核酸的降解和核甘酸代谢课件

1、第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸酶（磷酸二酯酶）核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸单酯酶）核苷酸酶（磷酸单酯酶）核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核酸核酸核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸嘌呤或嘧啶嘌呤或嘧啶戊糖戊糖-1-1-磷酸磷酸 一、核酸酶：一、核酸酶：二、限制性内切酶：在细菌细胞内存在二、限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能的一类能识别识别并并水解水解外源双链外源双链DNADNA的的核核酸内切酶酸内切酶，可用于特异切割，可用于特异切割DNA,DNA,常作为常作为工具酶。工具酶。1 1、核酸酶的分类、核酸酶的分类（1 1）根据对底物的）根据对底物的 专一性

2、分为专一性分为根据切割位点分为根据切割位点分为核糖核酸酶核糖核酸酶( (RNaseRNase) )非特异性核酸酶非特异性核酸酶核酸内切酶核酸内切酶5 p p p pOHA p p p p3 CGTATGC牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶（5 5 端外切）端外切）蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶（3 3 端外切）端外切）5 p p p pOHPyPuPyPy1 p p pGACU p p pGA3 RNAase IRNAase T1Pu ：嘌呤嘌呤 Py：嘧啶嘧啶 牛胰核糖核酸酶牛胰核糖核酸酶I (RNaseI) I (RNaseI) 核糖核酸酶核糖核酸酶T1T1（RNaseT1RNaseT1）属名属名

3、限制性内切酶是限制性内切酶是分析染色体结构、制作分析染色体结构、制作DNADNA限制限制图谱、进行图谱、进行DNADNA序列测定和基因分离、基因体外重组序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少的工具等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的来解剖纤细的DNADNA分子。分子。核苷酸酶核苷酸酶核苷水解酶核苷水解酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶（人类和灵长类动物、（人类和灵长类动物、爬虫、鸟类）爬虫、鸟类）（灵长类以外的哺乳动物）（灵长类以外的哺乳动物）（植物）（植物）（鱼类、两栖类）（鱼类、两栖类）（海洋无脊椎动物）（海洋无脊椎动物）腺嘌呤脱氨酶腺嘌呤脱氨酶

4、鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶尿酸氧化酶尿酸氧化酶尿囊尿囊素酶素酶尿囊酸酶尿囊酸酶脲酶脲酶( (硬骨鱼硬骨鱼) )脱氨脱氨 氧化氧化 水解水解痛风症的治疗机制痛风症的治疗机制鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇胞嘧啶脱氨酶胞嘧啶脱氨酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢嘧二氢嘧啶酶啶酶脲基丙酸酶脲基丙酸酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢嘧啶酶二氢嘧啶酶脲基丙酸酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+NADPH +H+ -哺乳动物哺乳动物NADH+H+ -细细 菌菌脱氨脱

5、氨 还原还原 水解水解l从头合成途径从头合成途径l补救合成途径补救合成途径一、嘌呤核苷酸的生物合成一、嘌呤核苷酸的生物合成是指利用是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳氧化碳等简单物质为原料，经过一系列复杂的酶等简单物质为原料，经过一系列复杂的酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。 肝肝是体内是体内从头合成嘌呤从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，核苷酸的主要器官，其次是其次是小肠小肠和和胸腺胸腺，而，而脑、骨髓脑、骨髓则无法进行此则无法进行此合成途径。合成途径。（一）嘌呤核苷酸的（一）嘌呤核苷酸的从头合成从头合成定义定义合成部位合成部位嘌呤

6、碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）过程过程1. IMP1. IMP的合成的合成2. AMP2. AMP和和GMPGMP的生成的生成R-5-P（5-5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下天冬氨酸的逐步参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5 -P（5 -磷酸核糖胺磷酸核糖胺）谷

7、氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶拮抗物拮抗物: : 重氮丝氨酸重氮丝氨酸1. IMP1. IMP的合成过程的合成过程 磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶 GAR GAR合成酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM FGAM合成酶合成酶 AIR AIR合成酶合成酶IMPIMP生成总反应过程生成总反应过程叶酸拮抗物叶酸拮抗物: : 氨基蝶呤氨基蝶呤, ,氨甲氨甲蝶呤蝶呤腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMPIMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMPGMP合成酶合成酶AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPA

8、TP激酶激酶ADPATP激酶激酶 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。补救合成（或重新利用）途径。定义定义腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)次黄嘌呤次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine- (hypoxanthine- guanine phosph

9、oribosyl transferase, HGPRT)guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)(adenosine kinase)参与补救合成的酶参与补救合成的酶腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液是指利用是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位磷酸核糖、氨基酸、一

10、碳单位及及COCO2 2等等简单物质为原料，经过一系列酶促反简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。应，合成嘧啶核苷酸的途径。 定义定义合成部位合成部位嘧啶合成的元素来源嘧啶合成的元素来源( (谷氨酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬氨酸、COCO2 2) )。 氨基氨基甲酰磷酸甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸合成过程合成过程1. 1. 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺 + + HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶IIII2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸 + + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰

11、谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别的区别2. 2. 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶 UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+P

12、i- -ATP + CO2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酰天冬氨酸氨基甲酰天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP + 5-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-嘧啶嘧啶 + + PRPPPRPP嘧啶核苷嘧啶核苷 + + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP 胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADPNADP+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶FAD核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶（B1和和B2）ATP 、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（还原型）（还原型）SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白（氧化型）（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+ H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸ADP、GDP、CDP、UDP腺嘌呤、鸟嘌呤腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶核糖核和胞嘧啶核糖核苷酸经还原，将苷酸经还原，将核糖第二位碳原核糖第二位碳原子的氧脱去，即子的氧脱去，即成为相应的脱氧成为相应的脱氧核糖核苷酸。核糖核苷酸。还原反应一般在还原反应一般在核苷二磷酸核苷二磷酸（NDPNDP）水平上）水平上进行进行三、脱氧核苷酸的生物合成三、脱氧核苷酸的生物合成（大肠