《环境分子生物学》课程教学课件（讲稿）第3章 物质降解和转化的基本原理 3-3 核酸-代谢调节

第3章物质降解和转化的基本原理

第3章 物质降解和转化的基本原理 2

3.5核酸的代谢大核酸代谢概述核酸的分解代谢核苷酸的生物合成

3.5 核酸的代谢 • 核酸代谢概述 • 核酸的分解代谢 • 核苷酸的生物合成 3

一、核酸代谢概述核酸是遗传信息的分子基础，主要参与遗传信息的贮存、传递以及破译过程。包括：核糖核酸和脱氧核糖核酸。核酸的基本单位是核苷酸由3部分组成：一个碱基（含氮化合物）、一个五碳糖（戊糖）和一个磷酸基团碱基：嘧啶、嘌呤戊糖：核糖、脱氧核糖碱基碱基CH2HHOHOHH核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸

核酸是遗传信息的分子基础, 主要参与遗传信息的 贮存、传递以及破译过程。包括：核糖核酸和脱氧核 糖核酸。 核酸的基本单位是核苷酸。 由3部分组成：一个碱基（含氮化合物）、一个 五碳糖（戊糖）和一个磷酸基团。 碱基：嘧啶、嘌呤 戊糖：核糖、脱氧核糖 一、核酸代谢概述 4

核酸代谢基本过程食物核蛋白蛋白质<」胃酸→核酸(RNA及DNA)核酸酶核苷酸核苷酸酶磷酸核苷核苷酶碱基←戊糖嘌呤核糖5嘧啶脱氧核糖

核酸代谢基本过程 食物核蛋白 蛋白质 核酸（RNA及DNA） 胃酸 核苷酸 核酸酶 核苷 磷酸 核苷酸酶 碱基 戊糖 核苷酶 嘌呤 嘧啶 核糖 脱氧核糖 5

二、核酸的分解代谢(1）林核酸分解为核苷酸片段降解核酸的酶：核酸酶（降解磷酸二酯键）按分解底物有核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶按专一性有非特异性和特异性两种按水解方式有：内切和外切两种方式。外切：3°-外切、5'-外切内切酶外切酶外切酶3'HOb

二、核酸的分解代谢 （1）核酸分解为核苷酸片段 降解核酸的酶：核酸酶（降解磷酸二酯键） 按分解底物有核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶 按专一性有非特异性和特异性两种。 按水解方式有：内切和外切两种方式。 外切：3 -外切、5 -外切 A T G A C T G C 3′ HO 5′ 外切酶 外切酶 内切酶 6

内切酶按水解部位有：水解3-OH和磷酸的酯键和5-OH和磷酸的酯键的酶，产物分别为5°-磷酸寡聚核苷酸和3'-磷酸寡聚核苷酸外切酶：水解DNA和RNA3'或5末端的磷酸二酯键内切酶3'HO蛇毒磷酸牛脾磷酸二酯酶酯酶53'HOOHHON7N5'-核苷酸3'-核苷酸

A T G A C T G C 3′ HO 5′ 内切酶 内切酶按水解部位有：水解3-OH和磷酸的酯键和5-OH和磷酸的 酯键的酶，产物分别为5-磷酸寡聚核苷酸和3-磷酸寡聚核苷酸 外切酶：水解DNA和RNA 3或5末端的磷酸二酯键 蛇毒磷酸 二酯酶 牛脾磷酸 二酯酶 A T G A C T G C 3′ HO 5′ HO 5-核苷酸 N OH N 3-核苷酸 7

RNADNA5'End5'End核酸的结构0O-A5'CHOH磷酸二核酸一级结构是通酯键过35-磷酸二酯键连接的核苷酸序列OHOG没有特别指定时任何核苷酸序列都是按OH8照5一3方向读写。C右图DNA片段可简OH写为ATGCAAHOHHHH3'End3'End

核酸一级结构是通 过3ˊ, 5ˊ-磷酸二酯键连接 的核苷酸序列。 没有特别指定时， 任何核苷酸序列都是按 照5ˊ→3ˊ方向读写。 右图DNA片段可简 写为 ATGCA 磷酸二 酯键 核酸的结构

特异性酶限制性内切酶：可识别DNA上的碱基序列专一性位点，其碱基长度是4~8个碱基，将两条链同时切开形成粘性末端（如EcoRD和非粘性末端（如Haell）HaelllEcoRI3'—N-C-C-G-G-N— 5'3'N-C-T-T-A-A-G-N5'-N-G-G-C-C-N35'-N-G-A-A-T-T-C-N- 3'G-N3'N-C-T-T-A-A-N-C-CG-G-N—5S-N-GC-C-N-35.A-A-T-T-C-NN-G-G3

特异性酶——限制性内切酶：可识别DNA上的碱基序列 专一性位点，其碱基长度是4~8个碱基，将两条链同时切开形 成粘性末端(如EcoRI)和非粘性末端（如 HaeIII ）。 9

限制性内切酶的应用PlasmidDNA片段和载体在体外连接VectorCleavage siteForeignDNA利用限制酶取得具有粘:T00000.500000000005109000005900010(a性末端或平整末端的DNA片CleavagebyEcoRiendonucleaseCleavage sites段，获得重组DNACleavageby EcoRIendonucleaseAATTAATTAATTTOTUOICOHAUTTAATTAATTAABamH (320)AnnealingSwa (390)Sca (420)1PuV (500)SapI(3959)ApREcORTSwa(820)NotIIPstI(950)BseRM13Ori+Dra (1030)SaptI(3828)PsaftSap I(3818)(b)5010bpEco(1330)DNAligaseorECoRI(1500)Bsa BI (3495)Mno(1799)rorlac1Sca(1852)PmeI (3448)Afe(1932)Las (1993)BstEII(2659)Afe(2310)Kas (2476)BSSHII(2644)Bss(2529)植物表达载体Plasmidchimera0

10 限制性内切酶的应用 利用限制酶取得具有粘 性末端或平整末端的DNA片 段，获得重组DNA DNA片段和载体在体外连接

DNA重组技术质粒含目的基因的外源DNA限制性酶切限制性酶切DNA连接酶目的基因福重组质粒非转化菌转化筛选山受体菌转化菌扩增

11 DNA重组技术