生物化学第十二章核酸降解及核苷酸代谢

生物化学第十二章核酸降解及核苷酸代谢第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日内容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合成代谢嘌呤核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日第一节核酸的酶促降解核苷酸核苷酸酶核苷+磷酸核酸核酸酶核苷磷酸化酶碱基+1-P-戊糖碱基+戊糖核苷酶第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日核酸酶的分类磷酸二酯酶磷酸单酯酶专门切割核苷酸链末端的磷酸基，产物中有无机磷酸。底物专一性脱氧核糖核酸酶核糖核酸酶非特异性核酸酶切割位点核酸内切酶核酸外切酶第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日核糖核酸酶（RNase）5´

p

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pOHPyPuPyPy

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pGACU

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pGA3´RNaseAARNaseT1T1（Pu：嘌呤Py：嘧啶）

产物：5′-OH末端和3′-磷酸基末端的寡核苷酸片段。

AAARNase对RNA的水解位点示意图RNase：作用于RNA内部的磷酸二酯键，主要有RNaseA；核酸酶内切酶第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日脱氧核糖核酸酶（DNase)DNase：作用于DNA内部的磷酸二酯键，主要有DNaseⅠ和限制性内切酶。DNaseⅠ：牛胰脱氧核糖核酸酶，可切割双链和单链DNA，产物为5′–磷酸基和3′–OH末端的寡核苷酸。

限制性内切酶：高度特异性的DNA内切酶，专一性认别并切割DNA上特定碱基序列，识别和切割位点通常是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。产物：双链DNA片段，5′-磷酸基和3′-OH。核酸酶内切酶第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日常用的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，粘端切口第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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（E.coli）R菌株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。第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日5´

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pOHB

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p3´BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5´端外切，切5´–磷酸酯键，得3´–单核苷酸）蛇毒磷酸二酯酶（3´端外切，切3´–磷酸酯键，得5´–单核苷酸）从核酸链的一端进行酶切。核酸外切酶对核酸的水解位点核酸酶外切酶第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日第二节核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸酶核苷+磷酸核苷磷酸化酶碱基+1-P-戊糖碱基+戊糖核苷酶戊糖代谢进一步分解第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日一、嘌呤的分解代谢尿酸：人和猿类及一些排尿酸的动物（鸟类、某些爬虫类和昆虫）；嘌呤降解终产物尿囊素：除人及猿类外其他哺乳类和腹足类动物；尿囊酸：某些硬骨鱼类；尿素：多数鱼类及两栖类；氨和CO2：某些低等动物（如甲壳类）；第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日腺嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤鸟嘌呤腺嘌呤脱氨酶H2O

NH3鸟嘌呤脱氨酶NH3

H2O黄嘌呤氧化酶O2＋H2O

H2O2黄嘌呤氧化酶尿酸尿囊素尿囊酸尿酸氧化酶2H2O

O2

CO2H2O2尿囊素酶H2O

尿素2乙醛酸＋NH3、CO2尿囊酸酶H2O嘌呤的分解第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日NH3、CO2X（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶H（次黄嘌呤）A（腺嘌呤）H2O

NH3G（鸟嘌呤）H2O

NH3尿囊酸尿囊素黄嘌呤氧化酶嘌呤的分解代谢尿素第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日乙酰CoA嘧啶的分解酸β-脲基丙酸二、嘧啶的分解代谢第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日嘧啶的分解第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日胞嘧啶NH3尿嘧啶二氢尿嘧啶H2OCO2+NH3β-丙氨酸b-脲基丙酸

H2O胸腺嘧啶β-脲基异丁酸β-氨基异丁酸二氢胸腺嘧啶嘧啶的分解代谢第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日第三节核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的合成三、脱氧核糖核苷酸的生成四、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日一、嘌呤核苷酸的合成从头合成途径(denovosynthesispathway)补救合成途径(salvagesynthesispathway)

利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成核糖核苷酸的过程利用磷酸核糖、氨基酸、甲酸盐及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成核糖核苷酸的途径第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日（一）嘌呤核苷酸的从头合成GMPAMP第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日嘌呤碱合成的元素来源CO2Asp甲酰基（一碳单位）甲酰基（一碳单位）Gln（酰胺基）Gly第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日合成过程1.在PRPP基础上逐步合成嘌呤环，首先合成IMP（IMP合成）；2.再由IMPAMP和GMP第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日1、IMP的合成过程5-磷酸核糖的活化ATPAMP磷酸核糖焦磷酸激酶PRPP（5–磷酸核糖焦磷酸）R-5-P（5–磷酸核糖）第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日①磷酸核糖焦磷酸酰胺基转移酶②GAR合成酶③转甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶IMP的合成过程第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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2、AMP和GMP的生成第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMP磷酸核糖焦磷酸激酶PRPP（磷酸核糖焦磷酸）在Gly、一碳单位、Gln

、CO2及Asp的逐步参与下IMPAMPGMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日嘌呤核苷酸是在5-磷酸核糖基础上进行的；由IMP转化产生AMP或GMP；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GTP或ATP。嘌呤核苷酸从头合成特点第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日嘌呤核苷酸的相互转变腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH3IMP天冬氨酸AMP延胡索酸第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径合成过程

磷酸核糖转移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

核苷磷酸化酶

AMPATP

ADP

核苷磷酸激酶第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日二、嘧啶核苷酸的合成从头合成途径(denovosynthesispathway)补救合成途径(salvagesynthesispathway)

第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日（一）嘧啶核苷酸的从头合成第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日嘧啶合成的元素来源氨甲酰磷酸天冬氨酸123456第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日1.先合成嘧啶环，再与在PRPP相连，合成UMP（UMP合成）2.再由UMPCMP合成过程第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日谷氨酰胺+

HCO3-氨甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨甲酰磷酸1、UMP的合成过程氨甲酰磷酸合成第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日氨甲酰磷酸合成酶第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日UMP的合成过程第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日2、CMP的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPCMPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi（NH3）第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日（二）嘧啶核苷酸的补救合成尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胞嘧啶核苷+ATP尿苷激酶CMP+ADP尿嘧啶+

PRPPUMP+PPiUMP磷酸核糖转移酶尿嘧啶+1-磷酸核糖尿苷磷酸化酶尿嘧啶核苷+Pi第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日（N代表A、G、U、C等碱基）1、脱氧核苷酸的生成三、脱氧核苷酸的生成核糖核苷酸还原酶系第三十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日dNDP

+

ATP

激酶dNTP+ADP（二磷酸脱氧核苷）NDPdNDP（二磷酸核糖核苷）NADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧还蛋白-(SH)2氧化型硫氧还蛋白-S2硫氧还蛋白还原酶（FAD）脱氧核苷酸的生成第四十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日TMP合成酶N5,N10-亚甲基FH4FH2（dUMP）（胸腺嘧啶核苷酸dTMP）2、dTMP的生成FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+甲基供