生物化學(xué) 第十二章 核酸降解及核苷酸代謝課件

第十二章核酸降解及

核苷酸代謝第十二章核酸降解及

內(nèi)容第一節(jié)核酸的酶促降解第二節(jié)核苷酸的分解代謝第三節(jié)核苷酸的合成代謝嘌呤核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成內(nèi)容第一節(jié)核酸的酶促降解第一節(jié)核酸的酶促降解核苷酸核苷酸酶核苷+磷酸核酸核酸酶核苷磷酸化酶堿基+1-P-戊糖堿基+戊糖核苷酶第一節(jié)核酸的酶促降解核苷酸核苷酸酶核苷+磷酸核酸核酸酶核苷核酸酶的分類磷酸二酯酶磷酸單酯酶專門切割核苷酸鏈末端的磷酸基，產(chǎn)物中有無(wú)機(jī)磷酸。底物專一性脫氧核糖核酸酶核糖核酸酶非特異性核酸酶切割位點(diǎn)核酸內(nèi)切酶核酸外切酶核酸酶的分類磷酸二酯酶磷酸單酯酶專門切割核苷酸鏈末端的磷酸基核糖核酸酶（RNase）5′

p

p

p

pOHPyPuPyPy

p

p

pGACU

p

p

pGA3′RNaseAARNaseT1T1（Pu：嘌呤Py：嘧啶）

產(chǎn)物：5′-OH末端和3′-磷酸基末端的寡核苷酸片段。

AAARNase對(duì)RNA的水解位點(diǎn)示意圖RNase：作用于RNA內(nèi)部的磷酸二酯鍵，主要有RNaseA；核酸酶內(nèi)切酶核糖核酸酶（RNase）5′ppppOHPyPuPy脫氧核糖核酸酶（DNase)DNase：作用于DNA內(nèi)部的磷酸二酯鍵，主要有DNaseⅠ和限制性內(nèi)切酶。DNaseⅠ：牛胰脫氧核糖核酸酶，可切割雙鏈和單鏈DNA，產(chǎn)物為5′–磷酸基和3′–OH末端的寡核苷酸。

限制性內(nèi)切酶：高度特異性的DNA內(nèi)切酶，專一性認(rèn)別并切割DNA上特定堿基序列，識(shí)別和切割位點(diǎn)通常是4~8個(gè)堿基對(duì)所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的回文序列。產(chǎn)物：雙鏈DNA片段，5′-磷酸基和3′-OH。核酸酶內(nèi)切酶脫氧核糖核酸酶（DNase)DNase：作用于DNA內(nèi)部的磷常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專一性酶辨認(rèn)的序列和切口說(shuō)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(shuō)明‥‥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（E.coli）R菌株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(lái)解剖纖細(xì)的DNA分子。限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名例：E5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切，切5′–磷酸酯鍵，得3′–單核苷酸）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切，切3′–磷酸酯鍵，得5′–單核苷酸）從核酸鏈的一端進(jìn)行酶切。核酸外切酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)核酸酶外切酶5′ppppOHBpppp3′BBBBBBB第二節(jié)核苷酸的分解代謝核苷酸核苷酸酶核苷+磷酸核苷磷酸化酶堿基+1-P-戊糖堿基+戊糖核苷酶戊糖代謝進(jìn)一步分解第二節(jié)核苷酸的分解代謝核苷酸核苷酸酶核苷+磷酸核苷磷酸化酶一、嘌呤的分解代謝尿酸：人和猿類及一些排尿酸的動(dòng)物（鳥類、某些爬蟲類和昆蟲）；嘌呤降解終產(chǎn)物尿囊素：除人及猿類外其他哺乳類和腹足類動(dòng)物；尿囊酸：某些硬骨魚類；尿素：多數(shù)魚類及兩棲類；氨和CO2：某些低等動(dòng)物（如甲殼類）；一、嘌呤的分解代謝尿酸：人和猿類及一些排尿酸的動(dòng)物（鳥類、某腺嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤鳥嘌呤腺嘌呤脫氨酶H2O

NH3鳥嘌呤脫氨酶NH3

H2O黃嘌呤氧化酶O2＋H2O

H2O2黃嘌呤氧化酶尿酸尿囊素尿囊酸尿酸氧化酶2H2O

O2

CO2H2O2尿囊素酶H2O

尿素2乙醛酸＋NH3、CO2尿囊酸酶H2O嘌呤的分解腺嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤鳥嘌呤腺嘌呤脫氨酶H2ONH3鳥嘌NH3、CO2X（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶H（次黃嘌呤）A（腺嘌呤）H2O

NH3G（鳥嘌呤）H2O

NH3尿囊酸尿囊素黃嘌呤氧化酶嘌呤的分解代謝尿素NH3、CO2X黃嘌呤氧化酶HAH2ONH3GH2ONH乙酰CoA嘧啶的分解酸β-脲基丙酸二、嘧啶的分解代謝乙酰CoA嘧啶的分解酸β-脲基丙酸二、嘧啶的分解代謝嘧啶的分解嘧啶的分解胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2OCO2+NH3β-丙氨酸b-脲基丙酸

H2O胸腺嘧啶β-脲基異丁酸β-氨基異丁酸二氫胸腺嘧啶嘧啶的分解代謝胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2OCO2+NH3β-第三節(jié)核苷酸的合成代謝一、嘌呤核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的合成三、脫氧核糖核苷酸的生成四、單核苷酸轉(zhuǎn)變成核苷二磷酸和核苷三磷酸第三節(jié)核苷酸的合成代謝一、嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成從頭合成途徑(denovosynthesispathway)補(bǔ)救合成途徑(salvagesynthesispathway)

利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成核糖核苷酸的過(guò)程利用磷酸核糖、氨基酸、甲酸鹽及CO2等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)，合成核糖核苷酸的途徑一、嘌呤核苷酸的合成從頭合成途徑利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷（一）嘌呤核苷酸的從頭合成GMPAMP（一）嘌呤核苷酸的從頭合成GMPAMP嘌呤堿合成的元素來(lái)源CO2Asp甲?；ㄒ惶紗挝唬┘柞；ㄒ惶紗挝唬〨ln（酰胺基）Gly嘌呤堿合成的元素來(lái)源CO2Asp甲?；柞；鵊lnGly合成過(guò)程1.在PRPP基礎(chǔ)上逐步合成嘌呤環(huán)，首先合成IMP（IMP合成）；2.再由IMPAMP和GMP合成過(guò)程1.在PRPP基礎(chǔ)上逐步合成嘌呤環(huán)，首先合成IMP1、IMP的合成過(guò)程5-磷酸核糖的活化ATPAMP磷酸核糖焦磷酸激酶PRPP（5–磷酸核糖焦磷酸）R-5-P（5–磷酸核糖）1、IMP的合成過(guò)程5-磷酸核糖的活化ATPAMP磷酸核糖①磷酸核糖焦磷酸酰胺基轉(zhuǎn)移酶②GAR合成酶③轉(zhuǎn)甲?；涪蹻GAM合成酶⑤AIR合成酶IMP的合成過(guò)程①磷酸核糖焦磷酸酰胺基轉(zhuǎn)移酶IMP的合成過(guò)程生物化學(xué)第十二章核酸降解及核苷酸代謝課件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2、AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶2、AMP和GMR-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMP磷酸核糖焦磷酸激酶PRPP（磷酸核糖焦磷酸）在Gly、一碳單位、Gln

、CO2及Asp的逐步參與下IMPAMPGMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶R-5-PATPAMP磷酸核糖PRPP在Gly、一碳單位、嘌呤核苷酸是在5-磷酸核糖基礎(chǔ)上進(jìn)行的；由IMP轉(zhuǎn)化產(chǎn)生AMP或GMP；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)GTP或ATP。嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)嘌呤核苷酸是在5-磷酸核糖基礎(chǔ)上進(jìn)行的；嘌呤核苷酸從頭合成特嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶鳥苷酸還原酶NADPH+H+NADP+NH3IMP天冬氨酸AMP延胡索酸嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變腺苷酸代XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶鳥利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過(guò)程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑合成過(guò)程

磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

核苷磷酸化酶

AMPATP

ADP

核苷磷酸激酶利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸二、嘧啶核苷酸的合成從頭合成途徑(denovosynthesispathway)補(bǔ)救合成途徑(salvagesynthesispathway)

二、嘧啶核苷酸的合成從頭合成途徑（一）嘧啶核苷酸的從頭合成（一）嘧啶核苷酸的從頭合成嘧啶合成的元素來(lái)源氨甲酰磷酸天冬氨酸123456嘧啶合成的元素來(lái)源氨甲酰磷酸天冬氨酸1234561.先合成嘧啶環(huán)，再與在PRPP相連，合成UMP（UMP合成）2.再由UMPCMP合成過(guò)程1.先合成嘧啶環(huán)，再與在PRPP相連，合成UMP（UMP合谷氨酰胺+

HCO3-氨甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨甲酰磷酸1、UMP的合成過(guò)程氨甲酰磷酸合成谷氨酰胺+HCO3-氨甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶UMP的合成過(guò)程UMP的合成過(guò)程2、CMP的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPCMPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi（NH3）2、CMP的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶A（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胞嘧啶核苷+ATP尿苷激酶CMP+ADP尿嘧啶+

PRPPUMP+PPiUMP磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶+1-磷酸核糖尿苷磷酸化酶尿嘧啶核苷+Pi（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶U（N代表A、G、U、C等堿基）1、脫氧核苷酸的生成三、脫氧核苷酸的生成核糖核苷酸還原酶系（N代表A、G、U、C等堿基）1、脫氧核苷酸的生成三、脫氧核dNDP

+

ATP

激酶dNTP+ADP（二磷酸脫氧核苷）NDPdNDP（二磷酸核糖核苷）NADP+NADPH+H+核糖核苷酸還原酶，Mg2+還原型硫氧還蛋白-(SH)2氧化型硫氧還蛋白-S2硫氧還蛋白還原酶（FAD）脫氧核苷酸的生成dNDP+ATP激酶dNTP+ADP（二磷酸脫氧核TMP合成酶N5,N10-亞甲基FH4FH2（dUMP）（胸腺嘧啶核苷酸dTMP）2、dTMP的生成FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+甲基供體CDP