第9章核酸的降解與核苷酸代謝

1、第九章第九章 核酸的降解和核苷酸代謝核酸的降解和核苷酸代謝第一節(jié)第一節(jié) 核酸的酶促降解核酸的酶促降解一、核酸降解的一般順序一、核酸降解的一般順序：1、核酸酶：核酸、核酸酶：核酸核苷酸；核苷酸；2、核苷酸酶：核苷酸、核苷酸酶：核苷酸核苷核苷 + 磷酸；磷酸；3、核苷酶：核苷、核苷酶：核苷含氮堿基含氮堿基食食物物核核蛋蛋白白胃酸蛋白質(zhì)核核酸酸（r rn na a, ,d dn na a) )胰核酸酶核糖核酸酶脫氧核糖核酸酶（磷酸二酯酶）單單核核苷苷酸酸胰腸核苷酸酶（磷酸單酯酶）磷磷酸酸核核苷苷堿堿基基戊戊糖糖核苷酶氨基酸（磷酸戊糖）n nu uc cl le ei ic c a ac ci id

2、dn nu uc cl le eo ot ti id de ep ph ho os sp ph ha at te eb ba as se ep pu ur ri in ne ep py yr ri im mi id di in ne es su ug ga ar rr ri ib bo os se ed de eo ox xy yr ri ib bo os se e二、核酸酶的分類二、核酸酶的分類w 按按作用底物作用底物分：分：rnase、dnase；w 按按作用方式作用方式分：外切酶、內(nèi)切酶；分：外切酶、內(nèi)切酶；w 按按作用鍵作用鍵分：水解分：水解3-磷酸酯鍵的酶和磷酸酯鍵的酶和5-磷酸酯鍵

3、的酶磷酸酯鍵的酶1、核酸外切酶：、核酸外切酶：可同時(shí)作用于可同時(shí)作用于dna、rna的外切酶的外切酶2 2、核酸內(nèi)切酶、核酸內(nèi)切酶( (endonuclease)能夠水解核酸分子內(nèi)磷酸二酯鍵的酶能夠水解核酸分子內(nèi)磷酸二酯鍵的酶一般的核酸內(nèi)切酶專一性不強(qiáng)（專一性一般的核酸內(nèi)切酶專一性不強(qiáng)（專一性強(qiáng)的不多，如，牛胰核酸酶：嘧啶核苷強(qiáng)的不多，如，牛胰核酸酶：嘧啶核苷酸酸嘧啶核苷嘧啶核苷-3-磷酸），磷酸），限制性內(nèi)切酶具有很強(qiáng)的堿基專一性。限制性內(nèi)切酶具有很強(qiáng)的堿基專一性。 限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶( (restrietion endonuclease)概念：原核生物體內(nèi)一類能識別雙概念：原核生物體

4、內(nèi)一類能識別雙鏈鏈dnadna上特定的一段核苷酸序列并上特定的一段核苷酸序列并在特定位點(diǎn)切斷在特定位點(diǎn)切斷dnadna兩條鏈的核酸兩條鏈的核酸內(nèi)切酶。內(nèi)切酶。w 限制性內(nèi)切酶具有很強(qiáng)的堿基專一性。限制性內(nèi)切酶具有很強(qiáng)的堿基專一性。w 識別位點(diǎn)：個(gè)堿基的回文序列識別位點(diǎn)：個(gè)堿基的回文序列w 切割結(jié)果：切割結(jié)果：n平頭末端平頭末端(cohesive end)：切口齊的切口齊的n粘性末端粘性末端(blunt end)：切口交錯(cuò)切口交錯(cuò) 生物學(xué)功能：降解外面侵入的生物學(xué)功能：降解外面侵入的dnadna，而不降解自身細(xì)胞中的而不降解自身細(xì)胞中的dnadna。 應(yīng)用：基因工程的工具酶應(yīng)用：基因工程的工具酶

5、分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀第二節(jié)第二節(jié) 嘌呤和嘧啶的分解嘌呤和嘧啶的分解一、嘌呤的分解一、嘌呤的分解w 氧化降解氧化降解：a、g 尿酸尿酸；w 不同的動(dòng)物將尿酸直排或進(jìn)行不同程度繼不同的動(dòng)物將尿酸直排或進(jìn)行不同程度繼續(xù)降解排出體外。續(xù)降解排出體外。w 濃度過高濃度過高 尿結(jié)石尿結(jié)石、痛風(fēng)痛風(fēng)w 黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶（肝、小腸、腎）：黃嘌呤（肝、小腸、腎）：黃嘌呤 尿酸；尿酸；w 人類、靈長類人類、靈長類動(dòng)物排尿酸于尿中，但動(dòng)物排尿酸于尿中，但大多數(shù)的大多數(shù)的n尿尿素素；而；而鳥類、爬行動(dòng)物、昆蟲的鳥類、爬行動(dòng)物、昆蟲的n尿酸尿酸；w 尿酸水溶性差尿酸水溶性差 過多則結(jié)晶沉積過多則結(jié)晶沉積（關(guān)節(jié)、

6、軟組織、（關(guān)節(jié)、軟組織、腎）腎） 痛風(fēng)痛風(fēng)（手指首先發(fā)熱紅腫，（手指首先發(fā)熱紅腫， 疼痛無比，活動(dòng)疼痛無比，活動(dòng)困難，進(jìn)而影響膝、腕及踝關(guān)節(jié)，造成關(guān)節(jié)畸形僵困難，進(jìn)而影響膝、腕及踝關(guān)節(jié)，造成關(guān)節(jié)畸形僵硬。慢性痛風(fēng)可導(dǎo)致腎結(jié)石、痛風(fēng)性腎病等）；硬。慢性痛風(fēng)可導(dǎo)致腎結(jié)石、痛風(fēng)性腎病等）；w 成年男性患病機(jī)率較高；成年男性患病機(jī)率較高；w 高嘌呤飲食，核酸大量降解，腎疾病高嘌呤飲食，核酸大量降解，腎疾病 尿酸尿酸；w 治療：治療：別嘌呤醇別嘌呤醇（xo的競爭性抑制劑）的競爭性抑制劑）二、嘧啶的分解二、嘧啶的分解w c、u -丙氨酸丙氨酸 + nh3 + co2w t -氨基異丁酸氨基異丁酸 + nh

7、3 + co2w -丙氨酸、丙氨酸、-氨基異丁酸氨基異丁酸 排出體外、排出體外、進(jìn)行有機(jī)酸代謝進(jìn)行有機(jī)酸代謝 小小 結(jié)結(jié)w 核苷酸核苷酸 戊糖戊糖 + 堿基（嘌呤、嘧啶）堿基（嘌呤、嘧啶）+ pi；w 戊糖戊糖 co2 + h2o + atp；w 人體內(nèi)的堿基通常不能徹底降解：嘌呤人體內(nèi)的堿基通常不能徹底降解：嘌呤尿酸（排泄）；嘧啶尿酸（排泄）；嘧啶 -氨基酸（主要隨氨基酸（主要隨尿排除，或進(jìn)行有機(jī)酸代謝）尿排除，或進(jìn)行有機(jī)酸代謝）第三節(jié)第三節(jié) 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成w 生物都能從生物都能從基本原料基本原料合成嘌呤和嘧啶核苷酸合成嘌呤和嘧啶核苷酸（從頭合成從頭合成）；）；w 因此核酸

8、不是必需營養(yǎng)素（因此核酸不是必需營養(yǎng)素（珍奧核酸是騙珍奧核酸是騙局！局?。唬?；w 生物也都能利用體內(nèi)降解的和食物吸收的生物也都能利用體內(nèi)降解的和食物吸收的現(xiàn)成現(xiàn)成嘌呤嘌呤、嘧啶嘧啶合成核苷酸（合成核苷酸（補(bǔ)救合成補(bǔ)救合成）；）；（一）（一）從頭合成從頭合成（de novo synthesis）w 定義：定義：5-磷酸核糖磷酸核糖 + aa + co2嘌呤核嘌呤核苷酸苷酸w 場所：主要在肝臟場所：主要在肝臟w 比例：通常占比例：通常占95%一、嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成甘氨坐中間，谷氨站兩邊，左手開天門，頭頂二氧碳甘氨坐中間，谷氨站兩邊，左手開天門，頭頂二氧碳1、prpp合成合成im

9、pw 所有嘌呤核苷酸均由所有嘌呤核苷酸均由imp（次黃嘌呤核次黃嘌呤核苷酸苷酸）合成；合成；w prpp：5-磷酸核糖焦磷酸；磷酸核糖焦磷酸； 5-磷酸核糖磷酸核糖 + ppi prpp2、amp和和gmp的合成的合成嘌呤核苷酸氧化嘌呤核苷酸氧化脫氨基的步驟脫氨基的步驟（xmp）（二）（二）補(bǔ)救合成補(bǔ)救合成（salvage pathway）w 定義：游離的嘌呤或嘌呤核苷定義：游離的嘌呤或嘌呤核苷嘌呤核苷嘌呤核苷酸酸w 場所：場所：腦腦、骨髓骨髓 w 途徑：途徑：核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 + 核苷磷酸激酶途徑核苷磷酸激酶途徑； 磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑1、核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 +

10、 核苷磷酸激酶途徑核苷磷酸激酶途徑w 嘌呤嘌呤 + 1-pr 核苷核苷 + 磷酸磷酸w 核苷核苷 + atp 核苷酸核苷酸 + adpw 僅有僅有腺苷磷酸激酶腺苷磷酸激酶，因此該途徑不重要。，因此該途徑不重要。2、磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑w 嘌呤嘌呤 + prpp 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸 + ppiw 酶：腺嘌呤酶：腺嘌呤、次黃嘌呤次黃嘌呤-鳥嘌呤鳥嘌呤萊萊- -拉綜合癥拉綜合癥w 次黃嘌呤次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶缺乏；鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶缺乏；w 在在23歲時(shí)，患兒開始咬自己的嘴唇和手指，智歲時(shí)，患兒開始咬自己的嘴唇和手指，智力缺陷，經(jīng)常性痙攣，舞蹈樣動(dòng)作，痛風(fēng)，可力缺陷，經(jīng)

11、常性痙攣，舞蹈樣動(dòng)作，痛風(fēng)，可活至活至20歲左右；歲左右；w 尿酸積累尿酸積累結(jié)石，痛風(fēng)結(jié)石，痛風(fēng)自殘（？）自殘（？）w 機(jī)理不明，別嘌呤醇無效機(jī)理不明，別嘌呤醇無效3、意義、意義w 節(jié)約能量和節(jié)約能量和一些一些aa的的消耗；消耗；w 有些組織（如腦、骨髓）只能進(jìn)行嘌呤有些組織（如腦、骨髓）只能進(jìn)行嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成；核苷酸的補(bǔ)救合成；w 可提高康復(fù)速度（核酸類補(bǔ)品的功能）可提高康復(fù)速度（核酸類補(bǔ)品的功能） w 嘧啶環(huán)：嘧啶環(huán)：氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 + aspw 先合成嘧啶環(huán)，再添加先合成嘧啶環(huán)，再添加5-pr；二、嘧啶核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的合成1、氨甲酰磷酸的合成、氨甲酰磷酸的合成w

12、 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶：線粒體線粒體 尿素合成尿素合成 氨基酸代謝氨基酸代謝w 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶：細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì) 嘧啶合成嘧啶合成 核苷酸代謝核苷酸代謝2、ump和和ctp的從頭合成的從頭合成3、嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成、嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成1）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑 不重要不重要w u + prpp ump + ppiw c不能直接與不能直接與prpp反應(yīng)反應(yīng)2）磷酸化酶磷酸化酶 + 尿苷激酶途徑尿苷激酶途徑 重要重要w 磷酸化酶：磷酸化酶：u(c) + 1-pr 尿苷尿苷(胞苷胞苷) + piw 尿苷激酶尿苷激酶：尿苷：尿苷(胞苷胞苷) + atp ump(cmp) + adp三、脫氧核糖核苷酸的合成三、脫氧核糖核苷酸的合成dndp+atp dntp+adp激酶激酶大腸桿菌、動(dòng)物、植物大腸桿菌、動(dòng)物、植物 onch2oohohonch2oohhshsh硫氧化還原蛋白硫氧化還原蛋白ssnadphnadp核糖核苷酸還原酶硫氧化還原蛋白還原酶p-pp-pndpdndp 2條多肽鏈條多肽鏈 非正鐵血紅素非正鐵血紅素 廣泛存在廣泛存在其他原核生物其他原核生物 ntpdntp核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶 1條多肽鏈條多肽鏈 非正鐵血紅素非正鐵血