核酸的降解和核甘酸代谢

核酸的降解和核甘酸代谢核酸的降解和核甘酸代谢第1页学习要求◆熟悉核酸酶类别和特点;

◆了解嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成过程以及最初产物;◆了解核苷酸补救合成路径主要意义;◆了解核苷酸降解过程和终产物，尿酸堆积引发疾病和治疗方法。

核酸的降解和核甘酸代谢第2页核酸酶促降解和核苷酸代谢第一节核酸酶促降解第三节核苷酸合成代谢第二节

核苷酸分解代谢核酸的降解和核甘酸代谢第3页第一节核酸酶促降解核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸单酯酶）核苷磷酸化酶核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤或嘧啶戊糖-1-磷酸核酸的降解和核甘酸代谢第4页

一、核酸酶：作用于核酸磷酸二酯酶称为核酸酶；二、限制性内切酶：在细菌细胞内存在一类能识别并水解外源双链DNA核酸内切酶，可用于特异切割DNA,常作为工具酶。核酸的降解和核甘酸代谢第5页一、核酸酶

1、核酸酶分类（1）依据对底物专一性分为（2）依据切割位点分为核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶核酸内切酶核酸外切酶2、核酸酶作用特点核酸的降解和核甘酸代谢第6页核酸外切酶：作用于核酸链末端（3

端或5

端），逐一水解下核苷酸；脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA

核糖核酸外切酶:只作用于RNA；核酸内切酶:从核酸分子内部切断3

,5

-磷酸二酯键。核酸的降解和核甘酸代谢第7页外切核酸酶对核酸水解位点5´

p

p

p

pOHA

p

p

p

p3´CGTATGC牛脾磷酸二酯酶（5´端外切）蛇毒磷酸二酯酶（3´端外切）2、核酸酶作用特点核酸的降解和核甘酸代谢第8页内切核酸酶对RNA水解位点示意图5´

p

p

p

pOHPyPuPyPy1´

p

p

pGACU

p

p

pGA3´RNAaseIRNAaseT1Pu：嘌呤

Py：嘧啶

牛胰核糖核酸酶I(RNaseI)核糖核酸酶T1（RNaseT1）核酸的降解和核甘酸代谢第9页二、限制性内切酶1．常见DNA限制性内切酶核酸的降解和核甘酸代谢第10页２．限制性内切酶命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：EcoRI，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出一个限制性内切酶

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乏工具，是一把天赐神刀，用来解剖纤细DNA分子。核酸的降解和核甘酸代谢第11页第二节核苷酸分解代谢

一、核苷酸降解核苷酸+H2O核苷+Pi

核苷+H2O嘌呤（或嘧啶）+戊糖

（核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，而且只能对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）

核苷+H3PO4

嘌呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖

（核苷磷酸化酶存在广泛）核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸化酶核酸的降解和核甘酸代谢第12页二、嘌呤降解：这是一个氧化降解过程，不一样生物降解产物不一样(肝、小肠和肾)。核酸的降解和核甘酸代谢第13页

腺嘌呤

鸟嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黄嘌呤

黄嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素

尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸

尿素

+乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

（人类和灵长类动物、爬虫、鸟类）（灵长类以外哺乳动物）（植物）（鱼类、两栖类）（海洋无脊椎动物）腺嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶(硬骨鱼)脱氨氧化水解核酸的降解和核甘酸代谢第14页痛风症治疗机制鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇核酸的降解和核甘酸代谢第15页三、嘧啶降解：

胞嘧啶

尿嘧啶

二氢尿嘧啶

H2ONH3NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-丙氨酸

β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶

二氢胸腺嘧啶

NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-氨基异丁酸

β-脲基异丁酸

H2O

胞嘧啶脱氨酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢嘧啶酶脲基丙酸酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+NADPH+H+--------哺乳动物NADH+H+----------细菌脱氨还原水解核酸的降解和核甘酸代谢第16页第三节核苷酸合成代谢一、嘌呤核苷酸生物合成

从头合成路径

补救路径二、嘧啶核苷酸生物合成

从头合成路径

补救合成路径三、脱氧核苷酸合成核酸的降解和核甘酸代谢第17页从头合成路径补救合成路径一、嘌呤核苷酸生物合成核酸的降解和核甘酸代谢第18页是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列复杂酶促反应，合成嘌呤核苷酸路径。

肝是体内从头合成嘌呤核苷酸主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成路径。（一）嘌呤核苷酸从头合成定义合成部位核酸的降解和核甘酸代谢第19页嘌呤碱合成元素起源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甘氨酸甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）核酸的降解和核甘酸代谢第20页过程1.IMP合成2.AMP和GMP生成核酸的降解和核甘酸代谢第21页R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸逐步参加下IMPAMPGMPH2N-1-R-5´-P（5´-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶拮抗物:重氮丝氨酸核酸的降解和核甘酸代谢第22页1.IMP合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶②GAR合成酶③转甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶核酸的降解和核甘酸代谢第23页核酸的降解和核甘酸代谢第24页IMP生成总反应过程叶酸拮抗物:氨基蝶呤,氨甲蝶呤核酸的降解和核甘酸代谢第25页①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶2、AMP和GMP生成核酸的降解和核甘酸代谢第26页AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶核酸的降解和核甘酸代谢第27页•

嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成。•IMP合成需5个ATP，6个高能磷酸键。

AMP或GMP合成又需1个ATP。嘌呤核苷酸从头合成特点核酸的降解和核甘酸代谢第28页

利用体内游离嘌呤或嘌呤核苷，经过简单反应，合成嘌呤核苷酸过程，称为补救合成（或重新利用）路径。（二）嘌呤核苷酸补救合成路径定义核酸的降解和核甘酸代谢第29页腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)参加补救合成酶核酸的降解和核甘酸代谢第30页腺嘌呤

+

PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤

+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤

+

PRPPHGPRTGMP+PPi合成过程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP核酸的降解和核甘酸代谢第31页补救合成生理意义补救合成节约从头合成时能量和一些氨基酸消耗。体内一些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。核酸的降解和核甘酸代谢第32页嘌呤核苷酸抗代谢物

嘌呤核苷酸抗代谢物主要有嘌呤类似物、谷氨酰胺类似物、叶酸类似物三类。嘌呤类似物：6-巯基嘌呤谷氨酰胺类似物：重氮丝氨酸、

6-重氮-5-氧代正亮氨酸叶酸类似物：氨基蝶呤、氨甲蝶呤

核酸的降解和核甘酸代谢第33页二、嘧啶核苷酸生物合成

从头合成路径

补救合成路径核酸的降解和核甘酸代谢第34页（一）嘧啶核苷酸从头合成主要是肝细胞胞液是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸路径。

定义合成部位核酸的降解和核甘酸代谢第35页嘧啶合成元素起源(谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2)。

氨基甲酰磷酸天冬氨酸核酸的降解和核甘酸代谢第36页合成过程1.尿嘧啶核苷酸合成谷氨酰胺

+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸核酸的降解和核甘酸代谢第37页核酸的降解和核甘酸代谢第38页核酸的降解和核甘酸代谢第39页2.胞嘧啶核苷酸合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi核酸的降解和核甘酸代谢第40页从头合成调整---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酰天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-核酸的降解和核甘酸代谢第41页（二）嘧啶核苷酸补救合成嘧啶+

PRPP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核酸的降解和核甘酸代谢第42页

（1）核糖核苷酸还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FAD核糖核苷酸还原酶（B1和B2）ATP、Mg2+硫氧还蛋白（还原型）SHSH硫氧还蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸