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1、关于核苷酸代谢(2)第1页，讲稿共41张，创作于星期二 第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解生物体内普遍存在着水解核酸的酶系，核酸的酶促降解如下：生物体内普遍存在着水解核酸的酶系，核酸的酶促降解如下：核酸核酸 核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+戊糖戊糖-1-P-1-P核酸酶核酸酶 核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶第2页，讲稿共41张，创作于星期二核核 酸酸 酶酶（1 1）根据对底物的专一性分为）根据对底物的专一性分为核糖核酸酶核糖核酸酶(RNase)(RNase)脱氧核糖核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（2 2）根据切割位点分为）根据
2、切割位点分为核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶第3页，讲稿共41张，创作于星期二核酸酶的作用特点核酸酶的作用特点外切核酸酶对核酸的水解位点外切核酸酶对核酸的水解位点 p p p p p pBBBBBBOH5牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶（55端外切端外切5 5得得3 3）蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶（33端外切端外切3 3得得5 5）第4页，讲稿共41张，创作于星期二内切核酸酶对内切核酸酶对RNARNA的水解位点示意图的水解位点示意图5 p p p pOHPyPuPyPy1 p p pGACU p p pGA3RNAase IRNAase T1Pu：嘌呤：嘌呤 Py：嘧啶：嘧啶第5页，讲稿
3、共41张，创作于星期二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原核生物中存在着一类能识别外源DNADNA双螺旋中双螺旋中4-84-8个碱基对个碱基对所组成的特异的具有所组成的特异的具有二重旋转对称性二重旋转对称性的回文序列，并在此的回文序列，并在此序列的某位点水解序列的某位点水解DNADNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶。类酶称为限制性内切酶。第6页，讲稿共41张，创作于星期二常用的常用的DNADNA限制性内切酶的专一性限制性内切酶的专一性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
4、 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 六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口 C C C G G G G G G C C C 四核苷酸，平端切口四核苷酸，平端切口四核苷酸，平端切口四核苷酸，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，粘端切口第7页，讲稿共41张，创作于星期二限制性内切酶类型限制性内切酶类型n nI I I I型：分子量大于型：分子量大于型
5、：分子量大于型：分子量大于105105105105，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，需S-S-S-S-线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、ATPATPATPATP和和和和Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+，识别，识别，识别，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。功能酶。功能酶。功能酶。型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于105105105105，需，
6、需，需，需Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+，切割位点位于识别位点上，产物为专一，切割位点位于识别位点上，产物为专一，切割位点位于识别位点上，产物为专一，切割位点位于识别位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。为此类。为此类。为此类。IIII型：识别位点为型：识别位点为型：识别位点为型：识别位点为5-7bp5-7bp5-7bp5-7bp的非对称序列的非对称序列的非对
7、称序列的非对称序列 ，切割位点在顺序之外离识别，切割位点在顺序之外离识别，切割位点在顺序之外离识别，切割位点在顺序之外离识别序列序列序列序列5-10bp5-10bp5-10bp5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶。，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶。，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶。，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶。第8页，讲稿共41张，创作于星期二限制性内切酶的命名和意义限制性内切酶的命名和意义例：例：Eco R I，这是从大肠杆菌（，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中菌珠中分离出的一种限制性内切酶分离出的一种限
8、制性内切酶Eco R IEco R I属名属名种名种名 株名株名序号序号限制性内切酶是分析染色体结构、制作限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNADNA限制图谱、进限制图谱、进限制图谱、进限制图谱、进行行行行DNADNA序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少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。的工具。的工具。的工具。第9页，讲稿共41张，创作于星期二 第二节第二节 嘌呤和嘧啶的分解代谢嘌呤和嘧啶的分解代谢一、嘌呤的分解代谢一、嘌呤的分解代谢不同种类的生物分解嘌呤的能力不
9、同，因此嘌呤分解代不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，因此嘌呤分解代谢的产物亦各异。动物的肝脏，肾脏和小肠中黄嘌呤氧化谢的产物亦各异。动物的肝脏，肾脏和小肠中黄嘌呤氧化酶活力很高，因此嘌呤的分解代谢主要在肝脏，小肠粘膜，酶活力很高，因此嘌呤的分解代谢主要在肝脏，小肠粘膜，肾脏中进行。肾脏中进行。第10页，讲稿共41张，创作于星期二核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+（脱氧）戊糖（脱氧）戊糖-1-P-1-P核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶磷酸磷酸一、嘌呤的降解一、嘌呤的降解嘌呤的分解在核苷酸，核苷和碱基水平上均可发生。嘌呤的分解在核苷酸，核苷和碱基水平上均可发生。研究发现，体内腺嘌呤的分解
10、主要是在研究发现，体内腺嘌呤的分解主要是在腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶和和腺苷腺苷酸脱氨酶酸脱氨酶作用下进行的。作用下进行的。鸟嘌呤的分解则是在鸟嘌呤的分解则是在鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶作用下进行的。作用下进行的。嘌呤的分解首先是脱氨基。嘌呤的分解首先是脱氨基。第11页，讲稿共41张，创作于星期二第12页，讲稿共41张，创作于星期二第13页，讲稿共41张，创作于星期二尿酸是人类嘌呤类化合物分解代谢的最终产物。在正常身尿酸是人类嘌呤类化合物分解代谢的最终产物。在正常身体条件下，血液中尿酸含量为体条件下，血液中尿酸含量为2060mg/L2060mg/L，超过，超过80mg/L80mg/L后，后，因为尿酸的
11、溶解度很低，其因为尿酸的溶解度很低，其NaNa盐和盐和K K盐易形成结晶沉积于软盐易形成结晶沉积于软组织，软骨及关节处，形成尿酸结石及关节炎（由尿酸盐组织，软骨及关节处，形成尿酸结石及关节炎（由尿酸盐结晶形成的关节炎称痛风症）；此外，尿酸盐沉积也在肾结晶形成的关节炎称痛风症）；此外，尿酸盐沉积也在肾上发生，成为肾结石。而治疗痛风病的药物别嘌呤醇是次上发生，成为肾结石。而治疗痛风病的药物别嘌呤醇是次黄嘌呤的类似物，可与次黄嘌呤竞争黄嘌呤氧化酶的结合黄嘌呤的类似物，可与次黄嘌呤竞争黄嘌呤氧化酶的结合部位；别嘌呤醇的氧化产物又是黄嘌呤的类似物，进一步部位；别嘌呤醇的氧化产物又是黄嘌呤的类似物，进一步
12、与次黄嘌呤竞争黄嘌呤氧化酶的活性中心，从而抑制该酶与次黄嘌呤竞争黄嘌呤氧化酶的活性中心，从而抑制该酶活性，减少尿酸生成不能形成结石，达到治疗目的。活性，减少尿酸生成不能形成结石，达到治疗目的。第14页，讲稿共41张，创作于星期二二、嘧啶的降解二、嘧啶的降解嘧啶的分解代谢过程与嘌呤分解相似，包括脱氨基作用，嘧啶的分解代谢过程与嘌呤分解相似，包括脱氨基作用，氧化，还原，水解和脱氨基作用等。在哺乳动物中，嘧啶氧化，还原，水解和脱氨基作用等。在哺乳动物中，嘧啶的分解代谢主要发生在肝脏，其代谢过程见的分解代谢主要发生在肝脏，其代谢过程见P234P234，水解生，水解生成成COCO2 2，NHNH3 3，
13、-丙氨酸，丙氨酸，-氨基异丁酸。后者脱氨基氨基异丁酸。后者脱氨基后进入有机酸代谢或直接排出。后进入有机酸代谢或直接排出。第15页，讲稿共41张，创作于星期二第16页，讲稿共41张，创作于星期二第17页，讲稿共41张，创作于星期二第三节第三节 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成 一、核甘酸生物合成的基本途径一、核甘酸生物合成的基本途径动物、植物和微生物都能合成各种嘌呤和嘧啶核苷酸动物、植物和微生物都能合成各种嘌呤和嘧啶核苷酸 。合成核。合成核苷苷酸的基本途径有两条。酸的基本途径有两条。一条是以小分子的氨基酸，氨，二氧化碳为原料进行全合成，即从头合一条是以小分子的氨基酸，氨，二氧化碳为原料进行全合成
14、，即从头合成或从无到有途径；在肝脏中利用食物原料以从头合成为主；成或从无到有途径；在肝脏中利用食物原料以从头合成为主；另一条是利用体内游离的碱基或核苷合成核甘酸，称为补救途另一条是利用体内游离的碱基或核苷合成核甘酸，称为补救途径。脑，骨髓等只能补救合成。径。脑，骨髓等只能补救合成。正常情况下，以肝脏的合成为主，仅在病理等特殊条件下，补救正常情况下，以肝脏的合成为主，仅在病理等特殊条件下，补救途径才有意义。途径才有意义。第18页，讲稿共41张，创作于星期二嘌呤环上各原子的来源嘌呤环上各原子的来源来自来自COCO2 2来自天冬氨酸来自天冬氨酸来自来自“甲酸盐甲酸盐”来自来自“甲酸盐甲酸盐”来自甘氨
15、酸来自甘氨酸来自谷氨酰胺的酰胺氮来自谷氨酰胺的酰胺氮第19页，讲稿共41张，创作于星期二次次黄黄嘌嘌呤呤的的生生物物合合成成5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸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次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸（IMPIMP）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5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨
16、甲酰核苷酸第20页，讲稿共41张，创作于星期二第21页，讲稿共41张，创作于星期二嘌呤核苷酸合成补救途径嘌呤核苷酸合成补救途径嘌呤嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶嘌呤嘌呤+1-P-+1-P-核糖核糖嘌呤核苷嘌呤核苷A(G)MPATP ADP第22页，讲稿共41张，创作于星期二嘧啶核苷酸从头合成途径嘧啶核苷酸从头合成途径n与嘌呤合成不同，嘧啶的合成是先合成尿嘧啶环，与嘌呤合成不同，嘧啶的合成是先合成尿嘧啶环，再分别与核糖和磷酸结合形成尿嘧啶核苷酸，再转再分别与核糖和磷酸结合形成尿嘧啶核苷酸，再转变成其他核苷酸。变成其他核苷酸。n见见P240P240第23页，讲稿共4
17、1张，创作于星期二嘧啶环上原子的来源嘧啶环上原子的来源4CCCC5H2N-CO-P氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸NH3CO2天冬氨酸天冬氨酸NN第24页，讲稿共41张，创作于星期二第25页，讲稿共41张，创作于星期二n由乳清苷酸合成胞嘧啶核苷酸见由乳清苷酸合成胞嘧啶核苷酸见n合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸见合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸见第26页，讲稿共41张，创作于星期二嘧啶核苷酸补救合成途径嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶尿嘧啶+PRPP+PRPPUMP+PPi尿嘧啶尿嘧啶+1-P-+1-P-核糖核糖尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+Pi+Pi尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATPUMP+ADP第27页，讲稿共41张，创作于星期二四、核四、
18、核苷苷酸转化成核苷三磷酸酸转化成核苷三磷酸核核苷苷酸不能参加核酸的生物合成，必须先转变为核苷三磷酸酸不能参加核酸的生物合成，必须先转变为核苷三磷酸后才能成为活化原料。后才能成为活化原料。分别由其专一的激酶催化见分别由其专一的激酶催化见P241P241（反应通式）（反应通式）第28页，讲稿共41张，创作于星期二五五 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成以核苷二磷酸为原料还原而成以核苷二磷酸为原料还原而成该反应由核糖核甘酸还原酶（核苷二磷酸还原该反应由核糖核甘酸还原酶（核苷二磷酸还原酶）作用下完成。酶）作用下完成。大肠杆菌的核苷二磷酸还原酶结构描述见大肠杆菌的核苷二磷酸还原酶结构描述见。第29页，讲稿
19、共41张，创作于星期二R1亚基亚基R2亚基亚基底物特异性调底物特异性调节位点节位点酶酶 活活 性性调节位点调节位点活性位点活性位点核糖核苷酸还原酶示意图核糖核苷酸还原酶示意图第30页，讲稿共41张，创作于星期二NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶FADATP、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（还原型）（还原型）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核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶OP-P-CH2NOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸第31页，讲稿共41张，创作于星期二OP-P-CH2NOH OH
20、核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOH H+H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸ATP、Mg2+核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶硫氧还蛋白硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白SS硫氧还蛋硫氧还蛋白还原酶白还原酶FADFADH2NADPH+H+NADP+谷胱甘肽还谷胱甘肽还原酶原酶GSSG2GSH谷氧还蛋白还谷氧还蛋白还原酶原酶谷氧还蛋白谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白谷氧还蛋白SHSH第32页，讲稿共41张，创作于星期二核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系第33页，讲稿共41张，创作于星期二六、核甘酸从头合成的调节六、核甘酸从头合成的调节嘌呤嘌呤第34页，讲稿共41张，创作
21、于星期二嘧啶嘧啶高等生物中，嘧啶核苷酸合成主要控制点是氨甲高等生物中，嘧啶核苷酸合成主要控制点是氨甲酰磷酸合成酶酰磷酸合成酶，该酶受到，该酶受到UMPUMP的反馈抑制；原核的反馈抑制；原核生物则是天冬氨酸转甲酰酶生物则是天冬氨酸转甲酰酶嘌呤和嘧啶合成调节的关键点是磷酸核糖焦嘌呤和嘧啶合成调节的关键点是磷酸核糖焦磷酸合成酶，该酶既受嘌呤核苷酸调节，又受磷酸合成酶，该酶既受嘌呤核苷酸调节，又受嘧啶核嘧啶核苷苷酸调节。酸调节。第35页，讲稿共41张，创作于星期二第36页，讲稿共41张，创作于星期二七、核苷酸从头合成的抗代谢物七、核苷酸从头合成的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸嘌呤
22、核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物。它们主要以竞争性抑制或以假乱真等方式的类似物。它们主要以竞争性抑制或以假乱真等方式干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢，从而进一步阻断干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢，从而进一步阻断核酸，蛋白的生物合成。由于肿瘤细胞合成核酸及蛋核酸，蛋白的生物合成。由于肿瘤细胞合成核酸及蛋白非常旺盛，因此这些物质具有抗肿瘤性。白非常旺盛，因此这些物质具有抗肿瘤性。第37页，讲稿共41张，创作于星期二第38页，讲稿共41张，创作于星期二第39页，讲稿共41张，创作于星期二第40页，讲稿共41张，创作于星期二16.09.2022感感谢谢大大家家观观看看第41页，讲稿共41张，创作于星期二