生物化學(xué)核酸的酶促降解和核苷酸代謝

生物化學(xué)核酸的酶促降解和核苷酸代謝第1頁/共37頁第一節(jié)核酸的酶促降解第二節(jié)核苷酸的分解代謝第三節(jié)核苷酸的生物合成第2頁/共37頁第一節(jié)核酸的酶促降解

核酸酶核苷酸酶核苷酸磷酸化酶

核酸核苷酸核苷堿基+戊糖磷酸第3頁/共37頁一、核酸酶1、核酸酶的分類（1）根據(jù)對(duì)底物的專一性分為（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分為核糖核酸酶(RNase)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶2、核酸酶的作用特點(diǎn)核酸酶：生物體內(nèi)存在的水解核酸磷酸二酯鍵的酶類，統(tǒng)稱核酸酶第4頁/共37頁外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切3得5）第5頁/共37頁

其專一作用于RNA，對(duì)DNA及其它磷酸二酯化合物不作用或作用活性很低。Pu：嘌呤Py：嘧啶

內(nèi)切核酸酶水解位點(diǎn)第6頁/共37頁內(nèi)切核酸酶對(duì)RNA的水解位點(diǎn)示意圖5′

p

p

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pOHPyPuPyPy1′

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pGACU

p

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pGA3′RNAaseIRNAaseIRNAaseT1專一水解鳥甘酸二酯鍵RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

第7頁/共37頁3.限制性內(nèi)切酶

一類能識(shí)別一定序列并水解外源雙鏈DNA的內(nèi)切核酸酶．其特點(diǎn)是具有極高的專一性，能識(shí)別DNA雙鏈上的特定位點(diǎn)，稱為限制性內(nèi)切酶，也稱限制酶。甲基化酶：細(xì)菌除具有限制酶外，還具有一種對(duì)自身DNA起修飾作用的甲基化酶。限制酶和其相應(yīng)的修飾酶對(duì)底物DNA的識(shí)別和作用的部位是相同的。第8頁/共37頁常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專一性酶辨認(rèn)的序列和切口說明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口第9頁/共37頁限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名例：EcoRI，這是從大腸桿菌（Ecoli）R菌珠中分離出的一種限制性內(nèi)切酶

限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進(jìn)行DNA序列測(cè)定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來解剖纖細(xì)的DNA分子。第10頁/共37頁第二節(jié)核苷酸的分解代謝

核苷酸酶核苷酸磷酸化酶核苷酸核苷堿基+（脫氧）戊糖磷酸一、核苷酸的降解第11頁/共37頁二、嘌呤的降解次黃嘌呤G

黃嘌呤尿素RNH2NH3+CO2（微生物）尿酸（醇式）第12頁/共37頁三、嘧啶的降解NH2二氫尿嘧啶還原H2O（開環(huán)）β－脲基丙酸H2Oβ－丙氨酸第13頁/共37頁第三節(jié)核苷酸的生物合成一、核糖核苷酸的合成從頭合成：是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。補(bǔ)救途徑：是利用核酸降解或進(jìn)食等從外界補(bǔ)充的含氮堿基或核苷合成新的核苷酸。第14頁/共37頁1.嘌呤核苷酸的生物合成

（1）嘌呤環(huán)上各原子的來源N3N9N7N1C2C6C4C5C8來自谷氨酰胺的酰胺氮來自甲酸來自甲酸來自天冬氨酸來自甘氨酸來自CO2第15頁/共37頁(2).IMP的合成過程①磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶②GAR合成酶③轉(zhuǎn)甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶第16頁/共37頁（CATR）第17頁/共37頁IMP生成總反應(yīng)過程第18頁/共37頁①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成第19頁/共37頁?嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。?IMP的合成需5個(gè)ATP，6個(gè)高能磷酸鍵。

AMP或GMP的合成又需1個(gè)ATP。嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)第20頁/共37頁腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi

合成過程:腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP（3）嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑

參與補(bǔ)救合成的酶:

腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(APRT)

次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)

腺苷激酶(adenosinekinase)第21頁/共37頁補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的消耗。體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。第22頁/共37頁（4）嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶鳥苷酸還原酶NADPH+H+NADP+NH3第23頁/共37頁2.嘧啶核苷酸的生物合成

嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)第24頁/共37頁（1）嘧啶環(huán)上各原子的來源

來自天冬氨酸來自CO2來自NH3NNCCCC654321氨甲酰磷酸第25頁/共37頁（2）尿嘧啶核苷酸合成途徑第26頁/共37頁（3）.胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi第27頁/共37頁（4）.dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP第28頁/共37頁（5）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP第29頁/共37頁3.核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成第30頁/共37頁二、脫氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上進(jìn)行（N代表A、G、U、C等堿基）第31頁/共37頁核糖核苷酸的還原反應(yīng)NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FAD核糖核苷酸還原酶（B1和B2）ATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸dNDP

+

ATP

激酶dNTP+ADP第32頁/共37頁脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly

N5、N10亞甲基

FH4FH2二氫葉酸還原酶Ser羥甲基轉(zhuǎn)移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P第33頁/共37頁核苷酸的合成及相互關(guān)系第34頁/共37頁小結(jié)1核酸酶促降解1）核酸酶：可作用于DNA和RNA。2）核糖核酸(RNase)酶3）脫氧核糖核酸(DNase)酶4）限制性內(nèi)切酶2核苷酸分解代謝1）核苷酸降