Chuyển hóa acid nucleic

75
Trao đi trc tuyến ti: http://www.mientayvn.com/Y_online.html

Transcript of Chuyển hóa acid nucleic

Page 1: Chuyển hóa acid nucleic

Trao đổi trực tuyến tại:

http://www.mientayvn.com/Y_online.html

Page 2: Chuyển hóa acid nucleic

CHUYEÅN HOÙA ACID NUCLEIC

Page 3: Chuyển hóa acid nucleic

#

MUÏC TIEÂU1. Vieát ñöôïc sô ñoà chi tieát cuûa söï thoaùi hoùa base purin

2. Neâu ñöôïc caùc böôùc trong quaù trình toång hôïp purin vaø pyrimidin nucleotid

3. Neâu ñöôïc caùc chi tieát veà beänh guùt

4. Moâ taû ñöôïc söï toång hôïp ADN hay söï nhaân ñoâi ADN

5. Moâ taû ñöôïc söï toång hôïp ARN hay söï chuyeån maõ

6. Phaân bieät ñöôïc söï khaùc bieät giöõa söï chuyeån maõ ôû teá baøo nhaân sô vaø söï chuyeån maõ ôû teá baøo nhaân thöïc.

Page 4: Chuyển hóa acid nucleic

#

NỘI DUNG1.THOÁI HÓA ACID NUCLEIC

Đại cương về thoái hóa acid nucleic

Thoái hóa nucleotid purin

Thoái hóa nucleotid pyrimidin

2.TỔNG HỢP ACID NUCLEIC

Tổng hợp nucleotid purin

Tổng hợp nucleotid pyrimidin

Tổng hợp DNA

Tổng hợp ARN

Page 5: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 6: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 7: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 8: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 9: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 10: Chuyển hóa acid nucleic

#

1. THOAÙI HOÙA ACID NUCLEIC1.1. Sô ñoà toång quaùt

Acid nucleic (ADN, ARN)H2O Nuclease

NucleotidPvc Nucleotidase

NucleosidNucleosidase

Base N + Pentose

Page 11: Chuyển hóa acid nucleic

#

Base N + Pentose

Purin Pyrimidin

Acid uric NH3 , CO2

Ureâ

Page 12: Chuyển hóa acid nucleic

#

1.2. Thoaùi hoùa base purin

nucleosidase Xanthin oxidase

2 loại phản ứng chủ yếu: khử amin thuỷ phân và oxy hoá

ADA deficiency

(ADA)

Page 13: Chuyển hóa acid nucleic

#

H

Xanthin oxidase

Xanthin

oxidase

Page 14: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 15: Chuyển hóa acid nucleic

#

NgöôøiChim Acid uric NT

Moät soá boø saùt Saûn phaåm

thoaùi hoùa cuoái cuøngMoät soá boø saùt khaùc

Ña soá ÑV coù vuù AlantoinNhuyeãn theå

Uricase

Page 16: Chuyển hóa acid nucleic

#

• Sản phẩm thoái hóa cuối cùng của purin khác nhau giữa các

loài.

• Ở đa số các loài ĐV có vú, acid uric được chuyển thành

allantoin tan trong nước nhờ uricase.

• Ở người, thiếu uricase nên sản phẩm cuối cùng của thoái

hóa purin là acid uric.

Page 17: Chuyển hóa acid nucleic

#

Bình thöôøng:-Acid uric/maùu 3 – 6 mg%-Acid uric /NT 500-800 mg/ 24 giôø

Beänh “guùt” (goutte, gout, thoáng phong):• Acid uric/maùu : >10mg% 15-20mg%• Coù tinh theå Natri Urat ôû suïn, xöông …ñaëc bieät laø caùc khôùp

Vieâm khôùp caáp• Soûi ñöôøng tieåu.

Page 18: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 19: Chuyển hóa acid nucleic

#

1.3.Thoaùi hoùa base PyrimidinChuû yeáu ôû gan

Page 20: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 21: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 22: Chuyển hóa acid nucleic

#

β-Aminoisobutyrate là tiền

chất tạo thành Succinyl-CoA

CoA

Page 23: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.TOÅNG HÔÏP ACID NUCLEIC

Nguyeân lieäu:H3PO4: töø thöùc aênRibose: töø con ñöôøng HMP---->Ribose-5- PBase N: cô theå toång hôïp.

Hai con đường :

• Con đường tổng hợp mới (de novo pathway) : từ những tiềnchất chuyển hóa (acid amin, ribose 5-P, CO2, NH3 )

• Con đường tận dụng (salvage pathway) : tái sử dụng base nitơvà nucleosid tự do giải phóng từ quá trình thoái hóa acidnucleic.

Page 24: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.1.Toång hôïp Purin vaø Purin NucleotidPurin nucleotid : AMP, IMP,GMP.

Töø base PurinQua 2 con ñöôøng

Töø Ribose-5- P

Deoxyribonucleotid được tạo thành từ ribonucleotid nhờ sự khử oxy

Page 25: Chuyển hóa acid nucleic

#

Hai con đường tổng hợp purin nucleotid

Page 26: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 27: Chuyển hóa acid nucleic

#

3 giai đoạn:

Gđ 1: Tổng hợp PRPP từ ribose-5-P

Gđ 2: Trải qua nhiều pư để tạo thành IMP

Gđ 3: Tạo thành AMP và GMP từ IMP

TH purin nucleotid từ ribose 5-phosphat

Page 28: Chuyển hóa acid nucleic

#

GIAI ĐOẠN 1 :Tạo thành 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate(PRPP)

α 5-phosphoribosyl 1 Pyrophosphate

Page 29: Chuyển hóa acid nucleic

#

GIAI ĐOẠN 2 : Tạo thành IMP từ PRPP

Page 30: Chuyển hóa acid nucleic

#

GIAI ĐOẠN 3 : Tạo thành AMP và GMP từ IMP

Adenine ribose-P

Guanine ribose-P

Page 31: Chuyển hóa acid nucleic

#

• Gồm 3 cơ chế ức chếngược (ức chế enzym) ở3 Gđ

• Ở Gđ3 :

IMP AMP cần có GTP

IMP GMP cần có ATP

sự tổng hợp 2nucleotid này có khuynhhướng cân bằng.

1

2

3

ĐIỀU HÒA TỔNG HỢP PURIN NUCLEOTID

Page 32: Chuyển hóa acid nucleic

#

HGPRT

TH purin nucleotid từ việc tái sử dụng base nitơ và nucleosid tự do

Allopurinol allopurinol ribonucleotid bất hoạt (*)

Trong HC Lesch-Nyhan: hoạt tính HGPRT giảm → (*) không xảy ra, nên allopurinol không có tác dụng.

PRPP

HGPRT

Page 33: Chuyển hóa acid nucleic

#

BỆNH GÚT NGUYÊN PHÁT

PRPP synthase tăng hoạt tính hoặc HGPRT khiếm khuyết:

tăng tạo purin nucleotid

tăng acid uric/máu

Page 34: Chuyển hóa acid nucleic

#

Duøng pp ñoàng vò vôùi 14C vaø 15N xaùc ñònh ñöôïc nguoàn goác caùc nguyeân töû trong nhaân Purin:

Page 35: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.2. Toång hôïp Pyrimidin vaø Pyrimidin nucleotid2 giai ñoaïn:

Page 36: Chuyển hóa acid nucleic

#

dUMP

dTMP

Page 37: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 38: Chuyển hóa acid nucleic

#d

1

2

Megaloblastic anemia: do thiếu CTP, TMP, UTP → giảm sản xuất HCĐiều trị bằng Uridin

Page 39: Chuyển hóa acid nucleic

#

ĐIỀU HÒA TỔNG HỢP

PYRIMIDIN NUCLEOTID1

2

CTP ức chế ngược enzym aspartate transcarbam

oylase.

CTP ức chế aspartate transcarbamoylase (hình bên)UMP ức chế CAP synthaseTTP không có vai trò trong ức chế ngược trên sự tổng hợp pyrimidin

Page 40: Chuyển hóa acid nucleic

#

Nhiều thuốc dùng trong điều trị (hoá trị K…) tác dụng lên enzym của quá trình tổng hợp nucleotid

Page 41: Chuyển hóa acid nucleic

#

Nguoàn goác caùc phaân töû treân Pyrimidin:

Page 42: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 43: Chuyển hóa acid nucleic

#

1

3

4

6

Page 44: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.3. Toång hôïp caùc deoxyribonucleotidkhöû oxy ôû C2’

Ribonucleotid Deoxyribonucleotid Quaù trình khaùc nhau ôû caùc loaøi:*E.coli:

NDP dNDP

*Lactobacillus:NTP dNTP

*Toång hôïp caùc dNTP töø dNDP:dNDP dNTP

ATP ADP

Page 45: Chuyển hóa acid nucleic

#

KHỬ RIBONUCLEOTID THÀNH DEOXYRIBONUCLEOTID

• Khử nhóm 2’-hydroxyl của ribonucleotid diP

• Phức hợp enzym ribonucleotid reductase

Page 46: Chuyển hóa acid nucleic

#

Söï taïo thaønh caùc Nucleosid di vaø triphosphat:Bằng pư phosphoryl hóa

Page 47: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.4. Toång hôïp ADN2.4.1.Söï nhaân ñoâi baùn baûo toàn- Moâ hình: caáu truùc xoaén ñoâi- Watson vaø Crick: giaû thuyeát veà cô cheá baùn

baûo toàn cuûa söï toång hôïp ADN.

Page 48: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 49: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.4.2.Caáu truùc chaïc ba cuûa ADN (replication fork)

Page 50: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 51: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.4.3.Quaù trình nhaân ñoâi ADNÍt nhaát 20 enzym vaø yeáu toá Protein tham gia

heä thoáng Replicase (Replisom) hoaït ñoäng vôùi toác ñoä raát nhanh vaø raát chính xaùc:

Tieàn chaát: 4 loaïi dNTP

“Boä maùy nhaân ñoâi “

Page 52: Chuyển hóa acid nucleic

#

Quaù trình nhaân ñoâi ADN, 5 giai ñoaïn:1. Nhaän bieát ñieåm môû ñaàu vaø thaùo xoaén taùch

bieät 2 sôïi ADN meï (heä thoáng Replicase)

2 loaïi protein chính tham gia quaù trình naøy:

ADN helicase, taùch rôøi hai sôïi

Protein gaén ADN sôïi ñôn (single strand DNA –binding protein hay SSB protein), giöõ cho 2 sôïi ADN ñôn ôû traïng thaùi rôøi nhau vaø oån ñònh

Page 53: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 54: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 55: Chuyển hóa acid nucleic

#

2. Taïo ARN moài nhôø primasePrimase keát hôïp ADN helicase taïo primosom

3.Toång hôïp hai sôïi ADN môùi nhôø ADN polymerase (ADN Polymerase III)-sôïi daãn,

-sôïi sau ñoaïn Okazaki

4. Loaïi ARN moài nhôø ADN polymerase I. Sau ñoù caùc ñoaïn ADN môùi tieáp tuïc ñöôïc keùo daøi.

5. Noái nhöõng ñoaïn ADN môùi nhôø ADN ligase

Page 56: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 57: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 58: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.4.4. Söûa chöõa ADN :E.coli, tæ leä sai soùt 1/109 – 1010 nucleotid.Nhôø ADN polymerase I vaø III coù theå luøi laïi

taùch vaø loaïi boû nucleotid sai, gaén nucleotid ñuùng.

ARN polymerase khoâng coù taùc duïng töï söûa chöõa.

Söï nhaân ñoâi ADN ôû tb nhaân thaät vaø tb nhaân sô ñeàu töông töï nhö nhau.

Page 59: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 60: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.5.Toång hôïp ARN (Söï chuyeån maõ)

CCCACAGCCGCCAGTTCCGCTGCGCATTTT

ADN-sợi mã hóa

GGGTGTCGGCGGTCAAGGCGACGCGTAAAA

ADN-sợi khuôn

CCCACAGCCGCCAGUUCCGCUGCGCAUUUU

ARN m

Page 61: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.5.1. ÔÛ tb nhaân sôa. Giai ñoaïn khôûi ñaàu:ARN polymerase: Holoenzym: 2’.Enzym loõi (core enzyme): 2’

Tieåu ñôn vò seõ tìm moät ñieåm coù gen khôûi ñoäng

Page 62: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 63: Chuyển hóa acid nucleic

#

Söï toång hôïp ARN khoâng caàn moät ñoaïn moài. Ñaàu 5’ cuûa nhöõng chuoãi ARN môùi ñeàu baét ñaàu baèng

pppG hoaëc pppA.Söï toång hôïp ARN xaûy ra theo chieàu 5’ 3’, gioáng söï

toång hôïp ADN.

b. Giai ñoaïn keùo daøi:

Page 64: Chuyển hóa acid nucleic

#

ARN Polymerase khoâng coù hoaït tính nuclease. Möùc ñoä sai soùt cuûa söï toång hôïp ARN laø 1/104 hoaëc 1/105

c. Giai ñoaïn keát thuùc

Page 65: Chuyển hóa acid nucleic

#

Ñieàu chænh ARN:• ARNm ñöôïc ñieàu chænh raát ít hoaëc khoâng caàn ñieàu

chænh sau khi ARN ñöôïc toång hôïp. Moät soá ARN ñöôïc giaûi maõ ngay trong quaù trình chuyeån maõ.

• tieàn ARNt vaø tieàn ARNr:- bò caét ñoaïn bôûi nuclease vaø ñöôïc ñieàu chænh thaønh

nhöõng sôïi ARN môùi. - theâm moät soá nucleotid vaøo ñaàu ARN.Ví duï, CCA

ñöôïc theâm vaøo ñaàu 3’ cuûa moät soá phaân töû ARNt naøo chöa coù saün trình töï chuoãi naøy ôû ñaàu.

- thay ñoåi veà base vaø ribose cuûa ARNr. moät soá base ñöôïc methyl hoùa ;

- taïo base hieám ôû ARNt

Page 66: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 67: Chuyển hóa acid nucleic

#

2.5.2.ÔÛ teá baøo nhaân thaät:a. Söï chuyeån maõ vaø giaûi maõ phaân caùch nhau veà khoâng

gian vaøthôøi gian• Xaûy ra trong nhaân.

• Taïo ra raát nhieàu ARN sau naøy seõ thaønh ARNm.

• Nhöõng baûn sao tieân phaùt caàn coù moät caùi choùp ôû ñaàu 5’ vaø moät ñuoâi polyA ôû ñaàu 3’.

• Haàu heát caùc tieàn ARNm ôû teá baøo coù nhaân thaät baäc cao ñeàu ñöôïc qua moät quaù trình caét noái (splicing).

Page 68: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 69: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 70: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 71: Chuyển hóa acid nucleic

#

Page 72: Chuyển hóa acid nucleic

#

b. ARN ôû teá baøo coù nhaân thöïc ñöôïc toång hôïp bôûi 3 loaïi ARN polymerase

Loaïi Vò trí Baûn sao I Haïch nhaân ARNr 18S, 5.8S vaø28S

II Nhaân chaát tieàn ARNm vaø ARN hn

III Nhaân chaát ARNt vaø ARNr 5S

Page 73: Chuyển hóa acid nucleic

#

c. Nhöõng gen khôûi ñoäng ôû teá baøo nhaân thöïc coù chöùa moät hoäp TATA vaø coù theâm nhöõng trình töï chuoãi ngöôïc doøng

-----------5’ TATAAAA 3’---------+1---------25

Hoäp TATA

d. Coù nhöõng protein ñaëc hieäu ñöôïc goïi laø nhöõng yeáu toá chuyeån maõ (transcription factors) töông taùc vôùi nhöõng gen khôûi ñoäng ôû teá baøo coù nhaân thöïc

Page 74: Chuyển hóa acid nucleic

#

e. Nhöõng chuoãi taêng cöôøng (enhancer sequences) coù theå kích thích söï chuyeån maõ caùch ñieåm khôûi ñaàu haøng nghìn base

f. Tieàn ARNm ñöôïc gaén choùp ôû ñaàu 5’ trong quaù trình chuyeån maõ• Tieàn ARNm:

- choùp 7-methylguanosin ôû ñaàu 5’ - ñuoâi polyadenylat, daøi khoaûng 250 goác A, ôû ñaàu 3’.- khi bò maát ñuoâi polyA, noù ñöôïc chuyeån ra khoûi nhaân vaø ñöôïc duøng laøm khuoân cho söï toång hôïp protein.

• ARNt vaø ARNr : khoâng coù choùp.

Page 75: Chuyển hóa acid nucleic

#

g. Nhöõng ñieåm caét noái cuûa tieàn ARNm thì ñöôïc xaùc ñònh ñaëchieäu bôûi nhöõng trình töï chuoãi ôû cuoái intron

• Caét loaïi chính xaùc intron khoûi tieàn ARNm. • Trình töï chuoãi cuûa moät intron:

GU ………………………AG.

• Thalassemia: - do moät söï caét noái sai gaây neân. - haäu quaû: ARNm ñöôïc taïo ra seõ chöùa moät loaït nhöõng maõmaø bình thöôøng thì khoâng thaáy hieän dieän.

Ñaàu 3’ bình thöôøng cuûa intron

Bình thöôøng5’CCTATTGGTCTATTTTCCACCCTTAGGCTGCTG 3’

-thalassemia

5’CCTATTAGTCTATTTTCCACCCTTAGGCTGCTG 3’