Đề tài Năng lượng sinh học: Sử dụng ATP trong tổng hợp axit nucleic

 tổng hợp từ CO2 và ammonia). Aspartate cacbamoyltransferase xúc tác việc ngưng tụ hai cơ chất này để tạo thành cacbamoyl-aspartat, sau đó chất này được chuyển thành sản phẩm pyrimidine đầu tiên đó là acid orotic. Sau khi bộ khung pyrimidine được tổng hợp, một nucleotide sẽ được tạo thành bằng cách thêm vào ribo-5-phosphate nhờ tác dụng của chất trung gian cao năng 5-phosphorusribosyl-1-pyrophosphate. 3. Tổng hợp các bazơ pyrimidineSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICDo đó việc kiến trúc vòng pyrimidine được hoàn thành trước khi ribose được thêm vào trái với việc tổng hợp vòng Purine bắt đầu với ribo-5-phosphate. Việc loại carboxyl hoá của orotidine monophosphate sản ra uridine monophosphate và cuối cùng uridine triphosphate và cytidine triphosphate.3. Tổng hợp các bazơ pyrimidineSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC3. Tổng hợp các bazơ pyrimidineSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICPyrimidine thứ ba phổ biến là thymine - một thành phần của ADN . Ribose trong các nucleotide pyrimidine bị khử theo cùng cách như trong các nucleotide purine. Sau đó deoxyuridine monophosphate được methyl hoá với dẫn xuất của acid folic để tạo thành deoxythymidine monophosphate 3. Tổng hợp các bazơ pyrimizineSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICKhung pyrimidine được tạo ra từ NH3, CO2, axit aspartitN NH3  NCO2 AsparticQuá trình tổng hợp nucleotic pyrimidine xảy ra qua các giai đoạn sauCO2+NH3+ATPcarbamyl Pcarbamyl P+ axit aspartitAxit OroticAxit Orotic+riboso5PUMPCMPTMP3. Tổng hợp các bazơ pyrimizineSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICCác nucleotic pyrimidcine còn được tổng hợp trực tiếp từ base nito pyrimidcine với PRPPUracil + P-R-P-P UMP + P-PThymine +P-R-P-P TMP + P-PCytocine +P-R-P-P CMP + P-P4. Các con đường tổng hợp nucleosid và nucleotidSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICNgoài các con đường đã mô tả ở trên việc tổng hợp purinnucleotid và pyrimidinnucleotid cũng có thể qua các bước của nucleosid, chất này có thể được tạo thành từ ribose -1’phosphat và các base tự doBase +R-1’-PBase-R+PCân bằng phản ứng lệch về phía tạo thành nucleosid. Khi có desoxyribose-1’-phosphat và desoxynucleositphosphorylase xúc tác thì desoxynucleotit được tạo thành. Do đó ribose-1’-phosphat xuất hiện từ ribose-5’-phosphat (tiền chất).R-5’-P  R-1’-P (có xúc tác phosphoribomutase)4. Các con đường tổng hợp nucleosid và nucleotidSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICR-5’-P  R-1’-P (có xúc tác phosphoribomutase) Cân bằng phản ứng chủ yếu nghiêng về phía ribose 5’ phosphat. Tương tự như vậy thì desoxyribose-1’-phosphat và nhờ enzym phosphodesoxyribomutase xúc tácR-5’-P  R-1’-P (có xúc tác phosphoribomutase) Cân bằng phản ứng chủ yếu nghiêng về phía ribose 5’ phosphat. Tương tự như vậy thì desoxyribose-1’-phosphat và nhờ enzym phosphodesoxyribomutase xúc tác5. Tổng hợp Desoxy nucleotidSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICTrong điều kiện in-vivo, người ta thấy nhiều tế bào và mô có thể tạo thành Desoxy nucleotid bằng cách khử ribonucleotit.Việc tạo thành Desoxy nucleotid chủ yếu diễn ra ở bước nucleositdiphosphat tương ứng với sự tham gia của NADH là chất khử. Protein phân tử thấp là thioredoxin có vai trò là chất vận chuyển điện tử giữa NADH với nucleositdiphosphat. Quá trình này được xúc tác bằng thioredoxinreductase5. Tổng hợp Desoxy nucleotidSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICTạo thành desoxyribonucleotit bị kiểm tra kết hợp ngược chặt chẽ bằng dATP, dGTP và TTP, qua đó chứng tỏ sinh tổng hợp này là quá trình tự điều hòa5. Tổng hợp Desoxy nucleotidNucleosid – P-PDesoxynucleosid – P-PThioredoxin –R-SHSH2Thioredoxin –R-SSNADP+NADPH+H+Thioredoxin –R-SSThioredoxin –R-SHSH2Thioredoxin –R-SSSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICCon đường chính tổng hợp pyrimizinnucleotit có lẽ bắt nguồn từ axit nicotinic tự do, mà axit này có thể tạo thành từ tryptophan, ngoài ra đối với cơ thể người thì axitnicotinic còn là vitamin. Nhóm amit ddowcj dẫn đến ở mức nucleotit dưới tác dụng của kinase, có thể tạo thành NADP+ và NAD+NAD+ +A-R-P-P-P NADP+ +A-R-P-P6. Tổng hợp CoenzymNAD+-kinaseTạo thành FMN và FAD cũng diễn ra tương tự như trênRiboflavin +A-R-P-P-P Riboflavin-P+ADPRiboflavin-P +A-R-P-P-P Riboflavin-P-P-R-A 	+P-PRiboflavin-kinaseFAD-pyrophosphorylaseSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC7. Sinh tổng hợp axit ribonucleicLần đầu tiên. Ochoa(1955) phát hiện enzim polynucleotitphosphorylase tham gia tổng hợp axitribonucleic . Cơ chất để tổng hợp polyribonucleotit là nucleosid -5’-diphosphat, cúng liên kết nhau và giải phóng phosphat vô cơ. Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch và phụ thuộc ion Mg2+. nB-R-P-P (B-R-P)+nP (B là purin hay pyrimizin)SỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC7. Sinh tổng hợp axit ribonucleicAxitpantotenic(PS)+A-R-P-P-P 4-P-PS+A-R-P-P4-P-PS+A-R-P-P-P+CH2SHCHNH2COOH  4-P-PS- HNCHCH2SHCOOH +A-R-P-P4-P-PS- HNCHCH2SHCOOH  4P-pantotein+CO24P-pantotein+A-R-P-P-P 	A-R-P-P-PantoteinDephospho-CoA +P-PPyrophosphorylaseA-R-P-P-PantoteinDephospho-CoA +A-R-P-P-P 	A-P-A-P-P Pantotein (NHCHCHSH)KinaseSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC7. Sinh tổng hợp axit ribonucleic	Đặc điểm chung của cacsenzym ARN-polymeraza là cần nucleosidtriphosphat làm cơ chất. Người ta chia chúng thành các ARN –polymerase phụ thuộc ADN và ARNnATPnCTPnGTPnUTP+ AD NARN-polymerase	Mn+2AMPCMPGMPUMP+ AND+4P-PnSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC7. Sinh tổng hợp axit ribonucleicTrong quá trình tổng hợp xuất hiện hỗn hợp ADN-ARN là sản phẩm trung gian, sau khi tổng hợp thì snr phẩm này tách ra	Enzym này có vai trò quyết định đối với truyền thông tin mã hóa từ ADN đến ARN. Điều đó chứng tỏ tổng hợp phân tử ARN nhờ enzym, có tham gia của ADN khuôn mẫu quyết định trình tự bazo. Người ta gọi chung phản ứng xúc tác bằng enzym này là “sao chép lại”	ARN –polymerase phụ thuộc ADN bị kìm hãm bằng acinomycin ở nồng độ thấp, vì có liên kết chất kháng sinh này với ADN khuôn mẫu, đặc biệt xảy ra mạnh mẽ khi có bazo guanin. Histon cũng có tác dụng kìm hãm enzym này, trong đó histon liên kết với ADN mẫu .SỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC7. Sinh tổng hợp axit ribonucleic Người ta còn thấy E.coli-polymerase bị kìm hãm mạnh mẽ bằng Heparin cũng như kháng sinh rifampycin. Tác dụng kìm hãm của heparin do tính chất polianion làm phân ly phức hợp giữa polymerase và khuôn mẫu. Còn rifampycin lại liên kết chặt chẽ vào vị trí phân tử polymerase ở gần vị trí tổng hợp ARN. Do đó ngăn ngừa tổng hợp ARN. Sau khi ARN –polymerase sau khi pha xâm nhập còn xuất hiện một loại ARN-polymerase khác , nó có tính chất và cấu tạo hoàn toàn khác ARN-polymerase đã biết Trong tế bào Eukaryota còn có ARN-polymerase phụ thuộc AND , phân bố nội bào khác nhau và cúng có cấu trúc bậc 4 phức tapSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC7. Sinh tổng hợp axit ribonucleic Trong tế bào Eukaryota còn có ARN-polymerase phụ thuộc ADN , phân bố nội bào khác nhau và cúng có cấu trúc bậc 4 phức tạp . ARN-polymerase phụ ARN có mặt trong tế bào động vật, thực vật và vi sinh vật. Kiểu enzym này theo kiểu enzym sao chép “ARN-Replicase” enzym này sử dụng ARN một sợi làm khuôn mẫu và tạo thành sợi kép từ đầu dương đến đầu âm. Enzym này xuất hiện sau một thời gian nhiễm vi rut của tế bào nhất định, sau đó tiếp tục làm tăng ARN vi rus. Ngoài các enzym trình bày trên, người ta còn thấy có các hệ thống enzym khác có chức năng móc nối một vài đơn vị nucleotit ào đầu của ARN đã kết thúc tổng hợp và dẫn đến làmSỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC7. Sinh tổng hợp axit ribonucleicthay đổi chuỗi ARN đã tổng hợp, đó là điều cần thiết đối với các chức năng chuyên hóa của mỗi ARN. Trong số đó đã được nghiên cứu nhiều hơn cả là hoàn chỉnh ARN vận chuyển. Như vậy, trường hợp này thì ARN vận chuyển phản ứng với các phân tử nucleotit CTP và ATP. Khi giải phóng pyrophosphat thì chúng lần lượt móc nối 2 citydylic và 1 gốc adenosin vào nhóm 3’-OH tự do. Bên cạnh những tính chất riêng biệt này thì ARN vận chuyển hay hòa tan còn có chức năng lựa chọn các bazo methyl hóa. Methyl hóa ARN vận chuyển chỉ thực hiện khi chuỗi polynucleotit đã có cấu tạo hoàn chỉnh, chất cho nhóm methyl là S-adenosylmethyonin, enzim xúc tác cho phản ứng này gọi là ARN-methylase(có tính chuyên hóa cao với từng bazo methyl hóa)SỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC8. Sinh tổng hợp desoxy ribonucleic (ADN) Tổng hợp ADN do ADN-polymerase xúc tác, cơ sở để tổng hợp ADN là tất cả 4 desosynucleotittriphosphat có trong ADN. Ngoài ra phải có ADN một sợi làm khuôn mẫu để tổng hợp nên sợi ADN mới. ADN một sợi cho phép hình thành từ 2 sợi trong điều kiện in-vitro bằng làm “nóng chảy” hay xử lý bằng axit hoặc kiềm. ADN một sợi người ta đã phát hiện trong vi rus ФX-174, nó được coi là mẫu điển hình. Ngoài mẫu này còn có sự tham gia của enzym và một phân tử “mồi” liên kết với 3’-hydroxyl tự do, từ đó bắt đâì kéo dài chuỗi. Sau đó, enzym xúc tác để tạo thành phức hợp khuôn mẫu – AND có tính chất đối nhau, do đó nó có tính chất sao chép cùng loại AND. Điều quyết định cuối cùng đối với ổn định thông tin di truyền và truyền lại của nó từ bố mẹ đến con cái hay từ tế bào mẹ đến hai tế bào con thông qua quá trình phân bào.SỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC8. Sinh tổng hợp desoxy ribonucleic (ADN) Quá trình tổng hợp AND diễn ra theo sơ đồ dưới đây, mỗi liên kết 3’-P-5’ mới được tạo thành sẽ giải phóng một phân tử pyrophosphat tự do. Sơ đồ cho thấy phân tử AND xuất hiện nhờ sao chép các sợi có hướng phân cực ở khuôn mãu cũng như ở mồi, từ đó có thể kéo dài chuỗi. Người ta theo dõi thấy rằng tính phân cực có hướng đối nhau. Hướng trùng hợp của sợi AND mới tạo thành xuất phát từ 5’-P đến 3’-OH. Số lượng liên kết giữa các thành phần bazo phản ánh bằng các liên kết hydrogen. Quá trình sinh tổng hợp ARN và AND có thể tóm tắc bằng mô hình dưới đây.SỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEICMô hình tóm tắt tổng hợp nucleotid và axit nucleicP-R-P~P+GlutaminAspartat+CarbamylphosphatGlycinFormiatGlutaminCO2AspartatAspatylcarbamylphosphatOrotatP-R-P~PIMPUMPARNAspartatGlutaminGMPAMPdAMPdGMPdGTPdATPATPGMPADNUTPCTPCMPdCMPdCTPdUMPdTMPdTTPNH2H3CTPUTPUTPCTPUTPXIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN