十二章 核酸代谢课件

第十二章核酸代谢

Chapter12

Metabolismofnucleicacid核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleicacid)的基本单位，人体所需的核苷酸都是由机体自身合成的。食物中的核酸或核苷酸类物质基本上不能被人体所利用。

第十二章核酸代谢

Chapter12Meta1核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用：

①作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。

②作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外，还有GTP，UTP，CTP等。

③参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。

④参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。

⑤作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基，用CDP携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（SAM）等。

核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用：2食物中的核酸通常以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸作用，分解为核酸和蛋白质。核酸在小肠由胰核酸酶催化，水解产生单核苷酸；后者在核苷酸酶的催化下，进一步水解产生磷酸和核苷。核苷在核苷酶的催化下，最后水解产生戊糖和含氮碱。这些水解产物中，只有磷酸和戊糖可被吸收利用。

食物中的核酸通常以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸作用，3核酸的消化膳食核蛋白蛋白质

蛋白代谢

核酸DNA、RNA

胃酸单核苷酸磷酸核苷嘧啶核苷嘌呤核苷核糖或脱氧核糖嘧啶碱核糖或脱氧核糖嘌呤碱胰核酸酶胰、肠核苷酸酶嘌呤核苷酶嘧啶核苷酶核酸的消化膳食核蛋白蛋白质4第一节核酸的分解代谢一、核酸的降解（一）核酸的酸碱水解核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。例如，在0.1mol/LNaOH溶液中，RNA几乎可以完全水解，生成2′-或3′-磷酸核苷；DNA在同样条件下则不受影响。这种水解性能上的差别，与RNA核糖基上2′-OH的邻基参与作用有很大的关系。在RNA水解时，2′-OH首先进攻磷酸基，在断开磷酯键的同时形成环状磷酸二酯，再在碱的作用下形成水解产物。（如图）第一节核酸的分解代谢一、核酸的降解5（二）核酸的酶促降解

1、RNA酶类底物是RNA（1）牛胰核糖核酸酶作用于RNA中嘧啶核苷3’-磷酸与后一个核苷生成的酯键（2）核糖核酸酶T1作用于鸟嘌呤核苷3’-磷酸与后一个核苷生成的酯键(3)核糖核酸酶U2作用于嘌呤核苷3’-磷酸与后一个核苷生成的酯键2、DNA酶类（1）DNA酶Ⅰ（DNaseⅠ）（2）DNA酶Ⅱ（DNaseⅡ）

(3)限制性内切酶EcoRⅠ、HindⅢ、（二）核酸的酶促降解63、非专一性核酸酶类底物可以是RNA也可以是DNA（1）牛脾磷酸二酯酶从5’-OH端开始切（2）蛇毒磷酸二酯酶从3’-OH端开始切二、单核苷酸的分解代谢3、非专一性核酸酶类7三、嘌呤的分解代谢

嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后经氧化生成尿酸(uricacid)，经尿液排出体外。尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。

三、嘌呤的分解代谢8嘌呤核苷酸嘌呤核苷核苷酸酶Pi嘌呤碱+磷酸核糖核苷磷酸化酶尿酸(终产物)嘌呤核苷酸嘌呤核苷核苷酸酶Pi嘌呤碱+9AMPGMP核苷酸酶H2OPi腺苷腺苷脱氨酶H2ONH3次黄苷H2ONH3脱氨酶核苷酸酶H2OPi还原酶NADPH+H+NADP+NH3IMP鸟苷H2OPi核苷磷酸化酶Pi1-磷酸核糖(接下页)嘌呤核苷酸的分解代谢-1AMPGMP核苷酸酶H2OPi腺苷腺苷脱氨酶H2ONH3次黄10（接上页）核苷磷酸化酶Pi磷酸核糖鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化酶H2OO2H2O2鸟嘌呤酶H2ONH3黄嘌呤氧化酶H2O，O2H2O2尿酸嘌呤核苷酸的分解代谢-2（接上页）核苷磷酸Pi磷酸核糖鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化11嘌呤核苷酸分解代谢特点:1、环打不破;2、最终产物:尿酸;3、嘌呤代谢障碍:痛风症血尿酸正常含量:149-416umol/L,溶解度低.嘌呤代谢障碍时,血尿酸浓度升高,尿酸盐结晶沉积于软组织、软骨及关节等处,而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病.嘌呤核苷酸分解代谢特点:1、环打不破;血尿酸正常含量:14912十二章核酸代谢课件13四、嘧啶的分解代谢

嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶的催化下，除去磷酸和核糖，产生的嘧啶碱可在体内进一步分解代谢。不同的嘧啶碱其分解代谢的产物不同，其降解过程主要在肝脏进行。

四、嘧啶的分解代谢嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶14嘧啶核苷酸嘧啶碱+磷酸核糖胞嘧啶尿嘧啶终产物NH3、CO2、β-丙氨酸胸腺嘧啶

NH3、CO2、β-氨基丁酸终产物嘧啶核苷酸嘧啶碱+磷酸核糖胞嘧啶终产物NH3、15（一）胞嘧啶和尿嘧啶的降解：

（一）胞嘧啶和尿嘧啶的降解：16（二）胸腺嘧啶的降解：

（二）胸腺嘧啶的降解：17胞嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+尿嘧啶二氢胸腺嘧啶(接下页)嘧啶硷的分解代谢-1胞嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+尿嘧啶二氢胸腺18(接上页)NADPH+H+NADP+H2O二氢尿嘧啶-脲基异丁酸H2O-脲基丙酸H2N-CH2-CH2-COOH-丙氨酸CO2+NH3H2N-CH2-CH-COOHCH2-氨基异丁酸H2OH2O嘧啶硷的分解代谢-2(接上页)NADPH+H+NADP+H2O二氢尿嘧啶-脲基异19嘧啶核苷酸分解代谢特点:1、环被打破;2、终产物:NH3、CO2.嘧啶核苷酸分解代谢特点:1、环被打破;20第二节核酸的生物合成一、核苷酸的生物合成“从无到有”途径“补救途径”第二节核酸的生物合成21

从头合成途径：

1．概念：

通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径(denovosynthesis)。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。

（一）嘌呤核苷酸的生物合成（一）嘌呤核苷酸的生物合成22十二章核酸代谢课件231.部位:肝脏为主,小肠和胸腺其次.2.原料:天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、谷氨酰胺(Gln)、CO2、一碳基团、5-磷酸核糖3.过程:嘌呤核糖核苷酸的合成1.部位:肝脏为主,小肠和胸腺其次.嘌呤核糖核苷酸的合成24R-5-P1-焦磷酸-5-磷酸核糖（PRPP）AMPATP酶次黄嘌呤核苷酸（IMP）

AMP、GMPR-5-P1-焦磷酸-5-磷酸核糖AMPATP次黄嘌呤核苷酸25图9-2次黄嘌呤碱合成的原料来源甘氨酸R-5’-P6-磷酸葡萄糖图9-2次黄嘌呤碱合成的原料来源甘氨酸R-5’-26天冬氨酸，Mg2+，GTP腺苷酸代琥珀酸合成酶延胡索酸腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸AMPIMPIMP脱氢酶NAD+H2ONADH+H+XMPGMP合成酶谷氨酰氨Mg2+,ATP谷氨酸GMP由IMP合成AMP及GMP天冬氨酸，Mg2+，GTP腺苷酸代琥珀酸延胡索酸腺苷酸代琥珀27NMPNDPNTPATPADPATPADP激酶激酶（N：嘌呤或嘧啶碱基）NMPNDP28AMP腺苷酸代琥珀酸IMPXMPGMP腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NH3NADPHNH3NADP+AMP，GMP，IMP的相互转变AMP腺苷酸代IMPXMPGMP腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NH292．合成步骤：

可分为三个阶段：

⑴次黄嘌呤核苷酸的合成：

首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5'-磷酸核糖合成PRPP(1'-焦磷酸-5'-磷酸核糖)。然后再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸——次黄苷酸（IMP）。

磷酸核糖焦磷酸合成酶

5'-磷酸核糖PRPP→→→→IMP

ATP

2．合成步骤：30

⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成：

IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。

AMP-SAMPIMPXMPGMPAspNAD+Gln⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成：AspNAD+Gln31⑶三磷酸嘌呤核苷的合成：

⑶三磷酸嘌呤核苷的合成：32

（二）补救合成途径：

又称再利用合成途径(salvagepathway)。指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大多数组织细胞中进行。其反应为：

腺嘌呤磷酸核糖转移酶

A+PRPPAMP+PPi

次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶

I/G+PRPPIMP/GMP+PPi

（二）补救合成途径：33

从头合成途径：

从头合成途径（denovosynthesis)是指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。

（二）嘧啶核苷酸的生物合成（二）嘧啶核苷酸的生物合成34嘧啶核苷酸的合成1.部位：肝2.原料：天冬氨酸（Asp）、氨基甲酰磷酸（NH3+CO2）、5-磷酸核糖（R-5-P）3.过程：嘧啶核苷酸的合成1.部位：肝2.原料：天冬氨酸（Asp）、335十二章核酸代谢课件36氨基甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=o=odR-5-P氨基甲酰天冬氨酸嘧啶碱（UMP）合成的元素来源=o=odR-37嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：

1．尿苷酸（uridinemonophosphate)的合成：

在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即UMP。

Gln+CO2+2ATP氨基甲酰磷酸

氨甲酰天冬氨酸乳清酸UMP

嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：382．胞苷酸的合成：

2．胞苷酸的合成：393．脱氧嘧啶核苷酸的合成：

3．脱氧嘧啶核苷酸的合成：40UMPUDP、UTPATPCTP（氨基化GLn）

由UTP生成CTP的反应发生在三磷酸核苷的水平上。UMPU41脱氧核糖核苷酸的合成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸还原而成1.在NDP（核苷二磷酸）水平上：ADPdADPdATPGDPdGDPdGTPCDPdCDPdCTPH2H2OATPADP酶1酶2酶1：核糖核苷酸还原酶酶2：激酶脱氧核糖核苷酸的合成体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸还原而成1422，dTTP的生成UDPdUDPdUMPdTMPdTDPdTTPdCMPH2H2OPi甲基化脱氨基（主要）N5，N10-甲烯四氢叶酸2，dTTP的生成UDPdUDPd43补救合成途径：

由分解代谢产生的嘧啶/嘧啶核苷转变为嘧啶核苷酸的过程称为补救合成途径(salvagepathway)。以嘧啶核苷的补救合成途径较重要。

补救合成途径：44十二章核酸代谢课件45

DNA的生物合成

BiosynthesisofDNADNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子，是遗传信息的携带者。生物体的遗传信息就贮存在DNA的四种脱氧核糖核酸的排列顺序中。

DNA的生物合成

Biosynthesiso46核酸是生物遗传的物质基础,蛋白质是生命活动的体现者.DNA子代DNA信使RNA蛋白质

复制转录翻译密码蛋白质生物合成依赖核酸正常功能,核酸生物合成及基因表达的调节需要蛋白质参与.核酸是生物遗传的物质基础,DNA子代DN47DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。

在RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA分子中。因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代，通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就称为反中心法则。

DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将48二、DNA的生物合成复制复制:以亲代DNA为模板,将亲代DNA上的遗传信息复制到子代DNA分子上的过程.亲代DNA子代DNA复制二、DNA的生物合成复制复制:以亲代DNA为模板,将49转录:以DNA为模板合成与DNA某段核苷酸顺序相对应的RNA分子，将遗传信息传递到RNA分子中的过程.DNARNA转录转录:以DNA为模板合成与DNA某段DNARNA转录50翻译:以RNA中mRNA为模板,按照其核苷酸顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的过程.mRNA蛋白质翻译各种信息各种蛋白质翻译:以RNA中mRNA为模板,按照mRNA蛋白质翻译各种信51中心法则遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译).

转录翻译DNARNA蛋白质

mRNAtRNA

反转录rRNA

转录、翻译RNA（病毒）蛋白质（病毒）

复制复制中心法则遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译).52(一)DNA的复制1、复制方式:半保留复制定义:以DNA分子中的每一条链为模板,通过碱基配对，合成两个新的DNA分子(子代DNA),每个新DNA分子的两条链中，其中一条链来自亲代DNA,另一条链是新合成的。(一)DNA的复制1、复制方式:半保留复制定义:以DNA分子53DNA的半保留复制ATCGATCGTAGCTAGCATCGTAGCATCGTAGCDNA的半保留复制AATTATAT542、DNA的复制过程(四步)基本条件:A、模板DNA(母链);B、原料:三磷酸脱氧核苷

dATP、dGTP、dCTP、dTTP;C、参与DNA复制的酶:

DNA指导的DNA聚合酶、引物酶、连接酶、解链酶等.2、DNA的复制过程(四步)基本条件:A、模板DNA(母链)55(1)DNA复制的起始及RNA引物的生成解旋酶、旋转酶DNA结合蛋白DNA双链

复制叉起始位点引物酶NTPRNA引物(5’3’-OH)(5-100个核苷酸)合成辨认(1)DNA复制的起始及RNA引物的生成解旋酶、旋转酶DNA56DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合57(2)DNA片段的生成DNA双链5’3’5’3’DNA聚合酶(5’3’)连续合成不连续合成冈崎片段完整DNA双链连接(2)DNA片段的生成DNA双链5’3’5’3’DNA聚合酶58DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合59(3)RNA引物的水解RNA引物

DNA核酸酶DNADNA聚合酶延长(3)RNA引物的水解RNA引物60(4)完整DNA分子的形成DNA连接酶DNADNADNA(4)完整DNA分子的形成DNA连接酶DNADNADNA61DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白引物RNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶RNA引物解旋酶DNA聚合酶复制叉移动方向

5，3，3，5，3，5，DNA复制过程模式图DNA旋转酶ATPADP+PiDNA结合62DNAdependentDNApolymerase——DDDPDNAdependentRNApolymerase——DDRPRNAdependentRNApolymerase——RDRPRNAdependentDNApolymerase——RDDPDNAdependentDNApolymerase——63DNA复制的特点

一、半保留复制

DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semi-conservativereplication)。

DNA复制的特点一、半保留复制64DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M.Meselson和F.Stahl所完成的实验所证明。该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约十五代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。将大肠杆菌移至只含14N的培养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取DNA，作密度梯度离心，可得到下列结果：

DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M.Mesel65二、有一定的复制起始点DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。

二、有一定的复制起始点66三、需要引物

参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA作为引物(primer)，才能开始聚合子代DNA链。RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。RNA引物的碱基顺序，与其模板DNA的碱基顺序相配对。

三、需要引物67四、双向复制

DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制（如滚环复制）。

四、双向复制68五、半不连续复制

由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，即模板DNA链的方向必须为3'→5'。因此，分别以两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。

五、半不连续复制69以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基本上是连续进行的，其子代链的聚合方向为5'→3'，这一条链被称为领头链(leadingstrand)。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时则是不连续的，其链的聚合方向也是5'→3'，这条链被称为随从链(laggingstrand)。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基本上是70由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的，因此，随从链的合成也是一段一段的。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazakifragment)。

冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。

由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的，因此，随从链的合成也71DNA复制的条件

一、底物

以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotidetriphosphate)为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。

(dNMP)n+dNTP(dNMP)n+1+PPi

DNA复制的条件一、底物72二、模板(template)

DNA复制是模板依赖性的，必须要以亲代DNA链作为模板。亲代DNA的两股链解开后，可分别作为模板进行复制。

二、模板(template)73三、引发体和RNA引物

引发体(primosome)由引发前体与引物酶（primase）组装而成。引发前体是由若干蛋白因子聚合而成的复合体。在原核生物中，引发前体至少由六种蛋白因子构成。蛋白i、蛋白n、蛋白n”、蛋白dnaC与引物预合成有关，蛋白n’与蛋白dnaB与识别复制起始点有关，并具有ATPase活性。引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP），该酶以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物(primer)，以提供自由的3'-OH，使子代DNA链能够开始聚合。

三、引发体和RNA引物74四、DNA聚合酶(DDDP)（一）种类和生理功能：

在原核生物中，目前发现的DNA聚合酶有三种，分别命名为DNA聚合酶Ⅰ（polⅠ），DNA聚合酶Ⅱ（polⅡ），DNA聚合酶Ⅲ（polⅢ），这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。参与DNA复制的主要是polⅢ和polⅠ。

四、DNA聚合酶(DDDP)（一）种类和生理功能：75polⅠ为单一肽链的大分子蛋白质,可被特异的蛋白酶水解为两个片段，其中的大片段称为Klenowfragment，具有5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶的活性。

polⅠ为单一肽链的大分子蛋白质,可被特异的蛋白酶水解为两76polⅢ由十种亚基组成，其中α亚基具有5'→3'聚合DNA的酶活性，因而具有复制DNA的功能；而ε亚基具有3'→5'外切酶的活性，因而与DNA复制的校正功能有关。

polⅢ由十种亚基组成，其中α亚基具有5'→3'聚合DNA77

原核生物中的三种DNA聚合酶

polⅠpolⅡpolⅢ5'→3'聚合酶活性+++5'→3'外切酶活性+-+3'→5'外切酶活性+++生理功能去除引物,填补缺口未知DNA复制修复损伤校正错误校正错误原核生物中的三种DNA聚合酶

78在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种，分别命名为DNA聚合酶α（polα），DNA聚合酶β（polβ），DNA聚合酶γ（polγ），DNA聚合酶δ（polδ），DNA聚合酶ε（polε）。其中，参与染色体DNA复制的是polα（延长随从链）和polδ（延长领头链），参与线粒体DNA复制的是polγ，polε与DNA损伤修复、校读和填补缺口有关，polβ只在其他聚合酶无活性时才发挥作用。

在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种，分别命名为DNA79（二）DNA复制的保真性：

为了保证遗传的稳定，DNA的复制必须具有高保真性。DNA复制时的保真性主要与下列因素有关：

1．遵守严格的碱基配对规律；

2．DNA聚合酶在复制时对碱基的正确选择；

3．对复制过程中出现的错误及时进行校正。

（二）DNA复制的保真性：80五、DNA连接酶

DNA连接酶(DNAligase)可催化两段DNA片段之间磷酸二酯键的形成，而使两段DNA连接起来。五、DNA连接酶81DNA连接酶催化的条件是：①需一段DNA片段具有3'-OH，而另一段DNA片段具有5'-Pi基；②未封闭的缺口位于双链DNA中，即其中有一条链是完整的；③需要消耗能量，在原核生物中由NAD+供能，在真核生物中由ATP供能。

DNA连接酶催化的条件是：①需一段DNA片段具有3'-OH82六、单链DNA结合蛋白

单链DNA结合蛋白（singlestrandbindingprotein,SSB）又称螺旋反稳蛋白（HDP）。这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作用为：①使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNA，便于以其为模板复制子代DNA；②保护单链DNA，避免核酸酶的降解。

六、单链DNA结合蛋白83七、解螺旋酶

解螺旋酶（unwindingenzyme）

，又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。目前发现存在至少存在两种解螺旋酶。

七、解螺旋酶84八、拓扑异构酶(topoisomerase)

拓扑异构酶Ⅰ可使DNA双链中的一条链切断，松开双螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。拓扑异构酶Ⅱ可切断DNA双链，使DNA的超螺旋松解后，再将其连接起来。大肠杆菌拓朴异构酶Ⅰ的结构八、拓扑异构酶(topoisomerase)大肠杆菌拓朴异85DNA生物合成过程

一、复制的起始

DNA复制的起始阶段，由下列两步构成。

（一）预引发：

1．解旋解链，形成复制叉：

由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。单链DNA结合蛋白（SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。

DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为复制叉。

DNA生物合成过程一、复制的起始862．引发体组装：

由蛋白因子（如dnaB等）识别复制起始点，并与其他蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。

2．引发体组装：87（二）引发：

在引物酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RNA片段，从而获得3'端自由羟基（3'-OH）。

（二）引发：88二、复制的延长

（一）聚合子代DNA：

由DNA聚合酶催化，以3'→5'方向的亲代DNA链为模板，从5'→3'方向聚合子代DNA链。在原核生物中，参与DNA复制延长的是DNA聚合酶Ⅲ；而在真核生物中，是DNA聚合酶α(延长随从链)和δ（延长领头链）。

二、复制的延长（一）聚合子代DNA：89（二）引发体移动：

引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，随从链重新合成RNA引物，继续进行链的延长。

（二）引发体移动：90十二章核酸代谢课件91三、复制的终止

（一）去除引物，填补缺口：

在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ来水解去除RNA引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。而在真核生物中，RNA引物的去除，由一种特殊的核酸酶来水解，而冈崎片段仍由DNA聚合酶来延长。

三、复制的终止（一）去除引物，填补缺口：92（二）连接冈崎片段：

在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。

（二）连接冈崎片段：93（三）真核生物端粒的形成：

端粒（telomere）是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。其共同的结构特征是由一些富含G、C的短重复序列构成，可重复数十次至数百次。

（三）真核生物端粒的形成：94线性DNA在复制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出现缩短。故需要在端粒酶（telomerase）的催化下，进行延长反应。端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体，它可以其RNA为模板，通过逆转录过程对末端DNA链进行延长。

线性DNA在复制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出现95端粒酶(telomerase)的作用机制端粒酶(telomerase)的作用机制96滚环复制滚环复制97某些病毒以RNA为模板,合成DNA的过程,称为逆转录.催化上述反应的酶称为逆转录酶,又称RNA指导的DNA聚合酶.该酶存在于所有致瘤RNA病毒中,其功能可能与被病毒感染的细胞的恶性转化有关.(二)逆转录过程某些病毒以RNA为模板,合催化上述反应的酶称为逆转录酶,又称98

RNARNA-DNA双链DNA逆转录酶逆转录酶复制或表达插入宿主细胞DNA中

病毒蛋白mRNA

转录（病毒）（杂交体）翻译(DNA破坏)(细胞癌变)RNARNA-DNA99十二章核酸代谢课件100DNA的损伤与修复

一、DNA的损伤（突变）

由自发的或环境的因素引起DNA一级结构的任何异常的改变称为DNA的损伤，也称为突变（mutation）。常见的DNA的损伤包括碱基脱落、碱基修饰、交联，链的断裂，重组等。

DNA的损伤与修复一、DNA的损伤（突变）101（一）引起突变的因素：

1．自发因素：

(1)自发脱碱基：由于N-糖苷键的自发断裂，引起嘌呤或嘧啶碱基的脱落。每日可达近万个核苷酸残基。

(2)自发脱氨基：胞嘧啶自发脱氨基可生成尿嘧啶，腺嘌呤自发脱氨基可生成次黄嘌呤。每日可达几十到几百个核苷酸残基。

(3)复制错配：由于复制时碱基配对错误引起的损伤，发生频率较低。

（一）引起突变的因素：1022．物理因素：

由紫外线、电离辐射、X射线等引起的DNA损伤。其中，X射线和电离辐射常常引起DNA链的断裂，而紫外线常常引起嘧啶二聚体的形成，如TT，TC，CC等二聚体。这些嘧啶二聚体由于形成了共价键连接的环丁烷结构，因而会引起复制障碍。

2．物理因素：1033．化学因素：

(1)脱氨剂：如亚硝酸与亚硝酸盐，可加速C脱氨基生成U，A脱氨基生成I。

3．化学因素：104

(2)烷基化剂：这是一类带有活性烷基的化合物，可提供甲基或其他烷基，引起碱基或磷酸基的烷基化，甚至可引起邻近碱基的交联。

(3)DNA加合剂：如苯并芘，在体内代谢后生成四羟苯并芘，与嘌呤共价结合引起损伤。

(4)碱基类似物：如5-FU，6-MP等，可掺入到DNA分子中引起损伤或突变。

(5)断链剂：如过氧化物，含巯基化合物等，可引起DNA链的断裂。

(2)烷基化剂：这是一类带有活性烷基的化合物，可提供105（二）DNA突变的类型：

（二）DNA突变的类型：106碱基的转换碱基的转换107（三）DNA突变的效应：

1．同义突变：基因突变导致mRNA暗码子第三位碱基的改变但不引起暗码子意义的改变，其翻译产物中的氨基酸残基顺序不变，但有时可引起翻译效率降低。

2．误义突变：基因突变导致mRNA暗码子碱基被置换，其意义发生改变，翻译产物中的氨基酸残基顺序发生改变。

3．无义突变：基因突变导致mRNA暗码子碱基被置换而改变成终止暗码子，引起多肽链合成的终止。

4．移码突变：基因突变导致mRNA暗码子碱基被置换，引起突变点之后的氨基酸残基顺序全部发生改变。

（三）DNA突变的效应：108二、DNA损伤的修复

DNA损伤的修复方式可分为直接修复和取代修复两大类。

二、DNA损伤的修复DNA损伤的修复方式可分为直接修复和取109（一）直接修复：

1．光复活：（lightrepairing）：

这是一种广泛存在的修复作用。光复活能够修复任何嘧啶二聚体的损伤。其修复过程为：光复活酶（photo-lyase)识别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物→在300～600nm可见光照射下，酶获得能量，将嘧啶二聚体的丁酰环打开，使之完全修复→光复活酶从DNA上解离。

（一）直接修复：110

2．转甲基作用：

在转甲基酶的催化下，将DNA上的被修饰的甲基去除。此时，转甲基酶自身被甲基化而失活。

3．直接连接：

DNA断裂形成的缺口，可以在DNA连接酶的催化下，直接进行连接而封闭缺口。

2．转甲基作用：111（二）取代修复：

1．切除修复(excisionrepairing)：

这也是一种广泛存在的修复机制，可适用于多种DNA损伤的修复。该修复机制可以分别由两种不同的酶来发动，一种是核酸内切酶，另一种是DNA糖苷酶。

（二）取代修复：112十二章核酸代谢课件113

2．重组修复(recombinationrepairing)：

这是DNA的复制过程中所采用的一种有差错的修复方式。

2．重组修复(recombinationrepairi114

3．SOS修复：

这是一种在DNA分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制时出现的修复机制，以SOS借喻细胞处于危急状态。

DNA分子受到长片段高密度损伤，使DNA复制过程在损伤部位受到抑制。

损伤诱导一种特异性较低的新的DNA聚合酶，以及重组酶等的产生。

由这些特异性较低的酶继续催化损伤部位DNA的复制，复制完成后，保留许多错误的碱基，从而造成突变。

3．SOS修复：115十二章核酸代谢课件116RNA的生物合成——转录

BiosynthesisofRNA

在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA链为模板合成RNA，从而将DNA所携带的遗传信息传递给RNA的过程称为转录（Transcription）。

经转录生成的RNA有多种，主要的是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA和HnRNA。RNA的生物合成——转录

Biosynthe117定义:以DNA为模板合成与DNA某段核苷酸顺序相对应的RNA分子，将遗传信息传递到RNA分子中的过程.DNARNA转录原料:四种NTP(ATPGTPCTPUTP)定义:以DNA为模板合成与DNA某段DNARNA转录原料:四118遗传信息:即DNA片段中的核苷酸排列顺序.RNA的生物合成转录分类:mRNAtRNArRNA特点:以DNA双链中的一条链的某个片段为模板.有意义链:有指导转录作用的一条DNA链.反意义链:无转录功能的一条DNA链.遗传信息:即DNA片段中的核苷酸排列顺序.RNA的生物合成119RNA的转录过程(三步)1.起始DNA特殊位点启动子RNA聚合酶结合DNA解旋形成第一个磷酸二酯键RNA的转录过程(三步)1.起始DNA特殊位点启动子RNA聚120TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’5’3’3’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’TCGAGTACAGCTCATG1212.延长催化酶:RNA聚合酶酶移动方向:沿DNA模板3’5’方向RNA合成方向:5’3’原则:在有意义链上碱基互补配对2.延长催化酶:RNA聚合酶酶移动方向:沿DNA模板RNA合122TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’3’3’5’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’TCGAGTACAGCTCATG1233.终止DNA终止转录信号RNA聚合酶识别转录终止RNA聚合酶及新RNA链脱落转录完成3.终止DNA终止转录信号RNA聚合酶识别转录终止RNA聚合124TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶反意义链有意义链RNAPPi5’5’3’3’5’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’起终TCGAGTACAGCTCATG125哺乳动物细胞中,RNA聚合酶和DNA主要分布在细胞核内,因而RNA主要在细胞核内合成.转录合成的RNA是rRNA、tRNA、mRNA的前体,还需经过加工修饰后才具有生物学功能.哺乳动物细胞中,RNA聚合酶和126RNA转录合成的特点

一、转录的不对称性

转录(transcription)的不对称性就是指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，从而将遗传信息由DNA传递给RNA。

RNA转录合成的特点一、转录的不对称性127对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。能够转录RNA的那条DNA链称为有意义链(模板链），而与之互补的另一条DNA链称为反意义链（编码链）。有意义链反意义链5’5’3’3’5’5’对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上128二、转录的连续性

RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚合酶的催化下，连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需再进行连接。合成的RNA中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子；如含有几个基因的遗传信息，则称为多顺反子。

二、转录的连续性129三、转录的单向性

RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为3'→5'，而RNA链的合成方向为5'→3'。

三、转录的单向性130四、有特定的起始和终止位点

RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点，特定起始点和特定终止点之间的DNA链构成一个转录单位，通常由转录区和有关的调节顺序构成。

四、有特定的起始和终止位点131RNA转录合成的条件

一、底物

四种核糖核苷酸，即ATP，GTP，CTP，UTP。

二、模板

以一段单链DNA作为模板。

RNA转录合成的条件一、底物132三、RNA聚合酶（DDRP）

这是一种不同于引物酶的依赖DNA的RNA聚合酶。该酶在单链DNA模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下，不需要引物，即可从5'→3'聚合RNA。

三、RNA聚合酶（DDRP）133原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，即α2ββ'σ。σ亚基与转录起始点的识别有关，而在转录合成开始后被释放，余下的部分（α2ββ'）被称为核心酶，与RNA链的聚合有关。

原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，即α2ββ'σ。134大肠杆菌RNA聚合酶全酶大肠杆菌RNA聚合酶全酶135真核生物中的RNA聚合酶可按其对α-鹅膏蕈碱敏感性而分为三种，它们均由10～12个大小不同的亚基所组成，结构非常复杂，其功能也不同。

真核生物中的RNA聚合酶可按其对α-鹅膏蕈碱敏感性而分为三种136酵母RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ酵母RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ137四、终止因子

1．ρ蛋白：这是一种六聚体的蛋白质，亚基的分子量为50kd。该蛋白因子能识别终止信号，并能与RNA紧密结合，导致RNA的释放。

2．nusA蛋白：为一分子量69kd的酸性蛋白，它能与RNA及RNA聚合酶相结合，在终止部位使两者被释放。

四、终止因子138五、激活因子

目前已知激活因子为降解产物基因激活蛋白（CAP），又称为cAMP受体蛋白（CRP）。是一种二聚体蛋白质，亚基分子量为23kd。该蛋白与cAMP结合后，刺激RNA聚合酶与起始部位结合，从而起始转录过程。

五、激活因子139RNA转录合成的基本过程

识别、起始、延长、终止四个阶段一、识别

原核生物RNA聚合酶中的σ因子识别转录起始点，并促使核心酶结合形成全酶复合物。被辨认的区段就是位于转录起始点-35区的TTGACA序列。酶与该区结合后，即滑动至-10区的TATAAT序列（Pribnow盒）

，并启动转录。

RNA转录合成的基本过程

识别、起始、延长、终止四140原核生物中转录起始区的共同序列原核生物中转录起始区的共同序列141位于基因上游，与RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些DNA顺序称为启动子（promoter)。

位于基因上游，与RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些D142真核生物的转录起始区上游也存在一段富含TA的顺序，被称为Hogness盒或TATA盒。

除此之外，在真核生物中还可见到其他带共性的序列，如CAAT盒及GC盒等。真核生物的转录起始区上游也存在一段富含TA的顺序，被称为Ho143真核生物的转录起始较为复杂。目前已知RNA聚合酶Ⅱ至少有六种不同的蛋白因子参与转录复合体的形成。这些蛋白因子被称为转录因子（trans-criptionalfactor,TF)。包括

TFⅡA，TFⅡB，TFⅡD，TFⅡE，TFⅡF，TFⅡ-I。

真核生物的转录起始较为复杂。目前已知RNA聚合酶Ⅱ至少有六种144转录因子

功

能

TFⅡA稳定TFⅡD结合TFⅡB促进polⅡ结合TFⅡD辨认TATA盒TFⅡEATPaseTFⅡF解旋酶真核生物RNA聚合酶Ⅱ转录因子及其功能转录因子145二、起始

RNA聚合酶全酶促使局部双链解开，并催化ATP或GTP与另外一个三磷酸核苷聚合，形成第一个3',5'-磷酸二酯键。

二、起始146三、延长

σ因子从全酶上脱离，余下的核心酶继续沿DNA链移动，按照碱基互补原则，不断聚合RNA。

三、延长147四、终止

RNA转录合成的终止机制有两种：1．自动终止：模板DNA链在接近转录终止点处存在相连的富含GC和AT的区域，使RNA转录产物形成寡聚U及发夹形的二级结构，引起RNA聚合酶变构及移动停止，导致RNA转录的终止。2．依赖辅助因子的终止：由终止因子(ρ因子)识别特异的终止信号，并促使RNA的释放。

四、终止148十二章核酸代谢课件149真核生物RNA转录后的

加工修饰

一、mRNA的转录后加工

1．加帽(addingcap)：

即在mRNA的5'-端加上m7GTP的结构。此过程发生在细胞核内，即HnRNA即可进行加帽。

加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5'-端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对G进行甲基化。

真核生物RNA转录后的

加工修饰一、mRNA的150十二章核酸代谢课件151

2．加尾(addingtail)：

这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去3'-端一些过剩的核苷酸，然后再加入polyA。polyA结构与mRNA的半寿期有关。

2．加尾(addingtail)：152

3．剪接（splicing)：

真核生物中的结构基因基本上都是断裂基因。结构基因中能够指导多肽链合成的编码顺序被称为外显子，而不能指导多肽链合成的非编码顺序就被称为内含子。

真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA参与构成的核蛋白体参加，通过形成套索状结构而将内含子切除掉。

3．剪接（splicing)：153十二章核酸代谢课件154

4．内部甲基化：

由甲基化酶催化，对某些碱基进行甲基化处理。

4．内部甲基化：155真核生物mRNA的转录后加工修饰真核生物mRNA的转录后加工修饰156二、tRNA的转录后加工主要有以下几种加工方式：切断。剪接。化学修饰。二、tRNA的转录后加工主要有以下几种加工方式：157三、rRNA的转录后加工三、rRNA的转录后加工158

第二节原核生物基因表达的调控一、原核基因转录调节特点（一）σ因子决定RNA聚合酶识别特异性（二）操纵子模型的普遍性（三）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性第二节原核生物基因表159二、乳糖操纵子调节机制（一）乳糖操纵子(lacoperon)的结构调控区CAP结合位点启动序列操纵序列结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：

透酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNA二、乳糖操纵子调节机制（一）乳糖操纵子(lacoperon160I（1111bp）POZ（3063bp）Y（800bp）A（800bp）启动子（85bp）调节基因操纵子基因（35bp）结构基因终止子ImRNA阻遏蛋白结合到操纵子基因阻止结构基因的转录（a）无乳糖情况（阻遏状态）I（1111bp）I（1111bp）POZ（3063bp）Y（800bp）A161（二

）乳糖操纵子的调节机制1、阻遏蛋白的负性调节(negativecontrolofrepressor)

无乳糖(nolactose):lac操纵子处于阻遏状态(repression)有乳糖(presenceoflactose)lac操纵子即可被诱导(derepression,induction)

诱导剂(inducer):别乳糖、半乳糖、IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）（二）乳糖操纵子的调节机制无乳糖(nolactose)162乳糖操纵子(lacoperon)的调控方式

乳糖操纵子(lacoperon)的调控方式163负调控：由阻遏蛋白起抑制表达作用的调控方式，

称负调控负调控：由阻遏蛋白起抑制表达作用的调控方式，称负调控1642、CAP的正性调节

（PositiveControlofCAP）CAP(cataboliteactivatorprotein)—分解代谢基因激活蛋白同二聚体DNA结合区

cAMP(cyclicAMP)结合位点2、CAP的正性调节

（PositiveControlo165十二章核酸代谢课件166十二章核酸代谢课件1673、

协调调节(coordinateregulation)

负性调节与正性调节协调合作阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用

如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从P上解聚仍无转录活性3、协调调节(coordinateregulation168☆葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖葡萄糖可降低cAMP浓度，阻碍其与CAP结合从而抑制转录结论：lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖☆葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖169

第三节

真核生物基因表达的调控一、真核基因结构特点：1、真核基因组结构庞大：30亿个碱基对2、

单顺反子(monocistron)：一个结构基因经转录、翻译生成一个RNA分子，一条多肽链。有很多真核蛋白质由几条不同的多肽链组成，因此存在多个基因协调表达的问题。9第三节真核生物基因表达的调控91703、重复序列重复序列有：高度重复序列、中度重复序列、单拷贝序列。

4、基因不连续性：在结构基因两侧存在不被转录的非编码序列（往往是调控区）。在编码基因内部尚有一些不为蛋白质编码的间隔序列，称为内含子(intron)，而编码序列为外显子(exon)。3、重复序列171十二章核酸代谢课件172

二、RNApolII转录起始的调节（一）

顺式作用元件

5’

3’

转录起始点RNA聚合酶IImRNABAAB转录的起始点RNA聚合酶IImRNA顺式作用元件概念二、RNApolII转录起始的调节5’3’转录起始1731、启动子：真核基因的启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件（module)，包括至少一个转录起始点以及一个以上的功能组件。真核生物；（1）TATA盒：转录上游-25—-30bp对转录准确起始有重要作用；（2）CAAT盒和GC盒：-30—-110bp之间，影响转录效率。

1、启动子：真核基因的启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一174十二章核酸代谢课件1752、增强子：远离转录起始点（1~30kb）、决定基因的时间、空间特异性表达、增强启动子转录活性的DNA序列，其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。特点：1）、无方向性；2）、远距离作用；3、沉默子（Silencer）：基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。2、增强子：176十二章核酸代谢课件177（二

）反式作用因子(trans-actingfactor)1、转录因子：

（1）基本转录因子(generaltranscriptionfactor,TF)：是RNApol结合启动子必需的一组蛋白质因子，决定三种RNA聚合酶转录的类别。

（二）反式作用因子(trans-actingfacto178（2）特异转录因子（specialtranscriptionfactors）：为个别基因转录需要，决定该基因的时间、空间特异性表达。（2）特异转录因子（specialtranscriptio179转录激活因子：凡是通过protein-DNA，protein-protein相互作用起正性转录调节作用的因子。

②

转录抑制因子：凡是通过protein-DNA，protein-protein相互作用起负性转录调节作用因子。

转录激活因子：凡是通过protein-DNA，protein1802.转录调节因子结构反式作用因子有三个结构域：DNA结合结构域、转录活化结构域二聚化结构域。2.转录调节因子结构181DNA结合结构域的几种形式1）、

螺旋—环—螺旋

2）、

锌指结构

3）、

亮氨酸拉链

DNA结合结构域的几种形式1）、螺旋—环—螺旋182

1）、

螺旋—环—螺旋（helix-loop-helix，HLH）

1）、螺旋—环—螺旋（helix-loop-helix1832）、

锌指结构(zincfinger)2）、锌指结构(zincfinger)184

3）、

亮氨酸拉链

3）、亮氨酸拉链185（三）mRNA转录激活及其调节polⅡTFⅡHTAFTFⅡFTAFTAFTFⅡATFⅡBTBP真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的转录起始复合物TATADNATBP相关因子（三）mRNA转录激活及其调节polⅡTFⅡHTAFTFⅡ186TFⅡD是唯一能与DNA特异位点即TATA结合的转录因子，其他转录因子和聚合酶按以下顺序依次结合：TATATFⅡDTFⅡATFⅡBRNAPolⅡ/TFⅡFTFⅡEPIC全部结合完成后形成的DNA蛋白质复合物称为转录前起始复合物（pre-initiationcomplex，PIC）TFⅡD是唯一能与DNA特异位点即TATA结合的187第十二章核酸代谢

Chapter12

Metabolismofnucleicacid核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleicacid)的基本单位，人体所需的核苷酸都是由机体自身合成的。食物中的核酸或核苷酸类物质基本上不能被人体所利用。

第十二章核酸代谢

Chapter12Meta188核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用：

①作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。

②作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外，还有GTP，UTP，CTP等。

③参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。

④参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。

⑤作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基，用CDP携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（SAM）等。

核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用：189食物中的核酸通常以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸作用，分解为核酸和蛋白质。核酸在小肠由胰核酸酶催化，水解产生单核苷酸；后者在核苷酸酶的催化下，进一步水解产生磷酸和核苷。核苷在核苷酶的催化下，最后水解产生戊糖和含氮碱。这些水解产物中，只有磷酸和戊糖可被吸收利用。

食物中的核酸通常以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸作用，190核酸的消化膳食核蛋白蛋白质

蛋白代谢

核酸DNA、RNA

胃酸单核苷酸磷酸核苷嘧啶核苷嘌呤核苷核糖或脱氧核糖嘧啶碱核糖或脱氧核糖嘌呤碱胰核酸酶胰、肠核苷酸酶嘌呤核苷酶嘧啶核苷酶核酸的消化膳食核蛋白蛋白质191第一节核酸的分解代谢一、核酸的降解（一）核酸的酸碱水解核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。例如，在0.1mol/LNaOH溶液中，RNA几乎可以完全水解，生成2′-或3′-磷酸核苷；DNA在同样条件下则不受影响。这种水解性能上的差别，与RNA核糖基上2′-OH的邻基参与作用有很大的关系。在RNA水解时，2′-OH首先进攻磷酸基，在断开磷酯键的同时形成环状磷酸二酯，再在碱的作用下形成水解产物。（如图）第一节核酸的分解代谢一、核酸的降解192（二）核酸的酶促降解

1、RNA酶类底物是RNA（1）牛胰核糖核酸酶作用于RNA中嘧啶核苷3’-磷酸与后一个核苷生成的酯键（2）核糖核酸酶T1作用于鸟嘌呤核苷3’-磷酸与后一个核苷生成的酯键(3)核糖核酸酶U2作用于嘌呤核苷3’-磷酸与后一个核苷生成的酯键2、DNA酶类（1）DNA酶Ⅰ（DNaseⅠ）（2）DNA酶Ⅱ（DNaseⅡ）

(3)限制性内切酶EcoRⅠ、HindⅢ、（二）核酸的酶促降解1933、非专一性核酸酶类底物可以是RNA也可以是DNA（1）牛脾磷酸二酯酶从5’-OH端开始切（2）蛇毒磷酸二酯酶从3’-OH端开始切二、单核苷酸的分解代谢3、非专一性核酸酶类194三、嘌呤的分解代谢

嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后经氧化生成尿酸(uricacid)，经尿液排出体外。尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。

三、嘌呤的分解代谢195嘌呤核苷酸嘌呤核苷核苷酸酶Pi嘌呤碱+磷酸核糖核苷磷酸化酶尿酸(终产物)