核酸的酶促降解与苷酸代谢

1、核酸的酶促降解与苷酸代谢第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸酶核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶第1页/共36页一、外切核酸酶一、外切核酸酶牛脾磷酸二酯酶（5端外切，得3核苷酸）蛇毒磷酸二酯酶（3端外切得5核苷酸）5 p p pOHB p p p p3BBBBBBBOH第2页/共36页二、内切核酸酶二、内切核酸酶GA5 p p p pOHPyPuPyPy1 p p pGACU p p p3bPu ：嘌呤 Py：嘧啶 a第3页/共36页三三 、限制性内切酶、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回文序列，并在此序列的某位点水解DNA，这类酶称为限制性

2、内切酶（ristriction endonuclease）。第4页/共36页限制性内切酶的命名和意义例：Eco R I，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌株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DNA限制图谱、进行DNA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，用来解剖纤细的DNA分子。第5页/共36页第二节 核苷酸的分解代谢一、核苷酸的分解代谢二、嘌呤的分解代谢三、嘧啶的分解代谢第6页/共36页一、核苷酸的分解代谢核苷酸核苷核苷酸酶Pi碱基核苷磷酸化酶1-磷酸核糖核苷酶碱基 核糖第7页/共36页二、嘌呤的分解NNNNNH2HNNNNOHHN

3、NNNOHOHNNNNOHHNH2NNNNOHOHHO尿酸人、灵长类、鸟类、爬行类等-尿酸第8页/共36页NNNNOHOH2HONNNNOHOHHONNNNOHOH2H2OOHNOH2NH2COOHCHONH3CO2尿酸尿囊素尿囊酸其他哺乳动物-尿囊素硬骨鱼类-尿囊酸两栖类-尿素、乙醛酸植物-尿囊酸第9页/共36页最终产物人、灵长类、鸟类、爬行类等-尿酸其他哺乳动物-尿囊素硬骨鱼类-尿囊酸两栖类-尿素、乙醛酸植物-尿囊酸第10页/共36页 二嘧啶的分解OHCOOHCOOHCO胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶-脲基异丁酸-氨基异丁酸-丙氨酸二氢尿嘧啶尿嘧啶胞嘧啶NADPHHNADP+O2HO2HO2H+NA

4、DPHNADPH3CH2CHHN2CHH3CHH2HHOHNCNCC22CH32ONCNCCCHOHH2H3HHONCNCCCOH+23COCH22NCNCC HOHH2HHH2HHOHNCNCCCOONCNCCCNHHO2HHHH2OHNHNCNCCCONHCH2NHCH2CO OH2第11页/共36页第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢 核苷酸合成的核苷酸合成的2 2条途径：条途径：1 1、从头合成途径： 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位、二氧化碳等简单化合物为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸的过程。主要的合成途径。2、补救合成途径（自学）： 利用体内游离的碱基或核苷，经过简单反应

5、过程合成核苷酸。次要合成途径。第12页/共36页一、嘌呤核苷酸的合成：一、嘌呤核苷酸的合成：（一）嘌呤核苷酸的从头合成途径（一）嘌呤核苷酸的从头合成途径 1.1.嘌呤环各组成成分的来源嘌呤环各组成成分的来源第13页/共36页2. 过程：两个阶段过程：两个阶段 第一阶段：次黄嘌呤核苷酸第一阶段：次黄嘌呤核苷酸(IMP)的合成的合成 第二阶段：腺嘌呤核苷酸第二阶段：腺嘌呤核苷酸(AMP)与鸟嘌呤与鸟嘌呤 核苷酸核苷酸(GMP)的生成的生成嘌呤核苷酸的从头合成嘌呤核苷酸的从头合成第14页/共36页5-磷酸核糖+ATP PRPP+AMP IMP PRPP：5-磷酸核糖-1-焦磷酸 PRPP合成酶天冬氨

6、酸甘氨酸谷氨酰胺一碳单位CO2次黄嘌呤核苷酸(IMP)的合成第15页/共36页AMP与GMP的生成IMP腺苷酸代琥珀酸黄嘌呤核苷酸（XMP）AspNADH+H+NAD+AMPGTPGMPGlnATP延胡索酸第16页/共36页AMP与GMP的生成NNNNNH2NNNNONH2NNNNO第17页/共36页（二）补救合成途径（salvage pathwaysalvage pathway）v 概念：细胞利用现成的嘌呤碱基或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸的过程，称为补概念：细胞利用现成的嘌呤碱基或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成途径。救合成途径。v腺嘌呤磷酸核糖转移酶（腺嘌呤磷酸核糖转移酶（A

7、PRTAPRT），次黄嘌呤），次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（糖转移酶（HGPRTHGPRT）。）。第18页/共36页腺嘌呤 PRPPAMP PPiAPRT次黄嘌呤 PRPPIMP PPiHGPRT鸟嘌呤 PRPPGMP PPiHGPRT腺嘌呤核苷AMP腺苷激酶ATPADP反应过程：第19页/共36页二、嘧啶核苷酸的合成（一）从头合成 先合成嘧啶环，再由嘧啶和PRPP合成嘧啶核苷酸。 先合成UMP，再进一步转变为胞嘧啶核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸。第20页/共36页1、从头合成的过程：（1）UMP的合成： UMP合成原料：谷氨酰胺、CO2、（谷氨酰胺+CO2氨基甲酰磷酸）、天冬氨酸、

8、PRPP。231天冬氨酸NNCCCC564氨基甲酰磷酸第21页/共36页 合成过程： Gln+HCO3 H2N-CO-O-HPO3-+Glu氨基甲酰磷酸合成酶2ATP2ADP Pi第22页/共36页第23页/共36页（2）UTP、CTP的合成： UMP UDP UTP UTP+Gln+ATP CTP+Glu+ADP+Pi尿苷酸激酶尿苷酸激酶ATPATPADPADPCTP合成酶 C CH CH N NH2 N OCR-5-PPP第24页/共36页（二）嘧啶核苷酸的补救合成（二）嘧啶核苷酸的补救合成 嘧啶 PRPP嘧啶核苷酸 PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷UMP尿苷激酶ATPADP脱氧胸苷TM

9、P胸苷激酶ATPADP第25页/共36页三、脱氧核糖核苷酸的生成： 脱氧核糖核苷酸（包括嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸）是在二磷酸核苷（NDP）水平还原生成的。dNDPNDP第26页/共36页ADPGDPCDPUDPdADP dGDP dCDP dUDP核糖核苷酸还原酶 Mg2+NADP+H2ONADPH+H+第27页/共36页 C CH CH N O H N OCdR-5-PdUMP C C CH N O H N OCdR-5-PdTMPCH3TMP合成酶N5， N10-CH2-FH4FH2dTMPdTDPdTTP参与DNA合成。dTMP的合成：FH4第28页/共36页 由dNDP转变为dNTP激酶

10、ATPADPdADP dGDP dCDP dTDPdATP dGTP dCTP dTTPDNA合成原料第29页/共36页三三 、限制性内切酶、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回文序列，并在此序列的某位点水解DNA，这类酶称为限制性内切酶（ristriction endonuclease）。第30页/共36页 二嘧啶的分解OHCOOHCOOHCO胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶-脲基异丁酸-氨基异丁酸-丙氨酸二氢尿嘧啶尿嘧啶胞嘧啶NADPHHNADP+O2HO2HO2H+NADPHNADPH3CH2CHHN2CHH3CHH2HHOHNCNCC22CH32O

11、NCNCCCHOHH2H3HHONCNCCCOH+23COCH22NCNCC HOHH2HHH2HHOHNCNCCCOONCNCCCNHHO2HHHH2OHNHNCNCCCONHCH2NHCH2CO OH2第31页/共36页（二）补救合成途径（salvage pathwaysalvage pathway）v 概念：细胞利用现成的嘌呤碱基或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸的过程，称为补概念：细胞利用现成的嘌呤碱基或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成途径。救合成途径。v腺嘌呤磷酸核糖转移酶（腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRTAPRT），次黄嘌呤），次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（糖转移酶（HGPRTHGPRT）。）。第32页/共36页第33页/共36页 C CH CH N O H N OCdR-5