第章核酸的酶促降解和核苷酸代谢课件.ppt

1、 核酸酶核酸酶 核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 核酸核酸 核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+戊糖戊糖-1-P磷酸磷酸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 p p pOHB p p p p3 BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶（5 5 端外切端外切5 5得得3 3）蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶（3 3 端外切端外切3 3得得5 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 pGA3 RNAase IRNAase IRNAase T1RNAase T1Pu：嘌呤：嘌呤

2、 Py：嘧啶：嘧啶 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辨认的序列和切口辨认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 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

3、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Metabolism of purine ucleotide 核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷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-1-P磷酸磷酸嘌嘌呤呤的的分分解解 嘌呤的降解嘌呤的降解 嘌呤（鸟嘌呤和腺嘌呤）均经脱氨氧化转变为黄嘌呤黄嘌呤再进行降解。由于不同种类的生物的降解酶系不一样，因而降解的终产物也不同：尿酸(uric acid)：人类、灵长类、鸟类、爬行动物和大多数昆虫；尿囊素：非

4、灵长目哺乳动物、腹足类；尿囊酸：某些硬骨鱼；尿酸和乙醛酸：大多数鱼类、两栖类；氨和二氧化碳：海洋腔肠动物和甲壳动物。尿酸尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。终产物。痛风症痛风症患者由于体内患者由于体内嘌呤核苷酸分解代嘌呤核苷酸分解代谢异常谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。痛等。嘧嘧啶啶的的分分解解第三节 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

5、二磷酸和核苷 三磷酸（自学）四、各种核苷酸的相互转变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)一、嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径：（一）从头合成途径：1 1概念：概念：通过利用一些简单的前体物，如通过利用一些简单的前体物，如5-5-磷酸核糖，磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及氨基酸，一碳单位及COCO2 2等，逐步合成嘌呤等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径核苷酸的过程称为从头合成途径(de novo(d

6、e novo synthesis)synthesis)。这一途径主要见于肝脏，其。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。次为小肠和胸腺。嘌呤环上各原子的来源嘌呤环上各原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自谷氨酰胺的酰胺氮来自来自“甲酸盐甲酸盐”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CO2来自来自“甲酸盐甲酸盐”2 2合成步骤：合成步骤：可分为三个阶段：可分为三个阶段：PRPP PRPP的合成：的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下，消耗首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下，消耗ATPATP，由由5-5-磷酸核糖合成磷酸核糖合成 (5-(5-磷酸核糖磷酸核糖-1-1-焦磷焦磷酸酸)。（

7、2 2）次黄嘌呤核苷酸的合成：）次黄嘌呤核苷酸的合成：再经过大约再经过大约1010步反应，合成第一个嘌呤核苷酸步反应，合成第一个嘌呤核苷酸 -次黄苷酸（次黄苷酸（IMPIMP）。）。磷酸核糖焦磷酸合成酶磷酸核糖焦磷酸合成酶 5-5-磷酸核糖磷酸核糖 PRPPIMPPRPPIMP ATPATP （3 3）腺苷酸及鸟苷酸的合成：）腺苷酸及鸟苷酸的合成：IMPIMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-AMP-S S），然后裂解产生），然后裂解产生AMPAMP；IMPIMP也可在也可在IMP

8、IMP脱氢酶脱氢酶的催化下，以的催化下，以NADNAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（酸（XMPXMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMPGMP）。）。AMP-S AMPIMP XMP GMPAspNAD+Gln5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸PRPPPRPP5-5-磷酸磷酸核糖胺核糖胺甘氨酸甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-羧核苷酸羧核苷

9、酸IMP的的 生物合成生物合成5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-琥珀琥珀基基-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸（IMPIMP）甲酰甲酰THFATHFAIMP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

10、 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 一、嘧啶核苷酸的合成代谢一、嘧啶核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径：（一）从头合成途径：从头合成途径（从头合成途径（de novo synthesis)de novo synthesis)是是指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。液中进行。嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：1 1尿苷酸（尿苷酸（uridine monophosphate)uridine monophosp

11、hate)的合成：的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶在氨基甲酰磷酸合成酶的催化下，以的催化下，以GlnGln，COCO2 2，ATPATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即UMPUMP。Gln+CO Gln+CO2 2+2ATP +2ATP 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸 乳清酸乳清酸 UMPUMP

12、 嘧啶环上各原子的来源嘧啶环上各原子的来源 天冬氨酸天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸尿嘧啶核苷酸合成途径尿嘧啶核苷酸合成途径2 2胞苷酸的合成：胞苷酸的合成：激酶激酶 激酶激酶 CTP CTP 合成酶合成酶 UMP UDP UTP CTP UMP UDP UTP CTP ATP ADP ATP ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi ATP ADP ATP ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi 3 3脱氧嘧啶核苷酸的合成：脱氧嘧啶核苷酸的合成：核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶 激酶激酶 CTP CDP dCDP dCTP CTP C

13、DP dCDP dCTP H H2 2O Pi NADPH+HO Pi NADPH+H+NADP NADP+H+H2 2O ATP ADPO ATP ADP H H2 2O O Pi Pi dCMP dCMP H H2 2O O 脱氨酶脱氨酶 NH NH3 3 dUMP dUMP N N5 5,N,N1010-CHCH2 2-FHFH4 4 胸苷酸合成酶胸苷酸合成酶 FH FH4 4 dTMP dTMP dTDP dTTP dTDP dTTP 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+PP

14、i尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP2、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还原反应核糖核苷酸的还原反应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还原酶还原酶FADATP、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（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核糖核苷酸的还原反应核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶ATP、Mg2+硫氧还蛋白

15、硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白SS硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸+H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧还蛋白谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白谷氧还蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧还蛋白谷氧还蛋白还原酶还原酶OP-P-CH2NOH OHOP-P-CH2NOH HGSSG2GSH谷胱甘肽谷胱甘肽还原酶还原酶核糖核苷酸还原酶示意图核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性底物特异性调节位点调节位点酶酶 活活 性性调节位点调节位点活性位点活性位点R1亚基亚基R2亚基亚基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

16、合成酶NADPH+H+SerNADP+Gly N5、N10CH2 FH4 FH2二氢叶酸二氢叶酸还原酶还原酶Ser羟甲基羟甲基转移酶转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P叶酸叶酸和和 四氢叶酸（四氢叶酸（FH4）叶叶酸酸四四氢氢叶叶酸酸HH105一碳基团的一碳基团的来源与转变来源与转变核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系七、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 核糖核酸酶核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶限制性内切酶 2 核苷酸的降解核苷酸的降解 3 核苷酸的核苷酸的合成代谢合成代谢 （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 核糖核苷酸的还原核糖核苷酸的还原 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成