核酸的降解和核甘酸代謝

核酸的降解和核甘酸代謝第1頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五學(xué)習(xí)要求◆熟悉核酸酶的類別和特點(diǎn);◆了解嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸從頭合成的過程以及最初產(chǎn)物;◆了解核苷酸補(bǔ)救合成途徑的重要意義;◆了解核苷酸降解的過程和終產(chǎn)物，尿酸堆積引起的疾病和治療方法。

第2頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五核酸的酶促降解和核苷酸代謝第一節(jié)核酸的酶促降解第三節(jié)核苷酸的合成代謝第二節(jié)

核苷酸的分解代謝第3頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)核酸的酶促降解核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸單酯酶）核苷磷酸化酶核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤或嘧啶戊糖-1-磷酸第4頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五

一、核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶稱為核酸酶；二、限制性內(nèi)切酶：在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在的一類能識(shí)別并水解外源雙鏈DNA的核酸內(nèi)切酶，可用于特異切割DNA,常作為工具酶。第5頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五一、核酸酶

1、核酸酶的分類（1）根據(jù)對(duì)底物的專一性分為（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分為核糖核酸酶(RNase)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶2、核酸酶的作用特點(diǎn)第6頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五核酸外切酶：作用于核酸鏈的末端（3端或5端），逐個(gè)水解下核苷酸；脫氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA

核糖核酸外切酶:只作用于RNA；核酸內(nèi)切酶:從核酸分子內(nèi)部切斷3,5-磷酸二酯鍵。第7頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)5′

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pOHA

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p3′CGTATGC牛脾磷酸二酯酶（5′端外切）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切）2、核酸酶的作用特點(diǎn)第8頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五內(nèi)切核酸酶對(duì)RNA的水解位點(diǎn)示意圖5′

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pOHPyPuPyPy1′

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pGA3′RNAaseIRNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

牛胰核糖核酸酶I(RNaseI)核糖核酸酶T1（RNaseT1）第9頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五二、限制性內(nèi)切酶1．常用的DNA限制性內(nèi)切酶第10頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五２．限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名例：EcoRI，這是從大腸桿菌（Ecoli）R菌珠中分離出的一種限制性內(nèi)切酶

限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進(jìn)行DNA序列測(cè)定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來解剖纖細(xì)的DNA分子。第11頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)核苷酸的分解代謝

一、核苷酸的降解核苷酸+H2O核苷+Pi

核苷+H2O嘌呤（或嘧啶）+戊糖

（核苷水解酶主要存在于植物和微生物體內(nèi)，并且只能對(duì)核糖核苷起作用，對(duì)脫氧核糖核苷不起作用。）

核苷+H3PO4

嘌呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖

（核苷磷酸化酶存在廣泛）核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸化酶第12頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五二、嘌呤的降解：這是一個(gè)氧化降解過程，不同生物降解的產(chǎn)物不同(肝、小腸和腎)。第13頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五

腺嘌呤

鳥嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黃嘌呤

黃嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素

尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸

尿素

+乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

（人類和靈長類動(dòng)物、爬蟲、鳥類）（靈長類以外的哺乳動(dòng)物）（植物）（魚類、兩棲類）（海洋無脊椎動(dòng)物）腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶(硬骨魚)脫氨氧化水解第14頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五痛風(fēng)癥的治療機(jī)制鳥嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤尿酸黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇第15頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五三、嘧啶的降解：

胞嘧啶

尿嘧啶

二氫尿嘧啶

H2ONH3NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-丙氨酸

β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶

二氫胸腺嘧啶

NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-氨基異丁酸

β-脲基異丁酸

H2O

胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+NADPH+H+--------哺乳動(dòng)物NADH+H+----------細(xì)菌脫氨還原水解第16頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五第三節(jié)核苷酸的合成代謝一、嘌呤核苷酸的生物合成

從頭合成途徑

補(bǔ)救途徑二、嘧啶核苷酸的生物合成

從頭合成途徑

補(bǔ)救合成途徑三、脫氧核苷酸的合成第17頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五從頭合成途徑補(bǔ)救合成途徑一、嘌呤核苷酸的生物合成第18頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列復(fù)雜的酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的途徑。

肝是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小腸和胸腺，而腦、骨髓則無法進(jìn)行此合成途徑。（一）嘌呤核苷酸的從頭合成定義合成部位第19頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五嘌呤堿合成的元素來源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳單位）甘氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊┑?0頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五過程1.IMP的合成2.AMP和GMP的生成第21頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下IMPAMPGMPH2N-1-R-5′-P（5′-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶拮抗物:重氮絲氨酸第22頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五1.IMP的合成過程①磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶②GAR合成酶③轉(zhuǎn)甲?；涪蹻GAM合成酶⑤AIR合成酶第23頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五第24頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五IMP生成總反應(yīng)過程葉酸拮抗物:氨基蝶呤,氨甲蝶呤第25頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶2、AMP和GMP的生成第26頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶第27頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五?

嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。?IMP的合成需5個(gè)ATP，6個(gè)高能磷酸鍵。

AMP或GMP的合成又需1個(gè)ATP。嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)第28頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五

利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑定義第29頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)參與補(bǔ)救合成的酶第30頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi合成過程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP第31頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的消耗。體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。第32頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五嘌呤核苷酸的抗代謝物

嘌呤核苷酸的抗代謝物主要有嘌呤類似物、谷氨酰胺類似物、葉酸類似物三類。嘌呤類似物：6-巰基嘌呤谷氨酰胺類似物：重氮絲氨酸、

6-重氮-5-氧代正亮氨酸葉酸類似物：氨基蝶呤、氨甲蝶呤

第33頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五二、嘧啶核苷酸的生物合成

從頭合成途徑

補(bǔ)救合成途徑第34頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。

定義合成部位第35頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五嘧啶合成的元素來源(谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2)。

氨基甲酰磷酸天冬氨酸第36頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五合成過程1.尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸第37頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五第38頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五第39頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五2.胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi第40頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五從頭合成的調(diào)節(jié)---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酰天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-第41頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶+

PRPP嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP

胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP第42頁，共45頁，2023年，2月20日，星期五

（1）核糖核苷酸的還原反應(yīng)NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FAD核糖核苷酸還原酶（B1和B2）ATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2