核酸的酶促降解和核苷酸代谢课件.ppt

1、1.核酸酶的分类核酸酶的分类根据对底物的专一性分根据对底物的专一性分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)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶非特异性核酸酶核酸外切酶核酸外切酶核酸内切酶核酸内切酶 非特异性磷酸二酯酶非特异性磷酸二酯酶5 p p pOHB p p p p3 BBBBBBB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5）特异性的磷酸二酯酶特异性的磷酸二酯酶5 p p p pOHPyPuPyPy1 p p pGACU p pA3 RNAase I(牛胰牛胰RNAase)R

2、NAase T1Pu：嘌呤：嘌呤 Py：嘧啶：嘧啶 脱氧核糖核酸酶专一水解脱氧核糖核酸酶专一水解DNA 内切酶内切酶：切断双链，或切断单链切断双链，或切断单链 外切酶外切酶：53切割或是切割或是35切割切割 无无碱基专一性，有序列专一性碱基专一性，有序列专一性 原核生物中存在着一类能识别外源原核生物中存在着一类能识别外源DNA双双螺旋中螺旋中4-8个碱基对所组成的特异的、具有个碱基对所组成的特异的、具有二重旋转对称性的二重旋转对称性的回文序列回文序列，并在此序列，并在此序列的某位点水解的某位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为端或平末端，这类酶称为限制性内

3、切酶限制性内切酶 专一性很强，与甲基化酶识别同一位点专一性很强，与甲基化酶识别同一位点 产物：形成粘性末端或平齐末端产物：形成粘性末端或平齐末端 I 型型：分子量大于：分子量大于105，多亚基，需，多亚基，需S-腺苷蛋氨酸、腺苷蛋氨酸、ATP和和Mg2+，识别位点与切割位点相差甚远，产，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物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶 II 型型：分子量小于：分子量小于105，需，需Mg2+，切割位点位于识，切割位点位于识别位点上，别位点上，产物为专一性片段产物为专一性片段，不具修饰酶功能，不具修饰酶功能 III 型型：识别位点为：识别

4、位点为5-7bp的非对称序列的非对称序列，切割位，切割位点在顺序之外离识别点在顺序之外离识别 序列序列5-10 bp，切割双链，个，切割双链，个别也切割单链别也切割单链酶酶辨认的序列和切口辨认的序列和切口说明说明 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 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

5、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1.DNA或或RNA生物合成的原料生物合成的原料 2.核苷酸的衍生物是许多物质生物代谢的活性中间产物。核苷酸的衍生物是许多物质生物代谢的活性中间产物。如：如：UDP-葡萄糖是糖原合成的活性物质葡萄糖是糖原合成的活性物质 3.ATP是生物体内能量的直接来源。是生物体内能量的直接来源。4.AMP是某些重要辅酶或辅基是某些重要辅酶或辅基(F

6、AD、CoA)的组成成分的组成成分 5.生理调节：某些核苷酸是三大代谢中许多关键酶的变生理调节：某些核苷酸是三大代谢中许多关键酶的变构效应剂；构效应剂；cAMP/cGMP是激素作用的第二信使是激素作用的第二信使1.核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸的生物合成2.脱氧核糖核苷酸的生物合成脱氧核糖核苷酸的生物合成3.单核苷酸转变成核苷二磷酸和单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸核苷三磷酸4.各种核苷酸的相互转变各种核苷酸的相互转变1、嘌呤核苷酸的生物合成、嘌呤核苷酸的生物合成(1)从头合成途径从头合成途径(2)补救途径补救途径2、嘧啶核苷酸的生物合成、嘧啶核苷酸的生物合成(1)从头合成途径从头合成途径

7、(2)补救合成途径补救合成途径GMPAMPN1C2N3C4C5C6N97NC8甘氨酸甘氨酸CO2Asp甲酰基甲酰基(一碳单位一碳单位)Gln(酰胺基酰胺基)甘氨当中站甘氨当中站,谷氮坐两边谷氮坐两边,左上天冬氨左上天冬氨,头顶头顶CO2来自来自“甲酸盐甲酸盐”来自来自“甲酸盐甲酸盐”甲酰基甲酰基(一碳单位一碳单位)指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧指利用磷酸核糖、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应，合成嘌呤核苷酸的途径 肝肝是体内是体内从头合成嘌呤从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，核苷酸的主要器官，其次是

8、其次是小肠小肠和和胸腺胸腺，而，而脑、骨髓脑、骨髓则无法进行则无法进行此合成途径此合成途径 IMP的合成的合成 AMP和和GMP的生成的生成5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-磷酸磷酸核糖胺核糖胺(PRA)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酰甘氨咪唑核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧核苷酸羧核苷酸IMP的的 生物合成生物合成5-氨基咪唑氨基咪唑-4-琥珀基琥珀基-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤

9、核苷酸次黄嘌呤核苷酸（IMP）甲酰甲酰THFA磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶GAR合成酶合成酶转甲酰基酶转甲酰基酶FGAM合成酶合成酶AIR合成酶合成酶AIR羧化酶羧化酶SAICAR合成酶合成酶裂解酶裂解酶甲酰转移酶甲酰转移酶环水解酶环水解酶IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀腺苷酸代琥珀酸合成酶酸合成酶腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶GMP合成酶合成酶 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的成的 IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸键个高能磷酸键 AMP或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP 并不是所有细胞都具有从头合成嘌呤核并不是所

10、有细胞都具有从头合成嘌呤核苷酸的能力苷酸的能力AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的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，称为反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为（或重新利用）途径（或重新利用）途径 体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成救合成 节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗腺嘌呤腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT

11、次黄嘌呤次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP 智力发育受阻智力发育受阻 共济不佳共济不佳 具有攻击性和敌对性具有攻击性和敌对性 咬自己口唇、手指以咬自己口唇、手指以及脚趾等及脚趾等IMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH3腺腺苷苷酸酸代代琥琥珀珀酸酸裂裂解解酶酶腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶IMP 脱氢酶脱氢酶Gln酰酰胺胺基基GMP合合成成酶酶Asp(NH2-)NAD+原料原料：谷氨

12、酰胺、天冬氨酸、：谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2，磷酸，磷酸核糖部分也是核糖部分也是PRPP 顺序顺序：先合成嘧啶环骨架，然后再与磷酸：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核糖连接生成嘧啶核苷酸 部位部位：肝脏，胞浆：肝脏，胞浆 氨基甲酰磷酸NCNCCC123456AspCO2Gln谷氨酰胺谷氨酰胺+HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿

13、素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别的区别ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi嘧啶嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶

14、核苷胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP+ADP在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、U、C等碱基）等碱基）dTMP合酶合酶N5,N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDP核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系 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+(脱氧脱氧)戊糖戊糖-1-P磷酸磷酸嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPGMPH（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）GX（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化

15、酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶嘌呤代谢产物嘌呤代谢产物排泄动物排泄动物尿酸尿酸人类、灵长类动物、鸟类、昆虫人类、灵长类动物、鸟类、昆虫尿囊素尿囊素除灵长类外其它哺乳类动物除灵长类外其它哺乳类动物尿囊酸尿囊酸某些硬骨鱼类某些硬骨鱼类尿素、乙醛酸尿素、乙醛酸大多数鱼类、两栖类动物大多数鱼类、两栖类动物氨、二氧化碳氨、二氧化碳甲壳类动物、软体动物甲壳类动物、软体动物痛风的尿酸钠晶体痛风的尿酸钠晶体鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱嘧啶碱1-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶

16、核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 H2OH2OH2NCH2CH2COOHH2NCH2CHCOOHCH3NNHONH2H2ONH3HNNHOOCH2CH2NH2NHOHOOCHNNHOOCH3CH2CHNH2NHOHOOCCH3胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶-脲基丙酸CO2+NH3-丙氨酸-氨基异丁酸-脲基异丁酸NNHONH2NNHOOHNH3NH3NADPH+H+NADPH+NNHOOHHHHHOHHOHHNNHOOHHHHOH2HOHHOHH2CO2NH2CH2CH2OOHO2 NH3 CH3 CO2 乙酸乙酸+3NH3+2CO2NHNHOOCH3NADPH+H+NADPH+NHNHOOCH3HHHOHHOHHOHHNOCH3HHHOHH2CO2+NH3-氨基异丁酸氨基异丁酸+CO2+NH3排出体外或进入有机酸排出体外或进入有机酸代谢。代谢。CO223