第八章核酸与蛋白质的生物合成(中职护理《生物化学》)ppt课件.ppt
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1、.,核酸与蛋白质的生物合成,九江市卫生学校 邹 弯,第八章,.,学 习 内 容,.,核酸与蛋白质 生命的物质基础,核酸 遗传的物质基础,指导蛋白质的生物合成,蛋白质 遗传信息的表达者和生命特征的体现者,.,第一节 核酸的分子组成、结构与理化性质,.,是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子,起携带和传递遗传信息的作用。,概 念,核酸是从细胞核中分离得到一种含磷的酸性化合物,1968年瑞士青年医生Fridrich Miescher 在脓细胞中首次分离发现,后来被证实核酸是遗传的物质基础。,分 类,脱氧核糖核酸 DNA 细胞核,核糖核酸 RNA 细胞质,储存遗传信息,参与遗传信息的传递和表达,.,RN
2、A按生物学功能可分为:,信使RNA( messenger RNA, mRNA)转运RNA ( transfer RNA, tRNA)核蛋白体RNA ( ribosomal RNA, rRNA),.,一,核酸的分子组成,(一)核酸的元素组成,(二)组成核酸的基本成分,C、H、O、N、P(910%),碱基,戊糖,磷酸,核苷酸,核苷,核酸,嘌呤碱,嘧啶碱,核糖,脱氧核糖,(H3PO4),.,(二)组成核酸的基本成分,1,磷酸H3PO4,2,戊糖,P,OH,HO,OH,O,.,3,含氮碱基,(二)组成核酸的基本成分,嘌呤,嘧啶,碱基,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T),尿嘧啶(U
3、),DNA、RNA均有,DNA有,RNA有,DNA:A G C TRNA:A G C U,.,嘌 呤,3,含氮碱基,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),.,嘧啶,3,含氮碱基,胸腺嘧啶(T),尿嘧啶(U),胞嘧啶(C),.,一,核 酸 的 分 子 组 成,(三)组成核酸的基本单位核苷酸,(A、G、C、U),碱基,核糖,磷酸,核苷键,磷酸酯键,核苷,核苷酸(RNA),(A、G、C、T),碱基,脱氧核糖,核苷键,脱氧核苷,脱氧核苷酸(DNA),磷酸,磷酸酯键,.,1,核 苷,由戊糖与碱基通过糖苷键连接而形成的化合物。,糖苷键戊糖的第1位C与嘌呤碱的第9位N或嘧啶碱的第1位N之间脱水缩合而成。,.,2,核
4、苷 酸,由核苷中戊糖的羟基(-OH)与磷酸以磷酸酯键连接而形成的化合物。,磷酸酯键 核糖或脱氧核糖第5位C上的羟基(-OH)被磷酸酯化。,.,P28,.,.,两类核酸的基本成分和基本单位,.,二,核 酸 的 分 子 结 构,(一) 核苷酸的连接方式,3,5-磷酸二酯键 一个核苷酸C-3上的羟基与另一个核苷酸C-5上的磷酸脱水缩合形成的酯键。,.,多核苷酸链,RNA链: AMP、GMP、CMP、UMP,DNA链: dAMP、dGMP、dCMP、dTMP,方向:5 3,主链骨架:磷酸和戊糖交替,二,核 酸 的 分 子 结 构,.,二,核 酸 的 分 子 结 构,(二) 核酸的一级结构,多核苷酸链中
5、核苷酸的排列顺序。 由于各种核苷酸之间的差别只是碱基的不同,因此,核苷酸的排列顺序也称为碱基的排列顺序。,.,二,核 酸 的 分 子 结 构,(三) 核酸的空间结构,.,1, DNA的空间结构,(1)DNA的二级结构双螺旋结构,.,DNA双螺旋结构模型要点:,DNA由两条多核苷酸链组成,这二条链互相平行、方向相反,(一条为5 3走向,另一条为3 5走向)共同围绕同一中心轴以右手螺旋方式盘旋。,.,DNA双螺旋结构模型要点:,两条链上相对应的碱基按照碱基互补规律,通过氢键形成碱基配对。,A-T G-C,互补碱基:每一碱基对中的两个碱基。,互补链:DNA分子中的两条链。,.,DNA双螺旋结构模型要
6、点:,双螺旋的直径为2nm,碱基平面与中心轴垂直。 碱基对之间距离为0.34nm,每一螺旋内含10个碱基对,故螺距为3.4nm。,.,DNA双螺旋结构模型要点:,DNA分子中互补碱基之间的氢键(横向)和相邻碱基平面之间的碱基堆积力(纵向)是维持DNA双螺旋结构稳定的主要作用力。,.,(2)DNA的三级结构超螺旋结构,1, DNA的空间结构,DNA在二级结构的基础上,双螺旋结构进一步盘曲形成更加复杂的结构。,DNA的双螺旋可成开链或闭链环状,经进一步折叠成麻花状的超螺旋结构。,.,.,2, RNA的空间结构,(1)RNA的二级结构发夹状结构,RNA二级结构特点:,1,RNA为单链结构(DNA为双
7、链结构)2,RNA链中可在某些节段回旋折叠形成局部双链结构,也可进行碱基配对。A-U G-C3,RNA链中在没有碱基配对的节段形成突环。,.,(2)tRNA的二级结构三叶草结构,2, RNA的空间结构,四个螺旋区三个环 DHU环 反密码环 TC环一个附加叉,氨基酸臂,反密码环,TC环,DHU环,附加叉,.,(3)tRNA的三级结构倒L型结构,2, RNA的空间结构,在二级结构基础上进一步折叠扭曲形成倒L型,.,(一)核酸的一般性质 酸性 紫外线最大吸收峰:260nm(二)核酸的变性与复性 1,变性 增色效应 减色效应 2,复性 退火(三)核酸的分子杂交 杂交,三,核 酸 的 理 化 性 质,.
8、,第二节 核 苷 酸 代 谢,.,合成代谢嘌呤核苷酸(AMP、GMP)嘧啶核苷酸(UMP、CTP)脱氧核苷酸(dNDP)多磷酸核苷酸(NDP、NTP) 分解代谢嘌呤核苷酸(A、G)嘧啶核苷酸(C、U、T),核 苷 酸 代 谢 概 况,1,.,核 苷 酸 的 来 源,外源性食物中核酸的消化吸收,内源性机体细胞的自身合成 主要,核苷酸不属于营养必需物质,.,一,核苷酸的合成代谢,合成途径:,从头合成途径:利用氨基酸、一碳单位、CO2和磷酸核糖等小分子物质为原料,经过一系列酶促反应,合成核苷酸的途径。这是主要合成途径,主要在肝脏进行。补救合成途径:以游离的碱基或核苷为原料,经过简单的反应过程,合成核
9、苷酸的途径。脑、骨髓等只能进行此途径。,.,(一) 嘌呤核苷酸的合成 从头合成途径,(2)合成原料 谷氨酰胺、天冬氨酸、甘氨酸、 5-磷酸核糖、一碳单位、CO2,肝、小肠和胸腺的胞液。,(1)合成部位,并不是所有细胞都具有从头合成嘌呤核苷酸的能力。,.,甘氨当中站, 谷氮坐两边,左上天冬氨, 头顶CO2还有俩一碳,嘌呤碱合成的元素来源,.,(3)合成过程,(一) 嘌呤核苷酸的合成,2. IMP(次黄嘌呤核苷酸)的合成,3. AMP和GMP的生成,1. PRPP(磷酸核糖焦磷酸)的生成,.,R-5-P(5-磷酸核糖),PP-1-R-5-P(磷酸核糖焦磷酸) PRPP,在甘氨酸、一碳单位、谷氨酰胺
10、、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下,经9步反应,IMP,H2N-1-R-5-P(5-磷酸核糖胺,PRA),(次黄嘌呤核苷酸),(腺嘌呤核苷酸),(鸟嘌呤核苷酸),.,(一) 嘌呤核苷酸的合成 补救合成途径,合成部位: 胞液(脑、骨髓为主)合成特点: 过程简单,耗能少。利用现成的碱基或核苷合成核苷酸。合成过程:,.,生理意义: (1)可直接利用细胞或饮食中的嘌呤或嘌呤核苷,能节省能量与氨基酸消耗; (2)某些器官如脑、骨髓等,缺乏从头合成嘌呤核苷酸的酶体系,只能进行补救合成。,(一) 嘌呤核苷酸的合成 补救合成途径,.,(二) 嘧啶核苷酸的合成 从头合成途径,主要是肝细胞胞液,(1)合成部位:,先
11、合成嘧啶环,再与磷酸核糖相连先合成UMP,再转变成CTP和dTMP,(3)特点:,(2)合成原料: 谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2 、 5-磷酸核糖,.,嘧啶碱合成的元素来源,氨基甲酰磷酸,.,(二) 嘧啶核苷酸的合成 从头合成途径,(4)合成过程,先合成嘧啶环,再与PRPP连接。,先合成UMP,再转变为其它嘧啶核苷酸。,.,(三) 脱氧核苷酸的合成,在二磷酸核苷(NDP,N代表A、G、C、U)水平上直接还原生成二磷酸脱氧核苷(dNDP)。,反应过程:,.,(三) 脱氧核苷酸的合成,脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP) 由dUMP甲基化生成,反应过程:,dUMP,dTMP,.,(四) 多磷酸核苷酸的合成
12、,反应过程:,N代表不同的碱基,.,二,核苷酸的分解代谢,碱基,磷酸,核苷酸,核苷,嘌呤碱(A、G),嘧啶碱,磷酸核糖,H2O,磷酸,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,尿酸,C、U,T,-丙氨酸,-氨基异丁酸,.,(一) 嘌呤核苷酸的分解,分解部位:,肝脏、小肠及肾脏中,IMP,反应过程:,人体内嘌呤碱的最终代谢产物,.,尿酸特点:水溶性差; 正常人血浆内尿酸含量低,约为0.12-0.36mmol/L。,尿酸盐晶体沉积于关节、软组织、软骨及肾等处,导致关节炎、尿路结石及肾疾病,嘌呤核苷酸代谢酶缺陷体内核酸大量分解进食高嘌呤饮食肾功能障碍时,血中尿酸 ,0.48mmol/L,痛风症,.,痛风症,.,(二)
13、 嘧啶核苷酸的分解,补救合成或进一步分解,.,CO2 + NH3,-丙氨酸,-氨基异丁酸,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,TAC,肝,尿素,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,TAC,糖异生,.,第三节 核 酸 的 生 物 合 成,.,核 酸 的 生 物 合 成,.,生 物 学 的 中 心 法 则,逆转录,(亲代 子代),.,复制:以亲代DNA为模板,根据碱基配对的原则,在一系列酶的作用下,生成与亲代相同的子代DNA的过程。转录:以DNA为模板,按照碱基配对原则合成RNA,即将DNA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
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