生物化学核酸的酶促降解和核苷酸代谢

生物化学核酸的酶促降解和核苷酸代谢第1页/共37页第一节核酸的酶促降解第二节核苷酸的分解代谢第三节核苷酸的生物合成第2页/共37页第一节核酸的酶促降解

核酸酶核苷酸酶核苷酸磷酸化酶

核酸核苷酸核苷碱基+戊糖磷酸第3页/共37页一、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、核酸酶的作用特点核酸酶：生物体内存在的水解核酸磷酸二酯键的酶类，统称核酸酶第4页/共37页外切核酸酶对核酸的水解位点5´

p

p

p

pOHB

p

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p

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）第5页/共37页

其专一作用于RNA，对DNA及其它磷酸二酯化合物不作用或作用活性很低。Pu：嘌呤Py：嘧啶

内切核酸酶水解位点第6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

p

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pGA3´RNAaseIRNAaseIRNAaseT1专一水解鸟甘酸二酯键RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

第7页/共37页3.限制性内切酶

一类能识别一定序列并水解外源双链DNA的内切核酸酶．其特点是具有极高的专一性，能识别DNA双链上的特定位点，称为限制性内切酶，也称限制酶。甲基化酶：细菌除具有限制酶外，还具有一种对自身DNA起修饰作用的甲基化酶。限制酶和其相应的修饰酶对底物DNA的识别和作用的部位是相同的。第8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

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10页/共37页第二节核苷酸的分解代谢

核苷酸酶核苷酸磷酸化酶核苷酸核苷碱基+（脱氧）戊糖磷酸一、核苷酸的降解第11页/共37页二、嘌呤的降解次黄嘌呤G

黄嘌呤尿素RNH2NH3+CO2（微生物）尿酸（醇式）第12页/共37页三、嘧啶的降解NH2二氢尿嘧啶还原H2O（开环）β－脲基丙酸H2Oβ－丙氨酸第13页/共37页第三节核苷酸的生物合成一、核糖核苷酸的合成从头合成：是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。补救途径：是利用核酸降解或进食等从外界补充的含氮碱基或核苷合成新的核苷酸。第14页/共37页1.嘌呤核苷酸的生物合成

（1）嘌呤环上各原子的来源N3N9N7N1C2C6C4C5C8来自谷氨酰胺的酰胺氮来自甲酸来自甲酸来自天冬氨酸来自甘氨酸来自CO2第15页/共37页(2).IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶②GAR合成酶③转甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶第16页/共37页（CATR）第17页/共37页IMP生成总反应过程第18页/共37页①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成第19页/共37页•嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。•IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。

AMP或GMP的合成又需1个ATP。嘌呤核苷酸从头合成特点第20页/共37页腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi

合成过程:腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP（3）嘌呤核苷酸合成补救途径

参与补救合成的酶:

腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)

次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)

腺苷激酶(adenosinekinase)第21页/共37页补救合成的生理意义补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。第22页/共37页（4）嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH3第23页/共37页2.嘧啶核苷酸的生物合成

嘧啶核苷酸的结构第24页/共37页（1）嘧啶环上各原子的来源

来自天冬氨酸来自CO2来自NH3NNCCCC654321氨甲酰磷酸第25页/共37页（2）尿嘧啶核苷酸合成途径第26页/共37页（3）.胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi第27页/共37页（4）.dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP第28页/共37页（5）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP第29页/共37页3.核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成第30页/共37页二、脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行（N代表A、G、U、C等碱基）第31页/共37页核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FAD核糖核苷酸还原酶（B1和B2）ATP、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dNDP

+

ATP

激酶dNTP+ADP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亚甲基

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页小结1核酸酶促降解1）核酸酶：可作用于DNA和RNA。2）核糖核酸(RNase)酶3）脱氧核糖核酸(DNase)酶4）限制性内切酶2核苷酸分解代谢1）核苷酸降