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1、1,第十二章 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，掌握嘌呤、嘧啶环各元素的来源，对核苷酸的生物合成和代谢作一般介绍。 第一节 核酸的酶促降解 第二节 核苷酸的分解代谢 第三节 核苷酸的合成代谢,2,核苷酸的作用,核苷酸是核酸生物合成的前体 核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间产物（UDP-葡萄糖和CDP-二脂酰甘油分别是糖原和磷酸甘油酯合成的中间物） ATP是生物能量中通用的高能化合物 腺苷酸是三种重要辅酶（烟酰胺核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸和辅酶A）的组分 某些核苷酸是代谢的调节物质（cAMP和cGMP是多种激素引起生理效应的中间介质）,3,第一节 核酸的酶促降解,核酸
2、酶 核苷酸酶 核苷磷酸化酶 核酸 核苷酸 核苷 碱基+戊糖-1-P 一、核酸酶 二、限制性内切酶,磷酸二酯酶,磷酸单酯酶,核苷磷酸化酶分解核苷生成氮碱和戊糖的磷酸酯 核苷水解酶分解核苷生成氮碱和戊糖,说明,4,核酸酶,1、核酸酶的分类（按作用于多核苷酸链中的磷酸二酯键分类） 根据对底物专一 核糖核酸酶(RNase) 性行分为： 脱氧核糖核酸酶(DNase) 非特异性核酸酶 根据切割位点分为： 核酸内切酶 非特异性核酸内切酶 特异性核酸内切酶 核酸外切酶 2、核酸酶的作用特点,5,内切核酸酶对RNA的水解位点示意图,RNAase I,RNAase I,RNAase T1,RNAase T1,Pu
3、 ：嘌呤 Py：嘧啶,RNaseA 作用于C和U位点，产生-CP或CP；-UP或UP RNaseT1作用于G位点； RNaseT2作用于A位点,6,外切核酸酶对核酸的水解位点,3,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）,7,OH RNaseA RNaseT1 RNaseT2 5 PMase SpDase VPDase,pGp,Ap,2Up,Gp,2Cp,A,pGpApUp,Up,GpCp, Cp，A,pGp,ApUpUpGp,CpCpA,pGpAp,UpUpGp,CpCpA,2Gp,Ap,2Cp,2Up,A,2pG,2pA,2pU,2pC,不同的核酸酶降解作用示
4、意图,T1,A,A,A,T1,A,3-OH,8,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.,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。,9,几个定义 回文序列：DNA序列180旋转对称的结构，即DNA一条链上的核苷酸顺序旋转180后，与其互补链上对应的一段核苷酸顺序相重复 平末端： DNA限制性内切酶将DNA两条链交错切开
5、后没有单链突出的DNA片段 粘性末端：DNA限制性内切酶将DNA两条链交错切开，形成单链突出的末端,10,限制性内切酶的命名和意义,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,11,限制性DNA内切酶的特点 有高度特异性的DNA内切酶 2. 专一识别并切割DNA上特定的碱基顺序 3. 产物仍然为双链DNA片段 4. 其5 端为磷酸基，3端为羟基 5. 细菌利用此酶水解入侵的DNA，限制了外源DAN，对自己起保护作用 6. 细菌自身的DNA因有甲基化修饰而不会被降解 7. 限制酶的识别和切割位点通常是4-6bp组成的回文结构,12,常用的DNA限制性内切酶的
6、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
7、苷酸，粘端切口,13,某些代表性核酸酶作用底物和产物,14,第二节 核苷酸的降解,二、嘧啶的降解,一、嘌呤的分解,磷酸,核苷酸酶 核苷磷酸化酶 核苷酸 核苷 碱基+戊糖-1-P,核苷酶,碱基+戊糖,15,嘌呤的分解,16,嘧啶的分解,17,第三节 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、各种核苷酸的相互转变,18,全合成途径：生物体能够利用CO2、甲酸盐、Gln、Glu 、Asp等前体物质，合成各种嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸，把这种利用简单前体物质 合成核苷酸的过程称为全合成途径，也称为从头合成途径 半合成途
8、径：生物利用现有的嘌呤、嘧啶或核苷合成核苷酸，也称为补救合成途径,核糖核苷酸的生物合成,19,核糖核苷酸的生物合成,20,嘌呤环上各原子的来源,来自谷氨酰胺的酰胺氮,来自“甲酸盐”,来自天冬氨酸,来自甘氨酸,来自CO2,来自“甲酸盐”,21,5-磷酸核糖焦磷酸,5-磷酸核糖胺,甘氨酸,甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨咪核苷酸,5-氨基咪唑核苷酸,5-氨基咪唑-4-羧核苷酸,IMP的生物合成,5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸,5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸,5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸,次黄嘌呤核苷酸（IMP）,甲酰THFA,22,IMP转变为GMP和AMP,23,嘌呤核
9、苷酸合成补救途径（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,24,嘧啶核苷酸从头合成途径,c、UMP转变为CTP,a、嘧啶环上原子的来源,b、UMP的从头合成,25,嘧啶环上各原子的来源,天冬氨酸,CO2,NH3,N,N,C,C,C,C,6,5,4,3,2,1,氨甲酰磷酸,26,尿嘧啶核苷酸合成途径,27,CMP的生成途径,Pi,UMP,28,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,29,嘌呤核苷酸合成调节：,受I
10、MP、AMP、GMP抑制,受AMP、GMP抑制,5磷酸核糖转变为PRPP PRPP接受Gln的氨基转变为磷酸核糖胺 在这个过程中，AMP和GMP有相互增效作用 3.IMP分别受不同的抑制作用，合成不同嘌呤,30,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,31,脱氧核糖核苷酸的合成反应,核糖核苷酸还原酶,32,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,OH,OH,O,P-P-CH2,N,OH,H,GSSG,2GSH,谷
11、胱甘肽还原酶,33,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,34,核苷酸的合成及相互关系,35,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,36,一、
12、选择题 1嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自下列（ ）。 A、甘氨酸 B、天冬氨酸 C、丙氨酸 D、谷氨酸 2嘌呤核苷酸的嘌呤环上第1位N原子来自（ ）。 A、Gly B、Gln C、Asp D、甲酸 3dTMP的直接前体是（ ）。 A、dCMP B、dAMP C、dUMP D、 dGMP E、dIMP 4下列哪对物质是合成嘌呤环和嘧啶环都是必需的（ ）。 A、Gln/Asp B、 Gln/Gly C、Gln/Pro D、Asp/Arg E、Gly/Asp 5人类嘧啶核苷酸从头合成的（ ）反应是限速反应。 A、氨甲酸磷酸的形成B、氨甲酸天冬氨酸的形成 C、乳清酸的形成 D、UMP的形成 E、CM
13、P的形成 二、问答题： 1降解核酸的酶有哪几类？举例说明它们的作用方式和特异性。 2什么是限制性内切酶？有何特点？它的发现有何特殊意义？ 3.不同生物分解嘌呤碱的能力不同，写出三种嘌呤碱代谢排泄物的名称，分别指出它们是由哪些生物排出的。 三、名词解释 限制性内切酶 核苷酸的从头合成和补救途径 四、是非题（在题后括号内打或） 1生物体不可以利用游离的碱基或核苷合成核苷酸。 2不同种类生物分解嘌呤的能力不同，产物也不同。 3核酸酶是一种磷酸二酯酶。 4氨甲酰磷酸既可以合成尿素又可以用来合成嘌呤核苷酸。 5在NDP转变为dNDP的过程中铁氧还蛋白起电子载体作用。 6人及猿类体内嘌呤代谢最终产物是尿酸。,
