生物化学合工大第十二章核酸的酶促降解和核苷酸代谢

第十一章第十一章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢核酸的酶促降解和核苷酸代谢本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢第二节第二节 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解一、一、 核酸酶核酸酶二、二、 限制性内切酶限制性内切酶核酸酶 核苷酸酶 核苷磷酸化酶核酸 核苷酸 核苷 碱基 +戊糖 -1-P磷酸核核 酸酸 酶酶1、核酸酶的分类、核酸酶的分类（ 1） 根据对底物的根据对底物的 专一性分为专一性分为（ 2）根据切割位点分为）根据切割位点分为核糖核酸酶核糖核酸酶 (RNase)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶 (DNase)非特异性核酸酶非特异性核酸酶核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶2、 核酸酶的作用特点核酸酶的作用特点外切核酸酶对核酸的水解位点5 p p p p OHBp p p p 3B B B B B B B牛脾 磷酸二酯酶（ 5端外切 5得 3）蛇毒磷酸二酯酶（ 3端外切 3得 5）内切核酸酶对 RNA的水解位点示意图5p p p p OHPy Pu Py Py1p p pG A C Up p pG A3RNAase I RNAase I RNAase T1 RNAase T1Pu ： 嘌呤 Py： 嘧啶 限制性内切酶限制性内切酶 类型类型 命名命名 意义意义原核生物中存在着一类能识别外源原核生物中存在着一类能识别外源 DNA双螺旋中双螺旋中 4-8个碱基个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的对所组成的特异的具有二重旋转对称性的 回文序列回文序列 ，并在此序，并在此序列的某位点水解列的某位点水解 DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶（酶称为限制性内切酶（ ristriction endonuclease）。）。常用的 DNA限制性内切酶的专一性酶 辨认的序列和切口 说明 A G C T T C G A G G A T C C C C T A G G A G A T C T T C T A G A G A A T T C C T T A A G A A G C T T T T C G A A G T C G A C C A G C T G C C C G G G G G G C C C Bam H IAlu IBgl IEco R IHind Sal ISma I四 核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口限制性内切酶类型限制性内切酶类型I型：分子量大于型：分子量大于 105，多亚基，需，多亚基，需 S-线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、 ATP和和 Mg2+ ， 识别位点与切割位点相差甚远，产物为异质，是限识别位点与切割位点相差甚远，产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶制与修饰相排斥的多功能酶 . 型：分子量小于型：分子量小于 105，需，需 Mg2+ ， 切割位点位于识别切割位点位于识别 位位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。学研究所用的限制性内切酶均为此类。I 型：识别位点为型：识别位点为 5-7bp的非对称序列的非对称序列 ， 切割位点在切割位点在顺序之外离识别顺序之外离识别 序列序列 5-10bp， 切割双链，个别也切割单链。切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶是限制与修饰相多功能酶 .限制性内切酶的命名和意义限制性内切酶的命名和意义Eco R I序号序号属名属名 种名种名 株名株名例：例： Eco R I， 这是从大肠杆菌（这是从大肠杆菌（ Ecoli） R菌珠中分离出的一种限制性内切酶菌珠中分离出的一种限制性内切酶限制性内切酶是分析染色体结构、制作限制性内切酶是分析染色体结构、制作 DNA限限制图谱、进行制图谱、进行 DNA序列测定和基因分离、基因体外序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的，用来解剖纤细的 DNA分子。分子。第二节第二节 核苷酸的降解核苷酸的降解二、二、 嘧啶的降解嘧啶的降解一、一、 嘌呤的降解嘌呤的降解核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷酸 核苷 碱基 +（脱氧）戊糖 -1-P磷酸嘌呤的分解嘧啶的分解第三节 核苷酸的合成代谢一、 核糖核苷酸的生物合成二、 脱氧核糖核苷酸的生物合成三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸（自学）四、 各种核苷酸的相互转变核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1) 从头合成途径(2) 补救途径 (自学 )2、嘧啶核苷酸的生物合成(1) 从头合成途径(2) 补救合成途径 (自学 )嘌呤环上各原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自 “甲酸盐 ”来自天冬氨酸 来自甘氨酸来自 CO2来自 “甲酸盐 ”5-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-氨基咪唑核苷酸 5-氨基咪唑 -4-羧核苷酸IMP的 生物合成5-氨基咪唑 -4-琥珀基-甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸（ IMP）甲酰 THFAIMP转变为 GMP和 AMP嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）磷酸核糖转移酶嘌呤 +PRPP A(G)MP+PPi嘌呤 +1-P-核糖 嘌呤核苷A(G)MPATP ADP嘧啶核苷酸从头合成途径c、 UMP转变为 CTPCTPCTP合成酶ATP Gln H2OUMP UDP UTP a、 嘧啶环上原子的来源b、 UMP的从头合成嘧啶环上各原子的来源天冬氨酸CO2NH3NNCCCC 654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸尿嘧啶核苷酸合成途径嘧啶核苷酸补救合成途径（自学）尿嘧啶 +PRPP尿嘧啶 +1-P-核糖尿嘧啶核苷 +ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷 +PiUMP+ADP脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成2、 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、 脱氧核苷酸的合成核糖核苷酸的还原反应硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系 硫氧还蛋白还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶NADP+ NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FADATP 、 Mg2+硫氧还蛋白（还原型）SHSH硫氧还蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2 NOH OH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2 NOH H+ H2O脱氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶ATP 、 Mg2+硫氧还蛋白SHSH 硫氧还蛋白SS硫氧还蛋白还原酶核糖核苷二磷酸+ H2O脱氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧还蛋白SS 谷氧还蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧还蛋白还原酶OP-P-CH2 NOH OHOP-P-CH2 NOH HGSSG 2GSH谷胱甘肽还原酶核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性调节位点酶 活 性调节位点活性位点R1亚基R2亚基脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H+SerNADP+GlyN5、 N10CH 2 FH4 FH2二氢 叶酸还原酶Ser羟甲基转移酶O NHNOdR-PCH3O NHNOdR-P叶酸 和 四氢叶酸（ FH4）叶酸四氢叶酸 HH105N5， N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5 N10 - CH2-FH4N5， N10 = CH-FH4N10 -CHO-FH4N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶还原酶