Chuyển hóa acid nucleic

1. Trao đổi trực tuyến tại:
http://www.mientayvn.com/Y_online.html

2. CHUYEÅN HOÙA
ACID NUCLEIC

3. #
MUÏC TIEÂU
1. 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.

4. #
NỘI DUNG
1.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

5. #

6. #

7. #

8. #

9. #

10. #
1. THOAÙI HOÙA ACID NUCLEIC
1.1. Sô ñoà toång quaùt
Acid nucleic (ADN, ARN)
H2O Nuclease
Nucleotid
Pvc Nucleotidase
Nucleosid
Nucleosidase
Base N + Pentose

11. #
Base N + Pentose
Purin Pyrimidin
Acid uric NH3 , CO2
Ureâ

12. #
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)

13. #
H
Xanthin oxidase
Xanthin
oxidase

14. #

15. #
Ngöôøi
Chim Acid uric NT
Moät soá boø saùt
Saûn phaåm
thoaùi hoùa cuoái cuøng
Moät soá boø saùt khaùc
Ña soá ÑV coù vuù Alantoin
Nhuyeãn theå
Uricase

16. #
• 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.

17. #
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.

18. #

19. #
1.3.Thoaùi hoùa base Pyrimidin
Chuû yeáu ôû gan

20. #

21. #

22. #
β-Aminoisobutyrate là tiền
chất tạo thành Succinyl-CoA
CoA

23. #
2.TOÅNG HÔÏP ACID NUCLEIC
Nguyeân lieäu:
H3PO4: töø thöùc aên
Ribose: töø con ñöôøng HMP---->Ribose-5- P
Base N: cô theå toång hôïp.
Hai con đường :
• Con đường tổng hợp mới (de novo pathway) : từ những tiền
chất chuyển hóa (acid amin, ribose 5-P, CO2, NH3 )
• Con đường tận dụng (salvage pathway) : tái sử dụng base nitơ
và nucleosid tự do giải phóng từ quá trình thoái hóa acid
nucleic.

24. #
2.1.Toång hôïp Purin vaø Purin Nucleotid
Purin nucleotid : AMP, IMP,GMP.
Töø base Purin
Qua 2 con ñöôøng
Töø Ribose-5- P
Deoxyribonucleotid được tạo thành từ ribonucleotid nhờ
sự khử oxy

25. #
Hai con đường tổng
hợp purin nucleotid

26. #

27. #
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

28. #
GIAI ĐOẠN 1 :
Tạo thành 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate(PRPP)
α 5-phosphoribosyl 1 Pyrophosphate

29. #
GIAI ĐOẠN 2 : Tạo thành IMP từ PRPP

30. #
GIAI ĐOẠN 3 : Tạo thành AMP và GMP
từ IMP
Adenine ribose-P
Guanine ribose-P

31. #
• Gồm 3 cơ chế ức chế
ngược (ức chế enzym) ở
3 Gđ
• Ở Gđ3 :
IMP  AMP cần có GTP
IMP  GMP cần có ATP
 sự tổng hợp 2
nucleotid này có khuynh
hướng cân bằng.
1
2
3
ĐIỀU HÒA TỔNG HỢP
PURIN NUCLEOTID

32. #
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

33. #
BỆNH GÚT NGUYÊN PHÁT
PRPP synthase tăng hoạt tính hoặc HGPRT khiếm khuyết:
 tăng tạo purin nucleotid
 tăng acid uric/máu

34. #
Duøng pp ñoàng vò vôùi 14C vaø 15N  xaùc ñònh ñöôïc nguoàn goác
caùc nguyeân töû trong nhaân Purin:

35. #
2.2. Toång hôïp Pyrimidin vaø Pyrimidin nucleotid
2 giai ñoaïn:

36. #
dUMP
dTMP

37. #

38. #
d
1
2
Megaloblastic anemia:
 do thiếu CTP, TMP, UTP
→ giảm sản xuất HC
Điều trị bằng Uridin

39. #
ĐIỀU HÒA TỔNG HỢP
PYRIMIDIN NUCLEOTID
1
2
CTPứcchếngượcenzymaspartatetranscarbamoylase.
CTP ức chế aspartate
transcarbamoylase (hình
bên)
UMP ức chế CAP
synthase
TTP không có vai trò
trong ức chế ngược trên sự
tổng hợp pyrimidin

40. #
Nhiều thuốc dùng trong điều trị (hoá trị K…) tác dụng lên enzym
của quá trình tổng hợp nucleotid

41. #
Nguoàn goác caùc phaân töû treân Pyrimidin:

42. #

43. #
1
3
4
6

44. #
2.3. Toång hôïp caùc deoxyribonucleotid
khöû 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

45. #
KHỬ RIBONUCLEOTID THÀNH
DEOXYRIBONUCLEOTID
• Khử nhóm 2’-hydroxyl của ribonucleotid diP
• Phức hợp enzym ribonucleotid reductase

46. #
Söï taïo thaønh caùc Nucleosid di vaø triphosphat:
Bằng pư phosphoryl hóa

47. #
2.4. Toång hôïp ADN
2.4.1.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.

48. #

49. #
2.4.2.Caáu truùc chaïc ba cuûa ADN (replication fork)

50. #

51. #
2.4.3.Quaù trình nhaân ñoâi ADN
Ít 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 “

52. #
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

53. #

54. #

55. #
2. Taïo ARN moài nhôø primase
Primase 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

56. #

57. #

58. #
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.

59. #

60. #
2.5.Toång hôïp ARN (Söï chuyeån maõ)
CCCACAGCCGCCAGTTCCGCTG
CGCATTTT
ADN-sợi mã hóa
GGGTGTCGGCGGTCAAGGCGAC
GCGTAAAA
ADN-sợi khuôn
CCCACAGCCGCCAGUUCCGCUG
CGCAUUUU
ARN m

61. #
2.5.1. ÔÛ tb nhaân sô
a. Giai ñoaïn khôûi ñaàu:
ARN polymerase:
Holoenzym: 2’.
Enzym loõi (core enzyme): 2’
Tieåu ñôn vò  seõ tìm moät ñieåm coù gen khôûi ñoäng

62. #

63. #
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:

64. #
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

65. #
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

66. #

67. #
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).

68. #

69. #

70. #

71. #

72. #
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

73. #
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

74. #
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.

75. #
g. Nhöõng ñieåm caét noái cuûa tieàn ARNm thì ñöôïc xaùc ñònh ñaëc
hieäu 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 maõ
maø bình thöôøng thì khoâng thaáy hieän dieän.
Ñaàu 3’ bình thöôøng cuûa intron
Bình thöôøng
5’CCTATTGGTCTATTTTCCACCCTTAGGCTGCTG 3’

-thalassemia
5’CCTATTAGTCTATTTTCCACCCTTAGGCTGCTG 3’