08-核酸的酶促降解和核苷酸代谢.ppt

8核酸的酶促降解和核苷酸代谢 本章要点 核酸是如何降解的 核酸酶的类别和特点核苷酸有哪些功能 核苷酸是如何合成与分解的 8 1核酸的酶促降解 核酸酶 核酸酶的分类根据对底物的专一性分根据切割位点分为 外切核酸酶对核酸的水解位点非特异性磷酸二酯酶 5 OH B 3 B 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的水解位点示意图特异性的磷酸二酯酶 5 OH Py Pu Py Py 1 G A C U A 3 RNAaseI 牛胰RNAase RNAaseT1 Pu 嘌呤Py 嘧啶 脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶专一水解DNA内切酶 切断双链 或切断单链外切酶 5 3 切割或是3 5 切割无碱基专一性 有序列专一性 限制性内切酶 原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4 8个碱基对所组成的特异的 具有二重旋转对称性的回文序列 并在此序列的某位点水解DNA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专一性很强 与甲基化酶识别同一位点产物 形成粘性末端或平齐末端 限制性内切酶类型 I型 分子量大于105 多亚基 需S 腺苷蛋氨酸 ATP和Mg2 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II型 分子量小于105 需Mg2 切割位点位于识别位点上 产物为专一性片段 不具修饰酶功能III型 识别位点为5 7bp的非对称序列 切割位点在顺序之外离识别序列5 10bp 切割双链 个别也切割单链 酶 辨认的序列和切口 说明 AGCT TCGA GGATCC CCTAGG AGATCT TCTAGA GAATTC CTTAAG AAGCTT TTCGAA GTCGAC CAGCTG CCCGGG GGGCCC BamHI AluI BglI EcoRI Hind SalI SmaI 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 常用的DNA限制性内切酶的专一性 核苷酸的功能 DNA或RNA生物合成的原料核苷酸的衍生物是许多物质生物代谢的活性中间产物 如 UDP 葡萄糖是糖原合成的活性物质ATP是生物体内能量的直接来源 AMP是某些重要辅酶或辅基 FAD CoA 的组成成分生理调节 某些核苷酸是三大代谢中许多关键酶的变构效应剂 cAMP cGMP是激素作用的第二信使 8 2核苷酸的生物合成 核糖核苷酸的生物合成脱氧核糖核苷酸的生物合成单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸各种核苷酸的相互转变 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 嘌呤核苷酸的结构 GMP AMP N1 C2 N 3 C 4 C 5 C 6 N9 7N C 8 甘氨酸 CO2 Asp 甲酰基 一碳单位 Gln 酰胺基 甘氨当中站 谷氮坐两边 左上天冬氨 头顶CO2 来自 甲酸盐 来自 甲酸盐 甲酰基 一碳单位 嘌呤碱基的元素来源 嘌呤核苷酸的从头合成 定义指利用磷酸核糖 氨基酸 一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料 经过一系列酶促反应 合成嘌呤核苷酸的途径合成部位肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官 其次是小肠和胸腺 而脑 骨髓则无法进行此合成途径过程IMP的合成AMP和GMP的生成 5 磷酸核糖焦磷酸 5 磷酸核糖胺 PRA 甘氨酸 甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘氨咪唑核苷酸 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THFA 磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶 转甲酰基酶 FGAM合成酶 AIR合成酶 AIR羧化酶 SAICAR合成酶 裂解酶 甲酰转移酶 环水解酶 AMP和GMP的生成 IMP脱氢酶 腺苷酸代琥珀酸合成酶 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶 嘌呤核苷酸从头合成特点 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个ATP 6个高能磷酸键AMP或GMP的合成又需1个ATP并不是所有细胞都具有从头合成嘌呤核苷酸的能力 AMP ADP ATP ADP ATP 核苷二磷酸激酶 GMP GDP GTP ADP ATP 激酶 ADP ATP 核苷二磷酸激酶 三磷酸嘌呤核苷的合成 嘌呤核苷酸的补救合成途径 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷 经过简单的反应 合成嘌呤核苷酸的过程 称为补救合成 或重新利用 途径体内某些组织器官 如脑 骨髓等只能进行补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗 补救合成的生理意义 参与补救合成的酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶 APRT 次黄嘌呤 鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 HGPRT 腺苷激酶 合成过程 自毁容貌综合症 次黄嘌呤 鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷智力发育受阻共济不佳具有攻击性和敌对性咬自己口唇 手指以及脚趾等 嘌呤核苷酸的相互转变 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶 Gln酰胺基 GMP合成酶 Asp NH2 NAD 嘧啶核苷酸的从头合成途径 原料 谷氨酰胺 天冬氨酸 CO2 磷酸核糖部分也是PRPP顺序 先合成嘧啶环骨架 然后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸部位 肝脏 胞浆 嘧啶环上各原子的来源 氨基甲酰磷酸 尿嘧啶核苷酸的合成 氨基甲酰磷酸的合成 尿嘧啶核苷酸从头合成过程 胞嘧啶核苷酸的合成 嘧啶核苷酸的补救合成 嘧啶 PRPP 磷酸嘧啶核苷 PPi 嘧啶磷酸核糖转移酶 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 脱氧核糖核苷酸的生成 dTMP或TMP的生成 dUMP 脱氧胸苷一磷酸dTMP UDP 脱氧核苷酸还原酶 dUDP 核苷酸的合成及相互关系 11 3核苷酸分解代谢 嘌呤的降解嘧啶的降解 嘌呤的降解 嘌呤碱的最终代谢产物 AMP GMP H 次黄嘌呤 G X 黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶 不同种类动物将尿酸直排或进行不同程度继续降解排出体外H2O2在SOD 超氧化物歧化酶 或过氧化氢酶作用下分解为H2OG 鸟嘌呤分解与A类似 产物也是尿酸若浓度过高会引起结石 关节炎 痛风