第十一章核苷酸代谢.ppt

第十一章核苷酸代谢现在学习的是第1页，共38页 第一节第一节核酸的酶促降解核酸的酶促降解生物体内普遍存在着水解核酸的酶系，核酸的酶促降解生物体内普遍存在着水解核酸的酶系，核酸的酶促降解如下：如下：核酸核酸核苷酸核苷酸核苷核苷碱基碱基+戊糖戊糖-1-P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现在学习的是第2页，共38页核核酸酸酶酶（1）根据对底物的专一性分为）根据对底物的专一性分为核糖核酸酶核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶非特异性核酸酶（2 2）根据切割位点分为）根据切割位点分为）根据切割位点分为）根据切割位点分为核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶现在学习的是第3页，共38页核酸酶的作用特点核酸酶的作用特点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 p p p p p pBBBBBBOH5牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶（5端外切端外切5得得3）蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶（3端外切端外切3得得5）现在学习的是第4页，共38页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 pGA3RNAase IRNAase T1Pu：嘌呤：嘌呤 Py：嘧啶：嘧啶现在学习的是第5页，共38页限制性内切酶限制性内切酶原核生物中存在着一类能识别外源原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中双螺旋中4-8个碱基对所个碱基对所组成的特异的具有组成的特异的具有二重旋转对称性二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某的回文序列，并在此序列的某位点水解位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶。为限制性内切酶。现在学习的是第6页，共38页常用的常用的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 六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口 C C C G G G G G G C C C 四核苷酸，平端切口四核苷酸，平端切口四核苷酸，平端切口四核苷酸，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，粘端切口现在学习的是第7页，共38页限制性内切酶类型限制性内切酶类型n nI I型：分子量大于型：分子量大于型：分子量大于型：分子量大于105105，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，需S-S-线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、线苷蛋氨酸、ATPATP和和和和Mg2+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。多功能酶。多功能酶。多功能酶。型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于105105，需，需，需，需Mg2+Mg2+，切割位点位于识别位点上，产物为专，切割位点位于识别位点上，产物为专，切割位点位于识别位点上，产物为专，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。均为此类。均为此类。均为此类。I I型：识别位点为型：识别位点为型：识别位点为型：识别位点为5-7bp5-7bp的非对称序列的非对称序列的非对称序列的非对称序列 ，切割位点在顺序之外离识别序，切割位点在顺序之外离识别序，切割位点在顺序之外离识别序，切割位点在顺序之外离识别序列列列列5-10bp5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶。，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶。，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶。，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶。现在学习的是第8页，共38页限制性内切酶的命名和意义限制性内切酶的命名和意义例：例：Eco R I，这是从大肠杆菌（，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠菌珠中分离出的一种限制性内切酶中分离出的一种限制性内切酶Eco R IEco R I属名属名属名属名种名种名株名株名株名株名序号序号限制性内切酶是分析染色体结构、制作限制性内切酶是分析染色体结构、制作限制性内切酶是分析染色体结构、制作限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNADNA限制图谱、进限制图谱、进限制图谱、进限制图谱、进行行行行DNADNA序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可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。缺少的工具。缺少的工具。缺少的工具。现在学习的是第9页，共38页 第二节第二节 嘌呤和嘧啶的分解代谢嘌呤和嘧啶的分解代谢一、嘌呤的分解代谢一、嘌呤的分解代谢不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，因此嘌呤分解代不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，因此嘌呤分解代谢的产物亦各异。动物的肝脏，肾脏和小肠中黄嘌呤氧化谢的产物亦各异。动物的肝脏，肾脏和小肠中黄嘌呤氧化酶活力很高，因此嘌呤的分解代谢主要在肝脏，小肠粘膜，酶活力很高，因此嘌呤的分解代谢主要在肝脏，小肠粘膜，肾脏中进行。肾脏中进行。现在学习的是第10页，共38页核苷酸核苷酸核苷核苷碱基碱基+（脱氧）戊糖（脱氧）戊糖-1-P核苷酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶磷酸磷酸一、嘌呤的降解一、嘌呤的降解嘌呤的分解在核苷酸，核苷和碱基水平上均可发生。嘌呤的分解在核苷酸，核苷和碱基水平上均可发生。研究发现，体内腺嘌呤的分解主要是在研究发现，体内腺嘌呤的分解主要是在腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶和和腺苷腺苷酸脱氨酶酸脱氨酶作用下进行的。作用下进行的。鸟嘌呤的分解则是在鸟嘌呤的分解则是在鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶作用下进行的。作用下进行的。嘌呤的分解首先是脱氨基。嘌呤的分解首先是脱氨基。现在学习的是第11页，共38页现在学习的是第12页，共38页现在学习的是第13页，共38页尿酸是人类嘌呤类化合物分解代谢的最终产物。在正常尿酸是人类嘌呤类化合物分解代谢的最终产物。在正常身体条件下，血液中尿酸含量为身体条件下，血液中尿酸含量为2060mg/L，超过，超过80mg/L后，因为尿酸的溶解度很低，其后，因为尿酸的溶解度很低，其Na盐和盐和K盐易形成结晶沉积于盐易形成结晶沉积于软组织，软骨及关节处，形成尿酸结石及关节炎（由尿酸盐软组织，软骨及关节处，形成尿酸结石及关节炎（由尿酸盐结晶形成的关节炎称痛风症）；此外，尿酸盐沉积也在肾上结晶形成的关节炎称痛风症）；此外，尿酸盐沉积也在肾上发生，成为肾结石。而治疗痛风病的药物别嘌呤醇是次黄嘌发生，成为肾结石。而治疗痛风病的药物别嘌呤醇是次黄嘌呤的类似物，可与次黄嘌呤竞争黄嘌呤氧化酶的结合部位；呤的类似物，可与次黄嘌呤竞争黄嘌呤氧化酶的结合部位；别嘌呤醇的氧化产物又是黄嘌呤的类似物，进一步与次黄嘌别嘌呤醇的氧化产物又是黄嘌呤的类似物，进一步与次黄嘌呤竞争黄嘌呤氧化酶的活性中心，从而抑制该酶活性，减少呤竞争黄嘌呤氧化酶的活性中心，从而抑制该酶活性，减少尿酸生成不能形成结石，达到治疗目的。尿酸生成不能形成结石，达到治疗目的。现在学习的是第14页，共38页二、嘧啶的降解二、嘧啶的降解嘧啶的分解代谢过程与嘌呤分解相似，包括脱氨基作用，嘧啶的分解代谢过程与嘌呤分解相似，包括脱氨基作用，氧化，还原，水解和脱氨基作用等。在哺乳动物中，嘧氧化，还原，水解和脱氨基作用等。在哺乳动物中，嘧啶的分解代谢主要发生在肝脏，其代谢过程见啶的分解代谢主要发生在肝脏，其代谢过程见P234，水，水解生成解生成CO2，NH3，-丙氨酸，丙氨酸，-氨基异丁酸。后者脱氨基异丁酸。后者脱氨基后进入有机酸代谢或直接排出。氨基后进入有机酸代谢或直接排出。现在学习的是第15页，共38页现在学习的是第16页，共38页现在学习的是第17页，共38页第三节第三节核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成一、核甘酸生物合成的基本途径一、核甘酸生物合成的基本途径动物、植物和微生物都能合成各种嘌呤和嘧啶核苷酸动物、植物和微生物都能合成各种嘌呤和嘧啶核苷酸。合成核。合成核苷苷酸的酸的基本途径有两条。基本途径有两条。一条是以小分子的氨基酸，氨，二氧化碳为原料进行全合成，即从头一条是以小分子的氨基酸，氨，二氧化碳为原料进行全合成，即从头合成或从无到有途径；在肝脏中利用食物原料以从头合成为主；合成或从无到有途径；在肝脏中利用食物原料以从头合成为主；另一条是利用体内游离的碱基或核苷合成核甘酸，称为补救途径。另一条是利用体内游离的碱基或核苷合成核甘酸，称为补救途径。脑，骨髓等只能补救合成。脑，骨髓等只能补救合成。正常情况下，以肝脏的合成为主，仅在病理等特殊条件下，补救途正常情况下，以肝脏的合成为主，仅在病理等特殊条件下，补救途径才有意义。径才有意义。现在学习的是第18页，共38页嘌呤环上各原子的来源嘌呤环上各原子的来源来自来自CO2来自天冬氨酸来自天冬氨酸来自来自“甲酸盐甲酸盐”来自来自“甲酸盐甲酸盐”来自甘氨酸来自甘氨酸来自谷氨酰胺的酰胺氮来自谷氨酰胺的酰胺氮现在学习的是第19页，共38页次次黄黄嘌嘌呤呤的的生生物物合合成成5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧核苷酸羧核苷酸5-氨基咪唑氨基咪唑-4-琥珀琥珀基基-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸（IMP）5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸现在学习的是第20页，共38页现在学习的是第21页，共38页嘌呤核苷酸合成补救途径嘌呤核苷酸合成补救途径嘌呤嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶嘌呤嘌呤+1-P-核糖核糖嘌呤核苷嘌呤核苷A(G)MPATP ADP现在学习的是第22页，共38页嘧啶核苷酸从头合成途径嘧啶核苷酸从头合成途径n与嘌呤合成不同，嘧啶的合成是先合成尿嘧啶环，与嘌呤合成不同，嘧啶的合成是先合成尿嘧啶环，再分别与核糖和磷酸结合形成尿嘧啶核苷酸，再再分别与核糖和磷酸结合形成尿嘧啶核苷酸，再转变成其他核苷酸。转变成其他核苷酸。n见见P240现在学习的是第23页，共38页嘧啶环上原子的来源嘧啶环上原子的来源4CCCC5H2N-CO-P氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸NH3CO2天冬氨酸天冬氨酸NN现在学习的是第24页，共38页现在学习的是第25页，共38页n由乳清苷酸合成胞嘧啶核苷酸见由乳清苷酸合成胞嘧啶核苷酸见n合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸见合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸见现在学习的是第26页，共38页嘧啶核苷酸补救合成途径嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶尿嘧啶+PRPPUMP+PPi尿嘧啶尿嘧啶+1-P-核糖核糖尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+Pi尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATPUMP+ADP现在学习的是第27页，共38页四、核四、核苷苷酸转化成核苷三磷酸酸转化成核苷三磷酸核核苷苷酸不能参加核酸的生物合成，必须先转变为核苷三酸不能参加核酸的生物合成，必须先转变为核苷三磷酸后才能成为活化原料。磷酸后才能成为活化原料。分别由其专一的激酶催化见分别由其专一的激酶催化见P241（反应通式）（反应通式）现在学习的是第28页，共38页五五 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成以核苷二磷酸为原料还原而成以核苷二磷酸为原料还原而成该反应由核糖核甘酸还原酶（核苷二磷酸还原酶）该反应由核糖核甘酸还原酶（核苷二磷酸还原酶）作用下完成。作用下完成。大肠杆菌的核苷二磷酸还原酶结构描述见大肠杆菌的核苷二磷酸还原酶结构描述见。现在学习的是第29页，共38页R1亚基亚基R2亚基亚基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核糖核苷酸还原酶示意图核糖核苷酸还原酶示意图现在学习的是第30页，共38页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核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶OP-P-CH2NOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸现在学习的是第31页，共38页OP-P-CH2NOH OH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOH H+H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸ATP、Mg2+核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶硫氧还蛋白硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白SS硫氧还蛋硫氧还蛋白还原酶白还原酶FADFADH2NADPH+H+NADP+谷胱甘肽还谷胱甘肽还原酶原酶GSSG2GSH谷氧还蛋白谷氧还蛋白还原酶还原酶谷氧还蛋白谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白谷氧还蛋白SHSH现在学习的是第32页，共38页核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系现在学习的是第33页，共38页六、核甘酸从头合成的调节六、核甘酸从头合成的调节嘌呤嘌呤现在学习的是第34页，共38页嘧啶嘧啶高等生物中，嘧啶核苷酸合成主要控制点是氨高等生物中，嘧啶核苷酸合成主要控制点是氨甲酰磷酸合成酶甲酰磷酸合成酶，该酶受到，该酶受到UMP的反馈抑制；的反馈抑制；原核生物则是天冬氨酸转甲酰酶原核生物则是天冬氨酸转甲酰酶嘌呤和嘧啶合成调节的关键点是磷酸核糖焦磷嘌呤和嘧啶合成调节的关键点是磷酸核糖焦磷酸合成酶，该酶既受嘌呤核苷酸调节，又受嘧啶酸合成酶，该酶既受嘌呤核苷酸调节，又受嘧啶核核苷苷酸调节。酸调节。现在学习的是第35页，共38页现在学习的是第36页，共38页七、核苷酸从头合成的抗代谢物七、核苷酸从头合成的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物。它们主要以竞争性抑制或以假乱叶酸的类似物。它们主要以竞争性抑制或以假乱真等方式干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢，从真等方式干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢，从而进一步阻断核酸，蛋白的生物合成。由于肿瘤而进一步阻断核酸，蛋白的生物合成。由于肿瘤细胞合成核酸及蛋白非常旺盛，因此这些物质具细胞合成核酸及蛋白非常旺盛，因此这些物质具有抗肿瘤性。有抗肿瘤性。现在学习的是第37页，共38页现在学习的是第38页，共38页