核酸的酶的学习材料

核酸的酶的学习材料第1页/共37页核苷酸的作用核苷酸是核酸生物合成的前体核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间产物（UDP-葡萄糖和CDP-二脂酰甘油分别是糖原和磷酸甘油酯合成的中间物）ATP是生物能量中通用的高能化合物腺苷酸是三种重要辅酶（烟酰胺核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸和辅酶A）的组分某些核苷酸是代谢的调节物质（cAMP和cGMP是多种激素引起生理效应的中间介质）第2页/共37页第一节核酸的酶促降解

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

一、核酸酶二、限制性内切酶

磷酸磷酸二酯酶磷酸单酯酶核苷磷酸化酶分解核苷生成氮碱和戊糖的磷酸酯核苷水解酶分解核苷生成氮碱和戊糖说明第3页/共37页核酸酶1、核酸酶的分类（按作用于多核苷酸链中的磷酸二酯键分类）

⑴根据对底物专一核糖核酸酶(RNase)

性行分为：脱氧核糖核酸酶(DNase)

非特异性核酸酶

⑵根据切割位点分为：核酸内切酶非特异性核酸内切酶特异性核酸内切酶核酸外切酶2、核酸酶的作用特点第4页/共37页内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5´

p

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pOHPyPuPyPy1´

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pGACU

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pGA3´RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶RNaseA作用于C和U位点，产生-CP或CP；-UP或UPRNaseT1作用于G位点；RNaseT2作用于A位点第5页/共37页外切核酸酶对核酸的水解位点3´5´

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pOHB

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pBBBBBBB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）第6页/共37页GUAGUCCAPPPPPPP5‘P

OHRNaseA

RNaseT1RNaseT25’PMaseSpDaseVPDasepGp,Ap,2Up,Gp,2Cp,ApGpApUp,Up,GpCp,Cp，ApGp,ApUpUpGp,CpCpApGpAp,UpUpGp,CpCpA2Gp,Ap,2Cp,2Up,A2pG,2pA,2pU,2pC不同的核酸酶降解作用示意图T1AAAT1A3’-OH第7页/共37页限制性内切酶

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.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8页/共37页几个定义回文序列：DNA序列180°旋转对称的结构，即DNA一条链上的核苷酸顺序旋转180°后，与其互补链上对应的一段核苷酸顺序相重复平末端：DNA限制性内切酶将DNA两条链交错切开后没有单链突出的DNA片段粘性末端：DNA限制性内切酶将DNA两条链交错切开，形成单链突出的末端第9页/共37页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第10页/共37页限制性DNA内切酶的特点有高度特异性的DNA内切酶2.专一识别并切割DNA上特定的碱基顺序3.产物仍然为双链DNA片段4.其5’端为磷酸基，3’端为羟基5.细菌利用此酶水解入侵的DNA，限制了外源DAN，对自己起保护作用6.细菌自身的DNA因有甲基化修饰而不会被降解7.限制酶的识别和切割位点通常是4-6bp组成的回文结构第11页/共37页常用的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，粘端切口第12页/共37页某些代表性核酸酶作用底物和产物第13页/共37页第二节核苷酸的降解二、嘧啶的降解一、嘌呤的分解磷酸

核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷碱基+戊糖-1-P核苷酶碱基+戊糖第14页/共37页嘌呤的分解第15页/共37页嘧啶的分解第16页/共37页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第17页/共37页全合成途径：生物体能够利用CO2、甲酸盐、Gln、Glu、Asp等前体物质，合成各种嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸，把这种利用简单前体物质合成核苷酸的过程称为全合成途径，也称为从头合成途径半合成途径：生物利用现有的嘌呤、嘧啶或核苷合成核苷酸，也称为补救合成途径核糖核苷酸的生物合成第18页/共37页核糖核苷酸的生物合成(1)全合成途径(2)半合成途径(自学)2、嘧啶核苷酸的生物合成

(1)全合成途径

(2)半合成途径(自学)1、嘌呤核苷酸的生物合成第19页/共37页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”第20页/共37页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THFA第21页/共37页IMP转变为GMP和AMP第22页/共37页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第23页/共37页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的从头合成第24页/共37页嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸第25页/共37页尿嘧啶核苷酸合成途径第26页/共37页CMP的生成途径PiCTPCDPCMP尿嘧啶核苷酸激酶UDPUTP尿苷二磷酸激酶ATPADPATPADPATPADP+PiNH3CTP合成酶PiUMP第27页/共37页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第28页/共37页嘌呤核苷酸合成调节：受IMP、AMP、GMP抑制受AMP、GMP抑制核糖5‘-磷酸PRPP磷酸核糖胺IMP腺苷酸琥珀酸AMP黄苷酸GMP受AMP抑制受GMP抑制5’磷酸核糖转变为PRPPPRPP接受Gln的氨基转变为磷酸核糖胺在这个过程中，AMP和GMP有相互增效作用3.IMP分别受不同的抑制作用，合成不同嘌呤第29页/共37页脱氧核苷酸的合成

2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸的合成第30页/共37页脱氧核糖核苷酸的合成反应核糖核苷酸还原酶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第31页/共37页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谷胱甘肽还原酶第32页/共37页脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly

N5、N10—CH2—FH4FH2二氢叶酸还原酶Ser羟甲基转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P第33页/共37页核苷酸的合成及相互关系第34页/共37页核酸的酶促降解和核苷酸的代谢

1核酸的酶促降解

核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶

2核苷酸的降解

3核苷酸的合成代谢（1）核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径（2）脱氧核苷酸的生物合成核糖核苷酸的还原脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成第35页/共37页一、选择题1．嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自下列（）。

A、甘氨酸B、天冬氨酸C、丙氨酸D、谷氨酸2．嘌呤核苷酸的嘌呤环上第1位N原子来自（）。

A、GlyB、GlnC、AspD、甲酸3．dTMP的直接前体是（）。