核酸的酶促降解與核苷酸代謝完整版

核酸的酶促降解與核苷酸代謝第一節(jié)核酸的酶促降解第二節(jié)核苷酸的分解代謝第三節(jié)核苷酸的合成代謝主要內(nèi)容第一節(jié)核酸的酶促降解一、降解方式

3',5'—磷酸二酯鍵被水解二、核酸酶水解核酸鏈中磷酸二酯鍵的酶稱為核酸酶(nuclease)1、核酸酶的分類（1）根據(jù)對(duì)底物的專一性分（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分核糖核酸酶(RNase)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶核酸內(nèi)切兼外切酶5′→3′核酸外切酶：從5′端開(kāi)始逐個(gè)水解核苷酸。2、核酸外切酶3′→5′核酸外切酶：從3′端開(kāi)始逐個(gè)水解核苷酸。能從DNA或RNA鏈的一端逐個(gè)水解下單核苷酸

的核酸酶，稱為核酸外切酶。5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶3′

-核苷酸蛇毒磷酸二酯酶5′-核苷酸3、核酸內(nèi)切酶

特異地水解多核苷酸鏈內(nèi)部各鍵。特異性磷酸二酯酶。如牛胰核酸酶作用于嘧啶核苷酸的磷酸二酯鍵（左邊為嘧啶）。其專一作用于RNA，對(duì)DNA及其他磷酸二酯化合物不作用或作用活性很低。4、內(nèi)切兼外切酶例：核酸酶P1先內(nèi)切再外切。

原核生物中存在著一類能識(shí)別外源DNA雙螺旋中4-8個(gè)堿基對(duì)的特異序列，并在此序列的某位點(diǎn)水解DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平齊末端，這類酶稱為限制性內(nèi)切酶（ristriction

endonuclease）。具有很強(qiáng)的專一性，有特異的識(shí)別位點(diǎn)，通常具有二重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的回文序列。限制性內(nèi)切酶EcoRI粘性末端：經(jīng)限制性內(nèi)切酶水解后形成的線狀雙鏈DNA中有一條單鏈的末端帶有長(zhǎng)于另一條單鏈的幾個(gè)識(shí)別順序中的幾個(gè)互補(bǔ)堿基，這樣的末端稱為粘性末端。限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名

常用的DNA限制性內(nèi)切酶的識(shí)別與切割位點(diǎn)限制性內(nèi)切酶在DNA重組中的應(yīng)用限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，譽(yù)為“分子手術(shù)刀”，用來(lái)切割DNA分子。與連接酶、修飾酶和聚合酶等被稱為基因工程的工具酶。第二節(jié)核苷酸的分解代謝一、核苷酸的酶促降解三、嘧啶的降解二、嘌呤的降解一、核苷酸的酶促降解（一）核苷的水解只在植物、微生物中存在，催化的反應(yīng)不可逆。（二）核苷的磷酸解廣泛存在，催化的反應(yīng)可逆核苷的水解示意圖戊糖和1-磷酸-戊糖可進(jìn)入糖代謝分解或重新利用，嘌呤和嘧啶堿基也可以繼續(xù)分解。二、嘌呤的降解嘌呤的分解還可在核苷或核苷酸的水平上進(jìn)行。生物進(jìn)化程度愈高，則分解嘌呤的能力愈差。

尿AMPGMPH（次黃嘌呤）X（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶脫氨酶脫氨酶痛風(fēng)癥人血清中尿酸含量為20-60mg/L，當(dāng)超過(guò)80mg/L時(shí)，尿酸鹽晶體在關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨、腎等處沉淀，導(dǎo)致痛風(fēng)、尿路結(jié)石及腎疾病。痛風(fēng)癥的治療機(jī)制鳥嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤尿酸黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇別嘌呤醇次黃嘌呤每100g食物含嘌呤的mg數(shù)：三、嘧啶核苷酸的分解代謝第三節(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、脫氧核苷酸的合成核苷酸的合成途徑從頭合成途徑

是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)，合成核苷酸的途徑。補(bǔ)救合成途徑

利用體內(nèi)游離的堿基或核苷，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)過(guò)程，合成核苷酸的途徑。嘌呤堿合成的元素來(lái)源一、嘌呤核苷酸的合成(一)從頭合成途徑1、從頭合成過(guò)程磷酸核糖焦磷酸腺苷酸(AMP)鳥苷酸(GMP)以PRPP為基礎(chǔ)，在其上逐漸形成嘌呤環(huán)。先形成咪唑環(huán)后形成嘧啶環(huán)。AMP和GMP的生成黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸鳥苷酸腺苷酸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次黃嘌呤核苷酸黃嘌呤核苷酸AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶由5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）供給核苷酸的磷酸與核糖部分；嘌呤堿的合成是以PRPP為基礎(chǔ)，添加原子或基團(tuán)，形成嘌呤的基本框架結(jié)構(gòu)；嘌呤的合成先由Gln、Gly、一碳單位形成閉合的五元環(huán)，再由CO2、天冬氨酸和一碳單位形成閉合的六元環(huán)；嘌呤的合成首先合成次黃嘌呤核苷酸（IMP），然后再轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP和GMP。2、嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)（3）嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方式：反饋調(diào)節(jié)和交叉調(diào)節(jié)（二）

嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成

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)（1）參與補(bǔ)救合成的酶細(xì)胞利用現(xiàn)成的嘌呤堿或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸的過(guò)程稱為補(bǔ)救合成。部位：動(dòng)物的肝臟中（2）補(bǔ)救合成過(guò)程痛風(fēng)：次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（HGPRT）不完全缺乏。用別嘌呤醇對(duì)嘌呤氧化酶的抑制可緩解痛風(fēng)癥狀，但對(duì)自殘癥狀無(wú)效。自殘癥狀（Lesch

Nyhan

綜合癥）：先天缺少次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（HGPRT）（3）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。主要是肝細(xì)胞胞液合成部位二、嘧啶核苷酸的生物合成先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖相連。先合成UMP，再轉(zhuǎn)變成dTMP和CTP。特點(diǎn)（一）嘧啶核苷酸的

從頭合成途徑1、嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲酰磷酸2.從頭合成過(guò)程（1）尿嘧啶核苷酸的合成GlnCO2氨甲酰磷酸乳清酸尿癥患者（2）CTP的合成

是在三磷酸水平上進(jìn)行的。CDPCMP磷酸酶3、嘧啶核苷酸從頭合成的特點(diǎn)首先合成嘧啶環(huán)（區(qū)別于嘌呤核苷酸的合成），再與PRPP結(jié)合；嘧啶環(huán)上的原子或基團(tuán)來(lái)自氨甲酰磷酸和天冬氨酸；首先合成UMP，再由UMP轉(zhuǎn)化成其它核苷酸。4、從頭合成的調(diào)節(jié)（二）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三、脫氧核糖核苷酸的生成體內(nèi)脫氧核糖核苷酸是通過(guò)相應(yīng)的核糖核苷酸還原生成的。這種還原反應(yīng)是由核糖核苷酸還原酶催化，在二磷酸核苷（NDP）水平上進(jìn)行的。1.脫氧核糖核苷酸的生成過(guò)程2.脫氧胸苷酸的合成

是在一磷酸水平上進(jìn)行的胸腺嘧啶核苷酸合成酶核苷酸的從頭合成概況5-磷酸核糖PRPPAspCO2+Gln氨基甲酰磷酸乳清酸UMPdTMPUTP