生物化学核酸酶促降解和核苷酸代谢ppt课件

1、11第十章第十章 核酸酶促降解与核苷酸代谢核酸酶促降解与核苷酸代谢 核酸怎样分解成核苷酸核酸怎样分解成核苷酸 核苷酸又怎样进一步分解核苷酸又怎样进一步分解 生物怎样合成核苷酸生物怎样合成核苷酸 主要内容22核酸中的含氮碱基核酸中的含氮碱基3 食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核苷酸，再在相关酶食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核苷酸，再在相关酶作用下，分解产生嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖和磷酸，然作用下，分解产生嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖和磷酸，然后被吸收。后被吸收。 吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利 用，合成核苷酸。用，合成核

2、苷酸。 人和动物所需的核酸无须直接依赖于食物，只需食物中有足人和动物所需的核酸无须直接依赖于食物，只需食物中有足够的磷酸盐，、糖和蛋白质，核酸就能在体内正常合成。够的磷酸盐，、糖和蛋白质，核酸就能在体内正常合成。第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解44二、限制性内切酶二、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磷酸磷酸第一节第一节 核酸酶和核酸的降解核酸酶和核酸的降解 5566核核 酸酸 酶酶(磷酸二酯酶磷酸二酯酶 1 1、核酸酶的分类、核酸酶的分类2 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)(RNase)脱氧核糖核

3、酸酶脱氧核糖核酸酶(DNase)(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75 p p p pOHB p p p p3BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶 5端外切端外切5得得3蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶 3端外切端外切3得得588限制性内切酶限制性内切酶9910限制酶的命名：E.coR I第一位： 属名E大写第二、三位：种名的头两个字母小写co第四位： 菌株R第五位： 从该细菌中分别出来的这一类酶的编号1111酶酶识别的序列和切口识别的序列和切口阐明阐明 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

4、 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，平端切口四核苷酸，平端切口六核苷酸，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，粘端切口常用的常用的DNA限制性内切酶的专注性限制性内切酶的专注性1

5、21313 核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+脱氧戊糖脱氧戊糖-1-P磷酸磷酸1414核苷酸的降解过程核苷酸的降解过程1515一、嘌呤碱的分解代谢一、嘌呤碱的分解代谢 嘌呤鸟嘌呤和腺嘌呤均经脱氨氧化转变为黄嘌呤再进展降解。由于不同种类的生物的降解酶系不一样，因此降解的终产物也不同： 尿酸(uric acid) ：人类、灵长类、鸟类、爬行动物和大多数昆虫； 尿囊素：非灵长目哺乳动物、腹足类； 尿囊酸：某些硬骨鱼； 尿酸和乙醛酸：大多数鱼类、两栖类； 氨和二氧化碳：海洋腔肠动物和甲壳动物。 161717l 尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。l 痛风

6、症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸程度升高，以尿酸钠晶体堆积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。 18 胞苷脱氢酶胞苷脱氢酶 尿苷酶尿苷酶 胞苷胞苷 尿苷尿苷 尿嘧啶尿嘧啶 脱氧胸苷酶脱氧胸苷酶 脱氧胸苷脱氧胸苷 胸腺嘧啶胸腺嘧啶NH3核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖192020第二节第二节 核苷酸的生物合成代谢核苷酸的生物合成代谢 211 1、嘌呤核苷酸的生物合成、嘌呤核苷酸的生物合成(1) 从头合成途径(2) 补救途径2 2、嘧啶核苷酸的生物合成、嘧啶核苷酸的生物合成(1) 从头合成途径(2) 补救合成途径补救合成途径22(1) (1) 从头合成途径从头合

7、成途径由由5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸焦磷酸5-PRPP开场，先合开场，先合成次黄嘌呤核苷酸，然后由次黄嘌呤核苷酸成次黄嘌呤核苷酸，然后由次黄嘌呤核苷酸IMP转化为腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。转化为腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。嘌呤环合成的前体：嘌呤环合成的前体：CO2 、甲酸盐、甲酸盐、Gln、Asp、Gly嘌呤环的元素来源及掺入顺序嘌呤环的元素来源及掺入顺序A. Gln提供提供-NH2：N 9B. Gly：C4、C5、N7C. 5.10-甲川甲川FHFA：C8D. Gln提供提供-NH2：N3闭环闭环E CO2：C 6F. Asp提供提供-NH2：N 1G 10-甲酰甲酰THFA：C 2

8、 23来自谷氨酰胺的酰胺氮来自谷氨酰胺的酰胺氮来自来自“甲酸盐甲酸盐来自天冬氨酸来自天冬氨酸来自甘氨酸来自甘氨酸来自来自CO2来自来自“甲酸盐甲酸盐24 IMP合成概略：合成概略： R-5-P5-氨基咪唑核苷酸，构成了咪唑环，氨基咪唑核苷酸，构成了咪唑环，第一阶段第一阶段: 5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸IMP，在，在5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸分子上构成另一个环状构造嘧啶环，构成分子上构成另一个环状构造嘧啶环，构成IMP。 第二阶段第二阶段:255-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-5-磷酸磷酸核糖胺核糖胺甘氨酸甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲

9、酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-羧核苷酸羧核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-琥珀琥珀基基- -甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑- -4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸IMPIMP甲酰甲酰THFATHFA延胡索酸延胡索酸甲酰甲酰THFATHFAFH4FH4CHO26272补救途径补救途径salvage pathway 利用已有的碱基和核苷合成核苷酸利用已有的碱基和核苷合成核苷酸 磷酸核糖转移酶途径重要途径磷酸核糖转移

10、酶途径重要途径嘌呤碱和嘌呤碱和5-PRPP在特异的磷酸核糖转移酶的作用下生成嘌呤在特异的磷酸核糖转移酶的作用下生成嘌呤核苷酸核苷酸 phosphoribosyl transferase 28A AP PR RT TA AM MP P+ +P PP Pi i腺腺嘌嘌呤呤+ +P PR RP PP P腺腺嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶IMP+PPiIMP+PPi次黄嘌呤+PRPP次黄嘌呤+PRPP次黄嘌呤-鸟嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)磷酸核糖转移酶(HGPRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)磷酸核糖转移酶(HGPRT)鸟嘌呤+PRPP鸟嘌呤

11、+PRPPGMP+PPiGMP+PPi(adenine phosohoribosyl transferase)(hypoxanthine-guanine phosohoribosyl transferase)嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡。嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡。Lesch-Nyan综合症就是由于次黄嘌呤：综合症就是由于次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷，鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷，AMP合成添加，大量积累尿酸，肾结石和痛风。合成添加，大量积累尿酸，肾结石和痛风。 29核苷激酶途径核苷激酶途径腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下转化为腺嘌呤核苷，后腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下

12、转化为腺嘌呤核苷，后者在核苷磷酸激酶的作用下与者在核苷磷酸激酶的作用下与ATP反响，生成腺嘌反响，生成腺嘌呤核苷酸。呤核苷酸。 碱基 + 核糖-1-磷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核苷核苷 + Pi腺苷腺苷 + ATP腺苷激酶腺苷激酶腺苷酸腺苷酸 + ADP30节约能量和一些氨基酸的耗费。节约能量和一些氨基酸的耗费。有些组织如脑、骨髓不能从头合成嘌呤核苷酸，只能有些组织如脑、骨髓不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进展嘌呤核苷酸的补救合成。进展嘌呤核苷酸的补救合成。HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综合症。完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综合症。嘌呤核苷酸补救合成的生理意义嘌呤核苷酸补救合成的生理意义

13、31先合成嘧啶环，然后再和先合成嘧啶环，然后再和PRPP作用构成核苷酸。作用构成核苷酸。 一样处：都有从头合成途径和补救途径。一样处：都有从头合成途径和补救途径。 UMP CMPTMP与嘌呤核苷酸合成的显著不同处：与嘌呤核苷酸合成的显著不同处：32天冬氨酸天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸合成前体：氨甲酰磷酸、合成前体：氨甲酰磷酸、Asp 331 尿苷酸尿苷酸UMP的合成：的合成： 从头合成途径从头合成途径De novo synthesis 第一阶段：合成氨甲酰磷酸第一阶段：合成氨甲酰磷酸 第二阶段第二阶段: 嘧啶核的构成嘧啶核的构成第三阶段：构成

14、尿苷酸第三阶段：构成尿苷酸, 3435 补救途径补救途径salvage pathway 尿苷磷酸化酶尿苷磷酸化酶UraR-1-PPiU尿苷尿苷尿苷激酶尿苷激酶UMPATPADP 尿嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶磷酸核糖转移酶 UraPRPPPPi36尿嘧啶尿嘧啶+PRPP尿嘧啶尿嘧啶+1-P-核糖核糖尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP372 胞苷酸胞苷酸CMP的合成的合成UMP CMP + NH3UMPATP ADPUMP激酶UDPATPADPUDP激酶UTP(1)动植物(2)微生物CTPADP ATPCDPCDP激酶CMPADP ATPCMP激酶Mg

15、2+Mg2+Mg2+Mg2+38补救途径补救途径 Cyt + PRPP CMP + PPi 胞苷激酶胞苷激酶CMPCATPADP ( (胞苷胞苷) )393 脱氧核苷酸的合成 核苷二磷酸的复原 40核苷二磷酸复原酶核苷二磷酸复原酶NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白复原酶复原酶FADATP 、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白复原型复原型SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白氧化型氧化型SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+ H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸41 脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸dTMP的合成的合成 UMPdTMP 要处理二个问题要处理二个

16、问题: 糖基的脱氧糖基的脱氧 碱基的甲基化，先脱氧后甲基化，高等动物中碱基的甲基化，先脱氧后甲基化，高等动物中 在在DP程度上脱氧，在程度上脱氧，在MP程度上甲基化程度上甲基化 UMP UDP dUDP dUMP dTMP -(O)+ CH34243433、嘌呤核苷酸、嘌呤核苷酸合成代谢的调合成代谢的调理理4444核苷酸合成抑制剂4545甘氨酸谷氨酰胺酰胺基谷氨酰胺酰胺基甲酸盐CO2甲酸盐天冬氨酸4646氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸一、选择题1、嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自以下哪种化合物？ A、甘氨酸 B、天冬氨酸 C、丙氨酸 D、谷氨酸 2、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自

17、A、Gly B、Gln C、ASP D、甲酸 3、dTMP合成的直接前体是： A dUMP B、TMP C、TDP D、dUDP 二、名词解释核苷酸的从头合成和补救途径 4748核苷酸代谢核苷酸代谢1嘌呤核苷酸从头合成时首先合成的前体是 AP B.AMP C.IMPD.XMP E.ADP2以下关于嘌呤核甘酸从头合成的表达哪项是正确的 A.嘌呤环的氨原子于均来自氨基酸的氨基B.合成过程中不会产生自在嘌呤碱C.氨基甲酰磷酸为嘌呤环提供氨甲酰基D.由IMP合成AMP和GMP均由ATP供能E.次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化IMP转变成CMP48493人体内嘌呤苷酸分解代谢的主要终产物是 A.尿素 B

18、.肌酸 C.肌酸肝D.尿酸 E.-丙氨酸4最直接联络核苷酸合成与糖代谢的物质是 A .葡萄糖 B.6-磷酸葡萄糖 C.1-磷葡萄糖 D.1.6-二磷酸果糖 E.5-磷酸核糖5嘧啶环中的两个氮原子来自 A.谷氨酰胺和氨 B.谷氨酰胺和天冬酰胺C.谷氨胺和谷氨酸 D.谷氨酸和氨基甲酰磷酸E.天冬氨酸和氨基甲酰磷酸49506以下哪种物质不是嘌呤核苷从头合成的直接原料 A.甘氨酸 B.天冬氨酸 C.谷氨酸D.CO2 E.一碳单位7HGPRT次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶参与下哪种反响 A.嘌呤核苷酸从头合成 B.嘧啶核苷酸从头合成C.嘌呤核苷酸补救合成 D.嘧啶按苷酸补救合成E.嘌呤核苷酸分解代谢8嘧啶核苷酸合成中，生成氨基甲酰磷酸的部位是 A.线粒体 B.微粒体 C.胞浆D.溶酶体 E.细胞核50519能在全内分解产生-氨基异丁酸的核苷酸是 AP B.AMP C.TMPD.UMP E.IMP10嘧啶核苷酸从头合成的特点是 A.在5-磷酸核糖上合成碱基 B.由FH4提供一碳单位C.先合成氨基甲酰磷酸 D.甘氨酸完好地参入11. 以下哪种物质的合成需求谷氨酰胺分子上的酰胺基 A.TMP上的两个氮原子 B.嘌呤环上的两个氮原子C.UMP上的两个氮原子 D.嘧啶环上的两个氮原子E.腺嘌呤上的氨基