核酸降解與核苷酸代謝課件

第十一章核酸降解與核苷酸代謝

核酸和核苷酸不是營養(yǎng)上的必需成分。首先，核苷酸很少能被細(xì)胞直接從外界攝取，而主要是利用少數(shù)幾種氨基酸（甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺）、核糖-5-磷酸、CO2等作為原料從頭合成的，或者利用細(xì)胞內(nèi)的游離堿基或核苷進(jìn)行補(bǔ)救合成。其次，核酸的降解也不能為細(xì)胞提供能量。第十一章核酸降解與核苷酸代謝核酸和核苷酸不是營養(yǎng)上的必需1第一節(jié) 核酸的降解

動物和異養(yǎng)微生物可以消化食物和體外的核蛋白及核酸類物質(zhì)，植物則不能；但所有生物的細(xì)胞內(nèi)都含有分解各種核酸的酶類，使核酸分解更新。第一節(jié) 核酸的降解動物和異養(yǎng)微生物可以消化食物和體2

一、核酸的降解核酸的降解是酶作用于核酸的磷酸二酯鍵，產(chǎn)物是多核苷酸或單核苷酸，依核酸種類分為核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶；以水解磷酸二酯鍵的位置分為核酸內(nèi)切酶、核酸外切酶。一、核酸的降解3核酸降解與核苷酸代謝課件4二、核酸水解酶（一）核酸內(nèi)切酶脫氧核糖核酸酶I作用于雙鏈DNA。起初，雙螺旋中僅一條鏈被切開，因而在切點(diǎn)處留下5’-P和3’-OH末端。繼續(xù)降解后最終得到二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸和一些較高級的寡核苷酸的混合物。脫氧核糖核酸酶Ⅱ是從脾臟分離到的一種溶酶體酶，它同時(shí)切開DNA的兩條鏈。二、核酸水解酶5Bal31核酸酶是具有單鏈特異性的DNA內(nèi)切酶。S1核酸酶也是單鏈專一性內(nèi)切酶，作用于單鏈的DNA或RNA。綠豆核酸酶（來源于綠豆芽）具有與S1核酸酶類似的單鏈內(nèi)切酶活性。限制性核酸內(nèi)切酶：是一類能識別雙鏈DNA中特定堿基順序的核酸水解酶。Bal31核酸酶是具有單鏈特異性的DNA內(nèi)切酶。6核糖核酸酶A（RNaseA）特異性地水解RNA，切割發(fā)生在嘧啶核苷酸的3’-磷酸基和相鄰核苷酸的5’-羥基之間。核糖核酸酶H是來自于大腸桿菌的內(nèi)切酶，它特異地水解RNA∶DNA雜交體中RNA的磷酸二酯鍵，產(chǎn)生末端為3’羥基和5’磷酸的產(chǎn)物，它不降解單鏈或雙鏈的DNA或RNA。核糖核酸酶A（RNaseA）特異性地水解RNA，切割發(fā)生在嘧7（二）核酸外切酶蛇毒磷酸二酯酶從多核苷酸的游離3’-端逐個(gè)水解產(chǎn)生5’-核苷酸。它作用于單鏈DNA或RNA，產(chǎn)生5’-核苷酸。牛胰磷酸二酯酶則從多核苷酸的游離5’-端逐個(gè)水解產(chǎn)生3’-核苷酸。作用于單鏈DNA或RNA，產(chǎn)生3’-核苷酸。桔青霉磷酸二酯酶水解DNA或RNA。它能從多核苷酸鏈的3’末端開始，逐個(gè)水解出5’-核苷酸，并且沒有堿基專一性。工業(yè)上常用它來催化RNA水解，生產(chǎn)5’-核苷酸。（二）核酸外切酶8第二節(jié) 核苷酸的生物合成一、嘌呤核苷酸的全合成

第二節(jié) 核苷酸的生物合成一、嘌呤核苷酸的全合成9次黃嘌呤核（IMP）苷酸的合成

次10腺嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸的合成

腺嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸的合成11尿嘧啶核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的全合成尿嘧啶核苷酸的合成12胞嘧啶核苷酸的合成

胞嘧啶核苷三磷酸（CTP）是由尿嘧啶核苷三磷酸（UTP）轉(zhuǎn)變而來的。尿嘧啶、尿嘧啶核苷和尿嘧啶單核苷酸都不能氨基化變成相應(yīng)的胞嘧啶化合物，只有尿嘧啶三核苷酸才能氨基化生成胞嘧啶核苷三磷酸。

胞嘧啶核苷酸的合成13三、脫氧核糖核苷酸的合成三、脫氧核糖核苷酸的合成14四、核苷酸的半合成

從游離的堿基或核苷來合成核苷酸稱為核苷酸的半合成，也叫核苷酸的補(bǔ)救合成。游離的嘌呤堿基是由核酸和核苷酸經(jīng)過水解形成的。補(bǔ)救途徑在哺乳動物和微生物體中都廣泛存在。四、核苷酸的半合成15思考題1.

什么叫限制性內(nèi)切酶？舉例說明它們的作用方式。2.

生物體合成嘌呤和嘧啶的前體物質(zhì)有哪些？3.

脫氧核苷酸是如何合成的？

4.

胞嘧啶核苷酸是如何合成的？

思考題1.

什么叫限制性內(nèi)切酶？舉例說明它們的作用方式。16第十一章核酸降解與核苷酸代謝

核酸和核苷酸不是營養(yǎng)上的必需成分。首先，核苷酸很少能被細(xì)胞直接從外界攝取，而主要是利用少數(shù)幾種氨基酸（甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺）、核糖-5-磷酸、CO2等作為原料從頭合成的，或者利用細(xì)胞內(nèi)的游離堿基或核苷進(jìn)行補(bǔ)救合成。其次，核酸的降解也不能為細(xì)胞提供能量。第十一章核酸降解與核苷酸代謝核酸和核苷酸不是營養(yǎng)上的必需17第一節(jié) 核酸的降解

動物和異養(yǎng)微生物可以消化食物和體外的核蛋白及核酸類物質(zhì)，植物則不能；但所有生物的細(xì)胞內(nèi)都含有分解各種核酸的酶類，使核酸分解更新。第一節(jié) 核酸的降解動物和異養(yǎng)微生物可以消化食物和體18

一、核酸的降解核酸的降解是酶作用于核酸的磷酸二酯鍵，產(chǎn)物是多核苷酸或單核苷酸，依核酸種類分為核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶；以水解磷酸二酯鍵的位置分為核酸內(nèi)切酶、核酸外切酶。一、核酸的降解19核酸降解與核苷酸代謝課件20二、核酸水解酶（一）核酸內(nèi)切酶脫氧核糖核酸酶I作用于雙鏈DNA。起初，雙螺旋中僅一條鏈被切開，因而在切點(diǎn)處留下5’-P和3’-OH末端。繼續(xù)降解后最終得到二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸和一些較高級的寡核苷酸的混合物。脫氧核糖核酸酶Ⅱ是從脾臟分離到的一種溶酶體酶，它同時(shí)切開DNA的兩條鏈。二、核酸水解酶21Bal31核酸酶是具有單鏈特異性的DNA內(nèi)切酶。S1核酸酶也是單鏈專一性內(nèi)切酶，作用于單鏈的DNA或RNA。綠豆核酸酶（來源于綠豆芽）具有與S1核酸酶類似的單鏈內(nèi)切酶活性。限制性核酸內(nèi)切酶：是一類能識別雙鏈DNA中特定堿基順序的核酸水解酶。Bal31核酸酶是具有單鏈特異性的DNA內(nèi)切酶。22核糖核酸酶A（RNaseA）特異性地水解RNA，切割發(fā)生在嘧啶核苷酸的3’-磷酸基和相鄰核苷酸的5’-羥基之間。核糖核酸酶H是來自于大腸桿菌的內(nèi)切酶，它特異地水解RNA∶DNA雜交體中RNA的磷酸二酯鍵，產(chǎn)生末端為3’羥基和5’磷酸的產(chǎn)物，它不降解單鏈或雙鏈的DNA或RNA。核糖核酸酶A（RNaseA）特異性地水解RNA，切割發(fā)生在嘧23（二）核酸外切酶蛇毒磷酸二酯酶從多核苷酸的游離3’-端逐個(gè)水解產(chǎn)生5’-核苷酸。它作用于單鏈DNA或RNA，產(chǎn)生5’-核苷酸。牛胰磷酸二酯酶則從多核苷酸的游離5’-端逐個(gè)水解產(chǎn)生3’-核苷酸。作用于單鏈DNA或RNA，產(chǎn)生3’-核苷酸。桔青霉磷酸二酯酶水解DNA或RNA。它能從多核苷酸鏈的3’末端開始，逐個(gè)水解出5’-核苷酸，并且沒有堿基專一性。工業(yè)上常用它來催化RNA水解，生產(chǎn)5’-核苷酸。（二）核酸外切酶24第二節(jié) 核苷酸的生物合成一、嘌呤核苷酸的全合成

第二節(jié) 核苷酸的生物合成一、嘌呤核苷酸的全合成25次黃嘌呤核（IMP）苷酸的合成

次26腺嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸的合成

腺嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸的合成27尿嘧啶核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的全合成尿嘧啶核苷酸的合成28胞嘧啶核苷酸的合成

胞嘧啶核苷三磷酸（CTP）是由尿嘧啶核苷三磷酸（UTP）轉(zhuǎn)變而來的。尿嘧啶、尿嘧啶核苷和尿嘧啶單核苷酸都不能氨基化變成相應(yīng)的胞嘧啶化合物，只有尿嘧啶三核苷酸才能氨基化生成胞嘧啶核苷三磷酸。

胞嘧啶核苷酸的合成29三、脫氧核糖核苷酸的合成三、脫氧核糖核苷酸的合成30四、核苷酸的半合成

從游離的堿基或核苷來合成核苷酸稱為核苷酸的半合成，也叫核苷酸的補(bǔ)救合成。游離的嘌呤堿基是由核酸和核苷酸經(jīng)過水解形