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1、第八章核酸酶促降解及核苷酸代谢第八章核酸酶促降解及核苷酸代谢12021/2/22核酸的酶促降解和核苷酸代谢 本本本本章章章章重重重重点点点点讨讨讨讨论论论论核核核核酸酸酸酸酶酶酶酶的的的的类类类类别别别别和和和和特特特特点点点点，对对对对核核核核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。第一节第一节第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸的酶促降解第三节第三节第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢第二节第二节第二节第二节 核苷酸的分解
2、代谢自学核苷酸的分解代谢自学核苷酸的分解代谢自学核苷酸的分解代谢自学核酸的酶促降解 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核糖核酸酶(RNaseRNase)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(DNaseDNase)非特异性核酸酶非特异性核酸酶核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶2、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5 p
3、p p pOHB p p p p3BBBBBBB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 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能识别外源DNADNADNADNA双螺
4、旋中双螺旋中双螺旋中双螺旋中4-84-84-84-8个碱基个碱基个碱基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，并在此序列的某位点水解列的某位点水解列的某位点水解列的某位点水解DNADNADNADNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶酶称为限制性内切酶酶称为限制性内切酶酶称为限制性内切酶ristri
5、ction endonucleaseristriction endonucleaseristriction endonucleaseristriction endonuclease。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识别的序列和切口识别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
6、 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105105，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，需S-S-线苷蛋氨线苷蛋氨线苷蛋氨线苷蛋氨酸、酸、酸、酸、ATPATP和和和和Mg2+Mg2+，识别位点与切割
7、位点相差甚远，识别位点与切割位点相差甚远，识别位点与切割位点相差甚远，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产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶.型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于105105105105，需，需，需，需Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+，切割位点位，切割位点位，切割位点位，切割位点位于识别于识别于识别于识别 位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功位点上，产物为专一性片段
8、，不具修饰酶功能。如今分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此能。如今分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此能。如今分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此能。如今分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。类。类。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，切割位点在，切割位点在，切割位点在顺序之外离识别顺序之外离识别顺序之外离识别顺序之外离识别 序列序列序列序列5-10bp5-10bp，切割双链，个别也切割单链。，切割双链，个别也切割单链。，切割双链，个别也切割单链。，切割双链，个别也切割
9、单链。是限制与修饰相多功能酶是限制与修饰相多功能酶是限制与修饰相多功能酶是限制与修饰相多功能酶.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EcoliEcoliR R菌珠中别离出的一种限制性内切酶菌珠中别离出的一种限制性内切酶菌珠中别离出的一种限制性内切酶菌珠中别离出的一种限制性内切酶 限制性内切酶是分析染色体构造、制作限制性内切酶是分析染色体构造、制作DNADNA限限制图谱、进展制图谱、进展DNADNA序
10、列测定和基因别离、基因体外序列测定和基因别离、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，重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的用来解剖纤细的DNADNA分子。分子。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）戊糖磷酸磷酸嘌嘌呤呤的的分分解解嘧嘧啶啶的的分分解解核苷酸的合成代谢一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧核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、各种核苷酸的互相转变核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸
11、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)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嘌呤环上各原子的来源嘌呤环上各原子的来源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CO2IMP的生的生物合成物合
12、成一碳基团一碳基团一碳基团一碳基团代谢代谢代谢代谢IMP转变为转变为GMP和和AMP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嘧啶核苷酸从头合成途径c、UMP转变为CTPCTPCTP合成酶合成酶 ATP GlnH2OUMPUDPUTP 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尿嘧啶核苷酸合成途径尿嘧啶核苷酸合成
13、途径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脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成2、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核糖核苷酸的复原反响核糖核苷酸的复原反响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复原酶复原酶FAD核糖核苷酸复原酶核糖核苷酸复原酶B1和和B2ATP、Mg2+硫氧还蛋白
14、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糖核苷二磷酸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复原酶复原酶Ser羟甲基羟甲基转移酶转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P核核苷苷酸酸的的合合成成及及互互相相关关系系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GlyGl
15、y、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、一碳基团的利用：参与合成反响，如磷脂、核苷酸等的合成。一碳基团 在代谢过程中，某些化合在代谢过程中，某些化合物如氨基酸可以分解产生物如氨基酸可以分解产生具有一个碳原子的基团不包具有一个碳原子的基团不包括括CO2CO2，称为一碳基团。一，称为一碳基团。一碳基团的转移除了和许多氨基碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶的生物合成嘌呤和胸腺嘧啶的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：FH4F
16、H4一碳基团四氢叶酸化合物的构造和命名一碳基团四氢叶酸化合物的构造和命名一碳基团四氢叶酸化合物的构造和命名一碳基团四氢叶酸化合物的构造和命名-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 甲基甲基叶酸和叶酸和 四氢叶酸四氢叶酸FH4叶叶酸酸四四氢氢叶叶酸酸HH105N N5 5，N N1010-CH-CH2 2-FH-FH4 4N N5 5-CHO-FH-CHO-FH4 4CHCH2 2CHOCHO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-CH-CH2
17、2-FH-FH4 4N N5 5 N N10 10-CHCH2 2-FH-FH4 4N N5 5，N N10 10=CH-FH=CH-FH4 4 N N10 10-CHO-FH-CHO-FH4 4N5 N5，N10-CH2-FH4 N10-CH2-FH4复原复原复原复原酶酶酶酶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 甲基化反响甲基化反响甲基化反响甲基化反响为为为为胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶合合合合成提供成提供成提供
18、成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 HCOOHHCOOHHH2 2OONADNAD+NDAH+HNDAH+H+NADNAD+NDAH+HNDAH+H+HH+参与参与参与参与嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤合成合成合成合成七、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、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶 2 核苷酸的降解核苷酸的降解 3 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢 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 核糖核苷酸的复原核糖核苷酸的复原 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成