生物化学ppt课件之核酸的降解和核苷酸代谢.ppt
核酸的降解和核苷酸代谢,核苷酸的生物学功能：作为核酸合成的原料（主要功能）体内能量的利用形式（ATP GTP UTP CTP）参与代谢和生理调节（cAMP cGMP）组成辅酶（NAD FAD NAD+NADP+HSCoA）活化中间代谢物（UDPG CDP-胆碱 SAM等）,何处去？,进入磷酸戊糖途径或重新合成核酸,分解合成,第一节 核酸和核苷酸的分解代谢,一、核酸的解聚作用,核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶.按其作用位置分为:1.核酸外切酶：作用于核酸链的末端（3端或5端），逐 个水解下核苷酸。脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA 核糖核酸外切酶:只作用于RNA2.核酸内切酶:从核酸分子内部切断3，5-磷酸二酯键。3.限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能识别并水解外 源双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割 DNA,常作为工具酶。,核酸外切酶对核酸的水解位点,5,OH,B,3,B,B,B,B,B,B,B,牛脾磷酸二酯酶（5端外切5得3）,蛇毒磷酸二酯酶（3端外切3得5）,核酸内切酶对RNA的水解位点示意图,5,OH,Py,Pu,Py,Py,1,G,A,C,U,G,A,3,RNase I,RNase I,RNase T1,RNase T1,Pu：嘌呤 Py：嘧啶,限制性内切酶 原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8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，并在此序列的某位点水解DNA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。,常用的DNA限制性内切酶的专一性,酶,辨认的序列和切口,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 I,Alu I,Bgl I,Eco R I,Hind,Sal I,Sma I,四核苷酸，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,二、核苷酸的降解,核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷酸 核苷 碱基+戊糖-1-P,磷酸,核苷水解酶,碱基+核糖,（广泛存在）,（主要存在于植物、微生物）,腺嘌呤 鸟嘌呤 H2O H2O NH3 NH3 次黄嘌呤 黄嘌呤 H2O+O2 H2O2 H2O+O2 H2O2 尿囊素 尿酸 H2O CO2+H2O2 2H2O+O2 尿囊酸 尿素+乙醛酸 H2O 2H2O 4NH3+2CO2,（人类和灵长类动物、爬虫、鸟类）,（灵长类以外的哺乳动物）,(植物、某些硬骨鱼),（鱼类、两栖类）,（微生物）,腺嘌呤脱氨酶,鸟嘌呤脱氨酶,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,尿酸氧化酶,尿囊素酶,尿囊酸酶,脲酶,1.嘌呤碱的分解代谢,腺嘌呤核苷酸脱氨酶,腺嘌呤核苷酸 腺嘌呤核苷 腺嘌呤次黄嘌呤核苷酸 次黄嘌呤核苷 次黄嘌呤,腺嘌呤核苷脱氨酶,腺嘌呤脱氨酶,H2O-NH3,H2O-NH3,H2O-NH3,H2O Pi,H2O Pi,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,H2O Pi,Pi R-1-P,尿酸与痛风症的关系 血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中沉积，形成痛风症。受累组织器官：关节软骨肾软组织 病变：关节炎肾病尿路结石 病因：高嘌呤饮食核酸大量分解肾病 治疗药物：别嘌呤醇,别嘌呤醇作用的机理：,别嘌呤醇：别黄嘌呤底物类似物经酶作用后成为酶的灭活物，称之为自杀作用物。自杀性底物,别嘌呤醇,别黄嘌呤,黄嘌呤氧化酶,胞嘧啶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶 H2O NH3 NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O-丙氨酸-脲基丙酸 H2O 胸腺嘧啶 二氢胸腺嘧啶 NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O-氨基异丁酸-脲基异丁酸 H2O,胞嘧啶脱氨酶,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,脲基丙酸酶,NH3+CO2+,NH3+CO2+,2.嘧啶碱的分解代谢,一嘌呤核苷酸的合成代谢两条途径：1.从头合成途径（de novo synthesis）:不以现成的碱基为原料，而是以磷酸核糖氨基酸 一碳单位CO2等简单物质为原料，经过一系列酶 促反应，合成嘌呤核苷酸的过程。（主要合成途径，肝组织进行此途径）2.补救合成途径（salvage pathway）:利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸的过程。（脑骨髓等只能进行此途径）,第二节、核苷酸的生物合成,组织：肝小肠粘膜及胸腺细胞内定位：细胞液嘌呤环中各碳、氮原子的来源：,（一）嘌呤核苷酸的从头合成,5-磷酸核糖 次黄嘌呤核苷酸（IMP）,合成途径 两个阶段：5-磷酸核糖 次黄嘌呤核苷酸（IMP）IMP AMPGMP,转酰胺酶,合成酶,甲酰FH4,IMP AMPGMP,6,6,2,2,（二）嘌呤核苷酸的补救合成两个酶：腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）次黄嘌呤(鸟嘌呤)磷酸核糖转移酶（HGPRT）反应：腺嘌呤 PRPP AMP PPi 次黄嘌呤 PRPP IMP PPi 鸟嘌呤 PRPP GMP PPi人体内还有腺苷激酶，能使腺嘌呤核苷磷酸化，生成AMP 腺嘌呤核苷 AMP,APRT,HGPRT,HGPRT,腺苷激酶,ATP ADP,补救合成的特点：过程简单，耗能少。补救合成的生理意义：减少能量和氨基酸的消耗 弥补某些组织（脑、骨髓）不能 从头合成嘌呤核苷酸的不足。,（三）嘌呤核苷酸生物合成（从头合成）的调节,5-磷酸核糖焦磷酸,5-磷酸核糖胺,IMP,GMP,AMP,二嘧啶核苷酸的合成（一）嘧啶核苷酸的从头合成 嘧啶环由氨甲酰磷酸和 天冬氨酸合成的,从头合成途径 尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成,尿苷酸激酶,二磷酸核苷激酶,CTP合成酶,乳清酸焦磷酸化酶,尿嘧啶核苷酸的合成代谢,CTP的合成,(dTMP),（二）嘧啶核苷酸的补救合成 嘧啶(UT)PRPP 嘧啶核苷酸PPi 尿嘧啶 1-磷酸核糖 尿嘧啶核苷 Pi 尿嘧啶核苷 ATP UMP ADP 胞嘧啶核苷 ATP CMP ADP,嘧啶 磷酸核糖转移酶,尿苷 磷酸化酶,尿苷激酶,尿苷激酶,（三）嘧啶核苷酸生物合成（从头合成）的调节,CPS-,天冬氨酸氨基甲酰 转移酶,CTP 合成酶,三、脱氧核糖核苷酸的合成 核糖核苷酸的还原 dADPdGDPdUDPdCDP的生成,核糖核苷酸还原酶示意图,底物特异性调节位点,酶 活 性调节位点,活性位点,R1亚基,R2亚基,（+）（-）,UDP，CDP,ADP，GDP,核糖核苷酸的还原反应,FAD,核糖核苷酸还原酶,ATP、Mg2+,硫氧还蛋白还原酶,核糖核苷二磷酸,+H2O,脱氧核糖核苷二磷酸,FADH2,NADP+,NADPH+H+,谷氧还蛋白还原酶,GSSG,2GSH,谷胱甘肽还原酶,核苷(脱氧核苷）一磷酸 到核苷(脱氧核苷）二（或三）磷酸的转化，是在激酶的催化下完成的。如：,2.脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,胸腺嘧啶核苷酸合成酶,NADPH+H+Ser,NADP+Gly,N5、N10CH2 FH4 FH2,二氢叶酸还原酶,Ser羟甲基转移酶,O,N,HN,O,dR-P,CH3,O,N,HN,O,dR-P,dTMP,dUMP,核苷酸的合成及相互关系,
