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1、第二十四章 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，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,第三节 核苷酸的合成代谢,第二节 核苷酸的分解代谢,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,第一节 核酸的酶促降解,食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核苷酸，再在相关酶作用下，分解产生嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖和磷酸，然后被吸收。 吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利用，合成核苷酸。 人和动物所需的核酸无须直接依赖于食物，只要食物中有足够的磷酸盐、糖和蛋白质，核酸就能在体内正常合成。,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,一、核酸酶,二、限制性内
2、切酶,核酸酶 核苷酸酶 核苷磷酸化酶 核酸 核苷酸 核苷 碱基+戊糖-1-P,磷酸,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,核 酸 酶,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,核酸内切酶,核酸外切酶,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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）,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,内切核酸酶对RNA的水解位点示意图,RNAase I,RNAase I,RNAase T1,RNAase T1,Pu ：嘌呤 Py：嘧啶,楚雄师范学院
3、化学与生命科学系 范树国,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（restriction endonuclease）。,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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
4、 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,限制性内切酶类型,I型：分子量大于105，多亚基，需S-腺苷蛋氨酸、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
5、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。,型：识别位点为5-7 bp的非对称序列，切割位点在顺序之外离识别序列5-10 bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶.,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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（E. coli）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。,楚雄师范学院化学与生命科学系 范
6、树国,第二节 核苷酸的降解,二、嘧啶的分解,一、嘌呤的分解,核苷酸酶 核苷磷酸化酶 核苷酸 核苷 碱基+（脱氧）戊糖-1-P,磷酸,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,嘌呤终产物,不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不同，因此，终产物也不同。 排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类 排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 排尿囊酸动物：硬骨鱼类 排尿素动物：大多数鱼类、两栖类 某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出。 植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物（尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。 微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。,
7、楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,嘧啶的分解,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,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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),(3) 药物对嘌呤核苷酸合成的影响,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,药物对嘌呤核苷酸合成的影响,羽田杀菌素,与Asp竞争腺苷酸琥珀酸合成酶，阻止次黄嘌呤核苷酸转化成AMP。
8、,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国, Gln的结构类似物 重氮乙酰丝氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸，是Gln的结构类似物，抑制Gln参与的反应。,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,叶酸的结构类似物，能与二氢叶酸还原酶发生不可逆结合，阻止FH4的生成，从而抑制FH4参与的各种一碳单位转移反应。氨基蝶呤、氨甲基蝶呤等与叶酸结构相似，能抑制有叶酸衍生物参加的反应。其中氨基蝶呤在临床上常用于白血病等癌瘤的治疗。,叶酸类似物,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,5氟尿嘧啶结构与胸腺嘧啶相似，在体内转化为相应的核苷一磷酸及核苷三磷酸后，可阻断TMP的合成，或掺入RNA分于破坏其结构与功能。是临床
9、上使用较多的抗癌药。 此外，某些改变了核糖结构的核苷类似物，如阿糖胞苷、环胞苷等也是重要的抗癌药。,嘧啶类似物,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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”,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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）
10、,甲酰THFA,IMP转变为GMP和AMP,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）,嘌呤+1-P-核糖,嘌呤核苷,A(G)MP,ATP ADP,（利用已有的碱基和核苷合成核苷酸）,Lesch-Nyan综合症,嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡。Lesch-Nyan综合症就是由于次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷，AMP合成增加，大量积累尿酸，肾结石和痛风。,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,嘧啶环上各原子的来源,天冬氨酸,
11、CO2,NH3,N,N,C,C,C,C,6,5,4,3,2,1,氨甲酰磷酸,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,核糖核苷酸的还原反应,核糖核苷酸还原酶,楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国,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
12、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,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,叶酸和 四氢叶酸（FH4）,叶酸,N5，N10-CH2-FH4,一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,核苷酸的合成及相互关系,
