Chuyển Hóa Acid Nucleic

Các giai đoạn của sự tái bản: Sơ đồ tái bản dựa vào sự thực nghiệm trên E.Coli như sau: nhận diện điểm bắt đầu giúp cho primase tổng helicase, nơi hai sợi được tách ra gọi là chạc ba tá

CHUYỂN HOÁ

ACID NUCLEIC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y KHOA HUẾ

Endonuclease

2 SỰ THOÁI HÓA CỦA

Nucleoprotein Protein thuần Acid nucleic

(Histon protamin) (Polynucleotid)

Pentose Base nitơ

( Ribose, Desoxy ribose) (Purin, Pyrimidin)

3 Thoái hóa các base có nitơ

 Adenin, guanin bị thủy phân thành

hypoxanthin và xanthin bởi adenase,

guanase

xanthin oxydase

 Adenosin bị khử amin bởi adenosin

desaminase tạo inosin rồi oxy hóa cho

chủ yếu ở gan và chưa biết rõ

3.1 Thoái hóa base loại purin

Adenosin Adenin Guanin

Acid uric

Adenosin H

2 O Adenase H O 2 Guanase H2O desaminase

NH 3 NH3 NH3 Nucleosidase

Inosin Hypoxanthin Xanthin [O]

Xanthinoxydase

N N

NH2

N N Ribose

N N

NH2

N N

N N

N

NH2

N NH

N N

NH2

N NH

N N

NH2

N N

O

N N

N N

N NH N

O

N N

N N

N N O

O

N HN

3.2 Thoái hóa loại base pyrimidin

N N

N H 2

H O

N N

N H 2

H O

C H 3

N N H O

H 2 N C H 2 C H C O O H

C H 3

Aminoisobutyrat

II TỔNG HỢP ACID NUCLEIC

Acid nucleic được tổng hợp từ các

nucleotid triphosphat (NTP)

1 TỔNG HỢP NUCLEOTID

Nucleotid được tổng hợp từ những nguyên

liệu và theo những quá trình khác nhau

1.1 Tổng hợp ribonucleotid có base purin

N

N N

5

8 9

-Giai đoạn 2:

Tạo nhân imidazol của purin.

H2C C NH O

N

H2C C NH O

H-CHO

N

H2C C N R

HN HC

CH2

O

5'- P HOOC

R

H2N O

5'- P

C

C NCH

N N

C

R

O

C HN

5'- P

5-Amino-4-carboxamid imidazol ribosyl-5'- P

5-Formamido-4-carboxamid imidazol ribosyl-5'- P

Inosin-5'-monophosphat

(IMP)

CO2 +Asp Biotin ATP, Mg ++

Kinosynthetase

Fumarat Adenylo-Succinase

H-CHO

f10FH

4

CH O

C

C NCH

N N

C

R

H2N O

H 5'- P Transformylase

-Giai đoạn 4: acid inosinic acid adenylic và acid guanylic

(IMP) Inosin-5'-monophosphat

C

C N CH

N

N C

R

O

C HN

R C

HN NH

R C

Adenylosuccinat synthetase

Succinoadenin nucleotid

Fumarat Adenylo succinase

Adenosin-5'-monophosphat

(AMP) Acid adenylat

NAD+NADH+H+[O]

Xanthosin-5'-monophosphat Gln

Glu

ATP

Guanosin-5'-monophosphat

(GMP)

Tổng hợp các mononucleotid từ các base tự do:

 Hypoxanthin + PRPP acid inosinic + PPi

 Adenin + PRPP acid adenylic + P

Adenin Phosphoribosyl transferase (AMP)

 Adenosin + ATP acid adenylic + PPi

Nucleosid - Kinase (AMP)

1.2 Tổng hợp ribonucleotid có base

pyrimidin

Quá trình này gồm 2 giai đoạn:

aspartat tạo thành orotat.

khử carboxyl tạo thành uridin monophosphat (UMP).

- Giai đoạn I: Tạo orotat:

H2N

C

O P O

HOOC

CH2C COOH

H2N +

Carbamyl phosphat Aspartat

NH2C

N C

C

O HO

H

N C

H2O Dihydro Orotase

NADH + H + NAD+Dihydro Orotat Dehydrogenase

Giai đoạn II: Tạo UMP,UMP phosphoryl hoá 2 lần tạo UTP, UTP amin hóa tạo thành CTP

Orotat

N C

N C

C

O H

H

N C

N C

C

O H

UDP UTP

Orotidin-5'-phosphat

PRPP PPi

Orotidylic Pyrophosphorylase

CO 2

Orotidylat Decarboxylase

N C

N C

C

O

O H

Uridin -5'-monophosphat

'

(UMP) Uridylat

ATP ADP+Pi

NH 3

N C

Thymidin Synthetase

CH 3

Cytidin-5'-monophosphat (CTP)

N C

N C

C

O

O H

Nucleosid di  Kinase

2 Tổng hợp ADN

5’- tri

polymerase (I, II, III) ADN polymerase I xúc tác gắn mononucleotid, mononucleotid vào nhóm OH ở vị trí 3’ của ADN mồi để kéo dài theo hướng 5’ - 3’.

S ự tái bản bán tồn của ADN

Các giai đoạn của sự tái bản:

 Sơ đồ tái bản dựa vào sự thực nghiệm trên E.Coli như sau:

nhận diện điểm bắt đầu giúp cho primase tổng

helicase, nơi hai sợi được tách ra gọi là chạc ba tái bản

tác tổng hợp ARN mồi bổ sung với ADN

TẠO ADN

 * Một sợi được tổng hợp liên tục theo hướng của

polymerase III

 * Sợi kia tổng hợp không liên tục, sợi này gồm những đoạn khoảng 1000 - 2000 nucleotid gọi là đoạn Okazaki, mỗi đoạn bắt đầu bằng một mẫu

polymerase III, sau đó ARN mồi được tách ra bởi enzym exonuclease, polynuclase I xúc tác tổng hợp đoạn ADN thiếu, các đoạn Okazaki lại được nối liền nhờ xúc tác của ADN ligase

6-41

6-49

3 TỔNG HỢP ARN

phosphat và enzym tổng hợp ARN polymerase

3.1 Quá trình tổng hợp

 3.1.1 ARN polymerase phụ thuộc ARN

(replicase: enzym tái bản)

-Đây là sự nhân đôi ARN của virus trong tế bào chủ trong quá trình nhiễm trùng:

ARN (+) của virus dùng làm khuôn để tổng hợp sợi

ARN (-) lại làm khuôn tổng hợp ARN (+) của virus

ARN-pol

ATG TAC

A.12A: UNIVERSAL GENETIC CODE

TTT Phe F TCT Ser S TAT Tyr Y TGT Cys C

TTC Phe F TCC Ser S TAC Tyr Y TGC Cys C

TTA Leu L TCA Ser S TAA Stop * TGA stop *

TTG Leu L TCG Ser S TAG Stop * TGG Trp W

CTT Leu L CCT Pro P CAT His H CGT Arg R

CTC Leu L CCC Pro P CAC His H CGC Arg R

CTA Leu L CCA Pro P CAA Gln Q CGA Arg R

CTG Leu L CCG Pro P CAG Gln Q CGG Arg R

ATT Ile I ACT Thr T AAT Asn N AGT Ser S

ATC Ile I ACC Thr T AAC Asn N AGC Ser S

ATA Ile I ACA Thr T AAA Lys K AGA Arg R

ATG Met M ACG Thr T AAG Lys K AGG Arg R

GTT Val V GCT Ala A GAT Asp D GGT Gly G

GTC Val V GCC Ala A GAC Asp D GGC Gly G

GTA Val V GCA Ala A GAA Glu E GGA Gly G

GTG Val V GCG Ala A GAG Glu E GGG Gly G

A.12B: VERTEBRATE MITOCHONDRIAL GENETIC CODE

TTT Phe F TCT Ser S TAT Tyr Y TGT Cys C

TTC Phe F TCC Ser S TAC Tyr Y TGC Cys C

TTA Leu L TCA Ser S TAA Stop * TGA Trp W

TTG Leu L TCG Ser S TAG Stop * TGG Trp W

CTT Leu L CCT Pro P CAT His H CGT Arg R

CTC Leu L CCC Pro P CAC His H CGC Arg R

CTA Leu L CCA Pro P CAA Gln Q CGA Arg R

CTG Leu L CCG Pro P CAG Gln Q CGG Arg R

ATT Ile I ACT Thr T AAT Asn N AGT Ser S

ATC Ile I ACC Thr T AAC Asn N AGC Ser S

ATA Met M ACA Thr T AAA Lys K AGA Stop *

ATG Met M ACG Thr T AAG Lys K AGG Stop *

GTT Val V GCT Ala A GAT Asp D GGT Gly G

GTC Val V GCC Ala A GAC Asp D GGC Gly G

GTA Val V GCA Ala A GAA Glu E GGA Gly G

GTG Val V GCG Ala A GAG Glu E GGG Gly G

A.12C: INVERTEBRATE MITOCHONDRIAL GENETIC CODE

(DROSOPHILA)

TTT Phe F TCT Ser S TAT Tyr Y TGT Cys C TTC Phe F TCC Ser S TAC Tyr Y TGC Cys C TTA Leu L TCA Ser S TAA Stop * TGA Trp W TTG Leu L TCG Ser S TAG Stop * TGG Trp W CTT Leu L CCT Pro P CAT His H CGT Arg R CTC Leu L CCC Pro P CAC His H CGC Arg R CTA Leu L CCA Pro P CAA Gln Q CGA Arg R CTG Leu L CCG Pro P CAG Gln Q CGG Arg R ATT Ile I ACT Thr T AAT Asn N AGT Ser S ATC Ile I ACC Thr T AAC Asn N AGC Ser S ATA Met M ACA Thr T AAA Lys K AGA Ser S ATG Met M ACG Thr T AAG Lys K AGG Ser S GTT Val V GCT Ala A GAT Asp D GGT Gly G GTC Val V GCC Ala A GAC Asp D GGC Gly G GTA Val V GCA Ala A GAA Glu E GGA Gly G GTG Val V GCG Ala A GAG Glu E GGG Gly G

A.12D: FLATWORM MITOCHONDRIAL GENETIC CODE

TTT Phe F TCT Ser S TAT Tyr Y TGT Cys C TTC Phe F TCC Ser S TAC Tyr Y TGC Cys C TTA Leu L TCA Ser S TAA Stop * TGA Trp W TTG Leu L TCG Ser S TAG Stop * TGG Trp W CTT Leu L CCT Pro P CAT His H CGT Arg R CTC Leu L CCC Pro P CAC His H CGC Arg R CTA Leu L CCA Pro P CAA Gln Q CGA Arg R CTG Leu L CCG Pro P CAG Gln Q CGG Arg R ATT Ile I ACT Thr T AAT Asn N AGT Ser S ATC Ile I ACC Thr T AAC Asn N AGC Ser S ATA Ile I ACA Thr T AAA Asn N AGA Ser S ATG Met* M ACG Thr T AAG Lys K AGG Ser S GTT Val V GCT Ala A GAT Asp D GGT Gly G GTC Val V GCC Ala A GAC Asp D GGC Gly G GTA Val V GCA Ala A GAA Glu E GGA Gly G GTG Val* V GCG Ala A GAG Glu E GGG Gly G

Note: Asterisks (*) indicate initiation and termination codons used in platyhelminths.

Tổng hợp protein

G A G U A G U U G U

U GA G A UGU G U G C C UGCGA G C U

U CGGU

A G A GGUU U

GC

GUG

o

o

G U G C G U G U G A U A U G

GU A AA A U CG U A G C

G U UAU U

G A GA

G G U GUGUU G C C G C G A G

o

o

U A U C G U U G U

A AG G A UGU U G C U

G U CGU G C G

G UGG

G U A U GUUG U C G G A G

AG

o

o

U U G A G U G C A G A G U

UU AU GGGU G U G U

U AGGA C U

G UU A

G A C AU UAUU G U C C A G

Co

o

C G G G U G C U A G A

UU AA A G UUU G A U

C U UAU C

A A GA

A U C U GGUG A U U C G

o

o

U C U C A G C U G A G U

U U AA A G CGU U G U U

G A AGA

GC

GA A

GU

A C A GAAU G U G U G G A

o

o

G A G A U G U G U G U G C

G C UA

GA

G A U U

G G G CU UUGU G C C G U C C

o

o

G C G U G U G U U G

U G A A G A

U G AAG U A U U U

U C A U AU UUAU A G A G C C G C

o

o

G G G U G U U G U U

U U UAG A A UU C U G C U

U GUAG C

G AGU

G G U UUUG C G C C C A

o

o

U U U G U G U A G U

UA AA A C CGUG A U

G UGGU G U G

G AGAG

U U C UGUG A G C G G G A

o

o

G U U G U G U U A G

U U AG U A UU U G U U

U C CA

GUG

GGGU

C U A GAUA G U

U U UA C A UA A G U

U U CGU G U G

G AGUG

G G U CU AUUC G A C U G A A

o

Alanine (A)

Arginine (R)

Asparagine (N)

Aspartate (D) Cysteine (C)

Glutamine (Q)

Glutamate (E)

Glycine (G) Histidine

(H)

Isoleucine (I) Leucine (L1)

Leucine (L2) Lysine (K)

Methionine (M)

Phenylalanine

(P) Proline (F)

Serine Serine

(S1) (S2)

Threonine (T)

Tryptophan (W) Tyrosine (Y)

Valine (V)

o

A U G U U G U U A G U

UU AG U G CG U G G A U

G U AGC U U

G AGGU

A G

C G UUU G U U G C A G A G

o

oU

G U U G A A C G A UUG G GUA G U

U CGGC G U

G A UUG

A A U GUUA U U U A

o

o

A A G A G U G C A G A

AU AU G GGUG U

U A AGC G U A

A A UA

G G GGUUG C C C G U G U G

o

o

G A G A G U G U A G U G

U U UAA A C UG U G U G U

C A UGU C

UA AAA

A C G AUUG U C U U

o

o

A G U G A C G U A U

U GG A C UGU C G U U

U C AAA A G

G A GGU

G G C UUUG U G U G C G

o

o

G C G A U A G U U U G

U AG A A UU C C G U U

U A CGC A G

G G GGA

G A A GUUU U G U G C A

o

o

C G U G G C G C G U UAG C A G G U A U G U

G A UAG U

A UAGU G

A G A GUUU U G U G U

o

o

A G A G C G U G A G C GUG C G UA U A U

G C AAG U UUAU

G G U A UUUG A G C C C G C U

o

o

U G U G U G U G U G U GGG C A UAUA G U

U UGGU A A GGGGU

A A U UUGA G U G C A A

o

o

C G U UA G U G U U A G

A AG A A UGC U G C U

U GGGG U G

G AGGU

C U C U GGUG A G U G C G

DỊCH MÃ

RIBOSOME

Polyribosome (polysome)

Sự nhân đôi của virus trong tế bào

chủ

3.1.2.ARN polymerase phụ thuộc ADN

(transcriptase: enzym sao chép)

 Sự tổng hợp ribonucleotid 5’ monophosphat trong ARN là một quá trình sao chép bởi vì các thông tin di truyền chứa trong ADN được sao chép sang

bào (ARNr, ARNt, ARNm) từ các ribonucleotid triphosphat giải phóng pyrophosphat, phản ứng

bổ sung với một trong hai chuỗi của ADN và phát triển theo hướng 5’ - 3’

Sự tổng hợp ARN với ADN mồi

ADN, Mg++

 n1ATP + n2GTP + n3CTP + n4UTP

ARN polymerase

[(AMP)n1 - (GMP)n2 - (CMP)n3 - (UMP)n4] + (n1 + n2 + n3 + n4)Ppi

polymerase của bacteria, Rifampicin gắn vào chuỗi bêta, được dùng để điều trị lao

3.3 Sự hoàn thiện ARN sau sao chép

 Các ARN sau khi được tổng hợp theo quá trình sao chép là những phân tử ARN sơ cấp, còn gọi là

phân tử tiền ARN Các phân tử này phải qua một quá trình hoàn thiện để tạo thành các ARN trưởng thành hay ARN hoàn thiện

 Sự hoàn thiện các ARN gồm các giai đoạn:

nhân

3.4 Sao chép ngược ADN từ

ARN/virus

 Một vài ARN virus ở trong tổ chức động vật tham gia trực tiếp vào sự tổng hợp ADN gọi là sao chép

 Một số Retrovirus gây ra ung thư

 Trong nhiễm trùng, bộ gen trên chuỗi đơn ARN

vào tế bào chủ Enzym sao chép ngược xúc tác sự tổng hợp ADN bổ sung trên ARN virus tạo thành

chủ Bằng cơ chế này một số Retrovirus gây ra

Sarcom Virus)

3.5 Sự sao chép ngược của HIV

 - Virus gây thiếu hụt miễn dịch ở người (Humain Immunodeficiency Virus: HIV), nguyên nhân

của hội chứng thiếu hụt miễn dịch (Acquired

Immune Deficiency Syndrome:AIDS) do Retro Virus, được phân lập năm 1983

 HIV có bộ gen là ARN, trên đó có đoạn gen Env chịu sự đột biến rất nhanh, đồng thời sự sao chép ngược của HIV gấp 10 lần các sự sao chép đã biết

 Lợi dụng tính chất này người ta đã tìm ra một loại thuốc gây đột biến trong quá trình sao chép ngược của HIV để điều trị nhiễm HIV

3.6.Thuốc điều trị HIV

 Đó là chất AZT, AZT là chất dẫn xuất của thymin:

Triphosphat gắn vào enzym như một chất ức chế

dTTP AZT có thể gắn vào đầu 3’ của chuỗi

ARN, nhưng vì AZT không có nhóm OH ở 3’ tự

do, chuỗi ARN đến đó sẽ bị dừng không kéo dài thêm nữa

DDI (Dideoxyinosin)

Thuốc điều trị HIV

O

CH2HO

III RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA

ACID NUCLEIC

 Bình thường acid uric trong máu khoảng 3 -

một người nhưng thay đổi theo chế độ ăn, ăn nhiều purin (gan, thận ) lượng acid uric trong nước tiểu tăng

 Trong trường hợp thiếu enzym tổng hợp nucleotid:

hóa nhiều tạo acid uric, do đó acid uric trong máu tăng

4 SỰ SỬA CHỮA ADN

- Do sai lầm khi kẹp đôi trong quá trinhg tái bản

- Do yếu tố ngoạI lai: nhiệt độ, tia tử ngoại, tia X…

 4.2.Các hệ thống sửa chữa: do hàng loạt enzym, protein:

Sự tăng acid uric do bệnh lý

 Trong bệnh tăng bạch cầu, bệnh goutte lượng acid uric trong máu tăng 7 - 8mg/100ml, đặc biệt trong bệnh goutte đồng thời với sự tăng nồng độ acid uric trong máu và nước tiểu, có sự lắng đọng tinh thể urat ở sụn, bao gân, túi nháy của các khớp, đôi

kết tinh là tổ chức viêm hình các hạt goutte bao quanh mô chết, thường gặp ở các khớp gây viêm khớp mãn tính

Sự tổn thương do tia tử ngoại:

Các base bị khử amin, xúc tác bởI enzym thuỷ phân tự phát: AG, Hypoxantin, CU

N N

O O

O P

O

OH

N O

O O

O P

O

OH O

Các hoá chất gây nên sự amin:

Guanin Xantin

N N

NH2

O

R

N N O

R

O Cytosin Uracil

N N

N N

NH2

R

N N

N N O

N N O

R HO

N N

N N O

R

NH2

Sự metyl hoá do hoá chất: Dimetyl sulfat

N

N

N

N R

Guanin 6-O-Metyl Guanin

Tạo liên kết đồng hoá trị do tia tử ngoại tạo nên cấu trúc dime: T=T

Ánh sáng mặt trờI tạo ra liên kết

O O

P

N

O O

O

O N

P