《生物化学》j核酸的酶促降解和核苷酸代谢课件.ppt

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1、核酸的酶促降解和核苷酸代谢,本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。,第一节 核酸的酶促降解,返回,第三节 核苷酸的合成代谢,第二节 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,1、核酸酶的分类,（1）根据对底物的 专一性分为,（2）根据切割位点分为,2、核酸酶的作用特点,外切核酸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）,内切核酸酶对RNA的水解位点示意图,RNAase I,RNAase I,RNAase T1,RNAase T1,

2、Pu：嘌呤 Py：嘧啶,限制性内切酶,类型 命名 意义,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（ristriction endonuclease）。,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

3、 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,限制性内切酶类型,I型：分子量大于105，多亚基，需S-线苷蛋氨酸、ATP和Mg2+，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.,型：分子量小于105，需Mg2+，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为此类。,I型

4、：识别位点为5-7bp的非对称序列，切割位点在顺序之外离识别 序列5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶.,限制性内切酶的命名和意义,Eco R I,序号,属名,种名,株名,例：Eco R I，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶,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DNA分子。,核苷酸的降解（自学）,2、嘧啶的降解,1、嘌呤的降解,嘌呤的分解,嘧啶的分解,三种嘧啶有两种分解途径，分别产生-丙氨酸、-氨基异丁酸及共同产物CO2和氨。,核

5、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、各种核苷酸的相互转变,合成中注意几点：,核糖核苷酸的生物合成,1、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、嘧啶核苷酸的生物合成,(1)从头合成途径,(2)补救合成途径(自学),嘌呤核苷酸的从头合成途径,c、IMP转变为AMP和GMP,a、嘌呤环上原子的来源,b、IMP的从头合成,从头合成以氨基酸和小分子物质为原料逐渐参入原子合成的。,总结合成特点：,嘌呤环上各原子的来源,IMP的生物合成,IMP转变为GMP和AMP,嘌呤核苷酸合成补救途径

6、（自学）,磷酸核糖转移酶,嘌呤+PRPP,A(G)MP+PPi,嘌呤+1-P-核糖,嘌呤核苷,A(G)MP,ATP ADP,嘧啶核苷酸从头合成途径,c、UMP转变为CTP,CTP,CTP合成酶,ATP,Gln,H2O,UMP,UDP,UTP,a、嘧啶环上原子的来源,b、UMP的从头合成,合成特点：,嘧啶环上各原子的来源,尿嘧啶核苷酸合成途径,嘧啶核苷酸补救合成途径（自学）,尿嘧啶+PRPP,尿嘧啶+1-P-核糖,尿嘧啶核苷+ATP,UMP+PPi,尿嘧啶核苷+Pi,UMP+ADP,脱氧核苷酸的合成,2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,1、脱氧核苷酸的合成,四种脱氧核糖核苷酸（dADP、dGDP、dC

7、DP、dUDP）的合成：是由相应的核糖核苷酸还原生成的。还原过程发生在核苷二磷酸水平上。,上述合成的dUMP不存在于DNA中，它主要用于合成dTMP。甲基化 dUMP dTMP,核糖核苷酸的还原反应,NADP+,NADPH+H+,硫氧还蛋白还原酶,FAD,核糖核苷酸还原酶（B1和B2）,ATP、Mg2+,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,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,核苷酸的合成及相互关系,合成特点：嘌呤核苷酸的合成不是先形成游离嘌呤，再接上核糖和磷酸。而是以PRPP(

8、5-磷酸核糖-1-焦磷酸)提供核糖和磷酸，在PRPP的C1位置上逐步进行嘌呤环的组装，先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP）,然后再转化为其它嘌呤核苷酸。3、合成简式：(反应式见P278图11-7，8，9）谷酰 甘aa 甲酸盐 CO2 天冬aa 甲酸盐 天冬aa AMPPRPP IMP 谷酰 GMP,合成特点：与嘌呤核苷酸的合成不同，先合成嘧啶环骨架（乳清酸），再与PRPP结合，生成尿嘧啶核苷酸（UMP），再转化为胞嘧啶核苷酸（CTP）。合成简式：PRPP 2ATP 谷酰 氨甲酰磷酸+天冬氨酸 乳清酸 UMP UTP CTP,四种脱氧核糖核苷酸（dADP、dGDP、dCDP、dUDP）的合成：是由相应

9、的核糖核苷酸还原生成的。还原过程发生在核苷二磷酸水平上。激酶 NMP+ATP NDP+ADP 核糖核苷酸还原酶系 NDP dNDP（N 代表上述4种碱基）,核苷酸转变为多磷酸核苷酸 多磷酸核苷酸是最活跃的转化形式，RNA和DNA的生物合成也需要三磷酸核苷酸，它们是在激酶的作用下形成的。,注意几点：1、嘌呤和嘧啶核苷酸合成中以PRPP提供核糖和磷酸。2、嘌呤核苷酸的合成在PRPP上逐步形成嘌呤环，合成IMP，再转化为AMP和GMP。3、嘧啶核苷酸合成是先形成嘧啶环，再添上PRPP，形成乳清酸，合成 UMP，再转化CTP。4、脱氧核糖核苷酸由相应的核糖核苷酸还原生成，其还原发生在核苷二磷酸水平上。

10、5、dTMP由dUMP甲基化形成。6、RNA和DNA的合成需要三磷酸核苷酸。,一碳基团的来源与转变,S-腺苷蛋氨酸,N5-CH2-FH4,N5 N10-CH2-FH4,N5，N10=CH-FH4,N10-CHO-FH4,N5，N10-CH2-FH4还原酶,N5，N10-CH2-FH4脱氢酶,环水化酶,丝氨酸,组氨酸苷氨酸,参与 甲基化反应,为胸腺嘧啶合成提供甲基,参与嘌呤合成,FH4,FH4,FH4,HCOOH,H2O,NAD+,NDAH+H+,NAD+,NDAH+H+,H+,参与嘌呤合成,七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢,1 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 2 核苷酸的降解 3 核苷酸的合成代谢（1）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 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 核糖核苷酸的还原 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,