生物化学核酸酶促降解和核苷酸代谢课件

11第十章核酸酶促降解与核苷酸代谢

核酸怎样分解成核苷酸核苷酸又怎样进一步分解生物怎样合成核苷酸

主要内容22核酸中的含氮碱基3◆食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核苷酸，再在相关酶作用下，分解产生嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖和磷酸，然后被吸收。◆吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大局部被分解，少局部可再利用，合成核苷酸。◆人和动物所需的核酸无须直接依赖于食物，只要食物中有足够的磷酸盐，、糖和蛋白质，核酸就能在体内正常合成。第一节核酸的酶促降解44

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磷酸第一节核酸酶和核酸的降解

5566核酸酶(磷酸二酯酶〕

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7外切核酸酶对核酸的水解位点5´

p

p

p

pOHB

p

p

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〕88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〕。限制性内切酶9910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菌珠中别离出的一种限制性内切酶★限制酶的命名：E.coRI第一位：属名E〔大写〕第二、三位：种名的头两个字母小写co第四位：菌株R第五位：从该细菌中别离出来的这一类酶的编号1111酶识别的序列和切口说明‥‥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，粘端切口常用的DNA限制性内切酶的专一性12限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限制图谱、进行DNA序列测定和基因别离、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。1313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1414核苷酸的降解过程1515一、嘌呤碱的分解代谢

嘌呤〔鸟嘌呤和腺嘌呤〕均经脱氨氧化转变为黄嘌呤再进行降解。由于不同种类的生物的降解酶系不一样，因而降解的终产物也不同：尿酸(uricacid)：人类、灵长类、鸟类、爬行动物和大多数昆虫；尿囊素：非灵长目哺乳动物、腹足类；尿囊酸：某些硬骨鱼；尿酸和乙醛酸：大多数鱼类、两栖类；氨和二氧化碳：海洋腔肠动物和甲壳动物。16嘌呤的分解1717

尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。

18二嘧啶的分解

胞苷脱氢酶

尿苷酶胞苷尿苷尿嘧啶

脱氧胸苷酶脱氧胸苷胸腺嘧啶NH3核糖脱氧核糖19嘧啶的分解2020第二节核苷酸的生物合成代谢

21一、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221、嘌呤核苷酸的生物合成(1)从头合成途径由5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸〔5’-PRPP〕开始，先合成次黄嘌呤核苷酸，然后由次黄嘌呤核苷酸〔IMP〕转化为腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。嘌呤环合成的前体：CO2、甲酸盐、Gln、Asp、Gly嘌呤环的元素来源及掺入顺序A.Gln提供-NH2：N9B.Gly：C4、C5、N7C.5.10-甲川FHFA：C8D.Gln提供-NH2：N3闭环ECO2：C6F.Asp提供-NH2：N1G10-甲酰THFA：C223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〞24IMP合成概况：

R-5-P→5-氨基咪唑核苷酸，形成了咪唑环，第一阶段:5-氨基咪唑核苷酸→IMP，在5-氨基咪唑核苷酸分子上形成另一个环状结构〔嘧啶环〕，形成IMP。第二阶段:255-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延胡索酸甲酰THFAFH4FH4CHO26IMP转变为GMP和AMP27〔2〕．补救途径〔salvagepathway〕利用已有的碱基和核苷合成核苷酸①

磷酸核糖转移酶途径〔重要途径〕嘌呤碱和5-PRPP在特异的磷酸核糖转移酶的作用下生成嘌呤核苷酸

phosphoribosyltransferase

28(adeninephosohoribosyltransferase)(hypoxanthine-guaninephosohoribosyltransferase)嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡。Lesch-Nyan综合症就是由于次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷，AMP合成增加，大量积累尿酸，肾结石和痛风。29②核苷激酶途径腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下转化为腺嘌呤核苷，后者在核苷磷酸激酶的作用下与ATP反响，生成腺嘌呤核苷酸。碱基+核糖-1-磷酸核苷磷酸化酶核苷+Pi腺苷+ATP腺苷激酶腺苷酸+ADP30节约能量和一些氨基酸的消耗。有些组织〔如脑、骨髓〕不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进行嘌呤核苷酸的补救合成。HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综合症。嘌呤核苷酸补救合成的生理意义31先合成嘧啶环，然后再和PRPP作用形成核苷酸。

相同处：都有从头合成途径和补救途径。

UMP

CMPTMP与嘌呤核苷酸合成的显著不同处：2嘧啶核苷酸的生物合成

32嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸合成前体：氨甲酰磷酸、Asp

33〔1〕尿苷酸〔UMP〕的合成：①从头合成途径〔Denovosynthesis〕第一阶段：合成氨甲酰磷酸

第二阶段:嘧啶核的形成第三阶段：形成尿苷酸,34尿嘧啶核苷酸合成途径35②补救途径〔salvagepathway〕尿苷磷酸化酶UraR-1-PPiU（尿苷）尿苷激酶UMPATPADP

尿嘧啶磷酸核糖转移酶

UraPRPPPPi36嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP37〔2〕胞苷酸〔CMP〕的合成UMPCMP

+NH338补救途径

Cyt+PRPPCMP+PPi

胞苷激酶CMPCATPADP

(胞苷)39〔3〕脱氧核苷酸的合成①核苷二磷酸的复原40核糖核苷酸的复原反响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苷二磷酸复原酶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41②脱氧胸苷酸〔dTMP〕的合成UMP→dTMP

要解决二个问题:※糖基的脱氧※碱基的甲基化，先脱氧后甲基化，高等动物中

在DP水平上脱氧，在MP水平上甲基化

UMP→UDPdUDP→dUMPdTMP

-(O)+CH342核苷酸的合成及相互关系43433、嘌呤核苷酸合成代谢的调节4444核苷酸合成抑制剂4545甘氨酸谷氨酰胺酰胺基甲酸盐CO2甲酸盐天冬氨酸4646氨甲酰磷酸天冬氨酸一、选择题1、嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自以下哪种化合物？〔〕A、甘氨酸B、天冬氨酸C、丙氨酸D、谷氨酸2、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自〔〕A、GlyB、GlnC、ASPD、甲酸3、dTMP合成的直接前体是：〔〕AdUMPB、TMPC、TDPD、dUDP

二、名词解释核苷酸的从头合成和补救途径4748核苷酸代谢1．嘌呤核苷酸从头合成时首先合成的前体是〔〕A.CMPB.AMPC.IMPD.XMPE.ADP2．以下关于嘌呤核甘酸从头合成的表达哪项是正确的〔〕A.嘌呤环的氨原子于均来自氨基酸的α氨基B.合成过程中不会产生自由嘌呤碱C.氨基甲酰磷酸为嘌呤环提供氨甲酰基D.由IMP合成AMP和GMP均由ATP供能E.次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化IMP转变成CMP48493．人体内嘌呤苷酸分解代谢的主要终产物是〔〕A.尿素B.肌酸C.肌酸肝D.尿酸E.β-丙氨酸4．最直接联系核苷酸合成与糖代谢的物质是〔〕A.葡萄糖B.6-磷酸葡萄糖C.1-磷葡萄糖二磷酸果糖E.5-磷酸核糖5．嘧啶环中的两个氮原子来自〔〕A.谷氨酰胺和氨B.谷氨酰胺和天冬酰胺C.谷氨胺和谷氨酸D.谷氨酸和氨基甲酰磷酸E.天冬氨酸和氨基甲酰磷酸49506．以下哪种物质不是嘌呤核苷从头合成的直接原料〔〕A.甘氨酸B.天冬氨酸C.谷氨酸D.CO2E.一碳单位7．HGPRT〔次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶〕参与下哪种反响〔〕A.嘌呤核苷酸从头合成B.嘧啶核苷酸从头合成C.嘌呤核苷酸补救合成D.嘧啶按苷酸补救合成E.嘌呤核苷酸分解代谢8．嘧啶核苷酸合成中，生成氨基甲酰磷酸的部位是〔〕A.线粒体B.微粒体C.胞浆D.溶酶体E.细胞核50519．能在全内分解产生β-氨基异丁酸的核苷酸是〔〕A.CMP