生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座

第十二章核酸降解和核苷酸代谢本章重点讨论核酸酶类别和特点，对核苷酸生物合成和分解代谢作普通介绍。第一节核酸酶促降解第三节核苷酸合成代谢第二节核苷酸分解代谢生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第1页第一节核酸酶促降解一、核酸酶二、限制性内切酶

核酸酶核苷酸酶核苷酸磷酸化酶

核酸核苷酸核苷碱基+戊糖磷酸生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第2页核酸酶

1、核酸酶分类（1）依据对底物专一性分为（2）依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、核酸酶作用特点生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第3页外切核酸酶对核酸水解位点5´

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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）生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第4页内切核酸酶对RNA水解位点示意图5´

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pGA3´RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第5页限制性内切酶

类型专一性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个碱基对所组成特异含有二重旋转对称性回文序列，并在此序列某位点水解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）。生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第6页限制性内切酶类型

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多功效酶.

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，不具修饰酶功效。现在分子生物学研究所用限制性内切酶均为这类。

ⅡI型：识别位点为5-7bp非对称序列

，切割位点在次序之外离识别序列5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功效酶.生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第7页惯用DNA限制性内切酶专一性酶识别序列和切口说明‥‥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，粘端切口生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第8页限制性内切酶命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：EcoRI，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出一个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乏工具，是一把天赐神刀，用来解剖纤细DNA分子。生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第9页第二节核苷酸分解代谢2、嘧啶降解1、嘌呤降解核苷酸酶核苷酸磷酸化酶核苷酸核苷碱基+（脱氧）戊糖磷酸生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第10页嘌呤分解生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第11页生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第12页生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第13页嘧啶分解乙酰CoA琥珀酰CoA生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第14页生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第15页生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第16页第三节核苷酸合成代谢从头合成：利用少数几个氨基酸、核糖-5-磷酸、CO2等作为原料来合成。补救合成路径：利用细胞内已经有游离碱基或核苷进行合成。生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第17页第三节核苷酸合成代谢一、核糖核苷酸生物合成二、脱氧核糖核苷酸生物合成三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸（自学）四、各种核苷酸相互转变生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第18页一、核糖核苷酸生物合成1、嘌呤核苷酸生物合成(1)从头合成路径(2)补救路径(自学)2、嘧啶核苷酸生物合成(1)从头合成路径(2)补救合成路径(自学)生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第19页1、嘌呤核苷酸从头合成路径c、IMP转变为AMP和GMP

a、嘌呤环上原子起源b、IMP从头合成生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第20页嘌呤环上各原子起源天冬氨酸一碳基团（甲酸盐）谷氨酰胺甘氨酸一碳基团（甲酸盐）生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第21页1、次黄嘌呤IMP核苷酸从头合成5-磷酸核糖+ATP5-磷酸核糖焦磷酸+AMP磷酸核糖焦磷酸激酶Mg2+生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第22页生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第23页磷酸核糖焦磷酸激酶生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第24页转酰胺酶5-磷酸核糖胺生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第25页5-磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸合成酶生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第26页甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶来自甲酸（盐）生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第27页甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸合成酶生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第28页甲酰甘氨脒核苷酸5-氨基-咪唑核苷酸合成酶生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第29页N5-羧基氨基咪唑核苷酸5-氨基-咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸羧化酶生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第30页5-氨基-咪唑-4-羧酸核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第31页5-氨基-咪唑-4-羧酸核苷酸N-琥珀-5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第32页5-氨基咪唑-4（N-琥珀基）甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸延胡索酸生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第33页5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第34页5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第35页IMP生物合成一碳基团代谢生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第36页IMP转变为GMP和AMP次黄嘌呤核苷酸腺苷酸黄嘌呤核苷酸鸟苷酸腺苷酸代琥珀酸生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第37页嘌呤核苷酸合成补救路径（自学）

磷酸核糖转移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第38页嘧啶核苷酸从头合成路径

c、UMP转变为CTPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP

a、嘧啶环上原子起源b、UMP从头合成生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第39页嘧啶环上各原子起源

来自天冬氨酸来自CO2来自NH3NNCCCC654321生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第40页尿嘧啶核苷酸合成路径生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第41页嘧啶核苷酸补救合成路径（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生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第42页二、脱氧核苷酸合成

2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸合成1、脱氧核苷酸合成生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第43页核糖核苷酸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生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第44页脱氧胸腺嘧啶核苷酸合成

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生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第45页生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第46页核苷酸合成及相互关系生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第47页氨基酸与一碳基团代谢

1、一碳基团（一碳单位）概念2、一碳基团和氨基酸代谢Gly、Ser、Thr、His都能够作为一碳基团供体。3、一碳基团利用：参加合成反应，如磷脂、核苷酸等合成。生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第48页一碳基团

在代谢过程中，一些化合物（如氨基酸）能够分解产生含有一个碳原子基团（不包含CO2），称为一碳基团。一碳基团转移除了和许多氨基酸代谢直接相关外，还参加嘌呤和胸腺嘧啶生物合成一碳基团转移酶辅酶：FH4一碳基团四氢叶酸化合物结构和命名-CH=NH亚氨甲基H-CO-甲酰基-CH2OH甲醇基-CH=次甲基-CH2-亚甲基-CH3甲基生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第49页生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第50页生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第51页叶酸和四氢叶酸（FH4）叶酸四氢叶酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO生化核酸的酶促降解和核苷酸代谢专家讲座第52页一碳基团起源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4还原酶N5，

N10-CH2-FH4脱氢酶环水化酶

丝氨酸

组氨酸苷氨酸参加

甲基化反应为胸腺嘧啶合成提供甲基参加嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+参加嘌呤合成