1、第十三章 核 酸 代 谢主要内容 核酸的合成代谢 核苷酸的生物合成,核酸的生物合成 核酸的分解代谢核酸的分解,核苷酸的降解代谢 遗传工程 DNA的限制酶图谱,基因载体, DNA重组技术第一节 核酸的合成代谢核苷酸的生物合成核酸的生物合成一、核苷酸的生物合成(一)嘌呤核苷酸的生物合成(二) 嘧啶核苷酸的生物合成(三)脱氧核糖核苷酸的合成(一)嘌呤核苷酸的生物合成 1、反应式2、嘌呤中原子的来源 +2甲酸2NH3+CO2+甘氨酸+天冬氨酸+核糖-5-磷酸IMP+延胡索酸+9H2ONHCNCCHCNNCH来自CO2来自甘氨酸来自甲酸来自天冬氨酸来自甲酸来自谷氨酰胺的酰胺氮123456789图13-1
2、 嘌呤分子中各原子的来源3、嘌呤核苷酸合成过程(AMP, GMP) HNNNNOMg+NNNNNH2(IMP)(AMP)NAD+H2ONADH+H+HNNHNNOOHNNNNOH2NMg+(XMP)R-5-P天冬氨酸延胡索酸GTPGDP+Pi次黄嘌呤核苷酸5-腺嘌呤核苷酸Gln ATPGlu AMP, PPi黄嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸(GMP)R-5-PR-5-PR-5-P(二) 嘧啶核苷酸的生物合成 1、嘧啶环的各个原子的来源NH3CO2NCNCCC氨甲酰磷酸来自来自来自天冬氨酸1324562、嘧啶核苷酸的合成途径(UMP)CNH2OOPO3H2CHCH2COOHCNH2ONHCHCH2HOO
3、CH2NHOOCNAD+NADH+H+HNNHOCOOHOH2OHNNHOCOOHOPRPPPPiHNNOCOOHOHNNOOCO2+PiR-5-P天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸二氢乳清酸乳清酸乳清苷酸尿嘧啶核苷酸氨甲酰磷酸COOH图13-3 尿苷酸的生物合成途径R-5-P(三) 脱氧核糖核苷酸的合成ATPAMPH2OPPiXMPIMPAMPADPATPHCO3- + 2ATP +PPiCO2UMPUDPCMPCDPCTPUTP+ 核糖-5-磷酸谷氨酰胺，谷氨酸，5-磷酸核糖胺腺嘌呤腺嘌呤核苷次黄嘌呤黄嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶脱氧胞嘧啶核苷脱氧胸腺嘧啶核苷谷氨酰胺谷氨酸氨甲酰磷酸天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸乳清酸5
4、-磷酸核糖焦磷酸乳清苷酸尿嘧啶尿嘧啶核苷dAMPdADPdATPGMPGDPdGTPdGMPdGDPdGTPdTMPdTDPdTTP, 2ADP, PidCTPdCDPdCMPdUMPdUDPdUTP5-磷酸核糖焦磷酸图13-4 各种核苷酸合成的相互关系二、核酸的生物合成中心法则 复制复制DNARNA转录逆转录翻 译蛋白质(一) DNA的生物合成1、DNA复制基本概念半保留复制复制叉冈崎片段DNA合成酶系复复 制制 叉叉DAN合成过程2、DNA的逆向转录 RNARNA-DNADNADNA单链病毒聚合酶双链（前病毒）逆转录酶杂交分子(二) RNA的生物合成 1、转录 2、RNA的复制 有些生物中
5、，核糖核酸还可以是遗传信息的基本携带者，如某些RNA病毒侵入寄主细胞后，能以RNA作模板，在有四种核苷三磷酸和镁离子存在时合成出与模板性质相同的RNA。 第二节 核酸的分解代谢核酸的分解核苷酸的降解代谢一、核酸的分解分解核酸的酶1、核酸外切酶：核酸外切酶作用于核酸链的末端，逐个水解下核苷酸。 2、核酸内切酶：核酸内切酶催化水解多核苷酸链内部的磷酸二酯键。二、核苷酸的降解代谢1、核苷酸的降解 +H2O核苷酸核苷酸酶戊糖+碱基核苷Pi+碱基+戊糖-1-磷酸核苷酶核苷磷酸化酶+H2O2、嘌呤的降解3、嘧啶的降解尿素和乙醛酸尿素和乙醛酸尿囊酸尿囊酸 尿囊素和尿囊素和CO2尿酸尿酸黄嘌呤黄嘌呤嘌呤嘌呤N
6、H3、CO2和和-丙氨酸丙氨酸-脲基丙酸脲基丙酸 二氢胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲基异丁酸脲基异丁酸NH3，CO2和和-氨基异丁酸氨基异丁酸第三节 遗传工程基本概念DNA的限制酶图谱基因载体DNA重组技术一、基本概念 遗传工程也叫基因工程，是指将不同的DNA片段(如基因等)按人们的设计方案定向地连接起来，并在特定的受体细胞中与载体一起得到复制与表达，使受体细胞获得新的遗传特性。基因工程的用途1. 利用DNA重组技术大量生产一些在正常细胞代谢中产量很低的物质，如酶类；2. 定向地改造生物基因组结构，使它某些具有经济价值的功能得以显著提高；3
7、. 将DNA重组技术应用于基础研究。二、DNA的限制酶图谱1、限制性内切酶 限制性内切酶主要在细菌中产生，具有极高的专一性，识别双链DNA上特定的位点，将两条链都切断，形成粘性末端或平末端。 其生物功能在于降解外面侵入的DNA，但不降解自身细胞中的DNA，因为在自身DNA的酶切位点上经甲基化修饰而受到保护。限制性内切酶限制性内切酶2、DNA的限制酶图谱 将用分子克隆法，从单一克隆中扩增而制备的纯化DNA用不同的限制酶切割，进行凝胶电泳分析。对环形DNA则找出一个对该DNA只有一个切位点的酶，以此点作为参考点，根据测量凝胶电泳图上各酶切片段的长度，就可以决定各切点的位置。将各限制酶的切点位置标在DNA分子图的相应位置上，即制成DNA的限制图谱。三、基因载体 载体将外源DNA片段带入受体细胞并在其中一起进行复制与表达的运载工具称为载体。 常用载体细菌和酵母的质粒，噬菌体(如噬菌体，M13)和病毒。四、DNA重组技术 DNA重组技术包括三个步骤 ：1. 把所需要的DNA片断(基因)和基因载体取出，使之进行基因的体外重组； 2. 通过转化或感染将重组DNA引入受体细胞； 3. 筛选出含重组体的活细胞，使目的基因成为细胞遗传物质的一部分，并使之有效地表达和稳定地遗传。
