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1、第八章核酸的降解和核苷酸代谢本讲稿第一页，共三十四页核酸的酶促降解 一、核酸酶二、限制性内切酶 核酸酶核酸酶 核苷酸酶核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶核苷酸磷酸化酶 核酸核酸 核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+戊糖戊糖磷酸磷酸本讲稿第二页，共三十四页核核 酸酸 酶酶1、核酸酶的分类（1 1）根据对底物的）根据对底物的 专一性分为专一性分为（2 2）根据切割位点分为）根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、核酸酶的作用特点本讲稿第三页，共三十四页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5 p p p pOHB p p p p3
2、BBBBBBB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）本讲稿第四页，共三十四页内切核酸酶对内切核酸酶对RNA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 IRNAase T1RNAase T1Pu：嘌呤：嘌呤 Py：嘧啶：嘧啶 本讲稿第五页，共三十四页限制性内切酶限制性内切酶 类型类型 命名命名 意义意义 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
3、能识别外源DNADNADNADNA双螺旋中双螺旋中双螺旋中双螺旋中4-84-84-84-8个碱基对所个碱基对所个碱基对所个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水解点水解点水解点水解DNADNADNADNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这
4、类酶称为限制性内切酶（酶（酶（酶（ristriction endonucleaseristriction endonucleaseristriction endonucleaseristriction endonuclease）。）。）。）。本讲稿第六页，共三十四页常用的常用的DNA限制性内切酶的专一性限制性内切酶的专一性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
5、 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，粘端切口本讲稿第七页，共三十四页限制性内切酶类型限制性内切酶类型 I I型：分子量大于型：分子量大于型：分子量大于型：分子量大于10105 5，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，
6、需S-S-线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、ATPATP和和和和MgMg2+2+，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，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，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，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斥的多功能酶斥的多功能酶斥的多功能酶.型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于10105 5，需，需，需，需MgMg2+2+，切割位点位于识别，切割位点位于识别，切割位点位于识别，切割位点位于识别 位点上，位点上，位点上，位点上，产物为专一性片段
7、，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限产物为专一性片段，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为此类。制性内切酶均为此类。制性内切酶均为此类。制性内切酶均为此类。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5-7bp5-7bp的非对称序列的非对称序列的非对称序列的非对称序列 ，切割位点在顺序之，切割位点在顺序之，切割位点在顺序之，切割位点在顺序之外离识别外离识别外离识别外离识别 序列序列序列序列5-10bp5-10bp，切割双链，个别
8、也切割单链。是限制与修饰，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶相多功能酶相多功能酶相多功能酶.本讲稿第八页，共三十四页限制性内切酶的命名和意义限制性内切酶的命名和意义Eco R I序号序号序号序号属名属名属名属名种名种名种名种名株名株名株名株名例：例：例：例：Eco R IEco R I，这是从大肠杆菌（，这是从大肠杆菌（，这是从大肠杆菌（，这是从大肠杆菌（EcoliEcoli）R R菌珠中分离出的一种限制性内切酶菌珠中分离出的一种限制性内切酶菌珠中分离出的一种限制性内切酶菌珠中分离出的一种限制性内切酶
9、 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DNADNA分子。分子。本讲稿第九页，共三十四页核苷酸的降解（自学）核苷酸的降解（自学）2、嘧啶的降解嘧啶的降解1、嘌呤的降解嘌呤的降解 核苷酸酶核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶核苷酸磷酸化酶核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+（脱氧）戊糖（脱氧）戊糖磷酸磷酸本讲稿第十页，共三十四页嘌嘌呤呤的的分分解解本讲稿第十一页，共三十四页嘧嘧啶啶的的分分解解本讲稿第十二页，共三十四页核苷酸的合成代谢一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧核
10、糖核苷酸的生物合成三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷 三磷酸（自学）四、各种核苷酸的相互转变本讲稿第十三页，共三十四页核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸的生物合成1 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(自学)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(自学自学)本讲稿第十四页，共三十四页嘌呤核苷酸的从头合成途径嘌呤核苷酸的从头合成途径c、IMP转变为转变为AMP和和GMP a、嘌呤环上原子的来源、嘌呤环上原子的来源b、IMP的从头合成的从头合成本讲稿第十五页，共三十四页嘌呤环上各原子的来源嘌呤环上各
11、原子的来源N3N9N7N1C2C6C4C5C8来自谷氨酰胺的酰胺氮来自谷氨酰胺的酰胺氮来自甲酸来自甲酸来自甲酸来自甲酸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本讲稿第十六页，共三十四页IMP的生物的生物合成合成本讲稿第十七页，共三十四页IMP转变为转变为GMP和和AMP本讲稿第十八页，共三十四页嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶嘌呤嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤嘌呤+1-P-核糖核糖嘌呤核苷嘌呤核苷 A(G)MPATP ADP本讲稿第十九页，共三十四页嘧啶核苷酸从头合成途径c、UMP转变为CTPCTPCTP合成酶合
12、成酶 ATPGlnH2OUMPUDPUTP a、嘧啶环上原子的来源嘧啶环上原子的来源b、UMP的从头合成本讲稿第二十页，共三十四页嘧啶环上各原子的来源嘧啶环上各原子的来源 来自天冬氨酸来自天冬氨酸来自来自CO2来自来自NH3NNCCCC654321本讲稿第二十一页，共三十四页尿嘧啶核苷酸合成途径尿嘧啶核苷酸合成途径本讲稿第二十二页，共三十四页嘧啶核苷酸补救合成途径（自学）嘧啶核苷酸补救合成途径（自学）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+ADP本讲稿第二十三页，共三十四页脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成2
13、、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成本讲稿第二十四页，共三十四页核糖核苷酸的还原反应核糖核苷酸的还原反应硫氧还蛋白硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原酶硫氧还蛋白还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶FAD核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶（B1和和B2）ATP、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OP-P-CH2NOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核
14、糖核苷二磷酸本讲稿第二十五页，共三十四页脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成 胸腺嘧啶核苷酸合成酶胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H+SerNADP+Gly N5、N10 亚甲基亚甲基 FH4 FH2二氢叶酸二氢叶酸还原酶还原酶Ser羟甲基羟甲基转移酶转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P本讲稿第二十六页，共三十四页核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系本讲稿第二十七页，共三十四页氨基酸与一碳基团代谢1、一碳基团（一碳单位）的概念2、一碳基团和氨基酸代谢GlyGly、SerSer、ThrThr、HisHis都可以作为一碳基团的供体。都可以作为一碳基团的供体。3、一碳
15、基团的利用：参与合成反应，如磷脂、核苷酸等的合成。本讲稿第二十八页，共三十四页一碳基团 在代谢过程中，某些化合物在代谢过程中，某些化合物在代谢过程中，某些化合物在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一（如氨基酸）可以分解产生具有一（如氨基酸）可以分解产生具有一（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括个碳原子的基团（不包括个碳原子的基团（不包括个碳原子的基团（不包括COCOCOCO2 2 2 2），），），），称为一碳基团。一碳基团的转移称为一碳基团。一碳基团的转移称为一碳基团。一碳基团的转移称为一碳基团。一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有除了和许多氨基酸的代谢
16、直接有除了和许多氨基酸的代谢直接有除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶的关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶的关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶的关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶的生物合成生物合成生物合成生物合成一碳基团转移酶的辅酶一碳基团转移酶的辅酶一碳基团转移酶的辅酶一碳基团转移酶的辅酶：FHFH4 4一碳基团四氢叶酸化合物的结构和命名一碳基团四氢叶酸化合物的结构和命名一碳基团四氢叶酸化合物的结构和命名一碳基团四氢叶酸化合物的结构和命名-CH=NH 亚氨甲基亚氨甲基H-CO-甲酰基甲酰基-CH2OH 甲醇基甲醇基-CH=次甲基次甲基-CH2-亚甲基亚甲基-CH3 甲基甲基本讲稿第二十九页，共三十
17、四页本讲稿第三十页，共三十四页本讲稿第三十一页，共三十四页叶酸叶酸和和 四氢叶酸（四氢叶酸（FH4）叶叶酸酸四四氢氢叶叶酸酸HH105N N5 5，N1010-CH-CH2 2-FH-FH4 4N5-CHO-FH4CHCH2 2CHOCHO本讲稿第三十二页，共三十四页一碳基团的一碳基团的来源与转变来源与转变S-S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸N N5 5-CH2 2-FH-FH4 4N N5 5 N N10 10-CH2 2-FH-FH4 4N N5 5，N10 10=CH-FH=CH-FH4 4 N10 10-CHO-FH4 4N N5 5，N N10 10-CH-CH2 2-F
18、H-FH4 4还原酶还原酶还原酶还原酶N N5 5，N N10 10-CH-CH2 2-FH-FH4 4脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶环水化酶环水化酶环水化酶环水化酶 丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸 组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸苷氨酸苷氨酸苷氨酸苷氨酸参与参与参与参与 甲基化甲基化甲基化甲基化反应反应反应反应为为为为胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶合成合成合成合成提供提供提供提供甲基甲基甲基甲基参与参与参与参与嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤合成合成合成合成FHFH4 4FHFH4 4FHFH4 4 HCOOHHH2 2OONADNAD+NDAH+HNDAH+H+NADNAD+NDAH+HNDAH+H+HH+参与参与参与参与
19、嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤合成合成合成合成本讲稿第三十三页，共三十四页七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢 1 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 核糖核酸酶核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶限制性内切酶 2 核苷酸的降解核苷酸的降解 3 核苷酸的核苷酸的合成代谢合成代谢 （1）核糖核苷酸的生物合成）核糖核苷酸的生物合成 嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径 嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径 （2）脱氧核苷酸的生物合成）脱氧核苷酸的生物合成 核糖核苷酸的还原核糖核苷酸的还原 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成本讲稿第三十四页，共三十四页