CHUYỂN hóa ACID NUCLEIC (hóa SINH)

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’.. Các giai đoạn của sự tái bản:trên E.Coli như sau: - Nhận diệ

CHUYỂN HÓA

ACID NUCLEIC

-Ribonuclease (RNase) thủy phân ARN.

phân ADN.

Endonuclease

- Pentose thoái hóa theo đường chuyển hóa của glucid.

- Base nitơ thoái hóa cho sản phẩm là acid uric, urê

Nucleoprotein Protein thuần Acid nucleic

(Histon protamin) (Polynucleotid)

Pentose Base nitơ

( Ribose, Desoxy ribose) (Purin, Pyrimidin)

3 THOÁI HÓA CÁC BASE NITƠ

Sự thoái hóa các base purin

 Adenin  hypoxanthin Enz: Adenase

 Guanin  xanthin Enz: Guanase

Hypoxanthin, xanthin  acid uric

Enz: oxydase

 Adenosin  inosin  hypoxanthin

 A.uric

Enz: adenosin desaminase, oxydase

Sự thoái hóa các base pyrimidin xảy

ra chủ yếu ở gan và chưa biết rõ.

3.1 Thoái hóa các base loại purin

Adenosin Adenin Guanin

Xanthinoxydase

N N

NH 2

N N Ribose

N N

NH 2

N N

N N

N

NH 2

N NH

N N

NH 2

N NH

N N

O

N N

H 2 N

N

N

N N Ribose N

O

N N

N N

N NH N

O

N N

N N

N N O

O

N HN

N N

N H 2

H O

N N

N H 2

H O

C H3

N N H O

O

C H 3 O

O

H N N

C H 3 Aminoisobutyrat

II TỔNG HỢP ACID NUCLEIC

Acid nucleic được tổng hợp từ các

3 4

5

8 9

(PRPP)

Gln

Glu PPi

R 5'- P

N

H 2 C C NH O

R

H

C H O

5'- P Glycinamid Ribosyl- 5'- P Formyl Glycinamid Ribosyl- 5'- P

FormylGlycinamidin Ribosyl- 5'- P Aminoimidazol Ribosyl- 5'- P

H-CHO

N

H 2 C C N R

H 2 N

CH

5'- P

f 10 F.H 4 Transformylase

Gln

N

H 2 C C NH R

H

C H O

HN HC

CH 2

O

5'- P HOOC

R

H 2 N O

5'- P

C

C N CH

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)

CO 2 +Asp Biotin ATP, Mg ++

Kinosynthetase

Fumarat Adenylo-Succinase

H-CHO

f 10 FH

4

CH O

C

C N CH

N N

C

R

H 2 N O

H 5'- P Transformylase

C N CH

N N

C

R

O C HN

5'- P

C

C N CH

N N

C

R C

HN NH

CH CH 2 HOOC COOH

5'- P

C

C N CH

N N

C

R C

C

R

O C HN

C

R

O C HN

H 2 N

5'- P

Asp H 2 O GTP, Mg ++

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

1.2 Tổng hợp ribonucleotid có base

pyrimidin

Quá trình này gồm 2 giai đoạn:

PRPP rồi bị khử carboxyl tạo

thành uridin monophosphat

(UMP).

- Giai đoạn I : Tạo orotat

H 2 N +

Carbamyl phosphat Aspartat

NH 2 C

N C

C

O COOH

O HO

H

H N

H 2 O Dihydro Orotase

NADH + H + NAD + Dihydro Orotat Dehydrogenase

N C

C

O COOH

O H

H

N C

N C

C

O COOH

O H

R 5 P

UDP UTP

Orotidin-5'-phosphat

PRPP PPi

Orotidylic Pyrophosphorylase

CO2

Orotidylat Decarboxylase

N C

N C

C

O

O H

R 5 P Uridin -5'-monophosphat

'

(UMP) Uridylat

ATP ADP+Pi NH3

N C

Thymidin Synthetase CH3

Cytidin-5'-monophosphat (CTP)

N C

N C

C

O

O H

Tổng hợp deoxyribonucleotid (tt)

(dTTP), dTTP không có ribonucleotid tương ứng, được tổng hợp từ UDP như sau:

UDP dUDP dUMP dTMP (P) 2(P)

dUTP CH 3 dTTP

Reductase

ATP ADP dNDP dTTP

Nucleosid di  Kinase

2 TỔNG HỢP ADN

 Nguyên liệu là các dNTP: deoxyribonucleotid- 5’- tri 

 Enzym xúc tác phản ứng tổng hợp là ADN 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’.

 Phân tử ADN xoắn kép được dùng làm khuôn

S ự tái bản bán bảo tồn của ADN

23

Các giai đoạn của sự tái bản:

trên E.Coli như sau:

- Nhận diện điểm bắt đầu: nhiều protein tham gia sự nhận diện điểm bắt đầu

- Mở vòng xoắn kép ADN được xúc tác

tách ra gọi là chạc ba tái bản.

- Tạo ARN mồi, primase gắn vào điểm bắt đầu xúc tác tổng hợp ARN mồi bổ sung với ADN.

Quá trình tổng hợp ADN

hướng của chạc ba tái bản (5’ - 3’) xúc

này gồm những đoạn khoảng 1000 -

2000 nucleotid gọi là đoạn Okazaki, mỗi đoạn bắt đầu bằng một mẫu ARN mồi rồi

tác tổng hợp đoạn ADN thiếu, các đoạn Okazaki lại được nối liền nhờ xúc tác của ADN ligase

6-41

27

3 TỔNG HỢP ARN

tri phosphat và enzym tổng hợp ARN polymerase

3.1 Quá trình tổng hợp

(replicase: enzym tái bản)

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

hợp sợi ARN (-) bổ sung và xoắn kép với ARN (+) rồi từ ARN (-) lại làm khuôn tổng hợp ARN (+) của virus.

n 1 ATP + n 2 GTP + n 3 CTP + n 4 UTP

ARN polymerase

[(AMP)n 1 - (GTP)n 2 - (CMP)n 3 - (UMP)n 4 ]

+ (n 1 + n 1 + n 1 + n 1 ) PPi

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 ARN.

 ARN polymerase xúc tác tổng hợp ARN của tế bào (ARNr, ARNt, ARNm) từ các ribonucleotid triphosphat giải phóng pyrophosphat, phản ứng cần ADN làm khuôn, các base của ARN tổng hợp bổ sung với một trong hai chuỗi của ADN và phát triển theo hướng 5’ - 3’.

Sự tổng hợp ARN với ADN mồi

5’

5’

5’ 3’

GAGUAGUUGU

U GA G A UGUGUGCC

U GCGAGCU

U CGGU

A G A GGUUU

GC

GUG

o

o

GUGCGUGUGAUAUG

GU A AA A U CG UAGC

G U UAUU

G A GA

G G U GUGUUGCCGCGAG

o

o

UAUCGUUGU

A AG G A UGUUGCU

G U CGUGCG

G UGG

G U A U GUUGUCGGAG

AG

o

o

UUGAGUGCAGAGU

UU AU G GGUGUGU

U AGGACU

G UUA

G A C AU UAUGUCCAG

Co

o

CGGGUGCUAGA

UU AA A G UUUGAU

C U UAUC

A A GA

A U C U GGUGAUUCG

o

o

UCUCAGCUGAGU

U U AA A G CGUUGUU

G A AGA

GC

GA A

GU

A C A GAAUGUGUGGA

o

o

GAGAUGUGUUGUGC

G C UA

GA

G AUU

G G G CU UUGUGCCGUCC

o

o

GCGUGUGUUG

U G AAGA

U G AAGUAUUU

U C A U AU UUAUAGAGCCGC

o

o

GGGUGUUGUU

U U UAG A A UU CUGCU

U GUAGC

G AGGU

G G U UUUGCGCCCA

o

o

UUUGUGUAGU

UA AA A C CGUGAU

G UGGUGUG

G AGAG

U U C UGUGAGCGGGA

o

o

GUUGUGUUAG

UU AG U A UUUGUU

U C CA

GUG

GGGU

C U A GAUAGU

U U UA C A UAAGU

U U CGUGUG

G AGUG

G G U CU AUCGACUGAA

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

Threonine (T)

Tryptophan (W) Tyrosine (Y)

Valine (V)

o

AUGUUGUUAGU

UU AG U G CGUGGAU

G U AGCUU

G AGGU

A G

C G UUUGUUGCAGAG

o

oU

GUUGAACGAUUG G GUAGU

U CGGCGU

G A UUG

A A U GUUAUCAC

Ao

o

AAGAGUGCAGA

AU AU G GGUGU

U A AGCGUA

A A UA

G G GGUUGCCCGUGUG

o

o

GAGAGUGUAGUG

U U UAA A C UG UGUGU

C A UGUC

UA AAA

A C G AUUGUCUU

o

o

AGUGACGUAU

U GG A C UGUCGUU

U C AAAAG

G A GGU

G G C UUUGUGUGCG

o

o

GCGAUAGUUUG

U AG A A UU CCGUU

U A CGCAG

G G GGA

G A A GUUUUGUGCA

o

o

CGUGGCGCGUUAG C A GGUAUGU

G A UAGU

A UAGUG

A G A GUUUUGUGU

o

o

AGAGCGUGAGCGUG C G UAUAU

G C AAGUUUAU

G G U A UUUGAGCCCGCU

o

o

UGUGUGUGUGUGGG C A UAUAGU

U UGGUAAGGGGU

A A U UUGAGUGCAA

o

o

CGUUAGUGUUAG

A AG A A UGCUGCU

U GGGGUG

G AGGU

C U C U GGUGAGUGCG

DỊCH MÃ

RIBOSOME

39

3.4 Sao chép ngược ADN từ ARN/virus

tham gia trực tiếp vào sự tổng hợp ADN gọi

là sao chép ngược:

ARN virus ( có khoảng 10 000 nucleotid) và enzym đi vào tế bào chủ Enzym sao chép ngược xúc tác sự tổng hợp ADN bổ sung

trên ARN virus tạo thành phân tử lai

ARN-ADN.

tế bào chủ Bằng cơ chế này một số

Retrovirus gây ra ung thư, như Rous sarcom virus (còn gọi là Avian Sarcom Virus).

3.5 Sự sao chép ngược của HIV

 Virus gây thiếu hụt miễn dịch ở người

(Human 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:

(3’-Azido 2’, 3’- Dideoxythymin).

 Trong quá trình sao chép ngược ở HIV, AZT Triphosphat gắn vào enzym như một chất ức chế cạnh ranh với

dTTP AZT lại có ái lực cao hơn 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

 Một chất khác cũng có tác dụng

tương tự là DDI (Dideoxyinosin)

Thuốc điều trị HIV

O

CH 2 HO

nucleotid: Phospho Ribosyl Transferase các base purin thoái hóa nhiều tạo acid uric, do đó acid uric trong máu tăng.

 Xung quanh urat kết tinh là tổ chức viêm hình thanh các hạt gut bao quanh mô chết, thường gặp ở các khớp, gây viêm khớp mãn tính.