核酸降解与核苷酸代谢-2.ppt

第六章核酸降解与核苷酸代谢 一 核酸酶促降解二 核苷酸的分解代谢三 核苷酸的生物合成四 辅酶核苷酸的合成 一 核酸降解 在胃中核蛋白酸水解为核酸和蛋白质 核酸在小肠被胰核酸酶 包括DNase RNase 降解为嘌呤核苷酸 嘧啶核苷酸和寡核苷酸 磷酸二酯酶协同胰核酸酶进行消化 水解为单核苷酸 肠黏膜细胞中还有核苷酸酶 磷酸单酯酶 水解核苷酸为核苷和Pi 脾 肝等组织中的核苷酶进一步水解核苷为戊糖和碱基 核酸 核苷酸 磷酸 核苷 戊糖 碱基 嘌呤碱 嘧啶碱 核酸酶 核苷酸酶 核苷酶 核酸酶 Nuclease 核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水解酶 包括核糖核酸酶 RNase 和脱氧核糖核酸酶 DNase 其中能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶 endonuclease 从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶 exonuclease 核酸酶 Nuclease RNA RNase 酶稳定 耐高温 DNA DNase 种类多 工具酶 核酸内切酶磷酸二酯酶核酸外切酶磷酸单酯酶 非特异性特异性 作用类别 二 核苷酸的分解代谢 磷酸单酯酶或核苷酸酶可催化核苷酸的水解 而特异性强的磷酸单酯酶只能水解3 核苷酸或5 核苷酸 催化核苷水解的酶有两类 即核苷磷酸化酶和核苷水解酶 核苷磷酸化酶 核苷 Pi 嘌呤或嘧啶 戊糖 1 P 核苷水解酶 核苷 H2O嘌呤或嘧啶 戊糖核苷磷酸化酶存在广泛 反应可逆核苷磷酸化酶主要存在于植物和微生物 只对核糖核苷起作用 对脱氧核糖核苷无作用 核苷酸分解 1 嘌呤碱的分解 次黄嘌呤 黄嘌呤 尿酸 醇式 G NH3 尿素 NH3 CO2 微生物 嘌呤核苷酸三级水平的降解 嘌呤核苷酸分解的三级脱氨 嘌呤分解中的脱氨作用 嘌呤碱的分解首先是水解脱氨 脱氨作用也可以在核苷或核苷酸的水平上进行 动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少 而腺嘌呤核苷脱氨酶及腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性较高 因此腺嘌呤的脱氨分解主要在核苷或核苷酸水平上进行 鸟嘌呤脱氨酶分布广 脱氨分解主要在该酶的作用下进行 嘌呤的分解 尿酸生成 黄嘌呤氧化酶 XanthineOxidase 催化次黄嘌呤和黄嘌呤氧化生产尿酸 酶为复合黄素酶 由两个相同的亚基组成 每个亚基含一个FAD 一个钼原子和一个Fe4S4中心 反应要求分子氧作为电子受体 还原产物是H2O2 进入尿酸的氧来自水 底物与酶结合后 Mo VI 被还原为Mo IV 电子经黄素 铁硫中心等传给O2 与氢离子生成H2O2 嘧啶碱的分解 不同生物嘧啶碱的分解过程也不一样 一般情况下含氨基的嘧啶要先水解脱去氨基 脱氨基也可以在核苷或核苷酸水平上进行 2 嘧啶碱的分解 NH2 二氢尿嘧啶 脲基丙酸 丙氨酸 H2O H2O 开环 嘧啶还原途径的分解 嘧啶分解 三 核苷酸生物合成 基本途径 从头合成 半合成 补救合成 CO2 NH3 AA 戊糖 核苷酸dNDP 分解的现成嘌呤 嘧啶 核苷酸合成的两条途径 补救途径从头合成 核苷 碱基 脱氧核苷 核糖 氨基酸 CO2 NH3 核糖核苷酸 脱氧核苷酸 DNA 辅酶 RNA 嘌呤环元素的来源 一 嘌呤核苷酸的生物合成 N5 N10 次甲基四氢叶酸 磷酸核糖基焦磷酸 PRPP 嘌呤核苷酸的全程合成 反应1 5 磷酸核糖焦磷酸 5 磷酸核糖胺 嘌呤核苷酸的全程合成 反应2 5 磷酸核糖胺 甘氨酰胺核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成 反应3 甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘氨酰胺核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成 反应4 甲酰甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘氨咪唑核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成 反应5 甲酰甘氨咪唑核苷酸 5 氨基咪唑核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成 反应6 5 氨基咪唑核苷酸 5 亚氨基咪唑 4 羧酸核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成 反应7 5 氨基咪唑 4 羧酸核苷酸 5 亚氨基咪唑 4 羧酸核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成 反应8 5 氨基咪唑 4 羧酸核苷酸 5 氨基咪唑 4 甲酰胺核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成 反应9 5 氨基咪唑 4 甲酰胺核苷酸 5 氨基咪唑 4 氨甲酰核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成 反应10 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 嘌呤核苷酸的全程合成 反应11 5 甲酰氨基咪唑 4 氨甲酰核苷酸 次黄嘌呤核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成总图 p394 IMP合成的总反应 2Gln 2HCOOH CO2 Gly Asp R 5 P PRPP IMP 2Glu Fumarate反应需要5 或6 ATP 由IMP合成AMP和GMP 嘌呤核苷酸的补救途径SalvageSynthesisofPu Nt 利用现成的腺嘌呤 次黄嘌呤和鸟嘌呤通过磷酸核糖基转移酶实现AMP IMP GMP的补救合成 人体细胞大多为全程合成 但脑中多通过补救途径合成 嘌呤核苷酸的补救合成 腺嘌呤 PRPPAMP PPi 次黄嘌呤 PRPPIMP PPi 鸟嘌呤 PRPPGMP PPi 磷酸核糖基转移酶催化 嘌呤核苷酸的补救合成 二 嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶环元素的来源 氨甲酰磷酸 天冬氨酸 氨甲酰磷酸合成氨甲酰Asp 乳清酸的合成 氨甲酰Asp 二氢乳清酸 乳清酸 乳清酸合成UMP 乳清酸 乳清苷酸 嘧啶核苷酸的全程合成 由乳清酸合成UTP p397 UTP合成CTP CTP合成酶 嘧啶核苷酸的补救合成 UMP磷酸核糖基转移酶尿嘧啶 PRPP UMP PPi尿嘧啶磷酸化酶尿嘧啶 1 P R 尿嘧啶核苷 Pi尿苷激酶尿嘧啶核苷 ATP UMP ADP胞嘧啶不能与PRPP作用 但尿苷激酶胞嘧啶核苷 ATPCMP ADP 三 磷酸核苷酸的合成 1 AMP生成ATPAMP激酶AMP ATP 2ADPglycolyticenzymesoroxidativephosphorylationADP ATP2 ATP通过核苷单磷酸激酶生成其他NDPATP NMP ADP NDP3 NTP的生成核苷二磷酸激酶XTP NDPXDP NTP 四 脱氧核糖核苷酸的合成 以核糖核苷酸为原料 通过核糖核苷酸还原酶将核糖分子还原为脱氧核糖 核糖核苷酸必须先行转化为二磷酸核苷酸 NDP 水平 再还原为脱氧核苷二磷酸 除需还原酶外 还需另两种氧还蛋白参与 即硫氧还蛋白和谷氧还蛋白 产物为dNDP 进一步在激酶的作用下形成相应的dNTP 脱氧核苷酸的合成 核糖核苷酸还原酶 核糖核苷酸的还原反应 核糖核苷酸还原酶 核糖核苷酸还原酶催化核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸 p399 核糖核苷酸还原酶 谷氧还蛋白 FAD FADH2 GSSG 2GSH NADPH H NADP 核糖核苷酸还原酶 核糖核苷二磷酸 脱氧核糖核苷二磷酸 硫氧还蛋白还原酶 谷氧还蛋白还原酶 谷胱甘肽还原酶 核糖核苷酸还原酶 Tyr Fe2 活性位点 酶活性调节位点 底物特异性调节位点 R1亚基 R2亚基 硫氧还蛋白 dTMP的生物合成 存在两种不同途径 补救和全程合成补救途径以完成的胸腺嘧啶为原料 先生成dT 再形成dTMP 胸苷酸磷酸化酶胸腺嘧啶 脱氧核糖 1 P dTdTkinasedT ATP dTMP ADP 胸苷酸的合成 dTMP的生物合成 全程合成途径以dUMP为原料N5 N10 亚甲基THFA为甲基供体 由dTMP合酶催化生成 由胸苷酸合酶和二氢叶酸还原酶催化的dUMP合成dTMP 二氢叶酸还原酶 dNTP的生成 核苷酸的合成及相互关系 p401 1核酸的酶促降解核糖核酸酶 脱氧核糖核酸酶 限制性内切酶2核苷酸的降解3核苷酸的合成代谢 1 核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的合成 从头合成和补救途径嘧啶核苷酸的