BÀI GIẢNG CHUYỂN hóa ACID NUCLEIC

Viết được sơ đồ chi tiết của sự thoái hóa base purin 2.. Nêu được các bước trong quá trình tổng hợp purin và pyrimidin nucleotid 3.. Mô tả được sự tổng hợp ADN hay sự nhân đôi ADN 5.. P

CHUYỂN HÓA ACID NUCLEIC

MỤC TIÊU

1 Viết được sơ đồ chi tiết của sự thoái hóa base purin

2 Nêu được các bước trong quá trình tổng hợp purin và

pyrimidin nucleotid

3 Nêu được các chi tiết về bệnh gút

4 Mô tả được sự tổng hợp ADN hay sự nhân đôi ADN

5 Mô tả được sự tổng hợp ARN hay sự chuyển mã

6 Phân biệt được sự khác biệt giữa sự chuyển mã ở tế

bào nhân sơ và sự chuyển mã ở tế bào nhân thực.

NỘI DUNG

1.THOÁI HÓA ACID NUCLEIC

 Đại cương về thoái hóa acid nucleic

 Thoái hóa nucleotid purin

 Thoái hóa nucleotid pyrimidin

#

1 THOÁI HÓA ACID NUCLEIC

1.1 Sơ đồ tổng quát

Acid nucleic (ADN, ARN)

H2O Nuclease

NucleotidPvc Nucleotidase

Nucleosid

Nucleosidase

Base N + Pentose

1.2 Thoái hóa base purin

nucleosidase Xanthin oxidase

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

ADA deficiency

(ADA)

#

Người Chim Acid uric NT Một số bò sát

Sản phẩm

thoái hóa cuối cùng

Một số bò sát khác

Đa số ĐV có vú Alantoin

Nhuyễn thể

Uricase

Bình thường:

-Acid uric/máu  3 – 6 mg%

-Acid uric /NT  500-800 mg/ 24 giờ

Bệnh “gút” (goutte, gout, thống phong):

• Acid uric/máu : >10mg%  15-20mg%

• Có tinh thể Natri Urat ở sụn, xương …đặc biệt là các khớp

 Viêm khớp cấp

• Sỏi đường tiểu.

#

1.3.Thoái hóa base Pyrimidin Chủ yếu ở gan

#

β-Aminoisobutyrate là tiền chất tạo thành Succinyl-CoA

CoA

2.TỔNG HỢP ACID NUCLEIC

Nguyên liệu:

H3PO4: từ thức ăn

Ribose: từ con đường HMP >Ribose-5- P

Base N: cơ thể tổng hợp.

Hai con đường :

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

• Con đường tận dụng (salvage pathway) : tái sử dụng base nitơ

và nucleosid tự do giải phĩng từ quá trình thối hĩa acid nucleic.

2.1.Tổng hợp Purin và Purin Nucleotid

Purin nucleotid : AMP, IMP,GMP

Từ base PurinQua 2 con đường

Từ Ribose-5- P

Deoxyribonucleotid được tạo thành từ ribonucleotid nhờ

sự khử oxy

# Hai con đường tổng

hợp purin nucleotid

#

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

GIAI ĐOẠN 1 :

Tạo thành 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate(PRPP)

α 5-phosphoribosyl 1 Pyrophosphate

#

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

BỆNH GÚT NGUYÊN PHÁT

PRPP synthase tăng hoạt tính hoặc HGPRT khiếm khuyết:

 tăng tạo purin nucleotid

 tăng acid uric/máu

# Dùng pp đồng vị với 14 C và 15 N  xác định được nguồn gốc các nguyên tử trong nhân Purin:

# 2.2 Tổng hợp Pyrimidin và Pyrimidin nucleotid

2 giai đoạn:

dUMP

dTMP

#

UMP ức chế CAP synthase

TTP không có vai trò trong ức chế ngược trên sự tổng hợp pyrimidin

# Nhiều thuốc dùng trong điều trị (hoá trị K…) tác dụng lên enzym

của quá trình tổng hợp nucleotid

Nguồn gốc các phân tử trên Pyrimidin:

#

3

4 6

KHỬ RIBONUCLEOTID THÀNH

DEOXYRIBONUCLEOTID

• Khử nhóm 2’-hydroxyl của ribonucleotid diP

• Phức hợp enzym ribonucleotid reductase

Sự tạo thành các Nucleosid di và triphosphat:

Bằng pư phosphoryl hĩa

2.4 Tổng hợp ADN

- Mô hình: cấu trúc xoắn đôi

- Watson và Crick: giả thuyết về cơ chế bán bảo tồn của sự tổng hợp ADN.

#

2.4.2.Cấu trúc chạc ba của ADN (replication fork)

#

2.4.3.Quá trình nhân đôi ADN

Ít nhất 20 enzym và yếu tố Protein tham gia

hệ thống Replicase (Replisom) hoạt động với tốc độ rất nhanh và rất chính xác: Tiền chất: 4 loại dNTP

“Bộ máy nhân đôi “

1 Nhận biết điểm mở đầu và tháo xoắn tách biệt 2 sợi ADN mẹ (hệ thống Replicase)

2 loại protein chính tham gia quá trình này :

ADN helicase, tách rời hai sợi

Protein gắn ADN sợi đơn (single strand DNA – binding protein hay SSB protein), giữ cho 2 sợi ADN đơn ở trạng thái rời nhau và ổn định

#

2 Tạo ARN mồi nhờ primase

Primase kết hợp ADN helicase tạo primosom

3.Tổng hợp hai sợi ADN mới nhờ ADN polymerase

(ADN Polymerase III)

-sợi dẫn,

-sợi sau đoạn Okazaki

4 Loại ARN mồi nhờ ADN polymerase I Sau đó các đoạn ADN mới tiếp tục được kéo dài

5 Nối những đoạn ADN mới nhờ ADN ligase

#

2.4.4 Sửa chữa ADN :

E.coli, tỉ lệ sai sót 1/109 – 1010 nucleotid.

Nhờ ADN polymerase I và III có thể lùi lại

tách và loại bỏ nucleotid sai, gắn nucleotid đúng.

ARN polymerase không có tác dụng tự sửa

chữa.

Sự nhân đôi ADN ở tb nhân thật và tb nhân sơ đều tương tự như nhau.

#

2.5.Tổng hợp ARN (Sự chuyển mã)

2.5.1 Ở tb nhân sơ

a Giai đoạn khởi đầu:

ARN polymerase:

Holoenzym: 2’

Enzym lõi (core enzyme): 2’

Tiểu đơn vị  sẽ tìm một điểm có gen khởi động

#

Sự tổng hợp ARN không cần một đoạn mồi

Đầu 5’ của những chuỗi ARN mới đều bắt đầu bằng pppG hoặc pppA

Sự tổng hợp ARN xảy ra theo chiều 5’ 3’, giống sự tổng hợp ADN

b Giai đoạn kéo dài:

Điều chỉnh ARN:

chỉnh sau khi ARN được tổng hợp Một số ARN

được giải mã ngay trong quá trình chuyển mã

• tiền ARNt và tiền ARNr:

- bị cắt đoạn bởi nuclease và được điều chỉnh thành

những sợi ARN mới

- thêm một số nucleotid vào đầu ARN.Ví dụ, CCA

được thêm vào đầu 3’ của một số phân tử ARNt nào chưa có sẵn trình tự chuỗi này ở đầu

- thay đổi về base và ribose của ARNr

một số base được methyl hóa ;

- tạo base hiếm ở ARNt

#

2.5.2.Ở tế bào nhân thật:

a Sự chuyển mã và giải mã phân cách nhau về không gian vàthời gian

• Xảy ra trong nhân

• Tạo ra rất nhiều ARN sau này sẽ thành ARNm

• Những bản sao tiên phát cần có một cái chóp ở đầu 5’ và một đuôi polyA ở đầu 3’

• Hầu hết các tiền ARNm ở tế bào có nhân thật bậc cao đều được qua một quá trình cắt nối (splicing)

#

b ARN ở tế bào có nhân thực được tổng hợp bởi 3 loại

ARN polymerase

Loại Vị trí Bản sao

I Hạch nhân ARNr 18S, 5.8S và28S

II Nhân chất tiền ARNm và ARN hn III Nhân chất ARNt và ARNr 5S

c Những gen khởi động ở tế bào nhân thực có chứa

một hộp TATA và có thêm những trình tự chuỗi

ngược dòng

-5’ TATAAAA

3’ -+1 -25Hộp TATA

d Có những protein đặc hiệu được gọi là những yếu tố chuyển mã (transcription factors) tương tác với

những gen khởi động ở tế bào có nhân thực

e Những chuỗi tăng cường (enhancer sequences) có thể kích

thích sự chuyển mã cách điểm khởi đầu hàng nghìn base

f Tiền ARNm được gắn chóp ở đầu 5’ trong quá trình chuyển mã

• Tiền ARNm:

- chóp 7-methylguanosin ở đầu 5’

- đuôi polyadenylat, dài khoảng 250 gốc A, ở đầu 3’.

- khi bị mất đuôi polyA, nó được chuyển ra khỏi nhân và được dùng làm khuôn cho sự tổng hợp protein.

• ARNt và ARNr : không có chóp.

g Những điểm cắt nối của tiền ARNm thì được xác định đặc hiệu bởi những trình tự chuỗi ở cuối intron

• Cắt loại chính xác intron khỏi tiền ARNm

• Trình tự chuỗi của một intron:

GU ………AG

• Thalassemia:

- do một sự cắt nối sai gây nên

- hậu quả: ARNm được tạo ra sẽ chứa một loạt những mã mà bình thường thì không thấy hiện diện.

Đầu 3’ bình thường của intron