核酸代謝 課件

食品生物化學(xué)第十三章核酸代謝

食品生物化學(xué)第十三章核酸代謝嘌呤核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成脫氧核糖核苷酸的生成核酸的分解代謝DNA的復(fù)制嘌呤核苷酸的合成作為核酸合成的原料，是核酸的基本組成單位；

體內(nèi)能量的利用形式，ATP是重要能量貨幣；

參與代謝和生理調(diào)節(jié)，cAMP是第二信使；

組成輔酶，如NAD、

FAD、

CoA等；

活化中間代謝物，其衍生物是許多生化反應(yīng)的中間供體

，如UDPG、SAM等。

核苷酸的生物功能作為核酸合成的原料，是核酸的基本組成單位；核苷酸的生物功能

第一節(jié)核酸的生物合成第一節(jié)核酸的生物合成核苷酸生物合成的基本途徑從頭合成途徑：肝主要途徑

(denovosynthesispathway)補(bǔ)救合成途徑：

腦

、骨髓等，也很重要。

(salvagesynthesispathway)核苷酸生物合成的基本途徑從頭合成途徑：肝核苷酸合成的兩條途徑核糖、氨基酸、CO2、一碳單位核糖核苷酸脫氧核苷酸輔酶RNA核苷堿基脫氧核苷DNA

補(bǔ)救途徑從頭合成核苷酸合成的兩條途徑核糖、氨基酸、CO2、一碳單位核糖核苷酸嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的途徑，不經(jīng)過堿基和核苷的階段。

主要器官是肝，其次是小腸和胸腺，而腦、骨髓則無法進(jìn)行此途徑。一、嘌呤核苷酸的從頭合成1.定義2.合成部位指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等物質(zhì)為原料，經(jīng)過從頭合成途徑的全過程IMP的合成AMP和GMP的生成ATP和GTP的生成從頭合成途徑的全過程IMP的合成AMP和GMP的生成ATP和嘌呤環(huán)上各原子的來源CO2天冬氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬└拾彼峒柞；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊┼堰虱h(huán)上各原子的來源CO2天冬氨酸甲?；拾彼峒柞；劝滨０泛铣赏緩剑簝蓚€階段5-磷酸核糖→→→次黃嘌呤核苷酸（IMP）IMP→→→AMP﹑GMP合成途徑：兩個階段R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下IMP

AMP

GMPH2N-1-R-5′-P（5′-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶R-5-PATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P在谷5-磷酸核糖→→次黃嘌呤核苷酸（IMP）PRPP———核苷酸核糖磷酸部分的供體磷酸核糖焦磷酸激酶5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）5-磷酸核糖→→次黃嘌呤核苷酸（IMP）PRPP———核5-磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰氨酶5-磷酸核糖胺合成酶甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲酰基酶甲酰甘氨酰胺核苷酸合成酶甲酰甘氨咪核苷酸5-磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰氨酶5-磷酸核糖胺合成酶甘氨酰胺核苷酸5-氨基咪唑核苷酸合成酶甲酰甘氨咪核苷酸羧化酶5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸合成酶5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基)氨甲酰核苷酸裂解酶5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸轉(zhuǎn)甲?；?-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸水解酶次黃嘌呤核苷酸5-氨基咪唑核苷酸合成酶甲酰甘氨咪核苷酸羧化酶5-氨基咪唑-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰氨酶5-磷酸核糖胺5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰氨酶5-磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲?；讣柞８拾滨０泛塑账岣拾滨０泛塑账岣拾滨０泛塑账徂D(zhuǎn)甲?；讣柞８拾滨０泛塑账峒柞８拾滨０泛塑账峒柞８拾边浜塑账峒柞８拾滨０泛塑账峒柞８拾边浜塑账峒柞８拾边浜塑账?-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸合成酶甲酰甘氨咪核苷酸5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸合成酶N5-羧基氨基咪唑核苷酸氨基咪唑羧化酶5-氨基咪唑核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸氨基咪唑羧化酶5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸合成酶5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基)氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸合成酶5-氨基咪唑-4-(N-琥5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基)氨甲酰核苷酸裂解酶5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基)氨甲酰核苷酸裂解酶5-氨基咪5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸轉(zhuǎn)甲?；?-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸轉(zhuǎn)甲?；?-甲酰胺基咪唑-45-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸水解酶次黃嘌呤核苷酸（IMP）5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸水解酶次黃嘌呤核苷酸（IM①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶AMP和GMP的AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP鳥苷激酶ADPATP激酶ATP和GTP的生成AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMP嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的；形成的第一個核苷酸是次黃嘌呤核苷酸(IMP)；IMP的合成需5個高能磷酸鍵；AMP或GMP的合成又各需1個ATP。嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的；嘌呤核苷酸從頭合成特利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)，利用腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶和次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。二、嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑1.定義利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)，利用腺嘌呤磷酸腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)2.參與補(bǔ)救合成途徑的酶腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶2.參與補(bǔ)救合成途徑的酶腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi3.合成過程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+4.補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成途徑可以節(jié)省從頭合成途徑時所需的能量和一些氨基酸的消耗。體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。4.補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成途徑可以節(jié)省從頭合成途徑時所需嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成一、嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成途徑嘧啶+

PRPP嘧啶核苷酸+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP

胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP一、嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成途徑嘧啶+PRPP嘧啶核苷酸+嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)二、嘧啶核苷酸的從頭合成途徑主要是肝細(xì)胞胞液指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，不經(jīng)過堿基和核苷的階段，直接合成嘧啶核苷酸的途徑。1.定義2.合成部位二、嘧啶核苷酸的從頭合成途徑主要是肝細(xì)胞胞液指利用磷酸核糖、3.嘧啶環(huán)上各原子的來源氨甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶環(huán)上各原子的來源氨甲酰天冬氨酸核酸代謝課件4.合成過程合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2、磷酸核糖。合成特點(diǎn)：（1）用原料先合成嘧啶環(huán)；（2）再與磷酸核糖連接生成嘧啶核苷酸；（3）合成的第一個核苷酸是乳清酸核苷酸；（4）乳清酸核苷酸再轉(zhuǎn)變?yōu)閁MP。4.合成過程合成原料：5.尿嘧啶核苷酸和胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi5.尿嘧啶核苷酸和胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶脫氧核苷酸的生成脫氧核苷酸的生成脫氧核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上生成脫氧核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMPdTMPdTMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4核苷酸的抗代謝物核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物。嘌呤類似物氨基酸類似物葉酸類似物6-巰基嘌呤6-巰基鳥嘌呤8-氮雜鳥嘌呤等氮雜絲氨酸等氨基蝶呤氨甲蝶呤等嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤(6-MP)6-巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)次黃嘌呤6-巰基嘌呤6-巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)

氨基蝶呤和氨甲蝶呤（葉酸拮抗物）在癌癥治

療中的應(yīng)用原理（如何影響核酸合成）？二者都是葉酸的類似物，競爭性地抑制由葉酸轉(zhuǎn)化為二氫葉酸和四氫葉酸時的二氫葉酸還原酶的活性，使葉酸無法有效地轉(zhuǎn)變?yōu)槎淙~酸和四氫葉酸；影響嘌呤和嘧啶核苷酸合成中一碳單位的轉(zhuǎn)移，減少脫氧胸苷酸的合成，使快速分化的癌細(xì)胞由于缺乏dTMP而不能合成DNA，達(dá)到使細(xì)胞死亡的目的。氨基蝶呤和氨甲蝶呤（葉酸拮抗物）在癌癥治

療中的應(yīng)用嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(55-F-尿嘧啶的抗癌原理5-F-尿嘧啶是胸腺嘧啶核苷酸合成酶的抑制劑；在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的核苷一磷酸和核苷三磷酸后，它可以與酶上的SH基結(jié)合，再與四氫葉酸形成三元復(fù)合物；酶不能去除F，而干擾了脫氧尿嘧啶的甲基化，進(jìn)而不能合成dTMP，也就使快速分化的癌細(xì)胞由于缺乏dTMP而不能合成DNA，達(dá)到使癌細(xì)胞死亡的目的。5-F-尿嘧啶的抗癌原理5-F-尿嘧啶是胸腺嘧啶核苷酸合成

第二節(jié)核酸的代謝第二節(jié)核酸的代謝核酸和核苷酸的降解核酸和核苷酸的降解食物核蛋白蛋白質(zhì)核酸（RNA及DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷磷酸胰、腸核苷酸酶堿基戊糖核苷酶食物核蛋白蛋白質(zhì)核酸（RNA及DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷定義：指所有可以水解核酸的酶。依據(jù)底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNA的酶。RNA酶

(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA的酶。依據(jù)切割部位不同核酸內(nèi)切酶：限制性核酸內(nèi)切酶非限制性核酸內(nèi)切酶核酸外切酶：5′→3′或3′→5′核酸外切酶核酸酶（Nuclease）定義：指所有可以水解核酸的酶。核酸酶（Nuclease）外切核酸酶對核酸的水解位點(diǎn)5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切3得5）外切核酸酶對核酸的水解位點(diǎn)5′ppppOHBpp內(nèi)切核酸酶對RNA的水解位點(diǎn)5′

p

p

p

pOHPyPuPyPy1′

p

p

pGACU

p

p

pGA3′RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

內(nèi)切核酸酶對RNA的水解位點(diǎn)5′ppppOHPyPu——實(shí)際上就是堿基的分解代謝

核苷酸的分解代謝——實(shí)際上就是堿基的分解代謝核苷酸的分解代謝人類嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶一、嘌呤核苷酸的分解人類嘌呤堿的最終AMPGMPHGX黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶一嘌呤堿的分解代謝嘌呤堿的分解代謝不同生物體內(nèi)存在的酶不同，使得嘌呤堿分解的終產(chǎn)物不同

人類和排尿酸動物—尿酸為終產(chǎn)物其它哺乳動物—尿囊素魚類、兩棲類—尿囊酸無脊椎動物、甲殼類—NH3+CO2不同生物體內(nèi)存在的酶不同，使得嘌呤堿分解的終產(chǎn)物不同人類和痛風(fēng)癥痛風(fēng)與嘌呤代謝平衡發(fā)生障礙有關(guān)，其基本生化特征是高尿酸血癥，由于尿酸的溶解度很低，尿酸以鈉鹽或鉀鹽的形式沉積于軟組織及關(guān)節(jié)等處，形成尿酸結(jié)石或關(guān)節(jié)炎。痛風(fēng)癥痛風(fēng)與嘌呤代謝平衡發(fā)生障礙有關(guān)，其基本生化特征是高尿酸二、嘧啶核苷酸的分解嘧啶堿1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷

核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶二、嘧啶核苷酸的分解嘧啶堿1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2OCO2+NH3β-丙氨酸胸腺嘧啶β-脲基異丁酸β-氨基異丁酸H2O丙二酸單酰CoA乙酰CoATCA肝尿素甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰CoATCA糖異生嘧啶堿的分解代謝胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2OCO2+NH3β-核酸代謝課件DNA的復(fù)制DNA的復(fù)制DNA復(fù)制的發(fā)現(xiàn)：

Watson和Crick在提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)之后，又提出了DNA復(fù)制的假說：DNA半保留復(fù)制模型；

1958年，Meselson米西爾森和Stanl斯坦?fàn)柌捎煤?5N重同位素的NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌，放在正常的培養(yǎng)液里繁殖，然后用梯度離心技術(shù)測定分裂時DNA復(fù)制時的密度變化，證實(shí)了DNA的半保留復(fù)制。DNA復(fù)制的發(fā)現(xiàn)：Watson和Crick在提實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行

DNA的半保留復(fù)制

指在DNA聚合酶的作用下，以一個親代DNA分子的兩條鏈為模板，合成兩個結(jié)構(gòu)上完全相同的子代DNA分子的過程。DNA的半保留復(fù)制復(fù)制時間

體細(xì)胞有絲分裂的間期、有性生殖細(xì)胞減數(shù)分裂第一次分裂的間期。復(fù)制時間體細(xì)胞有絲分裂的間期、有性生殖1.破壞氫鍵，打開DNA雙鏈2.游離核苷酸與母鏈堿基互補(bǔ)配對3.配對的游離核苷酸聯(lián)結(jié)為子鏈4.子鏈與模板母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)復(fù)制過程1.破壞氫鍵，打開DNA雙鏈復(fù)制過程1.解旋

DNA分子利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，使得DNA雙鏈的氫鍵斷裂，這樣使得螺旋結(jié)構(gòu)的DNA雙鏈解開。1.解旋2.復(fù)制

以解開的每段DNA鏈（母鏈）為模板，以周圍環(huán)境中游離的脫氧核苷酸為原料，在相關(guān)酶的作用下，按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。3.分配

復(fù)制出來的子代DNA分子，通過細(xì)胞的分裂，被分配到子代細(xì)胞中。2.復(fù)制3.分配

復(fù)制出來的子代D核酸代謝課件核酸代謝課件復(fù)制叉（ReplicationFork）

DNA復(fù)制時，局部雙螺旋解開形成兩條單鏈，這種叉狀結(jié)構(gòu)稱為復(fù)制叉。復(fù)制叉（ReplicationFork）DNA復(fù)制的條件：1.模板：解旋的DNA分子；原料：細(xì)胞中游離的脫氧核苷酸能量：ATP

酶：解旋酶、聚合酶等————可以進(jìn)行人工模擬復(fù)制復(fù)制的條件：復(fù)制的特點(diǎn)：1.DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的；

2.半保留復(fù)制；復(fù)制的特點(diǎn)：需要引物

參與DNA復(fù)制的DNA聚合酶，必須以一段具有3’端自由羥基（3’-OH）的RNA作為引物(primer)，才能開始聚合子代DNA鏈。

RNA引物的大小，在原核生物中通常為50～100個核苷酸，而在真核生物中約為10個核苷酸。RNA引物的堿基順序，與其模板DNA的堿基順序相配對。需要引物雙向復(fù)制

DNA復(fù)制時，以復(fù)制起始點(diǎn)為中心，向兩個方向進(jìn)行復(fù)制。但在低等生物中，也可進(jìn)行單向復(fù)制。雙向復(fù)制

半不連續(xù)復(fù)制（semidiscontinuousreplication）由于DNA聚合酶只能以5’→3’方向聚合子代DNA鏈，即模板DNA鏈的方向必須為3’→5’。因此，分別以兩條親代DNA鏈作為模板聚合子代DNA鏈時的方式是不同的。定義：在DNA復(fù)制過程中，親代DNA分子中以3’→5’方向的母鏈作為模板指導(dǎo)新的鏈以5’→3’方向連續(xù)合成；另一股以5’→3’為方向的母鏈則指導(dǎo)新合成的鏈以5’→3’方向合成1000—2000個核苷酸長度的許多不連續(xù)的片段（崗崎片段）。這種復(fù)制方式稱之為半不連續(xù)復(fù)制。半不連續(xù)復(fù)制由于DNA聚合酶只能以5’→3’方向聚合子代D5’5’3’3’5’5’3’3’5’5’3’3’

前導(dǎo)鏈隨從鏈崗崎片段半不連續(xù)復(fù)制5’5’3’3’5’5’3’3’5’5’3’3’前導(dǎo)鏈隨從以3‘→5’方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在復(fù)制時基本上是連續(xù)進(jìn)行的，其子代鏈的聚合方向?yàn)?‘→3’，這一條鏈被稱為前導(dǎo)鏈(leadingstrand)。而以5'→3'方向的親代DNA鏈為模板的子代鏈在復(fù)制時則是不連續(xù)的，其鏈的聚合方向也是5'→3'，這條鏈被稱為隨從鏈(laggingstrand)。

以3‘→5’方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在復(fù)制時基本上是

由于親代DNA雙鏈在復(fù)制時是逐步解開的，因此，隨從鏈的合成是一段一段的。DNA在復(fù)制時，由隨從鏈所形成的一些子代DNA短鏈稱為岡崎片段(Okazakifragment)。

岡崎片段的大小，在原核生物中約為1000～2000個核苷酸，而在真核生物中約為100個核苷酸。

由于親代DNA雙鏈在復(fù)制時是逐步解開的，因此，隨前導(dǎo)鏈(leadingstrand)：在引物的3’端按5’→3’方向連續(xù)不斷地合成的DNA鏈。隨從鏈(laggingstrand)：在引物的3’端按5’→3’方向不連續(xù)合成的DNA鏈。岡崎片段(Okazakifragment)：隨從鏈上不連續(xù)合成的DNA短片段（不包括引物）前導(dǎo)鏈(leadingstrand)：在引物的3’端按5DNA復(fù)制的條件底物：以四種脫氧核糖核酸為底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。

模板(template)：DNA復(fù)制是模板依賴性的，必須要以親代DNA鏈作為模板。親代DNA的兩股鏈解開后，可分別作為模板進(jìn)行復(fù)制。

引物酶(primase)、引發(fā)體(primosome)、引發(fā)前體和RNA引物DNA聚合酶（DDDP）DNA復(fù)制的條件底物：以四種脫氧核糖核酸為底物，即dA通過DNA分子的復(fù)制，把親代的遺傳信息傳給子代，從而使得前后代保持了一定的連續(xù)性。DNA復(fù)制的意義通過DNA分子的復(fù)制，把親代的遺傳信息傳給子代

1.DNA分子具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)；

2.連接兩條鏈的堿基有互補(bǔ)配對能力。DNA復(fù)制的分子基礎(chǔ)1.DNA分子具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)；DDNA是由四種脫氧核糖核酸所組成的長鏈大分子，是遺傳信息的攜帶者。生物體的遺傳信息就貯存在DNA的四種脫氧核糖核酸的排列順序中。

DNA復(fù)制時每個子代DNA分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這種復(fù)制方式稱半保留復(fù)制。意義：半保留復(fù)制說明DNA在代謝上的穩(wěn)定性。經(jīng)過許多代的復(fù)制，DNA鏈仍可保持完整，這在生物的遺傳上是十分重要的。DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程構(gòu)成了遺傳學(xué)的中心法則。小結(jié)：DNA是由四種脫氧核糖核酸所組成的長鏈大分子，是遺傳信息的攜常用分子生物學(xué)技術(shù)的原理及應(yīng)用常用分子生物學(xué)技術(shù)的原理及應(yīng)用核酸分子雜交(nucleicacidhybridization)：

不同種類的DNA單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對關(guān)系，在適宜的條件可以在不同的分子間形成雜化雙鏈。這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與DNA之間形成，也可以在DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。分子雜交核酸分子雜交(nucleicacidhybridiz復(fù)性RNADNA復(fù)性RNADNA探針：是帶有特殊可檢測標(biāo)記的核酸片段，它具有特定的序列，能夠與待測的核酸片段互補(bǔ)結(jié)合，因此可以用以檢測核酸樣品中存在的特定基因。探針：印跡技術(shù)（BlottingTechnique）將生物大分子物質(zhì)，核酸或蛋白質(zhì)進(jìn)行凝膠電泳分離成若干條帶后，轉(zhuǎn)移（印跡）到固化介質(zhì)（常用NC膜、尼龍膜）上，再與探針進(jìn)行雜交的反應(yīng)。印跡技術(shù)（BlottingTechnique）將生物大分子印跡技術(shù)的類別及應(yīng)用DNA印跡(SouthernBlot)：用于基因組特異基因的定位及檢測，重組質(zhì)粒和噬菌體的分析。RNA印跡(NorthernBlot)：用于RNA的定性分析，比較不同組織和細(xì)胞中同一基因的表達(dá)情況。蛋白質(zhì)的印跡(WesternBlot)：用于蛋白質(zhì)定性,半定量及蛋白質(zhì)相互作用研究。

其他：斑點(diǎn)印跡(dotblotting)、原位雜交(insituhybridization)、DNA芯片技術(shù)(DNAchip)印跡技術(shù)的類別及應(yīng)用DNA印跡(SouthernDNA印跡(SouthernBlot)1、概念：將經(jīng)凝膠電泳分離的DNA片段轉(zhuǎn)移到合適的固相支持物上，再通過特異性探針的雜交檢測被轉(zhuǎn)移的DNA片段的一種方法。這是由E.Southern于1975年首先設(shè)計(jì)應(yīng)用的，因而以其姓氏命名。DNA印跡(SouthernBlot)2、基本過程：（1）酶切：用限制性內(nèi)切酶消化DNA樣品（2）電泳：通過瓊脂糖凝膠電泳將DNA片段按小分離（3）變性：將含有DNA區(qū)帶的凝膠在變性溶液中變性（4）轉(zhuǎn)移：使膠中的DNA分子轉(zhuǎn)移到固相支持物（NC膜或尼龍膜）上（5）固定：在80℃真空條件下加熱或在紫外交聯(lián)儀內(nèi)處理使DNA固定于膜上（6）雜交2、基本過程：①②③①②③3、應(yīng)用：用于基因組DNA、重組質(zhì)粒和噬菌體的分析。3、應(yīng)用：RNA印跡(NorthernBlot)：1、概念：利用與DNA印跡相類似的技術(shù)分析RNA就稱為RNAblot。RNA印跡技術(shù)正好與DNA相對應(yīng)，故被稱為Northernblot。RNA印跡(NorthernBlot)：1、概念：2、基本過程：

與SouthernBlot相似，但有以下不同：RNA分子較小，在轉(zhuǎn)移前無需進(jìn)行限制性內(nèi)切酶切割變性RNA的轉(zhuǎn)移效率比較高2、基本過程：與SouthernBlot相似，但有以下

3、應(yīng)用：（1）檢測某一組織或細(xì)胞中已知的特異mRNA的表達(dá)水平（2）比較不同組織和細(xì)胞中的同一基因的表達(dá)情況3、應(yīng)用：（1）檢測某一組織或細(xì)胞中已知的特異mR蛋白質(zhì)印跡(WesternBlot)1、概念：蛋白質(zhì)在電泳之后可以被從膠中轉(zhuǎn)移和固定到模型材料上，再與溶液中相應(yīng)的蛋白分子相互結(jié)合，其中最常用的是用抗體檢測，因此被稱為免疫印跡。相對于DNA的SouthernBlot和RNA的SouthernBlot，蛋白質(zhì)印跡被稱為WesternBlot。蛋白質(zhì)印跡(WesternBlot)1、概念：2、基本過程：(1)電泳（Electrophoresis）：一般用聚丙烯酰胺凝膠電泳，所用條件總要確保蛋白質(zhì)解離成單個多肽亞基并盡可能減少其相互間的聚集。最常用的方法是將強(qiáng)陰離子去污劑SDS與某一還原劑并用，并通過加熱使蛋白質(zhì)解離后再加樣于電泳凝膠上。2、基本過程：(1)電泳（Electrophoresis）

蛋白質(zhì)從SDS聚丙烯酰胺凝膠轉(zhuǎn)移至固相支持體。前進(jìn)行的Western印跡反應(yīng)大多還是從凝膠上直接把蛋白質(zhì)電轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素濾膜之上。蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)移只有靠電轉(zhuǎn)移方可實(shí)現(xiàn)。(2)轉(zhuǎn)膜(Transfer)：蛋白質(zhì)從SDS聚丙烯酰胺凝膠轉(zhuǎn)移至固相支持體(3)封閉(Blocking)：封閉可能結(jié)合非相關(guān)蛋白的位點(diǎn)以降低這類非特異性結(jié)合背景的效果?，F(xiàn)已設(shè)計(jì)的封閉液有多種，其中脫脂奶粉最為價廉物美，既使用方便又可與通常使用的所有免疫學(xué)檢測系統(tǒng)兼容。只有一種情況，也就是當(dāng)牛奶中可能含有要用Westem印跡法檢測的蛋白質(zhì)時，不能使用脫脂奶粉作為封閉劑。(3)封閉(Blocking)：封閉可能結(jié)合(4)一抗孵育(Primaryantibodyincubation)：

特異性抗體（一抗）和轉(zhuǎn)移膜上相應(yīng)的蛋白分子結(jié)合.(4)一抗孵育(Primaryantibodyincub(5)二抗孵育(Secondaryantibodyincubation)：堿性磷酸酶、辣根過氧化物酶(HRP)或放射性核素標(biāo)記的二抗與之反應(yīng)。二抗需根據(jù)一抗進(jìn)行選擇。(5)二抗孵育(Secondaryantibodyinc

(6)顯色：用放射自顯影或底物顯色檢測蛋白質(zhì)區(qū)帶的信號，底物亦可與化學(xué)發(fā)光劑結(jié)合以提高敏感度.(6)顯色：用放射自顯影或底物顯色檢測蛋白質(zhì)區(qū)帶的信號，放射自顯影照片放射自顯影照片3、應(yīng)用：（1）檢測樣品中特異蛋白質(zhì)的存在（2）細(xì)胞中特異蛋白質(zhì)的半定量分析（3）蛋白質(zhì)分子的相互作用研究3、應(yīng)用：（1）檢測樣品中特異蛋白質(zhì)的存在三種印跡技術(shù)的比較三種印跡技術(shù)的比較聚合酶鏈反應(yīng)

（PolymeraseChainReaction，PCR）

——體外核酸擴(kuò)增技術(shù)聚合酶鏈反應(yīng)

（PolymeraseChainReact能在一個試管內(nèi)將所要研究微量的目的基因或某一DNA片段于數(shù)小時內(nèi)擴(kuò)增至十萬乃至百萬倍,使肉眼能直接觀察和判斷。

PCR使人們能通過試管內(nèi)的數(shù)小時的反應(yīng)將特定的DNA片段擴(kuò)增數(shù)百萬倍。該技術(shù)已成為分子生物學(xué)研究的重要技術(shù)體系，其建立極大地推動了生命科學(xué)的研究進(jìn)展。在DNA重組與表達(dá)、基因結(jié)構(gòu)分析與功能檢測具有重要的應(yīng)用價值。能在一個試管內(nèi)將所要研究微量的目的基因或某一DNA片段于數(shù)小PCR技術(shù)的創(chuàng)建KaryB.Mullis（穆利斯（美））Khorana(1971)等提出在體外經(jīng)DNA變性，與適當(dāng)引物雜交，再用DNA聚合酶延伸，擴(kuò)增DNA的設(shè)想。1983年，Mullis發(fā)明了PCR技術(shù),使Khorana的設(shè)想得到實(shí)現(xiàn)。1988年Saiki等將耐熱DNA聚合酶（Taq）引入了PCR技術(shù)。1989年美國《Science》雜志列PCR為十余項(xiàng)重大科學(xué)發(fā)明之首，比喻1989年為PCR爆炸年，Mullis榮獲1993年度諾貝爾化學(xué)獎。PCR技術(shù)的創(chuàng)建KaryB.Mullis（穆利斯（美））KaryB.Mullis（1944－）KaryB.Mullis（1944－）http://ww“Idomybestthinkingwhiledriving”1993Nobelprize

“Idomybestthinkingwhiled概念：PCR（PolymeraseChainReaction）聚合酶鏈反應(yīng):在體外對目的DNA進(jìn)行大量擴(kuò)增的技術(shù)，當(dāng)目的DNA加熱變性時，使其成為單鏈，與一對特異性引物在退火時進(jìn)行雜交，在耐熱的DNA聚合酶作用下進(jìn)行反應(yīng)，并循環(huán)進(jìn)行幾十次，使目的DNA得到大量的擴(kuò)增。基本理論建立在DNA變性、復(fù)性及分子雜交的基礎(chǔ)之上。概念：PCR（PolymeraseChainReact

PCR技術(shù)的特點(diǎn)

1.高度的敏感性

單拷貝基因經(jīng)25次循環(huán)后，其基因拷貝數(shù)也在一百萬倍以上，即可將極微量(pg級)DNA，擴(kuò)增到紫外光下可見的水平(μg級)。它可對單拷貝基因、單個細(xì)胞、單根頭發(fā)、一滴血等微量標(biāo)本進(jìn)行分析。PCR技術(shù)的特點(diǎn)

2.高度的特異性

PCR擴(kuò)增的特異性依賴于兩個引物設(shè)計(jì)的特異性，依賴于引物與模板結(jié)合的正確性。PCR反應(yīng)時退火的溫度對特異性也有影響.

在PCR實(shí)驗(yàn)中，只要引物設(shè)計(jì)合理，反應(yīng)溫度適宜，采用高溫啟動法PCR擴(kuò)增的特異性是相當(dāng)高的。

2.高度的特異性3.操作簡便、快速

PCR擴(kuò)增法,只需要數(shù)小時,就可以用電泳法檢出1μg基因組DNA中僅含數(shù)個拷貝的模板序列。

4.適用樣品的廣泛性

既可是DNA，也可是RNA；既可是純化的，又可是粗制的；既可是新鮮組織，也可是陳舊樣品；既可是細(xì)胞(刮片細(xì)胞、培養(yǎng)細(xì)胞、血細(xì)胞），又可是體液（大小便、血清、淋巴液等）；既可是完整的大分子，也可是部分降解的DNA。3.操作簡便、快速PCR的基本原理1、PCR反應(yīng)體系模板DNA

特異引物底物dNTP

耐熱性DNA聚合酶（如TaqDNA聚合酶）

Mg2+緩沖液PCR的基本原理1、PCR反應(yīng)體系threesteps:Denaturation

(變性):90～97℃Annealing

(退火):45～55℃Extension

(延伸):

around

72℃PCR的基本步驟threesteps:Denaturation(變性)變性（denature）：將反應(yīng)體系加熱至90-97℃，使模板DNA完全變性成為單鏈，同時引物自身以及引物之間存在的局部雙鏈也得以消除。退火（annealing）：當(dāng)溫度突然降低至45-65℃,引物與其互補(bǔ)的單鏈DNA模板在局部形成雜交鏈。延伸(extension)：將溫度升高至70-74℃下，在TaqDNA聚合酶和四種脫氧核糖核苷三磷酸底物及Mg2+存在的條件下引物沿著模板DNA延伸。

以上三個步驟構(gòu)成一個循環(huán)，新合成的DNA分子繼續(xù)作為下一輪合成的模板，經(jīng)多次循環(huán)（25～30）次即可達(dá)到擴(kuò)增DNA片段的目的。變性（denature）：將反應(yīng)體系加熱至90-97℃，使模5Primer15Primer2Cycle2Cycle15555

5

5TemplateDNA555555555Primer15Primer2Cycle2CycCycle355

5555555

5

55555

525～30次循環(huán)后，模板DNA的含量可以擴(kuò)大100萬倍以上。Cycle355555555555

EssentialComponentsofPCRReaction

salts(ions)dNTPsPrimersDNAPolymeraseTemplateDNA5EssentialComponentsofPCR食品生物化學(xué)第十三章核酸代謝

食品生物化學(xué)第十三章核酸代謝嘌呤核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成脫氧核糖核苷酸的生成核酸的分解代謝DNA的復(fù)制嘌呤核苷酸的合成作為核酸合成的原料，是核酸的基本組成單位；

體內(nèi)能量的利用形式，ATP是重要能量貨幣；

參與代謝和生理調(diào)節(jié)，cAMP是第二信使；

組成輔酶，如NAD、

FAD、

CoA等；

活化中間代謝物，其衍生物是許多生化反應(yīng)的中間供體

，如UDPG、SAM等。

核苷酸的生物功能作為核酸合成的原料，是核酸的基本組成單位；核苷酸的生物功能

第一節(jié)核酸的生物合成第一節(jié)核酸的生物合成核苷酸生物合成的基本途徑從頭合成途徑：肝主要途徑

(denovosynthesispathway)補(bǔ)救合成途徑：

腦

、骨髓等，也很重要。

(salvagesynthesispathway)核苷酸生物合成的基本途徑從頭合成途徑：肝核苷酸合成的兩條途徑核糖、氨基酸、CO2、一碳單位核糖核苷酸脫氧核苷酸輔酶RNA核苷堿基脫氧核苷DNA

補(bǔ)救途徑從頭合成核苷酸合成的兩條途徑核糖、氨基酸、CO2、一碳單位核糖核苷酸嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的途徑，不經(jīng)過堿基和核苷的階段。

主要器官是肝，其次是小腸和胸腺，而腦、骨髓則無法進(jìn)行此途徑。一、嘌呤核苷酸的從頭合成1.定義2.合成部位指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等物質(zhì)為原料，經(jīng)過從頭合成途徑的全過程IMP的合成AMP和GMP的生成ATP和GTP的生成從頭合成途徑的全過程IMP的合成AMP和GMP的生成ATP和嘌呤環(huán)上各原子的來源CO2天冬氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬└拾彼峒柞；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊┼堰虱h(huán)上各原子的來源CO2天冬氨酸甲?；拾彼峒柞；劝滨０泛铣赏緩剑簝蓚€階段5-磷酸核糖→→→次黃嘌呤核苷酸（IMP）IMP→→→AMP﹑GMP合成途徑：兩個階段R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下IMP

AMP

GMPH2N-1-R-5′-P（5′-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶R-5-PATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P在谷5-磷酸核糖→→次黃嘌呤核苷酸（IMP）PRPP———核苷酸核糖磷酸部分的供體磷酸核糖焦磷酸激酶5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）5-磷酸核糖→→次黃嘌呤核苷酸（IMP）PRPP———核5-磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰氨酶5-磷酸核糖胺合成酶甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲?；讣柞８拾滨０泛塑账岷铣擅讣柞８拾边浜塑账?-磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰氨酶5-磷酸核糖胺合成酶甘氨酰胺核苷酸5-氨基咪唑核苷酸合成酶甲酰甘氨咪核苷酸羧化酶5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸合成酶5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基)氨甲酰核苷酸裂解酶5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸轉(zhuǎn)甲酰基酶5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸水解酶次黃嘌呤核苷酸5-氨基咪唑核苷酸合成酶甲酰甘氨咪核苷酸羧化酶5-氨基咪唑-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰氨酶5-磷酸核糖胺5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰氨酶5-磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲?；讣柞８拾滨０泛塑账岣拾滨０泛塑账岣拾滨０泛塑账徂D(zhuǎn)甲酰基酶甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸合成酶甲酰甘氨咪核苷酸5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸合成酶N5-羧基氨基咪唑核苷酸氨基咪唑羧化酶5-氨基咪唑核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸氨基咪唑羧化酶5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸合成酶5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基)氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸合成酶5-氨基咪唑-4-(N-琥5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基)氨甲酰核苷酸裂解酶5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基)氨甲酰核苷酸裂解酶5-氨基咪5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸轉(zhuǎn)甲?；?-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸轉(zhuǎn)甲?；?-甲酰胺基咪唑-45-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸水解酶次黃嘌呤核苷酸（IMP）5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸水解酶次黃嘌呤核苷酸（IM①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶AMP和GMP的AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP鳥苷激酶ADPATP激酶ATP和GTP的生成AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMP嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的；形成的第一個核苷酸是次黃嘌呤核苷酸(IMP)；IMP的合成需5個高能磷酸鍵；AMP或GMP的合成又各需1個ATP。嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的；嘌呤核苷酸從頭合成特利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)，利用腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶和次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。二、嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑1.定義利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)，利用腺嘌呤磷酸腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)2.參與補(bǔ)救合成途徑的酶腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶2.參與補(bǔ)救合成途徑的酶腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi3.合成過程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+4.補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成途徑可以節(jié)省從頭合成途徑時所需的能量和一些氨基酸的消耗。體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。4.補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成途徑可以節(jié)省從頭合成途徑時所需嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成一、嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成途徑嘧啶+

PRPP嘧啶核苷酸+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP

胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP一、嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成途徑嘧啶+PRPP嘧啶核苷酸+嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)二、嘧啶核苷酸的從頭合成途徑主要是肝細(xì)胞胞液指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，不經(jīng)過堿基和核苷的階段，直接合成嘧啶核苷酸的途徑。1.定義2.合成部位二、嘧啶核苷酸的從頭合成途徑主要是肝細(xì)胞胞液指利用磷酸核糖、3.嘧啶環(huán)上各原子的來源氨甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶環(huán)上各原子的來源氨甲酰天冬氨酸核酸代謝課件4.合成過程合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2、磷酸核糖。合成特點(diǎn)：（1）用原料先合成嘧啶環(huán)；（2）再與磷酸核糖連接生成嘧啶核苷酸；（3）合成的第一個核苷酸是乳清酸核苷酸；（4）乳清酸核苷酸再轉(zhuǎn)變?yōu)閁MP。4.合成過程合成原料：5.尿嘧啶核苷酸和胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi5.尿嘧啶核苷酸和胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶脫氧核苷酸的生成脫氧核苷酸的生成脫氧核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上生成脫氧核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMPdTMPdTMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4核苷酸的抗代謝物核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物。嘌呤類似物氨基酸類似物葉酸類似物6-巰基嘌呤6-巰基鳥嘌呤8-氮雜鳥嘌呤等氮雜絲氨酸等氨基蝶呤氨甲蝶呤等嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤(6-MP)6-巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)次黃嘌呤6-巰基嘌呤6-巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)

氨基蝶呤和氨甲蝶呤（葉酸拮抗物）在癌癥治

療中的應(yīng)用原理（如何影響核酸合成）？二者都是葉酸的類似物，競爭性地抑制由葉酸轉(zhuǎn)化為二氫葉酸和四氫葉酸時的二氫葉酸還原酶的活性，使葉酸無法有效地轉(zhuǎn)變?yōu)槎淙~酸和四氫葉酸；影響嘌呤和嘧啶核苷酸合成中一碳單位的轉(zhuǎn)移，減少脫氧胸苷酸的合成，使快速分化的癌細(xì)胞由于缺乏dTMP而不能合成DNA，達(dá)到使細(xì)胞死亡的目的。氨基蝶呤和氨甲蝶呤（葉酸拮抗物）在癌癥治

療中的應(yīng)用嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(55-F-尿嘧啶的抗癌原理5-F-尿嘧啶是胸腺嘧啶核苷酸合成酶的抑制劑；在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的核苷一磷酸和核苷三磷酸后，它可以與酶上的SH基結(jié)合，再與四氫葉酸形成三元復(fù)合物；酶不能去除F，而干擾了脫氧尿嘧啶的甲基化，進(jìn)而不能合成dTMP，也就使快速分化的癌細(xì)胞由于缺乏dTMP而不能合成DNA，達(dá)到使癌細(xì)胞死亡的目的。5-F-尿嘧啶的抗癌原理5-F-尿嘧啶是胸腺嘧啶核苷酸合成

第二節(jié)核酸的代謝第二節(jié)核酸的代謝核酸和核苷酸的降解核酸和核苷酸的降解食物核蛋白蛋白質(zhì)核酸（RNA及DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷磷酸胰、腸核苷酸酶堿基戊糖核苷酶食物核蛋白蛋白質(zhì)核酸（RNA及DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷定義：指所有可以水解核酸的酶。依據(jù)底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNA的酶。RNA酶

(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA的酶。依據(jù)切割部位不同核酸內(nèi)切酶：限制性核酸內(nèi)切酶非限制性核酸內(nèi)切酶核酸外切酶：5′→3′或3′→5′核酸外切酶核酸酶（Nuclease）定義：指所有可以水解核酸的酶。核酸酶（Nuclease）外切核酸酶對核酸的水解位點(diǎn)5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切3得5）外切核酸酶對核酸的水解位點(diǎn)5′ppppOHBpp內(nèi)切核酸酶對RNA的水解位點(diǎn)5′

p

p

p

pOHPyPuPyPy1′

p

p

pGACU

p

p

pGA3′RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

內(nèi)切核酸酶對RNA的水解位點(diǎn)5′ppppOHPyPu——實(shí)際上就是堿基的分解代謝

核苷酸的分解代謝——實(shí)際上就是堿基的分解代謝核苷酸的分解代謝人類嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶一、嘌呤核苷酸的分解人類嘌呤堿的最終AMPGMPHGX黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶一嘌呤堿的分解代謝嘌呤堿的分解代謝不同生物體內(nèi)存在的酶不同，使得嘌呤堿分解的終產(chǎn)物不同

人類和排尿酸動物—尿酸為終產(chǎn)物其它哺乳動物—尿囊素魚類、兩棲類—尿囊酸無脊椎動物、甲殼類—NH3+CO2不同生物體內(nèi)存在的酶不同，使得嘌呤堿分解的終產(chǎn)物不同人類和痛風(fēng)癥痛風(fēng)與嘌呤代謝平衡發(fā)生障礙有關(guān)，其基本生化特征是高尿酸血癥，由于尿酸的溶解度很低，尿酸以鈉鹽或鉀鹽的形式沉積于軟組織及關(guān)節(jié)等處，形成尿酸結(jié)石或關(guān)節(jié)炎。痛風(fēng)癥痛風(fēng)與嘌呤代謝平衡發(fā)生障礙有關(guān)，其基本生化特征是高尿酸二、嘧啶核苷酸的分解嘧啶堿1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷

核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶二、嘧啶核苷酸的分解嘧啶堿1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2OCO2+NH3β-丙氨酸胸腺嘧啶β-脲基異丁酸β-氨基異丁酸H2O丙二酸單酰CoA乙酰CoATCA肝尿素甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰CoATCA糖異生嘧啶堿的分解代謝胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2OCO2+NH3β-核酸代謝課件DNA的復(fù)制DNA的復(fù)制DNA復(fù)制的發(fā)現(xiàn)：

Watson和Crick在提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)之后，又提出了DNA復(fù)制的假說：DNA半保留復(fù)制模型；

1958年，Meselson米西爾森和Stanl斯坦?fàn)柌捎煤?5N重同位素的NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌，放在正常的培養(yǎng)液里繁殖，然后用梯度離心技術(shù)測定分裂時DNA復(fù)制時的密度變化，證實(shí)了DNA的半保留復(fù)制。DNA復(fù)制的發(fā)現(xiàn)：Watson和Crick在提實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行

DNA的半保留復(fù)制

指在DNA聚合酶的作用下，以一個親代DNA分子的兩條鏈為模板，合成兩個結(jié)構(gòu)上完全相同的子代DNA分子的過程。DNA的半保留復(fù)制復(fù)制時間

體細(xì)胞有絲分裂的間期、有性生殖細(xì)胞減數(shù)分裂第一次分裂的間期。復(fù)制時間體細(xì)胞有絲分裂的間期、有性生殖1.破壞氫鍵，打開DNA雙鏈2.游離核苷酸與母鏈堿基互補(bǔ)配對3.配對的游離核苷酸聯(lián)結(jié)為子鏈4.子鏈與模板母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)復(fù)制過程1.破壞氫鍵，打開DNA雙鏈復(fù)制過程1.解旋

DNA分子利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，使得DNA雙鏈的氫鍵斷裂，這樣使得螺旋結(jié)構(gòu)的DNA雙鏈解開。1.解旋2.復(fù)制

以解開的每段DNA鏈（母鏈）為模板，以周圍環(huán)境中游離的脫氧核苷酸為原料，在相關(guān)酶的作用下，按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。3.分配

復(fù)制出來的子代DNA分子，通過細(xì)胞的分裂，被分配到子代細(xì)胞中。2.復(fù)制3.分配

復(fù)制出來的子代D核酸代謝課件核酸代謝課件復(fù)制叉（ReplicationFork）

DNA復(fù)制時，局部雙螺旋解開形成兩條單鏈，這種叉狀結(jié)構(gòu)稱為復(fù)制叉。復(fù)制叉（ReplicationFork）DNA復(fù)制的條件：1.模板：解旋的DNA分子；原料：細(xì)胞中游離的脫氧核苷酸能量：ATP

酶：解旋酶、聚合酶等————可以進(jìn)行人工模擬復(fù)制復(fù)制的條件：復(fù)制的特點(diǎn)：1.DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的；

2.半保留復(fù)制；復(fù)制的特點(diǎn)：需要引物

參與DNA復(fù)制的DNA聚合酶，必須以一段具有3’端自由羥基（3’-OH）的RNA作為引物(primer)，才能開始聚合子代DNA鏈。

RNA引物的大小，在原核生物中通常為50～100個核苷酸，而在真核生物中約為10個核苷酸。RNA引物的堿基順序，與其模板DNA的堿基順序相配對。需要引物雙向復(fù)制

DNA復(fù)制時，以復(fù)制起始點(diǎn)為中心，向兩個方向進(jìn)行復(fù)制。但在低等生物中，也可進(jìn)行單向復(fù)制。雙向復(fù)制

半不連續(xù)復(fù)制（semidiscontinuousreplication）由于DNA聚合酶只能以5’→3’方向聚合子代DNA鏈，即模板DNA鏈的方向必須為3’→5’。因此，分別以兩條親代DNA鏈作為模板聚合子代DNA鏈時的方式是不同的。定義：在DNA復(fù)制過程中，親代DNA分子中以3’→5’方向的母鏈作為模板指導(dǎo)新的鏈以5’→3’方向連續(xù)合成；另一股以5’→3’為方向的母鏈則指導(dǎo)新合成的鏈以5’→3’方向合成1000—2000個核苷酸長度的許多不連續(xù)的片段（崗崎片段）。這種復(fù)制方式稱之為半不連續(xù)復(fù)制。半不連續(xù)復(fù)制由于DNA聚合酶只能以5’→3’方向聚合子代D5’5’3’3’5’5’3’3’5’5’3’3’

前導(dǎo)鏈隨從鏈崗崎片段半不連續(xù)復(fù)制5’5’3’3’5’5’3’3’5’5’3’3’前導(dǎo)鏈隨從以3‘→5’方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在復(fù)制時基本上是連續(xù)進(jìn)行的，其子代鏈的聚合方向?yàn)?‘→3’，這一條鏈被稱為前導(dǎo)鏈(leadingstrand)。而以5'→3'方向的親代DNA鏈為模板的子代鏈在復(fù)制時則是不連續(xù)的，其鏈的聚合方向也是5'→3'，這條鏈被稱為隨從鏈(laggingstrand)。

以3‘→5’方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在復(fù)制時基本上是

由于親代DNA雙鏈在復(fù)制時是逐步解開的，因此，隨從鏈的合成是一段一段的。DNA在復(fù)制時，由隨從鏈所形成的一些子代DNA短鏈稱為岡崎片段(Okazakifragment)。

岡崎片段的大小，在原核生物中約為1000～2000個核苷酸，而在真核生物中約為100個核苷酸。

由于親代DNA雙鏈在復(fù)制時是逐步解開的，因此，隨前導(dǎo)鏈(leadingstrand)：在引物的3’端按5’→3’方向連續(xù)不斷地合成的DNA鏈。隨從鏈(laggingstrand)：在引物的3’端按5’→3’方向不連續(xù)合成的DNA鏈。岡崎片段(Okazakifragment)：隨從鏈上不連續(xù)合成的DNA短片段（不包括引物）前導(dǎo)鏈(leadingstrand)：在引物的3’端按5DNA復(fù)制的條件底物：以四種脫氧核糖核酸為底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。

模板(template)：DNA復(fù)制是模板依賴性的，必須要以親代DNA鏈作為模板。親代DNA的兩股鏈解開后，可分別作為模板進(jìn)行復(fù)制。

引物酶(primase)、引發(fā)體(primosome)、引發(fā)前體和RNA引物DNA聚合酶（DDDP）DNA復(fù)制的條件底物：以四種脫氧核糖核酸為底物，即dA通過DNA分子的復(fù)制，把親代的遺傳信息傳給子代，從而使得前后代保持了一定的連續(xù)性。DNA復(fù)制的意義通過DNA分子的復(fù)制，把親代的遺傳信息傳給子代

1.DNA分子具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)；

2.連接兩條鏈的堿基有互補(bǔ)配對能力。DNA復(fù)制的分子基礎(chǔ)1.DNA分子具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)；DDNA是由四種脫氧核糖核酸所組成的長鏈大分子，是遺傳信息的攜帶者。生物體的遺傳信息就貯存在DNA的四種脫氧核糖核酸的排列順序中。

DNA復(fù)制時每個子代DNA分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這種復(fù)制方式稱半保留復(fù)制。意義：半保留復(fù)制說明DNA在代謝上的穩(wěn)定性。經(jīng)過許多代的復(fù)制，DNA鏈仍可保持完整，這在生物的遺傳上是十分重要的。DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程構(gòu)成了遺傳學(xué)的中心法則。小結(jié)：DNA是由四種脫氧核糖核酸所組成的長鏈大分子，是遺傳信息的攜常用分子生物學(xué)技術(shù)的原理及應(yīng)用常用分子生物學(xué)技術(shù)的原理及應(yīng)用核酸分子雜交(nucleicacidhybridization)：

不同種類的DNA單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對關(guān)系，在適宜的條件可以在不同的分子間形成雜化雙鏈。這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與DNA之間形成，也可以在DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。分子雜交核酸分子雜交(nucleicacidhybridiz復(fù)性RNADNA復(fù)性RNADNA探針：是帶有特殊可檢測標(biāo)記的核酸片段，它具有特定的序列，能夠與待測的核酸片段互補(bǔ)結(jié)合，因此可以用以檢測核酸樣品中存在的特定基因。探針：印跡技術(shù)（BlottingTechnique）將生物大分子物質(zhì)，核酸或蛋白質(zhì)進(jìn)行凝膠電泳分離成若干條帶后，轉(zhuǎn)移（印跡）到固化介質(zhì)（常用NC膜、尼龍膜）上，再與探針進(jìn)行雜交的反應(yīng)。印跡技術(shù)（BlottingTechnique）將生物大分子印跡技術(shù)的類別及應(yīng)用DNA印跡(SouthernBlot)：用于基因組特異基因的定位及檢測，重組質(zhì)粒和噬菌體的分析。RNA印跡(NorthernBlot)：用于RNA的定性分析，比較不同組織和細(xì)胞中同一基因的表達(dá)情況。蛋白質(zhì)的印跡(WesternBlot)：用于蛋白質(zhì)定性,半定量及蛋白質(zhì)相互作用研究。

其他：斑點(diǎn)印跡(dotblotting)、原位雜交(insituhybridization)、DNA芯片技術(shù)(DNAchip)印跡技術(shù)的類別及應(yīng)用DNA印跡(SouthernDNA印跡(SouthernBlot)1、概念：將經(jīng)凝膠電泳分離的DNA片段轉(zhuǎn)移到合適的固相支持物上，再通過特異性探針的雜交檢測被轉(zhuǎn)移的DNA片段的一種方法。這是由E.Southern于1975年首先設(shè)計(jì)應(yīng)用的，因而以其姓氏命名。DNA印跡(SouthernBlot)2、基本過程：（1）酶切：用限制性內(nèi)切酶消化DNA樣品（2）電泳：通過瓊脂糖凝膠電泳將DNA片段按小分離（3）變性：將含有DNA區(qū)帶的凝膠在變性溶液中變性（4）轉(zhuǎn)移：使膠中的DNA分子轉(zhuǎn)移到固相支持物（NC膜或尼龍膜）上（5）固定：在80℃真空條件下加熱或在紫外交聯(lián)儀內(nèi)處理使DNA固定于膜上（6）雜交2、基本過程：①②③①②③3、應(yīng)用：用于基因組DNA、重組質(zhì)粒和噬菌體的分析。3、應(yīng)用：RNA印跡(NorthernBlot)：1、概念：利用與DNA印跡相類似的技術(shù)分析RNA就稱為RNAblot。RNA印跡技術(shù)正好與DNA相對應(yīng)，故被稱為Northernblot。RNA印跡(NorthernBlot)：1、概念：2、基本過程：

與SouthernBlot相似，但有以下不同：RNA分子較小，在轉(zhuǎn)移前無需進(jìn)行限制性內(nèi)切酶切割變性RNA的轉(zhuǎn)移效率比較高2、基本過程：與SouthernBlot相似，但有以下

3、應(yīng)用：（1）檢測某一組織或細(xì)胞中已知的特異mRNA的表達(dá)水平（2）比較不同組織和細(xì)胞中的同一基因的表達(dá)情況3、應(yīng)用：（1）檢測某一組織或細(xì)胞中已知的特異mR蛋白質(zhì)印跡(WesternBlot)1、概念：蛋白質(zhì)在電泳之后可以被從膠中轉(zhuǎn)移和固定到模型材料上，再與溶液中相應(yīng)的蛋白分子相互結(jié)合，其中最常用的是用抗體檢測，因此被稱為免疫印跡。相對于DNA的SouthernBlot和RNA的SouthernBlot，蛋白質(zhì)印跡被稱為WesternBlot。蛋白質(zhì)印跡(WesternBlot)1、概念：2、基本過程：(1)電泳（Electrophoresis）：一般用聚丙烯酰胺凝膠電泳，所用條件總要確保蛋白質(zhì)解離成單個多肽亞基并盡可能減少其相互間的聚集。最常用的方法是將強(qiáng)陰離子去污劑SDS與某一還原劑并用，并通過加熱使蛋白質(zhì)解離后再加樣于電泳凝膠上。2、基本過程：(1)電泳（Electrophoresis）

蛋白質(zhì)從SDS聚丙烯酰胺凝膠轉(zhuǎn)移至固相支持體。前進(jìn)行的Western印跡反應(yīng)大多還是從凝膠上直接把蛋白質(zhì)電轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素濾膜之上。蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)移只有靠電轉(zhuǎn)移方可實(shí)現(xiàn)。(2)轉(zhuǎn)膜(Transfer)：蛋白質(zhì)從SDS聚丙烯酰胺凝膠轉(zhuǎn)移至固相支持體(3)封閉(Blocking)：封閉可能結(jié)合非相關(guān)蛋白的位點(diǎn)以降低這類非特異性結(jié)合背景的效果?，F(xiàn)已設(shè)計(jì)的封閉液有多種，其中脫脂奶粉最為價廉物美，既使用方便又可與通常使用的所有免疫學(xué)檢測系統(tǒng)兼容。只有一種情況，也就是當(dāng)牛奶中可能含有要用Westem印跡法檢測的蛋白質(zhì)時，不能使用脫脂奶粉作為封閉劑。(3)封閉(Blocking)：封閉可能結(jié)合(4)一抗孵育(Primaryantibodyincubation)：

特異性抗體（一抗）和轉(zhuǎn)移膜上相應(yīng)的蛋白分子結(jié)合.(4)一抗孵育(Primaryantibo