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1、关于核酸的降解和核苷酸代谢(2)第一页，本课件共有39页第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解l核酸的基本结构单位是核苷酸，后者是一类在代谢核酸的基本结构单位是核苷酸，后者是一类在代谢上极为重要的物质，参与众多生化过程：上极为重要的物质，参与众多生化过程：（1）核苷酸是核酸生物合成的前体；）核苷酸是核酸生物合成的前体；（2）其衍生物是多种生物合成的中间物；）其衍生物是多种生物合成的中间物；（3）ATP是最重要的高能化合物；是最重要的高能化合物；（4）AMP是某些辅酶的组分；是某些辅酶的组分；（5）某些核苷酸的衍生物是代谢调节物质。）某些核苷酸的衍生物是代谢调节物质。第二页，本课件共有39页
2、 核酸作为生物大分子不能被生物核酸作为生物大分子不能被生物体直接吸收利用，必须在核酸酶的作体直接吸收利用，必须在核酸酶的作用下分解成核苷酸，后者可进一步分用下分解成核苷酸，后者可进一步分解成核苷、碱基、戊糖、磷酸，这些解成核苷、碱基、戊糖、磷酸，这些核苷酸以及核苷酸进一步分解的产物核苷酸以及核苷酸进一步分解的产物可被生物体吸收利用。可被生物体吸收利用。第三页，本课件共有39页降解核酸的酶降解核酸的酶 磷酸二酯酶磷酸二酯酶(又称又称核酸酶核酸酶)核糖核酸酶 脱氧核糖核酸酶 磷酸单酯酶磷酸单酯酶 作用于多核苷酸链两端的磷酸基 核酸酶核酸酶 核酸内切酶核酸内切酶 水解核酸分子内部的磷酸二酯键 非特异
3、性的 特异性的 从特定的位点水解DNA分子，即DNA限制性内切酶。核酸外切酶核酸外切酶 从核酸链的一端逐个水解下核苷酸第四页，本课件共有39页核酸内切酶核酸内切酶1、核糖核酸酶、核糖核酸酶(RNase)作用于RNA内部的磷酸二酯键。产物产物：含有5-OH末端和3-磷酸基末端的寡核苷酸 片段或游离的3-核苷酸。来源来源：胰脏-主要是RNase A，它是特异性的，作用于RNA中的C和U位点。米曲霉-RNase T1，作用于RNA的G位点；RNase T2，作用于RNA的A位点。第五页，本课件共有39页第六页，本课件共有39页2、脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(DNase)此类酶中最主要的有Dnase
4、及 Dnase 和限制和限制性性DNA内切酶内切酶。l Dnase来源于牛胰脏，水解水解双链或单链DNA 的3-酯键酯键，产物为5-磷酸末端和3-OH末端的寡核苷酸片段的混合物。l Dnase：存在于脾和胸腺中，作用于作用于磷酸二酯键的5-酯键酯键，产物是以5-OH和3-磷酸为末端的低聚脱氧核苷酸。第七页，本课件共有39页第八页，本课件共有39页限制性限制性DNADNA内切酶内切酶存在于细菌，往往与修饰化甲基化酶成对产生存在于细菌，往往与修饰化甲基化酶成对产生,是是基因工程中重要的工具酶。基因工程中重要的工具酶。特征：特征：1.1.具高度专一性，能专一性识别并切割具高度专一性，能专一性识别并切
5、割DNADNA上特定上特定碱基顺序；（往往具旋转对称性）碱基顺序；（往往具旋转对称性）2.2.水解水解 3-3-酯键，末端酯键，末端5-P5-P，3-OH3-OH；3.3.切口处，非双键双链的局部，称为粘性末端切口处，非双键双链的局部，称为粘性末端第九页，本课件共有39页嗜血流感杆菌中的限制酶大肠杆菌一种限制 ECORI第十页，本课件共有39页第十一页，本课件共有39页核酸外切酶核酸外切酶它们是一些非特异性的磷酸二酯酶，对RNA和DNA都能分解。如：蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶(VPDase)从多核苷酸链的游离3-OH端开始逐个水解下5-核苷酸。牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶(SPDase)从多
6、核苷酸链的游离5-OH端开始逐个水解下3-核苷酸。第十二页，本课件共有39页第十三页，本课件共有39页磷酸单酯酶磷酸单酯酶专门切断核苷酸链末端的磷酸基，产生无机磷酸。非特异性非特异性：可水解3-末端和5-末端的磷酸基。如：大肠杆菌及哺乳动物肠粘膜提取的碱性磷酸单酯酶。特异性特异性：对3-末端和5-末端有专一性。第十四页，本课件共有39页第二节第二节 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢核苷酸的水解核苷酸的水解 核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核苷酸 磷酸+核苷 碱基+1-P-戊糖 核苷酶核苷酶 （进入糖代谢）碱基+戊糖第十五页，本课件共有39页 一、戊糖的去路一、戊糖的去路 核糖核糖 进
7、入进入HMP途径继续降解途径继续降解 脱氧核糖脱氧核糖 裂解裂解 CHO CH2 醛缩酶醛缩酶 CHO CHOH CH3CHO +CHOH CHOH CH20P CH20P第十六页，本课件共有39页二、嘌呤的分解代谢二、嘌呤的分解代谢 嘌呤的分解首先在相应的脱氨酶的作用嘌呤的分解首先在相应的脱氨酶的作用下水解脱去氨基，腺嘌呤和鸟嘌呤分别生成下水解脱去氨基，腺嘌呤和鸟嘌呤分别生成次黄嘌呤（次黄嘌呤（I）和黄嘌呤（）和黄嘌呤（X）。次黄嘌呤和）。次黄嘌呤和黄嘌呤再经黄嘌呤氧化酶的作用转变成尿酸。黄嘌呤再经黄嘌呤氧化酶的作用转变成尿酸。不同的生物分解嘌呤的能力不同，因而不同的生物分解嘌呤的能力不同，
8、因而代谢产物各不相同。代谢产物各不相同。第十七页，本课件共有39页第十八页，本课件共有39页嘌呤的脱氨反应也可以在核苷酸或核苷水平嘌呤的脱氨反应也可以在核苷酸或核苷水平上发生：上发生：腺苷酸腺苷酸 次黄苷酸次黄苷酸 黄苷酸黄苷酸 鸟苷酸鸟苷酸 腺苷腺苷 次黄苷次黄苷 黄苷黄苷 鸟苷鸟苷腺嘌呤腺嘌呤 次黄嘌呤次黄嘌呤 黄嘌呤黄嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤 尿酸尿酸腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶腺嘌呤脱氨酶腺嘌呤脱氨酶核苷酸酶核苷酸酶核苷核苷磷酸化酶磷酸化酶鸟苷酸脱氨酶鸟苷酸脱氨酶鸟苷脱氨酶鸟苷脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶核苷酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷核苷磷酸化酶磷酸化
9、酶核苷核苷磷酸化酶磷酸化酶核苷核苷磷酸化酶磷酸化酶次黄嘌呤氧化酶次黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶第十九页，本课件共有39页 三、嘧啶的分解代谢三、嘧啶的分解代谢 胞嘧啶首先胞嘧啶脱氨酶催化下脱氨转变成尿嘧啶。胞嘧啶首先胞嘧啶脱氨酶催化下脱氨转变成尿嘧啶。尿嘧啶经还原、开环水解，尿嘧啶经还原、开环水解，最后生成氨、最后生成氨、CO2和和-丙氨酸，丙氨酸，-丙氨酸经转氨作用脱去氨基后可参丙氨酸经转氨作用脱去氨基后可参加有机酸代谢。加有机酸代谢。胸腺嘧啶的分解与尿嘧啶类似。胸腺嘧啶的分解与尿嘧啶类似。第二十页，本课件共有39页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
10、酸酶第二十一页，本课件共有39页 一、嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成 嘌呤环中各元素的来源元素的来源 嘌呤核苷酸的合成的原料：嘌呤核苷酸的合成的原料：Asp、Gly、Gln、CO2、甲酰、甲酰THFA、5-P-Rib第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢第二十二页，本课件共有39页 1、肌苷酸的生物合成、肌苷酸的生物合成 -嘌呤核苷酸的全合成途径嘌呤核苷酸的全合成途径 肌苷酸的生物合成是由肌苷酸的生物合成是由5-P-核糖开始的，经一核糖开始的，经一系列酶催化反应生成肌苷酸系列酶催化反应生成肌苷酸(IMP)。(1)-D-5-P-核糖的活化，核糖的活化，生成核糖的活化形式生成核糖的活
11、化形式5-P-核糖焦磷酸核糖焦磷酸(PRPP)(2)由由PRPP到次黄嘌呤核苷酸的到次黄嘌呤核苷酸的合成，由合成，由10种酶种酶催化经过催化经过10步反应。步反应。第二十三页，本课件共有39页磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶甘氨酰胺核苷酸合成酶甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶甲酰甘氨脒核苷酸合成酶第二十四页，本课件共有39页氨基咪唑核苷酸合成酶氨基咪唑核苷酸羧化酶合成酶裂解酶转甲酰基酶环水解酶第二十五页，本课件共有39页2 2、其它嘌呤核苷酸的生物合成、其它嘌呤核苷酸的生物合成第二十六页，本课件共有39页第二十七页，本课件共有39页3 3、利用现有的嘌呤和磷酸核糖合成嘌呤核苷酸、利用现有的嘌呤和磷酸核糖合成嘌呤
12、核苷酸-半合成途径半合成途径(补救途径补救途径)在人体细胞中的嘌呤核苷酸大多数是通过全合成途径合成的，在人体细胞中的嘌呤核苷酸大多数是通过全合成途径合成的，但脑细胞内的嘌呤核苷酸则主要是通过补救途径合成的。但脑细胞内的嘌呤核苷酸则主要是通过补救途径合成的。第二十八页，本课件共有39页二、嘧啶核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸合成有两条途径：嘧啶核苷酸合成有两条途径：全合成途径全合成途径利用现有嘧啶的半合成途径利用现有嘧啶的半合成途径嘧啶环各元素的来源：嘧啶环各元素的来源：第二十九页，本课件共有39页1、嘧啶核苷酸的全合成途径、嘧啶核苷酸的全合成途径合成尿嘧啶核苷酸的原料合成尿嘧啶核苷酸
13、的原料：CO2、NH3、Asp、5-PRPP尿苷酸是合成胞苷酸尿苷酸是合成胞苷酸(CMP)和胸苷酸和胸苷酸(TMP)前体。前体。特点特点:与嘌呤核苷酸的全合成不同，它不是从与嘌呤核苷酸的全合成不同，它不是从5-PRPP开始的，而是先合成一个含嘧啶环的开始的，而是先合成一个含嘧啶环的乳清酸乳清酸，乳清酸再与乳清酸再与5-PRPP结合生成结合生成乳清苷酸乳清苷酸，最后生成，最后生成尿苷酸尿苷酸(UMP)。其它嘧啶核苷酸的合成则由其它嘧啶核苷酸的合成则由UMP转变而来。转变而来。第三十页，本课件共有39页转氨甲酰酶转氨甲酰酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸脱氢酶二氢乳清酸脱氢酶焦磷酸化酶焦磷酸化酶
14、乳清苷酸脱羧酶乳清苷酸脱羧酶第三十一页，本课件共有39页2 2、嘧啶核苷酸的半合成途径、嘧啶核苷酸的半合成途径(补救途径补救途径)CMP的合成的合成 有两条合成途径：有两条合成途径：UMP UDP UTP CTP CDP CMP 由胞嘧啶通过补救途径合成由胞嘧啶通过补救途径合成CMP第三十二页，本课件共有39页 尿嘧啶核苷酸激酶尿嘧啶核苷酸激酶 尿苷二磷酸激酶尿苷二磷酸激酶 UMP UDP UTP NH3 CTP合成酶合成酶 CMP CDP CTP Pi PiATP第三十三页，本课件共有39页第三十四页，本课件共有39页三、脱氧核苷酸的合成三、脱氧核苷酸的合成 脱氧核苷酸的合成不是以脱氧核糖为
15、起脱氧核苷酸的合成不是以脱氧核糖为起始物，而是先合成相应的核苷酸，再通过还始物，而是先合成相应的核苷酸，再通过还原作用使其中的核糖脱氧转变成脱氧核苷酸原作用使其中的核糖脱氧转变成脱氧核苷酸.还原通常发生在核苷二磷酸还原通常发生在核苷二磷酸(NDP)的水平上。的水平上。第三十五页，本课件共有39页NMP ATP NDP ADP核苷酸激酶核苷酸激酶第三十六页，本课件共有39页脱氧胸苷酸(dTMP)的生物合成：有两条途径：有两条途径：一条是由一条是由UMP作为起点的；作为起点的；另一条由胸腺嘧啶和另一条由胸腺嘧啶和2-2-脱氧核糖也可生成脱氧核糖也可生成脱脱氧胸苷酸。氧胸苷酸。第三十七页，本课件共有39页四、核苷四、核苷(或脱氧核苷或脱氧核苷)二磷酸、三磷酸的合成二磷酸、三磷酸的合成 生物体内有专一性较强的各种核苷一磷酸激酶。生物体内有专一性较强的各种核苷一磷酸激酶。UDP激酶激酶如如 UMP+ATP UDP+ADP AMP激酶激酶 AMP+ATP ADP+ADP 而核苷二磷酸激酶对而核苷二磷酸激酶对(d)NDP没有专一性，可以催化没有专一性，可以催化 核苷二磷酸和核苷三磷酸之间的转化。核苷二磷酸和核苷三磷酸之间的转化。核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶 NDP+N*TP NTP+N*DP第三十八页，本课件共有39页感感谢谢大大家家观观看看第三十九页，本课件共有39页