核酸的酶促降解及核苷酸代謝

關(guān)于核酸的酶促降解及核苷酸代謝第1頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本要求：（1）掌握常見(jiàn)核酸酶、核苷酸的合成代謝（2）理解核苷酸的合成的補(bǔ)救途徑（3）了解核苷酸的分解代謝教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：（1）限制性內(nèi)切酶（2）核苷酸的合成代謝第2頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核苷核酸的酶促降解核苷酸水解嘌呤分解嘧啶分解核酸核苷酸戊糖

堿基磷酸第4頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、核酸的酶促降解生物體內(nèi)存在多種降解核酸的酶類(lèi)，統(tǒng)稱為核酸酶(nuclease),在核酸降解和周轉(zhuǎn)中起著重要作用。水解連接核苷酸的磷酸二酯鍵。根據(jù)對(duì)底物作用位點(diǎn)的選擇性不同分：

核酸外切酶(exonuclease)

核酸內(nèi)切酶(endonuclease)根據(jù)底物的選擇性不同分：脫氧核糖核酸酶(dexyribonuclease，DNase)

核糖核酸酶(ribonuclease，RNase)限制性內(nèi)切酶(restrictionendonuclease）第5頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.核酸外切酶核酸外切酶作用于核酸鏈一端，逐個(gè)水解下核苷酸。蛇毒磷酸二酯酶——游離3-羥基端開(kāi)始；牛脾磷酸二酯酶——游離5-羥基端開(kāi)始第6頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶水解核酸分子內(nèi)部磷酸二酯鍵。牛胰核酸酶（牛胰RNase,RNaseⅠ），124aa組成。作用于嘧啶核苷酸磷酸二酯鍵，生成3-嘧啶核苷酸或末端為3-嘧啶核苷酸的寡核苷酸。牛胰核酸酶專一作用于RNA，對(duì)DNA及其它磷酸二酯化合物不作用或作用活性很低。第7頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNaseTl，由105個(gè)aa組成。專一水解鳥(niǎo)苷酸二酯鍵，產(chǎn)生3-GMP或以3-GMP為末端的寡核苷酸。第8頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.內(nèi)切兼外切核酸酶核酸酶P1，核酸酶BAL既可內(nèi)切，有可外切核酸。核酸酶P1還可作用于單核苷酸3’-磷酸單酯鍵。第9頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.核糖核酸酶只能水解RNA磷酸二酯鍵的酶稱核糖核酸酶。牛胰核糖核酸酶（RNaseⅠ）核糖核酸酶T1（RNaseT1）第10頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.脫氧核糖核酸酶只能水解DNA磷酸二酯鍵的酶稱核糖核酸酶。牛胰脫氧核糖核酸酶（DNaseⅠ），外切產(chǎn)生5′-磷酸為末端的寡聚核苷酸。

牛脾脫氧核糖核酸酶（DNaseⅡ），內(nèi)切產(chǎn)生3′-磷酸為末端的寡聚核苷酸。第11頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.限制性內(nèi)切酶1979年，W.Arber,H.Smith和D.Nathans等發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在一類(lèi)能識(shí)別一定序列并水解外源dsDNA的內(nèi)切核酸酶。限制性內(nèi)切酶是具有高度專一性DNA內(nèi)切酶，是DNA分子操作中必不可少的工具酶。能識(shí)別雙鏈DNA分子上特定的位點(diǎn)，將兩條鏈切斷，形成粘性末端或平齊末端的核酸內(nèi)切酶，稱為限制性內(nèi)切酶(restrictionendonuclease)或限制酶(restrictionenzyme)。第12頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA

序列中，以某一中心區(qū)域?yàn)閷?duì)稱軸，其兩側(cè)的堿基對(duì)順序正讀和反讀都相同。即對(duì)稱軸一側(cè)的片段旋轉(zhuǎn)

180°后，與另一側(cè)片段對(duì)稱重復(fù)。

第13頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粘性末端：指限制性內(nèi)切酶的切割部位不在識(shí)別序列的中心軸，在斷段產(chǎn)生一個(gè)短的單股突伸出來(lái)的不齊末端。平齊末端：在識(shí)別序列對(duì)稱處同時(shí)切開(kāi)DNA分子兩條鏈，產(chǎn)生的平齊末端結(jié)構(gòu)。第14頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用限制性內(nèi)切酶如：EcoRI、HindⅢ、PstI等。第15頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第16頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月修飾酶使該部位上堿基甲基化，從而使限制性內(nèi)切酶對(duì)這種修飾過(guò)的DNA不再起作用。在細(xì)胞中，限制性內(nèi)切酶可降解外源侵入的DNA，但不降解經(jīng)修飾酶甲基化保護(hù)的自身DNA。第17頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月限制性內(nèi)切酶命名(以EcoRI為例)第1個(gè)大寫(xiě)E：大腸桿菌屬名(Escherichia)第1個(gè)字母；第2,3小寫(xiě)co：種名(coli)的頭兩個(gè)字母；第4個(gè)大寫(xiě)R：所用大腸桿菌的菌株；第5個(gè)羅馬字：從該細(xì)菌中分離出來(lái)這一類(lèi)酶的編號(hào)。第18頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、核苷酸的分解代謝1.核苷酸的水解核苷酸經(jīng)核苷酸酶(nucleotidase)或稱磷酸單酯酶（phosphomonoesterase）催化，水解為核苷及無(wú)機(jī)磷酸。非特異性的核苷酸酶，能作用于一切核苷酸。特異性強(qiáng)的核苷酸酶只能水解3-核苷酸或5-核苷酸，分別稱為3-核苷酸酶或5-核苷酸酶。第19頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.核苷的水解2.1核苷酶2.2核苷磷酸化酶存在于植物、微生物中,只作用于核糖核苷,反應(yīng)不可逆。廣泛存在于生命機(jī)體中，催化反應(yīng)可逆。第20頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.嘌呤的降解次黃嘌呤第21頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人類(lèi)嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶第22頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在植物中，嘌呤分解主要是在衰老的葉子及儲(chǔ)藏性的胚乳組織中。衰老的葉子中，嘌呤分解為尿囊酸后，運(yùn)出儲(chǔ)藏。第24頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第25頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.嘧啶的降解第26頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、核苷酸的合成代謝

利用核酸降解或進(jìn)食等從外界補(bǔ)充的含氮堿基或核苷合成新的核苷酸。從頭合成(denovosynthesis)利用磷酸戊糖、氨基酸、一碳單位等簡(jiǎn)單的化合物合成核苷酸。

救補(bǔ)途徑(salvagepathway)合成途徑第28頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.核糖核苷酸的生物合成1.1嘌呤核苷酸從頭合成第29頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從頭合成途徑的全過(guò)程IMP的合成AMP和GMP的生成第30頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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）谷氨酰胺谷氨酸磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶第31頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成磷酸核糖基焦磷酸（PRPP）1磷酸核糖焦磷酸激酶第32頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成5－磷酸核糖焦磷酸5－磷酸核糖胺磷酸核糖酰胺基轉(zhuǎn)移酶第33頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成5－磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸（GAR）GAR合成酶第34頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成甘氨酰胺核苷酸（GAR）甲酰甘氨酰胺核苷酸GAR轉(zhuǎn)甲?；傅?5頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸（FGAM）FGAM合成酶第36頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成甲酰甘氨咪唑核苷酸5－氨基咪唑核苷酸6AIR合酶第37頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸5－氨基咪唑核苷酸AIR羧化酶第38頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸5－氨基咪唑－4－N琥珀酰甲酰胺核苷酸SAICAR合成酶第39頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5－氨基咪唑－4－氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸的合成腺苷酸琥珀酸裂解酶5－氨基咪唑－4－N琥珀酰甲酰胺核苷酸第40頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成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AICAR轉(zhuǎn)甲?；傅?1頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月次黃嘌呤核苷酸的合成5－甲酰氨基咪唑－4－氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸IMP環(huán)化水解酶第42頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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AMP和GMP的生成第43頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2嘧啶核苷酸從頭合成氨甲酰磷酸天冬氨酸第44頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從頭合成途徑的全過(guò)程氨甲酰磷酸的生成乳清酸的合成UMP合成第45頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成氨甲酰Asp第46頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月乳清酸的合成氨甲酰Asp二氫乳清酸乳清酸第47頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月乳清酸合成UMP乳清酸乳清苷酸第48頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CTP合成酶CTP合成UMPUDPUTPATPADPATPADP尿苷酸激酶尿苷二磷酸激酶第49頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月TMP合成胸腺嘧啶脫氧核苷酸，由dUMP在dTMP合成酶催化下甲基化生成,葉酸衍生物作為一碳單位供體和還原劑。第50頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3核苷酸合成的補(bǔ)救途徑哺乳動(dòng)物和微生物中，存在許多催化嘌呤和嘧啶合成單核苷酸的酶，使核酸降解產(chǎn)物或外源補(bǔ)充的堿基得到直接利用。體內(nèi)有些組織器官，例如，腦、骨髓等由于缺乏有關(guān)的酶，不能從頭合成嘌呤核苷酸，它們只能利用從肝運(yùn)送來(lái)的游離嘌呤堿及腺嘌呤核苷補(bǔ)救合成嘌呤核苷酸。第51頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第52頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第53頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月痛風(fēng)（Gout），嘌呤堿分解代謝產(chǎn)生過(guò)多的尿酸，由于其溶解性很差，易形成尿酸鈉結(jié)晶，沉積于關(guān)節(jié)部位引起疼痛或灼痛――痛風(fēng)。大量尿酸積累，引起腎結(jié)石和痛風(fēng)。這些癥狀可通過(guò)別嘌呤醇對(duì)嘌呤氧化酶的抑制，而得到緩解，但對(duì)自殘癥狀無(wú)效。第54頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第55頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成生