核酸的降解和核苷酸代謝

關(guān)于核酸的降解和核苷酸代謝第1頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核酸酶實(shí)質(zhì)是磷酸二脂酶。根據(jù)酶對(duì)底物的專一性分為：核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶、非特異性核酸酶。根據(jù)酶的作用方式分：內(nèi)切酶、外切酶。第一節(jié)核酸的酶促降解

核酸酶

核酸核苷酸3’、5’-磷酸二酯鍵第2頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、

核糖核酸酶只水解RNA磷酸二酯鍵的酶（RNase），不同的RNase專一性不同。牛胰核糖核酸酶I（RNaseI），作用位點(diǎn)是嘧啶核苷-3’-磷酸與其它核苷酸間的連接鍵。（內(nèi)切核酸酶）核糖核酸酶T1（RNaseT1），作用位點(diǎn)是3’-鳥(niǎo)苷酸與其它核苷酸的5’-OH間的鍵。（內(nèi)切核酸酶）5′

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pOHPyPuPyPu1′

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pGA3′RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1第3頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只能水解DNA磷酸二酯鍵的酶。牛胰脫氧核糖核酸酶（DNaseⅠ），可切割雙鏈和單鏈DNA，降解產(chǎn)物為3’-磷酸為末端的寡核苷酸。限制性核酸內(nèi)切酶：細(xì)菌體內(nèi)能識(shí)別并水解外源雙源DNA的核酸內(nèi)切酶，可特異切割外源DNA特定序列中的磷酸二脂鍵(對(duì)堿基序列專一），切斷雙鍵，常作為工具酶。

二、脫氧核糖核酸酶第4頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月限制性內(nèi)切酶類型

I型：識(shí)別位點(diǎn)與切割位點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)Ⅱ型：切割位點(diǎn)位于識(shí)別位點(diǎn)上，產(chǎn)物為專一性片段。分子生物學(xué)研究所用的限制性內(nèi)切酶均為此類。Ⅲ型：識(shí)別位點(diǎn)為5-7bp的非對(duì)稱序列

，切割位點(diǎn)在順序之外離識(shí)別序列5-10bp第5頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)生3ˊ-OH和5ˊ-P的末端限制性內(nèi)切酶Ⅱ第6頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月限制性內(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（E.coli）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(lái)解剖纖細(xì)的DNA分子。第7頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月既可水解RNA，又可水解DNA磷酸二酯鍵的核酸酶。小球菌核酸酶（內(nèi)切酶），可作用于RNA或變性的DNA，產(chǎn)生3’-核苷酸或寡核苷酸。蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二酯酶（外切酶）。三、非特異性核酸酶第9頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蛇毒磷酸二酯酶能從RNA或DNA鏈的游離的3’-OH逐個(gè)水解，生成5’-核苷酸。牛脾磷酸二酯酶從游離的5’-OH開(kāi)始逐個(gè)水解，生成3’核苷酸。第10頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)核苷酸的生物降解核酸酶（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11頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)核苷酸的生物降解核酸酶（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-磷酸一、核苷酸的降解

第12頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、核苷酸的降解

1、核苷酸酶（磷酸單脂酶）水解核苷酸，產(chǎn)生核苷和磷酸。第13頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、核苷磷酸化酶廣泛存在，反應(yīng)可逆

核苷+磷酸核苷磷酸化酶堿基+戊糖-1-磷酸第14頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不同生物降解的產(chǎn)物不同

二、嘌呤的降解第15頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（人類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物）（靈長(zhǎng)類以外的哺乳動(dòng)物）第16頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月尿囊酸酶H2O脲酶2H2O4NH3+2CO2乙醛酸尿素OHNH2尿囊酸（植物）（魚類、兩棲類）（海洋無(wú)脊椎動(dòng)物）脫氨氧化水解第17頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、嘧啶的降解脫氨還原水解第18頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、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)救合成途徑第三節(jié)核苷酸的生物合成三、脫氧核苷酸的合成第19頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）嘌呤環(huán)上各原子的來(lái)源N3N9N7N1C2C6C4C5C8來(lái)自谷氨酰胺的酰胺氮來(lái)自甲酸來(lái)自甲酸來(lái)自天冬氨酸來(lái)自甘氨酸來(lái)自CO2一、嘌呤核苷酸的生物合成（AMP、GMP)合成嘌呤核苷酸，先合成IMP，再轉(zhuǎn)化為AMP、GMP。1、從頭合成第20頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IMP的合成是從5-磷酸核糖開(kāi)始的，先于ATP反應(yīng)生成5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸（PRPP），然后嘌呤環(huán)的各原子在PRPP的C-1位置上逐漸加上去。（2）

IMP的合成第21頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5-P核糖ATPAMP5-P核糖-1-焦磷酸

IMP945783612川IMP的合成是從5-磷酸核糖開(kāi)始的，先于ATP反應(yīng)生成5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸（PRPP），然后嘌呤環(huán)的各原子在PRPP的C-1位置上逐漸加上去。第22頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5-磷酸核糖+CO2+甲川THFA+甲酰THFA+2Gln+Gly+Asp+5ATP→IMP+2THFA+2Glu+延胡索酸+4ADP+1AMP+4Pi+PPi總反應(yīng)式：第23頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）IMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMP第24頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月嘌呤核苷+磷酸核苷磷酸化酶嘌呤堿+戊糖-1-磷酸2、

補(bǔ)救途徑(利用已有的堿基和核苷合成核苷酸)(1)磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑（重要途徑）次黃嘌呤（鳥(niǎo)嘌呤）+5-PRPP次黃嘌呤(鳥(niǎo)嘌呤)磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶IMP（GMP)+PPi腺嘌呤+5-PRPP腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶AMP+PPi第25頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下轉(zhuǎn)化為腺嘌呤核苷，后者在腺苷激酶的作用下與ATP反應(yīng)，生成腺嘌呤核苷酸。2、核苷激酶途徑（生物體內(nèi)只發(fā)現(xiàn)有腺苷激酶）堿基+核糖-1-磷酸核苷磷酸化酶核苷+Pi腺苷+ATP腺苷激酶腺苷酸+ADP第26頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與嘌呤核苷酸合成不同，在合成嘧啶核苷酸時(shí)，首先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖結(jié)合，生成尿嘧啶核苷酸，最后由尿嘧啶核苷酸轉(zhuǎn)化為胞嘧啶核苷酸。二、嘧啶核苷酸的合成1、

從頭合成第27頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）嘧啶環(huán)上各原子的來(lái)源

來(lái)自天冬氨酸來(lái)自CO2來(lái)自NH3NNCCCC654321氨甲酰磷酸第28頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）尿嘧啶核苷酸的合成天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸脫氫酶乳清苷酸焦磷酸化酶／Mg2+乳清苷酸脫羧酶第29頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月尿嘧啶核苷三磷酸可直接與NH3（細(xì)菌）或Gln（動(dòng)物）反應(yīng)，生成胞嘧啶核苷三磷酸。UMP+ATP尿嘧啶核苷酸激酶／Mg2+UDP+ADPUDP+ATP核苷二磷酸激酶／Mg2+UTP+ADPCTP合成酶UTP+Gln（NH4+）+ATP+H2OCTP+Glu+ADP+Pi（3）胞嘧啶核苷酸的合成第30頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月嘧啶堿與1-磷酸核糖生成嘧啶核苷，然后由尿苷激酶催化尿苷和胞苷形成UMP和CMP。嘧啶堿+1-磷酸核糖核苷磷酸化酶嘧啶核苷+Pi尿苷（胞苷）+ATP尿苷激酶／Mg2+UMP（CMP）+ADP（2）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑（胞嘧啶不行）尿嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶+5-PRPPUMP+PPi2、

補(bǔ)救途徑（1）

嘧啶核苷激酶途徑（重要途徑）第31頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月脫氧核糖核苷酸是由相應(yīng)的核糖核苷酸衍生而來(lái)的。三、脫氧核苷酸的合成第32頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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+H2O脫氧核糖核苷二磷酸ADP、GDP、CDP、UDP腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤和胞嘧啶核糖核苷酸經(jīng)還原，將核糖第二位碳原子的氧脫去，即成為相應(yīng)的脫氧核糖核苷酸。還原反應(yīng)一般在核苷二磷酸（NDP）水平上進(jìn)行第33頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由尿嘧啶脫氧核苷酸（dUMP）經(jīng)甲基化生成。Ser提供甲基，NADPH提供還原當(dāng)量。（2）胸腺嘧啶脫氧核苷酸的合成H第34頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月胸腺嘧啶核苷酸合成酶dUMP+N5,N10-亞甲基THFAdTMP+二氫葉酸二氫葉酸還原酶7，8-二氫葉酸+NADPH+H+5，6，7，8-THFA+NDAP+Ser