1、氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯磷酸烯醇式酸醇式酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸葡萄糖葡萄糖柠檬
2、酸柠檬酸核酸的代谢核酸的代谢Metabolism of nucleic acid思考题n核酸的酶分解的产物n核苷酸的分解与合成的过程nDNA合成的本质nRNA合成的本质n逆转录的意义目标和基本要求掌握核酸酶对核酸的分解类型了解尿酸的生成过程及控制掌握DNA的复制与RNA的转录了解RNA的逆转录的本质第一节 核酸的消化和吸收n食物中的核蛋白在胃内被胃酸水解成为核酸和蛋白质，核酸在肠道内的胰核酸酶的作用下被降解为单核苷酸、双核苷酸、三核苷酸以及多核苷酸的混合物，其中核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶分别特异的水解RNA和DNA.肠道中的多核苷酸酶或磷酸脂酶可以增强胰核酸酶降解核酸为单核苷酸的活性，释放出的
3、核苷酸继而可被碱性磷酸酶和核苷酸酶水解为核苷，并可进一步为核苷酶所降解而成为嘌呤或嘧啶碱基 第二节 核酸的分解代谢n核酸的分解n单核苷酸的分解n嘌呤的分解n嘧啶的分解n核酸的分解生物体内存在多种核酸水解酶，这些酶可以催化水解多聚核苷酸链中的磷酸二酯键。以DNA为底物的DNA水解酶（DNases）和以RNA为底物的RNA水解酶（RNases），根据作用方式又分作两类：核酸外切酶和核酸内切酶。核酸外切酶的作用方式是从多聚核苷酸链的一端（3-端或5-端）开始，逐个水解切除核苷酸；核酸内切酶的作用方式刚好和外切酶相反，它从多聚核苷酸链中间开始，在某个位点切断磷酸二酯键。在分子生物学研究中最有应用价值的
4、是限制性核酸内切酶。这种酶可以特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位。外切核酸酶对核酸的水解位点外切核酸酶对核酸的水解位点5 p p p pOHB p p p p3 BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶（5 5 端外切端外切5 5得得3 3）蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶（3 3 端外切端外切3 3得得5 5）内切核酸酶对内切核酸酶对RNA的水解位点示意图的水解位点示意图5 p p p pOHPyPuPyPy1 p p pGACU p p pGA3 RNAaseRNAase I IRNAaseRNAase I IRNAaseRNAase T T1 1RNAase T1PuPu ：嘌呤：嘌呤
5、 PyPy：嘧啶：嘧啶 酶酶辨认的序列和切口辨认的序列和切口说明说明 A G C T T C G A G G A T C C C C T A G G A G A T C T T C T A G A G A A T T C C T T A A G A A G C T T T T C G A A G T C G A C C A G C T G C C C G G G G G G C C C Bam H IAlu IBgl IEco R IHind Sal ISma I四核苷酸，平端切口四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷
6、酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口n单核苷酸的分解 体内核苷酸的分解代谢与食物中核苷酸的消化过程类似，可降解生成相应的碱基，戊糖或1-磷酸核糖。1-磷酸核糖在磷酸核糖变位酶催化下转变为5-磷酸核糖，成为合成PRPP的原料。碱基可参加补救合成途径，亦可进一步分解。n嘌呤的分解嘌呤核苷酸可以在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸成为嘌呤核苷，嘌呤核苷在嘌呤核苷磷酸化酶(purine nucleoside phosphorylase,PNP)的催化下转变为嘌呤。嘌呤核苷及嘌呤又可经水解，脱氨及氧化作用生成尿酸 n嘧啶的分解n
7、嘧啶核苷酸的分解代谢途径与嘌呤核苷酸相似。首先通过核苷酸酶及核苷磷酸化酶的作用，分别除去磷酸和核糖，产生的嘧啶碱再进一步分解。嘧啶的分解代谢主要在肝脏中进行。分解代谢过程中有脱氨基、氧化、还原及脱羧基等反应。胞嘧啶脱氨基转变为尿嘧啶。尿嘧啶和胸腺嘧啶先在二氢嘧啶脱氢酶的催化下，由NADPHH供氢，分别还原为二氢尿嘧啶和二氢胸腺嘧啶。二氢嘧啶酶催化嘧啶环水解，分别生成丙氨酸(alanine)和-氨基异丁酸(aminosiobutyrate)。丙氨酸和氨基异丁酸可继续分解代谢。-氨基异丁酸亦可随尿排出体外。第三节 核酸的合成代谢n核苷酸的生物合成nDNA的生物合成（复制）nDNA的修复nRNA的合
8、成（转录）n核苷酸的生物合成n核糖的来源核PRPP的生成嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成n体内嘌呤核苷酸的合成有两条途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料合成嘌呤核苷酸的过程,称为从头合成途径(denovo synthesis)，是体内的主要合成途径。利用体内游离嘌呤或嘌呤核苷，经简单反应过程生成嘌呤核苷酸的过程，称重新利用(或补救合成)途径(saluage pathway)。在部分组织如脑、骨髓中只能通过此途径合成核苷酸。n嘌呤核苷酸的从头合成主要在胞液中进行，可分为两个阶段：首先合成次黄嘌呤核苷酸(inosine monophosphate IMP)；然后通过不同途径
9、分别生成AMP和GMP。IMPIMP的生成的生成AMPAMP和和GMPGMP的生成的生成n补救合成途径 大多数细胞更新其核酸(尤其是RNA)过程中，要分解核酸产生核苷和游离碱基。细胞利用游离碱基或核苷重新合成相应核苷酸的过程称为补救合成(saluage pathway)。与从头合成不同，补救合成过程较简单，消耗能量亦较少。由二种特异性不同的酶参与嘌呤核苷酸的补救合成。腺嘌呤磷酸核糖转移酶(Adenine phosphoribosyl transterase,APRT)催化PRPP与腺嘌呤合成AMP；人体由嘌呤核苷的补救合成只能通过腺苷激酶催化，使腺嘌呤核苷生成腺嘌呤核苷酸。嘧啶核苷酸的合成嘧啶
10、核苷酸的合成n嘧啶核苷酸合成也有两条途径：即从头合成和补救合成。UMPUMP的合成的合成CTPCTP的合成的合成补救合成途径补救合成途径脱氧核糖核酸的合成脱氧核糖核酸的合成n脱氧核糖核苷酸是通过相应核糖核苷酸还原，以H取代其核糖分子中C2上的羟基而生成，而非从脱氧核糖从头合成。此还原作用是在二磷酸核苷酸(NDP)水平上进行的 DNADNA的生物合成（复制）的生物合成（复制）nDNA做为遗传物质的基本特点就是在细胞分裂前进行准确地自我复制(selfreplication)，使DNA的量成倍增加，这是细胞分裂的物质基础。曾经有过多种关于DNA复制方式的学说，包括半保留复制，全保留复制以及分散复制等
11、。1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型指出，DNA是由二条互补的脱氧核苷酸链组成，所以一条DNA链上的核苷酸排列顺序是由图16-1双螺旋DNA的复制另一条决定的。这就说明DNA的复制是由原来存在的分子为模板来合成新的链。DNADNA的半保留复制的半保留复制 nWatson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时即推测，DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制 nDNA复制的一般过程 DNA双螺旋是由两条方向相反的单链组成
12、，复制开始时，双链打开，形成一个复制叉(replicative fork,从打开的起点向一个方向形成)或一个复制泡(replicative bubble，从打开的起点向两个方向形成。)两条单链分别做模板。各自合成一条新的DNA链。由于DNA一条链的走向是53方向，另一条链的走向是35方向，但生物体内DNA聚合酶只能催化DNA从53的方向合成。那么，两条方向不同的链怎样才能做模板呢？这个问题由日本学者岗崎先生解决。在以35方向的母链为模板时，复制合成出一条53方向的前导链(leadingstrand)，前导链的前进方向与复制叉打开方向是一致的，因此前导链的合成是连续进行的，而另一条母链DNA是5
13、3方向，它作为模板时，复制合成许多条53方向的短链，叫做随从链(lagging strand)，随从链的前进方向是与复制叉的打开方向相反的。随从链只能先以片段的形式合成，这些片段就叫做岗崎片段(Okazaki fragments)，原核生物岗崎片段含有10002000核苷酸，真核生物一般100200核苷酸。最后再将多个岗崎片段连接成一条完整的链。由于前导链的合成是连续进行的，而随从链的合成是不连续进行的，所以从总体上看DNA的复制是半不连续复制 nDNA复制的起始点 很多实验都证明：复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起始点(originof replication)常用or
14、i或O表示。细胞中的DNA复制一经开始就会连续复制下去，直至完成细胞中全部基因组DNA的复制。DNA复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的DNA单位称为复制子或复制单元(replicon)。在原核细胞中，每个DNA分子只有一个复制起始点，因而只有一个复制子，而在真核生物中，DNA的复制是从许多起始点同时开始的，所以每个DNA分子上有许多个复制子。nDNA复制的方向1.定点开始双向复制这是原核生物和真核生物DNA复制最主要的形式，从一个特定位点解链，沿着两个相反的方向各生长出两条链，形成一个复制泡，用电子显微镜可以观察到复制泡的存在。2.定点开始单向复制 质粒colE1是个典型的例子，复制从一个起始点开始，以同一方向生长出两条链，形成一个复制叉(replication fork)。3.两点开始单向复制 腺病毒DNA的复制是从两个起点开始的，形成两个复制叉，各以一个单一方向复制出一条新链。
