临床八年制生物化学(二)教案

临床八年制生物化学（二）教案课程代码MED130067前言根据教学大纲要求，按临床五年制本科生的教学进度安排(总学时36学时)，由本系主讲教师共同制订本教案，以供教师备课、讲课、复习指导参考。核苷酸与核酸教学要求：1．掌握核苷酸的分子结构特点，连接键及分子表达式。2．重点掌握DNA、RNA的分子结构特征及其主要功能。3．熟悉DNA的理化性质与结构的关系。4．了解核酸的分离纯化技术，了解核酸序列测定技术。课时安排：总学时4.0第一节核酸概述1.0第二节DNA的三维结构1.0第三节RNA的结构和功能1.0第四节核酸的理化性质0.8第五节核酸酶0.2重点：1．核酸的化学组成2．DNA的双螺旋结构3．RNA的结构和功能4．核酸的理化性质难点：1．DNA的双螺旋结构2．核酸的理化性质教学内容：一、核酸概述1．核酸的基本结构单位是核苷酸2．核苷酸由碱基、戊糖、磷酸组成，DNA和RNA分子中核苷酸组成上的特点，稀有碱基，核苷酸各组分之间的连接方式。3．核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接成多聚核苷酸4．核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸5．核苷酸还有其他功能二、DNA的三维结构1．DNA的二级结构是双螺旋结构（1）Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型，Chargaff规则。（2）双螺旋结构具有特征性（3）双螺旋结构具有多样性（4）某些DNA具有更复杂的螺旋结构2．DNA的三级结构是超螺旋结构（1）原核生物DNA是环状超螺旋结构（2）真核生物的线粒体、叶绿体DNA也是环状双链超螺旋结构（3）拓扑异构酶改变DNA超螺旋的数量和类型3．真核生物DNA与组蛋白组成高度有序的染色体（1）核小体是染色体的基本组成单位（2）核小体进一步组装成染色体/染色质（3）真核生物染色体有端粒和着丝粒两个功能区4．DNA是遗传的物质基础（1）肺炎球菌转化证明DNA传递遗传信息（2）细胞中全部遗传信息称为基因组（3）常染色质与异染色质的DNA活性不同三、RNA的结构和功能1．动物细胞内有4大类RNA2．信使RNA具有共同的基本结构（1）5’-端具有共同的帽结构（2）3’-端具有多聚A尾结构（3）信使RNA中间序列编码多肽链3．转运RNA具有特征性的分子结构（1）tRNA分子含有较多稀有碱基（2）tRNA的二级结构形似三叶草（3）tRNA的三级结构是倒L型4．核糖体RNA的结构更复杂（1）原核生物有3种rRNA，真核生物有4种rRNA（2）原核生物和真核生物的核糖体均有容易解聚的大、小两个亚基组成（3）核糖体是蛋白质合成的场所5．细胞内尚有大量其他小分子RNA（1）细胞核内小RNA(snRNA)参与mRNA前体的剪接过程（2）催化性RNA也参与特殊RNA剪接（3）核仁小RNA(snoRNA)参与rRNA中核苷酸残基的修饰（4）小干扰RNA(siRNA)参与转录后调控四、核酸的理化性质1．核酸可被酸、碱水解2．核酸是两性化合物3．核酸溶液有高分子性质4．核酸有紫外线吸收的特性5．核酸具有变性、复性和杂交行为五、核酸酶1．核酸酶分类有多种方法2．核糖核酸酶是一类RNA内切酶3．脱氧核糖核酸酶是一类DNA消化酶4．N-糖苷酶可移去碱基六、重要的核酸分离、分析技术1．分离核酸有多种方法（1）酚抽提法是分离核酸的基本方法（2）超速离心可分离核酸（3）凝胶电泳分离核酸很常用（4）层析法分离核酸与分离蛋白质原理基本相同2．两种方法常用于核苷酸序列测定中、英文专业词汇：nucleicacid核酸purine嘌呤deoxyribonucleicacid（DNA）脱氧核糖核酸ribonucleicacid（RNA）核糖核酸adenine（A）腺嘌呤base碱基guanine（G）鸟嘌呤pyrimidine嘧啶nucleotide核苷酸cytosine（C）胞嘧啶nucleoside核苷adenosinetriphosphate,ATP腺苷三磷酸uracil（U）尿嘧啶thymine（T）胸腺嘧啶basepair碱基对ribose核糖deoxyribose脱氧核糖phosphodiesterlinkage磷酸二酯键mononucleotide单核苷酸oligonucleotide寡核苷酸nucleosome核小体ribosome核糖体hybridization杂交geneticcode遗传密码doublehelix双螺旋supercoil超螺旋histonecore组蛋白核心telomere端粒telomerase端粒酶probe探针ribosomalRNA（rRNA）核糖体RNAtransferRNA（tRNA）转运RNAmessengerRNA（mRNA）信使RNAtripletcode密码codon密码子openreadingframe,ORF开放阅读框架hyperchromiceffect增色效应hypochromiceffect减色效应annealing退火ribonuclease核糖核酸酶restrictionendonuclease限制性内切酶nuclease核酸酶核苷酸代谢教学要求：1．了解食物核酸的消化吸收和体内核苷酸合成的途径2．重点掌握嘌呤和嘧啶核苷酸的合成原料，合成反应特点，分解代谢的终产物3．掌握核糖单核苷酸向脱氧核糖核苷酸的转变4．了解核苷酸类抗代谢作用的生化环节课时安排：总学时4.0第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢2.0第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢2.0重点：1．嘌呤和嘧啶核苷酸的合成原料2．嘌呤和嘧啶核苷酸分解代谢的产物3．脱氧核糖核苷酸的生成难点：嘌呤和嘧啶核苷酸的合成过程教学内容：一、核苷酸的生物学功能1．核酸和核苷酸均可被分解为更小分子2．核苷酸具有多种生理、生化功能二、嘌呤核苷酸的合成与分解代谢1．嘌呤核苷酸代谢包括合成代谢与分解代谢2．细胞内嘌呤核苷酸合成存在从头合成和补救合成两条途径（1）嘌呤核苷酸从头合成从5’-磷酸核糖开始：先合成PRPP，而后在5’-磷酸核糖的C-1’上逐步合成嘌呤碱，生成IMP，从IMP再合成AMP和GMP；嘌呤核苷酸合成的调节是反馈抑制性调节。（2）嘌呤核苷酸的的补救合成有两种方式：嘌呤与PRPP经磷酸核糖转移酶催化生成核苷酸；腺嘌呤核苷经腺苷激酶催化生成AMP3．体内嘌呤核苷酸相互转变4．不同种类生物嘌呤核苷酸的分解代谢产物不同（1）灵长类基爬行动物将嘌呤核苷酸分解成尿酸（2）尿酸在其他动物体内能继续分解三、嘧啶核苷酸的合成与分解代谢1．嘧啶核苷酸同样有从头合成和补救合成两条途径（1）嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸从头合成简单：先合成的乳清酸与PRPP结合生成乳清酸核苷酸，再生成UMP，UMP可向CTP和TMP的转变。（2）嘧啶核苷酸补救合成与嘌呤核苷酸类似2．嘧啶核苷酸分解时碱基可以彻底分解四、体内核苷酸的转换1．脱氧核苷酸来自核糖核苷二磷酸的还原反应（1）4种NDP（A、G、C、U）经还原反应生成4种相应的dNDP（2）dUMP甲基化转变成dTMP2．核苷二、三磷酸化合物可以互相转化五、核苷酸代谢的临床生化问题1．核苷酸代谢障碍可引起疾病：高尿酸血症和痛风症。2．抗代谢物作用机理主要是阻断核苷酸合成（1）抗代谢物是一些核苷酸合成代谢底物或辅酶类似物（2）抗代谢物在治疗肿瘤时也作用于正常细胞（3）抗代谢物的作用机制不同：6-巯基嘌呤、5-氟尿嘧啶、氮杂乙酰丝氨酸、氨蝶呤、阿糖胞苷各有不同的作用机制中、英文专业词汇：salvagepathway补救合成denovosynthesis从头合成uricacid尿酸inosine肌苷adeninephosphoribosyltransferase,APRT,腺嘌呤磷酸核糖转移酶hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT,次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶思考题：1．核苷酸抗代谢物分几类？试分析其抗肿瘤作用的分子基础。2．试小结嘌呤环和嘧啶环中个原子的分子来源。参考书：1．JeremyM.Berg,JohnL.Tymoczko,LubertStryer.Biochemistry.6thed.NewYork:W.H.Freeman,20072．RobertH.GlewandMiriamD.Rosenthal.Clinicalstudiesinmedicalbiochemistry.3rded.NewYork:OxfordUniversityPress,2007.3．DavidL.Nelson,MichaelM.Cox.LeningerPrinciplesofBiochemistry.4thed.NewYork:WorthPublishers,2004.4．DonaldVolt,JudithG.Volt.Biochemistry.3rded.JohnWiley&SonsInc.,2004.DNA的生物合成和损伤修复教学要求：1．熟悉遗传信息流向的中心法则。2．掌握DNA复制方式，逆转录作用及相关酶系特征。3．了解DNA修复系统及其特点。课时安排：总学时6.0第一节染色体DNA复制的一般特征1.5第二节DNA聚合酶的特征1.5第三节大肠杆菌DNA复制2.0第四节真核细胞DNA复制0.5第五节线粒体及噬菌体的DNA复制0.5第六节DNA损伤修复0.7第七节逆转录0.3重点：1．遗传信息流向的中心法则。2．原核生物DNA半保留复制方式及相关酶系。难点：1．真核生物的DNA生物合成2．端粒和端粒酶教学内容：一、染色体DNA复制的一般特征1．DNA复制是半保留复制2．DNA复制的生长点形成复制叉3．DNA复制是双向复制4．DNA复制为半不连续复制5．复制起点有多个短重复序列组成6．DNA复制必须有引物（1）多数DNA复制使用RNA引物（2）个别DNA复制以DNA或核苷酸为引物7．DNA复制需要多种酶参与8．DNA复制具有高度忠实性二、DNA聚合酶的特征1．DNA聚合酶的底物是dNTP和引物-模板连接处2．DNA聚合酶的活性中心催化DNA合成3．DNA聚合酶半闭合右手结构有三个结构域组成4．可滑动的DNA夹子增强DNA聚合酶的进行性5．DNA聚合酶还有一个3’→5’外切酶活性三、大肠杆菌DNA复制1．在复制起点解旋酶和多种因子形成复合物2．引发酶合成RNA引物3．DNA聚合酶III合成DNA，DNA聚合酶I切除引物4．Tus蛋白识别复制终点5．DNA甲基化保证复制起点在每个DNA复制周期中仅使用一次6．DNA复制需要两类DNA拓扑异构酶四、真核细胞DNA复制1．常见的真核DNA聚合酶有5种2．真核DNA复制叉主要蛋白质的类型和功能与原核基本相似（1）DNA聚合酶/引发酶复合物合成RNA-DNA引物（2）RPA的功能与E.coli的SSB相似（3）RFC的功能与E.coliDNA聚合酶III的-复合物相似（4）PCNA是可滑动的DNA夹子（5）DNA聚合酶合成前导链和后随链（6）FEN1和RNAseHI切除RNA引物（7）DNA解旋酶打开双螺旋以暴露复制模板（8）真核复制叉有一个Pol和两个Pol复合物3．引发和延伸发生DNA聚合酶/转换（1）解旋酶与Pol/引发酶相互作用组装引发体（2）引发和延伸发生DNA聚合酶/转换4．切除RNA引物有两种机制5．真核染色体在每个细胞周期只能复制一次6．端粒酶参与解决染色体末端复制问题五、线粒体及噬菌体的DNA复制1．线粒体DNA按D环方式复制2．噬菌体DNA按滚环方式复制六、DNA损伤修复1．复制差错和化学/物理因素造成体内DNA损伤2．错配修复系统修复DNA复制中出现的差错（1）E.coli依赖Dam甲基化酶识别错配碱基所在的DNA链（2）真核细胞利用冈崎片段连接前的DNA缺口辨别错配碱基所在的DNA链3．多种化学或物理因素造成细胞4．DNA损伤修复系统有多种类型（1）直接修复系统利用酶简单地逆转DNA损伤（2）碱基切除系统修复切除受损碱基（3）核苷酸切除修复系统识别DNA双螺旋变形（4）重组修复系统能够修复DNA双链断裂损伤（5）跨损伤DNA聚合酶