核酸的酶促降解和核苷酸代谢

第三一章核酸的酶促降解和核苷酸代谢

本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。第一节核酸的酶促降解返回第三节核苷酸的合成代谢第二节核苷酸的分解代谢第一节核酸的酶促降解

一、核酸酶二、限制性内切酶

核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶

核酸核苷酸核苷碱基+戊糖-1-P磷酸核酸酶

1、核酸酶的分类（1）根据对底物的专一性分为（2）根据切割位点分为核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶核酸内切酶核酸外切酶2、核酸酶的作用特点外切核酸酶对核酸的水解位点5´

p

p

p

pOHB

p

p

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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）内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5´

p

p

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pOHPyPuPyPy1´

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pGACU

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pGA3´RNAaseI牛胰核糖核酸酶RNAaseIRNAaseT1核糖核酸酶RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

核糖核酸酶类（1）牛胰核糖核酸酶（RNaseI）只作用于RNA，作用点为嘧啶核苷－3‘－磷酸与其它核苷酸之间的连键。产物3‘－嘧啶核苷酸或以3‘－嘧啶核苷酸结尾的寡核苷酸。（2）核糖核酸酶酶T1专一性比RNaseI更高。作用点：3‘－鸟苷酸与其相邻核苷酸的5‘－OH之间的连键。产物以3‘－鸟苷酸为末端的寡核苷酸或3‘－鸟苷酸。（3）核糖核酸酶T2作用点：Ap残基，可以将tRNA完全降解成3‘－腺苷酸结尾的寡核苷酸。脱氧核糖核酸酶类（1）牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseI）切断双链或单链DNA成为5‘－磷酸为末端的寡核苷酸，需要镁离子激活，最适pH7-8，0.01mol/L柠檬酸盐可完全抑制被镁离子激活的活性。（2）牛脾脱氧核糖核酸酶（DNaseII）降解DNA成为3‘－磷酸末端的寡核苷酸，最适pH4-5，需要0.3mol/L钠离子激活，镁离子可以抑制此酶。（3）链球菌脱氧核糖核酸酶内切酶，作用于DNA，产物为5‘－磷酸为末端的碎片，最适pH7，需要镁离子。限制性内切酶

类型命名意义

原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶（ristrictionendonuclease）。常用的DNA限制性内切酶的专一性酶辨认的序列和切口说明‥‥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，粘端切口限制性内切酶类型

I型：分子量大于105，多亚基，需S-线苷蛋氨酸、ATP和Mg2+，识别位点与切割位点相差甚远，产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶.

Ⅱ型：分子量小于105，需Mg2+，切割位点位于识别位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。

ⅡI型：识别位点为5-7bp的非对称序列

，切割位点在顺序之外离识别序列5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶.限制性内切酶的命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：EcoRI，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶

限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限制图谱、进行DNA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，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的DNA分子。第二节核苷酸的降解二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解

核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷碱基+（脱氧）戊糖-1-P磷酸嘌呤的分解嘧啶的分解第三节核苷酸的合成代谢一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧核糖核苷酸的生物合成三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸（自学）四、各种核苷酸的相互转变核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1)从头合成途径(2)补救途径(自学)2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)从头合成途径(2)补救合成途径(自学)嘌呤环上各原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自“甲酸盐”来自天冬氨酸来自甘氨酸来自CO2来自“甲酸盐”5-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧核苷酸IMP的生物合成5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFAIMP转变为GMP和AMP嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）

磷酸核糖转移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP嘧啶核苷酸从头合成途径

c、UMP转变为CTPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP

a、嘧啶环上原子的来源b、UMP的从头合成嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸尿嘧啶核苷酸合成途径嘧啶核苷酸补救合成途径（自学）尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP脱氧核苷酸的合成

2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸的合成核糖核苷酸的还原反应硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FADATP、Mg2+硫氧还蛋白（还原型）SHSH硫氧还蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶ATP、Mg2+硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白SS硫氧还蛋白还原酶核糖核苷二磷酸+H2O脱氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧还蛋白还原酶OP-P-CH2NOHOHOP-P-CH2NOHHGSSG2GSH谷胱甘肽还原酶核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性调节位点酶活