生物化学与分子生物学 第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件

第九章

核酸的降解和核苷酸代谢第九章

核酸的降解和核苷酸代谢1第一节核酸的酶促降解一、核酸降解的一般顺序：1、核酸酶：核酸→核苷酸；2、核苷酸酶：核苷酸→核苷+磷酸；3、核苷酶：核苷→含氮碱基第一节核酸的酶促降解一、核酸降解的一般顺序：2生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件3二、核酸酶的分类按作用底物分：RNase、DNase；按作用方式分：外切酶、内切酶；按作用键分：水解3’-磷酸酯键的酶和5’-磷酸酯键的酶二、核酸酶的分类按作用底物分：RNase、DNase；41、核酸外切酶：可同时作用于DNA、RNA的外切酶1、核酸外切酶：可同时作用于DNA、RNA的外切酶52、核酸内切酶(endonuclease)能够水解核酸分子内磷酸二酯键的酶一般的核酸内切酶专一性不强（专一性强的不多，如，牛胰核酸酶：嘧啶核苷酸——嘧啶核苷-3’-磷酸），限制性内切酶具有很强的碱基专一性。2、核酸内切酶(endonuclease)能够水解核酸分子内6

限制性内切酶(restrietionendonuclease)概念：原核生物体内一类能识别双链DNA上特定的一段核苷酸序列并在特定位点切断DNA两条链的核酸内切酶。限制性内切酶(restrietionendonucle7限制性内切酶具有很强的碱基专一性。识别位点：４－８个碱基的回文序列切割结果：平头末端(cohesiveend)：切口齐的粘性末端(bluntend)：切口交错限制性内切酶具有很强的碱基专一性。8生物学功能：降解外面侵入的DNA，而不降解自身细胞中的DNA。应用：基因工程的工具酶分子手术刀生物学功能：降解外面侵入的DNA，而不降解自身细胞中的DNA9生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件10第二节嘌呤和嘧啶的分解第二节嘌呤和嘧啶的分解11一、嘌呤的分解氧化降解：A、G→尿酸；不同的动物将尿酸直排或进行不同程度继续降解排出体外。浓度过高→尿结石、痛风一、嘌呤的分解氧化降解：A、G→尿酸；12生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件13黄嘌呤氧化酶（肝、小肠、肾）：黄嘌呤→尿酸；人类、灵长类动物排尿酸于尿中，但大多数的N→尿素；而鸟类、爬行动物、昆虫的N→尿酸；尿酸水溶性差→过多则结晶沉积（关节、软组织、肾）→痛风（手指首先发热红肿，疼痛无比，活动困难，进而影响膝、腕及踝关节，造成关节畸形僵硬。慢性痛风可导致肾结石、痛风性肾病等）；成年男性患病机率较高；高嘌呤饮食，核酸大量降解，肾疾病→尿酸↑；治疗：别嘌呤醇（XO的竞争性抑制剂）黄嘌呤氧化酶（肝、小肠、肾）：黄嘌呤→尿酸；14生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件15二、嘧啶的分解C、U→β-丙氨酸+NH3+CO2T→β-氨基异丁酸+NH3+CO2β-丙氨酸、β-氨基异丁酸→排出体外、进行有机酸代谢

二、嘧啶的分解C、U→β-丙氨酸+NH3+CO216生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件17小结核苷酸→戊糖+碱基（嘌呤、嘧啶）+Pi；戊糖→CO2+H2O+ATP；人体内的碱基通常不能彻底降解：嘌呤→尿酸（排泄）；嘧啶→β-氨基酸（主要随尿排除，或进行有机酸代谢）小结核苷酸→戊糖+碱基（嘌呤、嘧啶）+Pi18第三节核苷酸的生物合成生物都能从基本原料合成嘌呤和嘧啶核苷酸（从头合成）；因此核酸不是必需营养素（珍奥核酸是骗局！）；生物也都能利用体内降解的和食物吸收的现成嘌呤、嘧啶合成核苷酸（补救合成）；第三节核苷酸的生物合成生物都能从基本原料合成嘌呤和嘧啶核19（一）从头合成（DeNovoSynthesis）定义：5-磷酸核糖+aa+CO2→嘌呤核苷酸场所：主要在肝脏比例：通常占95%一、嘌呤核苷酸的合成（一）从头合成（DeNovoSynthesis）定义：520甘氨坐中间，谷氨站两边，左手开天门，头顶二氧碳甘氨坐中间，谷氨站两边，左手开天门，头顶二氧碳211、PRPP合成IMP所有嘌呤核苷酸均由IMP（次黄嘌呤核苷酸）合成；PRPP：5-磷酸核糖焦磷酸；5-磷酸核糖+PPi→PRPP1、PRPP合成IMP所有嘌呤核苷酸均由IMP（次黄嘌呤核22生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件232、AMP和GMP的合成嘌呤核苷酸氧化脱氨基的步骤（XMP）2、AMP和GMP的合成嘌呤核苷酸氧化脱氨基的步骤（XMP）24（二）补救合成（SalvagePathway）定义：游离的嘌呤或嘌呤核苷→嘌呤核苷酸场所：脑、骨髓

途径：核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途径；磷酸核糖转移酶途径（二）补救合成（SalvagePathway）定义：游离的251、核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途径嘌呤+1-PR核苷+磷酸核苷+ATP核苷酸+ADP仅有腺苷磷酸激酶，因此该途径不重要。2、磷酸核糖转移酶途径嘌呤+PRPP→嘌呤核苷酸+PPi酶：腺嘌呤~、次黄嘌呤-鸟嘌呤~1、核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途径嘌呤+1-PR26莱-拉综合症次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺乏；在2~3岁时，患儿开始咬自己的嘴唇和手指，智力缺陷，经常性痉挛，舞蹈样动作，痛风，可活至20岁左右；尿酸积累→结石，痛风→自残（？）机理不明，别嘌呤醇无效莱-拉综合症次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺乏；273、意义节约能量和一些Aa的消耗；有些组织（如脑、骨髓）只能进行嘌呤核苷酸的补救合成；可提高康复速度（核酸类补品的功能）

3、意义节约能量和一些Aa的消耗；28嘧啶环：氨甲酰磷酸+Asp先合成嘧啶环，再添加5-PR；二、嘧啶核苷酸的合成嘧啶环：氨甲酰磷酸+Asp二、嘧啶核苷酸的合成291、氨甲酰磷酸的合成氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ：线粒体

尿素合成

氨基酸代谢氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ：细胞质

嘧啶合成核苷酸代谢1、氨甲酰磷酸的合成氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ：线粒体尿素302、UMP和CTP的从头合成2、UMP和CTP的从头合成31生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件323、嘧啶核苷酸的补救合成1）磷酸核糖转移酶途径不重要U+PRPP→UMP+PPiC不能直接与PRPP反应2）磷酸化酶+尿苷激酶途径重要磷酸化酶：U(C)+1-PR→尿苷(胞苷)+Pi尿苷激酶：尿苷(胞苷)+ATP→UMP(CMP)+ADP3、嘧啶核苷酸的补救合成1）磷酸核糖转移酶途径不重33三、脱氧核糖核苷酸的合成dNDP+ATPdNTP+ADP激酶三、脱氧核糖核苷酸的合成dNDP+ATP34大肠杆菌、动物、植物

2条多肽链非正铁血红素广泛存在大肠杆菌、动物、植物2条多肽链35其他原核生物

NTPdNTP核糖核苷酸还原酶1条多肽链非正铁血红素+VB12仅存在于某些微生物和藻类其他原核生物NTPdNTP核糖核苷酸还原酶1条多肽链36学习要点掌握核酸内切酶，外切酶作用特点。掌握核苷酸的主要生理作用。了解嘌呤碱和嘧啶碱的降解过程。掌握从头合成中，嘌呤核和嘧啶核上各原子的来源，了解核苷酸的合成过程学习要点掌握核酸内切酶，外切酶作用特点。37第九章

核酸的降解和核苷酸代谢第九章

核酸的降解和核苷酸代谢38第一节核酸的酶促降解一、核酸降解的一般顺序：1、核酸酶：核酸→核苷酸；2、核苷酸酶：核苷酸→核苷+磷酸；3、核苷酶：核苷→含氮碱基第一节核酸的酶促降解一、核酸降解的一般顺序：39生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件40二、核酸酶的分类按作用底物分：RNase、DNase；按作用方式分：外切酶、内切酶；按作用键分：水解3’-磷酸酯键的酶和5’-磷酸酯键的酶二、核酸酶的分类按作用底物分：RNase、DNase；411、核酸外切酶：可同时作用于DNA、RNA的外切酶1、核酸外切酶：可同时作用于DNA、RNA的外切酶422、核酸内切酶(endonuclease)能够水解核酸分子内磷酸二酯键的酶一般的核酸内切酶专一性不强（专一性强的不多，如，牛胰核酸酶：嘧啶核苷酸——嘧啶核苷-3’-磷酸），限制性内切酶具有很强的碱基专一性。2、核酸内切酶(endonuclease)能够水解核酸分子内43

限制性内切酶(restrietionendonuclease)概念：原核生物体内一类能识别双链DNA上特定的一段核苷酸序列并在特定位点切断DNA两条链的核酸内切酶。限制性内切酶(restrietionendonucle44限制性内切酶具有很强的碱基专一性。识别位点：４－８个碱基的回文序列切割结果：平头末端(cohesiveend)：切口齐的粘性末端(bluntend)：切口交错限制性内切酶具有很强的碱基专一性。45生物学功能：降解外面侵入的DNA，而不降解自身细胞中的DNA。应用：基因工程的工具酶分子手术刀生物学功能：降解外面侵入的DNA，而不降解自身细胞中的DNA46生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件47第二节嘌呤和嘧啶的分解第二节嘌呤和嘧啶的分解48一、嘌呤的分解氧化降解：A、G→尿酸；不同的动物将尿酸直排或进行不同程度继续降解排出体外。浓度过高→尿结石、痛风一、嘌呤的分解氧化降解：A、G→尿酸；49生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件50黄嘌呤氧化酶（肝、小肠、肾）：黄嘌呤→尿酸；人类、灵长类动物排尿酸于尿中，但大多数的N→尿素；而鸟类、爬行动物、昆虫的N→尿酸；尿酸水溶性差→过多则结晶沉积（关节、软组织、肾）→痛风（手指首先发热红肿，疼痛无比，活动困难，进而影响膝、腕及踝关节，造成关节畸形僵硬。慢性痛风可导致肾结石、痛风性肾病等）；成年男性患病机率较高；高嘌呤饮食，核酸大量降解，肾疾病→尿酸↑；治疗：别嘌呤醇（XO的竞争性抑制剂）黄嘌呤氧化酶（肝、小肠、肾）：黄嘌呤→尿酸；51生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件52二、嘧啶的分解C、U→β-丙氨酸+NH3+CO2T→β-氨基异丁酸+NH3+CO2β-丙氨酸、β-氨基异丁酸→排出体外、进行有机酸代谢

二、嘧啶的分解C、U→β-丙氨酸+NH3+CO253生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件54小结核苷酸→戊糖+碱基（嘌呤、嘧啶）+Pi；戊糖→CO2+H2O+ATP；人体内的碱基通常不能彻底降解：嘌呤→尿酸（排泄）；嘧啶→β-氨基酸（主要随尿排除，或进行有机酸代谢）小结核苷酸→戊糖+碱基（嘌呤、嘧啶）+Pi55第三节核苷酸的生物合成生物都能从基本原料合成嘌呤和嘧啶核苷酸（从头合成）；因此核酸不是必需营养素（珍奥核酸是骗局！）；生物也都能利用体内降解的和食物吸收的现成嘌呤、嘧啶合成核苷酸（补救合成）；第三节核苷酸的生物合成生物都能从基本原料合成嘌呤和嘧啶核56（一）从头合成（DeNovoSynthesis）定义：5-磷酸核糖+aa+CO2→嘌呤核苷酸场所：主要在肝脏比例：通常占95%一、嘌呤核苷酸的合成（一）从头合成（DeNovoSynthesis）定义：557甘氨坐中间，谷氨站两边，左手开天门，头顶二氧碳甘氨坐中间，谷氨站两边，左手开天门，头顶二氧碳581、PRPP合成IMP所有嘌呤核苷酸均由IMP（次黄嘌呤核苷酸）合成；PRPP：5-磷酸核糖焦磷酸；5-磷酸核糖+PPi→PRPP1、PRPP合成IMP所有嘌呤核苷酸均由IMP（次黄嘌呤核59生物化学与分子生物学第9章：核酸的降解与核苷酸代谢课件602、AMP和GMP的合成嘌呤核苷酸氧化脱氨基的步骤（XMP）2、AMP和GMP的合成嘌呤核苷酸氧化脱氨基的步骤（XMP）61（二）补救合成（SalvagePathway）定义：游离的嘌呤或嘌呤核苷→嘌呤核苷酸场所：脑、骨髓

途径：核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途径；磷酸核糖转移酶途径（二）补救合成（SalvagePathway）定义：游离的621、核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途径嘌呤+1-PR核苷+磷酸核苷+ATP核苷酸+ADP仅有腺苷磷酸激酶，因此该途径不重要。2、磷酸核糖转移酶途径嘌呤+PRPP→嘌呤核苷酸+PPi酶：腺嘌呤~、次黄嘌呤-鸟嘌呤~1、核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途径嘌呤+1-PR63莱-拉综合症次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺乏；在2~3岁时，患儿开始咬自己的嘴唇和手指，智力缺陷，经常性痉挛，舞蹈样动作，痛风，可活至20岁左右；尿酸积累→结石，痛风→自残（？）机理不明，别嘌呤醇无效莱-拉综合症次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺乏；643、意义节约能量和一些Aa的消耗；有些组织（如脑、骨髓）只能进行嘌呤核苷酸的补救合成；可提高康复速度（核酸类补品的功能）

3、意义节约能量和一些Aa的消耗；65嘧啶环：氨甲酰磷酸+Asp先合成嘧啶环，再添加5-PR；二、嘧啶核苷酸的合成嘧啶环：氨甲酰磷酸+Asp二、嘧啶核苷酸的合成661、氨甲酰磷酸的合成氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ：线粒体

尿素合成