復(fù)制速度比原