核酸的酶促降解和核苷酸代谢

核酸的酶促降解和核苷酸代谢

本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。第一节核酸的酶促降解第三节核苷酸的合成代谢第二节核苷酸的分解代谢第一节核酸的酶促降解食物中的核酸，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，大部分被分解，少部分可再利用，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。

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磷酸核酸酶

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）内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5´

p

p

p

pOHPyPuPyPy1´

p

p

pGACU

p

p

pGA3´RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu

：嘌呤Py：嘧啶

限制性内切酶

类型

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（restrictionendonuclease）。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‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISma

I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，粘端切口限制性内切酶类型

I型：分子量大于105，多亚基，需S-腺苷蛋氨酸、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的多功能酶.

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，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。

Ⅲ型：识别位点为5-7bp的非对称序列，切割位点在顺序之外离识别序列5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶.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。第二节核苷酸的降解二、嘧啶的分解一、嘌呤的分解

核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷碱基+（脱氧）戊糖-1-P磷酸嘌呤终产物不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不同，因此，终产物也不同。排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类排尿囊酸动物：硬骨鱼类排尿素动物：大多数鱼类、两栖类某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出。植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物（尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。嘧啶的分解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(自学)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(自学)(3)药物对嘌呤核苷酸合成的影响药物对嘌呤核苷酸合成的影响①羽田杀菌素与Asp竞争腺苷酸琥珀酸合成酶，阻止次黄嘌呤核苷酸转化成AMP。②Gln的结构类似物重氮乙酰丝氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸，是Gln的结构类似物，抑制Gln参与的反应。叶酸的结构类似物，能与二氢叶酸还原酶发生不可逆结合，阻止FH4的生成，从而抑制FH4参与的各种一碳单位转移反应。氨基蝶呤、氨甲基蝶呤等与叶酸结构相似，能抑制有叶酸衍生物参加的反应。其中氨基蝶呤在临床上常用于白血病等癌瘤的治疗。③叶酸类似物

5－氟尿嘧啶结构与胸腺嘧啶相似，在体内转化为相应的核苷一磷酸及核苷三磷酸后，可阻断TMP的合成，或掺入RNA分于破坏其结构与功能。是临床上使用较多的抗癌药。此外，某些改变了核糖结构的核苷类似物，如阿糖胞苷、环胞苷等也是重要的抗癌药。④嘧啶类似物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”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THFAIMP转变为GMP和AMP嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP（利用已有的碱基和核苷合成核苷酸）Lesch-Nyan综合症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。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的从头合成嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸尿嘧啶核苷酸合成途径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、脱氧核苷酸的合成核糖核苷酸的还原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谷胱甘肽还原酶核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性调节位点酶活性调节位点活性位点R1亚基R2亚基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叶酸和四氢叶酸（FH4）叶酸四氢叶酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5N10-

CH2-FH4N5，N10=C