生物化學(xué)與分子生物學(xué) 第9章：核酸的降解與核苷酸代謝課件

第九章

核酸的降解和核苷酸代謝第九章

核酸的降解和核苷酸代謝1第一節(jié)核酸的酶促降解一、核酸降解的一般順序：1、核酸酶：核酸→核苷酸；2、核苷酸酶：核苷酸→核苷+磷酸；3、核苷酶：核苷→含氮堿基第一節(jié)核酸的酶促降解一、核酸降解的一般順序：2生物化學(xué)與分子生物學(xué)第9章：核酸的降解與核苷酸代謝課件3二、核酸酶的分類按作用底物分：RNase、DNase；按作用方式分：外切酶、內(nèi)切酶；按作用鍵分：水解3’-磷酸酯鍵的酶和5’-磷酸酯鍵的酶二、核酸酶的分類按作用底物分：RNase、DNase；41、核酸外切酶：可同時(shí)作用于DNA、RNA的外切酶1、核酸外切酶：可同時(shí)作用于DNA、RNA的外切酶52、核酸內(nèi)切酶(endonuclease)能夠水解核酸分子內(nèi)磷酸二酯鍵的酶一般的核酸內(nèi)切酶專一性不強(qiáng)（專一性強(qiáng)的不多，如，牛胰核酸酶：嘧啶核苷酸——嘧啶核苷-3’-磷酸），限制性內(nèi)切酶具有很強(qiáng)的堿基專一性。2、核酸內(nèi)切酶(endonuclease)能夠水解核酸分子內(nèi)6

限制性內(nèi)切酶(restrietionendonuclease)概念：原核生物體內(nèi)一類能識(shí)別雙鏈DNA上特定的一段核苷酸序列并在特定位點(diǎn)切斷DNA兩條鏈的核酸內(nèi)切酶。限制性內(nèi)切酶(restrietionendonucle7限制性內(nèi)切酶具有很強(qiáng)的堿基專一性。識(shí)別位點(diǎn)：４－８?jìng)€(gè)堿基的回文序列切割結(jié)果：平頭末端(cohesiveend)：切口齊的粘性末端(bluntend)：切口交錯(cuò)限制性內(nèi)切酶具有很強(qiáng)的堿基專一性。8生物學(xué)功能：降解外面侵入的DNA，而不降解自身細(xì)胞中的DNA。應(yīng)用：基因工程的工具酶分子手術(shù)刀生物學(xué)功能：降解外面侵入的DNA，而不降解自身細(xì)胞中的DNA9生物化學(xué)與分子生物學(xué)第9章：核酸的降解與核苷酸代謝課件10第二節(jié)嘌呤和嘧啶的分解第二節(jié)嘌呤和嘧啶的分解11一、嘌呤的分解氧化降解：A、G→尿酸；不同的動(dòng)物將尿酸直排或進(jìn)行不同程度繼續(xù)降解排出體外。濃度過(guò)高→尿結(jié)石、痛風(fēng)一、嘌呤的分解氧化降解：A、G→尿酸；12生物化學(xué)與分子生物學(xué)第9章：核酸的降解與核苷酸代謝課件13黃嘌呤氧化酶（肝、小腸、腎）：黃嘌呤→尿酸；人類、靈長(zhǎng)類動(dòng)物排尿酸于尿中，但大多數(shù)的N→尿素；而鳥類、爬行動(dòng)物、昆蟲的N→尿酸；尿酸水溶性差→過(guò)多則結(jié)晶沉積（關(guān)節(jié)、軟組織、腎）→痛風(fēng)（手指首先發(fā)熱紅腫，疼痛無(wú)比，活動(dòng)困難，進(jìn)而影響膝、腕及踝關(guān)節(jié)，造成關(guān)節(jié)畸形僵硬。慢性痛風(fēng)可導(dǎo)致腎結(jié)石、痛風(fēng)性腎病等）；成年男性患病機(jī)率較高；高嘌呤飲食，核酸大量降解，腎疾病→尿酸↑；治療：別嘌呤醇（XO的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑）黃嘌呤氧化酶（肝、小腸、腎）：黃嘌呤→尿酸；14生物化學(xué)與分子生物學(xué)第9章：核酸的降解與核苷酸代謝課件15二、嘧啶的分解C、U→β-丙氨酸+NH3+CO2T→β-氨基異丁酸+NH3+CO2β-丙氨酸、β-氨基異丁酸→排出體外、進(jìn)行有機(jī)酸代謝

二、嘧啶的分解C、U→β-丙氨酸+NH3+CO216生物化學(xué)與分子生物學(xué)第9章：核酸的降解與核苷酸代謝課件17小結(jié)核苷酸→戊糖+堿基（嘌呤、嘧啶）+Pi；戊糖→CO2+H2O+ATP；人體內(nèi)的堿基通常不能徹底降解：嘌呤→尿酸（排泄）；嘧啶→β-氨基酸（主要隨尿排除，或進(jìn)行有機(jī)酸代謝）小結(jié)核苷酸→戊糖+堿基（嘌呤、嘧啶）+Pi18第三節(jié)核苷酸的生物合成生物都能從基本原料合成嘌呤和嘧啶核苷酸（從頭合成）；因此核酸不是必需營(yíng)養(yǎng)素（珍奧核酸是騙局?。簧镆捕寄芾皿w內(nèi)降解的和食物吸收的現(xiàn)成嘌呤、嘧啶合成核苷酸（補(bǔ)救合成）；第三節(jié)核苷酸的生物合成生物都能從基本原料合成嘌呤和嘧啶核19（一）從頭合成（DeNovoSynthesis）定義：5-磷酸核糖+aa+CO2→嘌呤核苷酸場(chǎng)所：主要在肝臟比例：通常占95%一、嘌呤核苷酸的合成（一）從頭合成（DeNovoSynthesis）定義：520甘氨坐中間，谷氨站兩邊，左手開(kāi)天門，頭頂二氧碳甘氨坐中間，谷氨站兩邊，左手開(kāi)天門，頭頂二氧碳211、PRPP合成IMP所有嘌呤核苷酸均由IMP（次黃嘌呤核苷酸）合成；PRPP：5-磷酸核糖焦磷酸；5-磷酸核糖+PPi→PRPP1、PRPP合成IMP所有嘌呤核苷酸均由IMP（次黃嘌呤核22生物化學(xué)與分子生物學(xué)第9章：核酸的降解與核苷酸代謝課件232、AMP和GMP的合成嘌呤核苷酸氧化脫氨基的步驟（XMP）2、AMP和GMP的合成嘌呤核苷酸氧化脫氨基的步驟（XMP）24（二）補(bǔ)救合成（SalvagePathway）定義：游離的嘌呤或嘌呤核苷→嘌呤核苷酸場(chǎng)所：腦、骨髓

途徑：核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途徑；磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑（二）補(bǔ)救合成（SalvagePathway）定義：游離的251、核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途徑嘌呤+1-PR核苷+磷酸核苷+ATP核苷酸+ADP僅有腺苷磷酸激酶，因此該途徑不重要。2、磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑嘌呤+PRPP→嘌呤核苷酸+PPi酶：腺嘌呤~、次黃嘌呤-鳥嘌呤~1、核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途徑嘌呤+1-PR26萊-拉綜合癥次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶缺乏；在2~3歲時(shí)，患兒開(kāi)始咬自己的嘴唇和手指，智力缺陷，經(jīng)常性痙攣，舞蹈樣動(dòng)作，痛風(fēng)，可活至20歲左右；尿酸積累→結(jié)石，痛風(fēng)→自殘（？）機(jī)理不明，別嘌呤醇無(wú)效萊-拉綜合癥次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶缺乏；273、意義節(jié)約能量和一些Aa的消耗；有些組織（如腦、骨髓）只能進(jìn)行嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成；可提高康復(fù)速度（核酸類補(bǔ)品的功能）

3、意義節(jié)約能量和一些Aa的消耗；28嘧啶環(huán)：氨甲酰磷酸+Asp先合成嘧啶環(huán)，再添加5-PR；二、嘧啶核苷酸的合成嘧啶環(huán)：氨甲酰磷酸+Asp二、嘧啶核苷酸的合成291、氨甲酰磷酸的合成氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ：線粒體

尿素合成

氨基酸代謝氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ：細(xì)胞質(zhì)

嘧啶合成核苷酸代謝1、氨甲酰磷酸的合成氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ：線粒體尿素302、UMP和CTP的從頭合成2、UMP和CTP的從頭合成31生物化學(xué)與分子生物學(xué)第9章：核酸的降解與核苷酸代謝課件323、嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成1）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑不重要U+PRPP→UMP+PPiC不能直接與PRPP反應(yīng)2）磷酸化酶+尿苷激酶途徑重要磷酸化酶：U(C)+1-PR→尿苷(胞苷)+Pi尿苷激酶：尿苷(胞苷)+ATP→UMP(CMP)+ADP3、嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成1）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑不重33三、脫氧核糖核苷酸的合成dNDP+ATPdNTP+ADP激酶三、脫氧核糖核苷酸的合成dNDP+ATP34大腸桿菌、動(dòng)物、植物

2條多肽鏈非正鐵血紅素廣泛存在大腸桿菌、動(dòng)物、植物2條多肽鏈35其他原核生物

NTPdNTP核糖核苷酸還原酶1條