1、第八章第八章 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 和核苷酸代谢和核苷酸代谢第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解第二节第二节 核苷酸的降解核苷酸的降解第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢核酸核酸磷酸磷酸核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸-戊糖戊糖碱基碱基水水解解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何处去？何处去？进入磷酸戊糖途径进入磷酸戊糖途径或或重新合成核酸重新合成核酸？分解分解合成合成第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解DNA核酸酶核酸酶 （一）按底物分：（一）按底物分： DNA酶，RNA酶，有的酶可作用于DNA和RNA （二）按作用方式分：（二）按作用方式分： 3
2、-核酸外切E：如蛇毒磷酸二酯E 从3OH端开始，生成5 -核苷酸 5-核酸外切E：如牛脾磷酸二酯E 从5OH端开始，生成3-核苷酸 1、核酸外切E：从核酸链的一端逐个水解下核苷酸的酶（非特异性的）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） 2、核酸内切酶：特异水解DNA或RNA分子内的磷酸二酯键的酶(特异性强)。 如：牛胰核糖核酸酶：切嘧啶核苷3磷酸与相邻核苷酸的3，5磷酸二酯键，生成
3、嘧啶核苷酸aseT1水解鸟苷酸二酯键，生成B B Py B G B B BHO P P P P P P P OH牛脾磷酸二酯牛脾磷酸二酯E E蛇毒磷酸二酯蛇毒磷酸二酯E E牛胰核酸牛胰核酸E(RNaseE(RNase I)I) RNaseRNase T T1 1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 Py：嘧啶：嘧啶 RNAase T1专一性强专一性强限制性内切酶 定义：细菌内存在的一类能识别水解外源双链D
4、NA的核酸内切酶。 这些酶主要是从细菌中分离得到，能识别特定的核苷酸顺序，但在细菌本身的DNA中，这些顺序已被甲基化，因而不被水解，也就是说这些酶仅限于水解外源DNA以保护自身，故称限制性酶。 限制酶都以内切方式水解DNA 产物：5为P，3为OH 限制酶的作用特点：限制酶的作用特点：n 专一性很强；专一性很强； ( (对特定核苷酸顺序专一性，而非对对特定核苷酸顺序专一性，而非对一种或几种碱基专一），一种或几种碱基专一），n 对底物对底物DNADNA有特异的识别位点有特异的识别位点; ;n 这些位点的长度一般在这些位点的长度一般在4-84-8碱基对范围碱基对范围; ;n 底物通常具有回纹结构底物
5、通常具有回纹结构; ;n 切割后形成粘性末端或平末端。切割后形成粘性末端或平末端。 回文结构：DNA局部双螺旋以某一对称轴旋转180。后，与另一侧的互补片段的顺序完全相同的DNA结构 粘性末端：双链DNA分子经限制性酶作用后，每条单链的一端带有识别顺序中几个互补碱基，这样的末端称。5 pGAATTCp3EcoRI 5pG AATTCp33 pCTTAAGp5 3pCTTAA Gp 5 3、核酸内切兼外切酶：例：核酸酶P1，先内切再外切常用的常用的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
6、 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，粘端切口第二节第
7、二节 核苷酸的降解核苷酸的降解一、核苷酸的降解一、核苷酸的降解 核苷酸酶核苷酸 核苷 H2O Pi 核苷磷酸化酶 核苷水解酶 碱基 + 戊糖-1-P 碱基 + 戊糖 （所有生物体） （植物、微生物， 且只对核糖核苷作用）二、嘌呤的降解二、嘌呤的降解 腺嘌呤 脱氨酶 次黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 鸟嘌呤 脱氨酶 黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 尿囊素 尿酸 (哺乳动物） （人类、灵长目） 尿囊酸 尿素 CO2 + NH3三、嘧啶的降解三、嘧啶的降解尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶二氢尿嘧啶 -脲基丙酸 二氢胸腺嘧啶 -丙氨酸 -脲基异丁酸 -氨基异丁酸 CO2 + NH3 主要发生在主要发生在肝肝脏脏，常因各种，常因各
8、种抑制物甚至抑制物甚至生生理紧张理紧张导致其导致其中的某些酶缺中的某些酶缺乏，影响细胞乏，影响细胞生长。生长。“从头合成从头合成”途径途径（通常情况下占（通常情况下占95%）核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸“补救补救”途径途径(脑和骨髓脑和骨髓)内外内外源源核核酸分酸分解解核酸类补品原理所在核酸类补品原理所在可提高康复速度可提高康复速度第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢嘌呤核苷酸 嘧啶核苷酸小分子化合物 小分子化合物PRPP IMP（具嘌呤环） 乳清酸（具嘧啶环）AMP PRPP XMP GMP UMP(黄嘌呤核苷酸）一、核糖核苷酸的合成一、核糖核苷酸的合成NNNN
9、CCCCC134256789COCO2 2（一）嘌呤核苷酸的合成（一）嘌呤核苷酸的合成1、“从头合成”途径 嘌呤环的元素来源： CH2O P O OH OH OH CH2O P O O- P - P OH OH5-磷酸核糖（R-5-P）5-磷酸核糖-1-焦磷酸 （PRPP） CH2O P O NH2 OH OHaPRPP激酶ATP AMPGlnGlu + PPi特点： （1）嘌呤核苷酸的合成是直接形成次黄嘌呤核苷酸（IMP，又称肌苷酸），然后才转变为其它嘌呤核苷酸。 （2）5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）是核苷酸中核糖磷酸部分的供体。 （3）嘌呤的各个原子是在PRPP的C1位置上逐渐加上去
10、的。其关键步骤是从PRPP和Gln形成5-磷酸核糖胺。在这个反应中，C1从a-构型转变为 -构型。IMP 的生物合成 图 10-7 次黄嘌呤核苷酸的合成途径 核苷酸在细胞内合成有两条途径核苷酸在细胞内合成有两条途径:从头合成途径：从头合成途径：由氨基酸、磷酸戊酸、由氨基酸、磷酸戊酸、CO2和和NH3这些化合物合成核苷酸，叫做这些化合物合成核苷酸，叫做从头合成途径或叫做从无到有途径。从头合成途径或叫做从无到有途径。补救途径：补救途径：由预先形成的核苷和碱基合由预先形成的核苷和碱基合成核苷酸叫做成核苷酸叫做补救途径。补救途径。2、补救途径A AMPG + PRPP 嘌呤磷酸核糖转移E GMP +
11、PPiI IMP嘌呤 核糖磷酸化酶 核苷 R-1-P Pi ATP 核苷酸激酶 ADP 核苷酸NNCCCCCOOCHH3N-CH2OOC-+磷酸核糖磷酸核糖( (二）嘧啶核苷酸的合成二）嘧啶核苷酸的合成1、“从头合成”途径嘧啶环元素来源：起始反应：Gln + CO2 + 2ATP H2N-C-O- P + Glu + 2ADP + Pi O2、补救途径U + PRPP UMP磷酸核糖 UMP + PPi 转移酶U + R-1-P 尿苷磷酸化酶 尿苷 ATP ADP UMP二、脱氧核糖核苷酸的生物合成二、脱氧核糖核苷酸的生物合成 1、核糖核苷酸的还原 NMP + ATP 激酶 NDP + ADPNADP+ 硫氧还蛋白还原E NADPHH+硫氧还蛋白-（SH） 硫氧还蛋白-S-SNDP 核糖核苷酸还原E dNDP + H2O2、dTMP 的合成dCMP UMP dUMP dTMP 脱氧胸苷 T + 脱氧核糖-1-P三、三、NMP转变为转变为NDP和和NTP 在生物合成和能量转换中，核苷酸的活泼形式是NDP和NTP。NMP + ATP 激酶 NDP + ADPNDP + ATP 激酶 NTP + ADP 各种核苷酸合成的相互关系各种核苷酸合成的相互关系
