核酸的降解和核苷酸代谢 课件.ppt

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1、第1页，此课件共44页哦 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，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。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，合成用，合成核苷酸。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。盐，、糖和蛋白质，核酸就能在体内正常合成。第2页，

2、此课件共44页哦限制性内切酶限制性内切酶 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磷酸磷酸第3页，此课件共44页哦第4页，此课件共44页哦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）第5页，此课件共44页哦5 p p p pOHPyPuPyPy1 p p pGACU p p pGA3 RNAase IRNAase IRNAase T1RNAase T1Pu：嘌呤：嘌呤

3、Py：嘧啶：嘧啶 第6页，此课件共44页哦第7页，此课件共44页哦第8页，此课件共44页哦限制酶的命名：E.coRI第一位：第一位：属名属名E（大写）（大写）第二、三位：种名的头两个字母小写第二、三位：种名的头两个字母小写co第四位：第四位：菌株菌株R第五位：第五位：从该细菌中分离出来的这一类酶的编号从该细菌中分离出来的这一类酶的编号第9页，此课件共44页哦第10页，此课件共44页哦 核苷酸酶核苷酸酶 核苷酶核苷酶核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+（脱氧）戊糖（脱氧）戊糖-1-P磷酸磷酸第11页，此课件共44页哦 首先在各自的脱氨酶的作用下水解脱氨，脱氨反应可首先在各自的脱氨酶的作用下水解脱氨

4、，脱氨反应可发生在嘌呤碱、核苷及核苷酸水平上。发生在嘌呤碱、核苷及核苷酸水平上。第12页，此课件共44页哦 不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，产物不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，产物也不同。也不同。人、灵长类、鸟类、某些爬虫类将嘌呤分人、灵长类、鸟类、某些爬虫类将嘌呤分解成解成尿酸尿酸，其他生物还可将尿酸进一步分解成，其他生物还可将尿酸进一步分解成尿囊素尿囊素、尿囊酸尿囊酸、尿素尿素、甚至、甚至CO2、NH3。第13页，此课件共44页哦第14页，此课件共44页哦 排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类排尿酸动物：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

5、足类排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 排尿囊酸动物：硬骨鱼类排尿囊酸动物：硬骨鱼类 排尿素动物：大多数鱼类、两栖类排尿素动物：大多数鱼类、两栖类 某些低等动物能将尿素进一步分解成某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和和CO2排出。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、囊酸、尿素、NH3）。）。微生物分解嘌呤类物质，生成微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲酸、乙酸、及有机酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。乳酸、等）。第15页，此课件共44页哦 胞苷脱氢酶胞苷脱氢酶 尿苷酶尿苷酶

6、 胞苷胞苷 尿苷尿苷 尿嘧啶尿嘧啶 脱氧胸苷酶脱氧胸苷酶 脱氧胸苷脱氧胸苷 胸腺嘧啶胸腺嘧啶NH3核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖第16页，此课件共44页哦第17页，此课件共44页哦一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧核糖核苷酸的生物合成第18页，此课件共44页哦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第19页，此课件共44页哦(1)(1)从头合成途径从头合成途径由5-磷酸核糖-1-焦磷酸（5-PRPP）开始，先合成次黄嘌呤核苷酸，然后由次黄嘌呤核苷酸（IMP）转化为

7、腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。嘌呤环合成的前体：CO2、甲酸盐、Gln、Asp、Gly嘌呤环的元素来源及掺入顺序A.Gln提供-NH2：N 9B.Gly：C4、C5、N7C.5.10-甲川FHFA：C8D.Gln提供-NH2：N3闭环E CO2：C 6F.Asp提供-NH2：N 1G 10-甲酰THFA：C 2 第20页，此课件共44页哦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”第21页，此课件共44页哦 IMP合成概况：合成概况：R-5-P5-氨基咪唑核苷酸，形成了咪唑环，氨基咪唑核苷酸，形

8、成了咪唑环，第一阶段第一阶段:5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸IMP，在，在5-氨基咪唑核苷酸分子上形氨基咪唑核苷酸分子上形成另一个环状结构（嘧啶环），形成成另一个环状结构（嘧啶环），形成IMP。第二阶段第二阶段:第22页，此课件共44页哦5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-5-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-羧核苷酸羧核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-琥珀基琥珀基-甲甲酰胺核苷酸酰胺核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-

9、4-氨氨甲酰核苷酸甲酰核苷酸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THFATHFA延胡索酸延胡索酸甲酰甲酰THFATHFAFH4FH4CHO第23页，此课件共44页哦总反应式：5-磷酸核糖+CO2+甲川THFA+甲酰THFA+2Gln+Gly+Asp+5ATP IMP+2THFA+2Glu+延胡索酸+4ADP+1AMP+4Pi+PPi第24页，此课件共44页哦2、腺嘌呤核苷酸的合成（腺嘌呤核苷酸的合成（AMP）IMP+Asp+GTPAMP +延胡索酸腺苷酸琥珀酸合成酶腺苷酸琥珀酸+GDP+PI腺苷酸琥珀酸裂解酶第2

10、5页，此课件共44页哦3、鸟嘌呤核苷酸的合成鸟嘌呤核苷酸的合成 IMP+NAD+H2OIMP脱氢酶黄嘌呤核苷酸+NADH+H+黄嘌呤核苷酸+Gln（或NH4+）+ATP+H2OGMP合成酶GMP+Glu+AMP+PPi第26页，此课件共44页哦第27页，此课件共44页哦（2）补救途径（）补救途径（salvage pathway）利用已有的碱基和核苷合成核苷酸利用已有的碱基和核苷合成核苷酸 磷酸核糖转移酶途径（重要途径）磷酸核糖转移酶途径（重要途径）嘌呤碱和5-PRPP在特异的磷酸核糖转移酶的作用下生成嘌呤核苷酸 phosphoribosyl transferase 第28页，此课件共44页哦A

11、 AP PR RT TA AM MP P+P PP Pi i腺腺嘌嘌呤呤+P PR RP PP P腺腺嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶IMP+PPiIMP+PPi次黄嘌呤+PRPP次黄嘌呤+PRPP次黄嘌呤-鸟嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)磷酸核糖转移酶(HGPRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)磷酸核糖转移酶(HGPRT)鸟嘌呤+PRPP鸟嘌呤+PRPPGMP+PPiGMP+PPi(adenine phosohoribosyl transferase)(hypoxanthine-guanine phosohoribosyl transfer

12、ase)嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡。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：鸟嘌呤磷酸综合症就是由于次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷，核糖转移酶缺陷，AMP合成增加，大量积累尿酸，肾结石和痛风。合成增加，大量积累尿酸，肾结石和痛风。第29页，此课件共44页哦核苷激酶途径核苷激酶途径腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下转化为腺嘌呤核苷，后者在核苷磷酸激酶腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下转化为腺嘌呤核苷，后者在核苷磷酸激酶的作用下与的作用下与ATP反应，生成腺嘌呤核苷酸。反应，生成腺嘌呤核苷酸。碱基+核糖-1-磷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核苷核苷

13、+Pi腺苷腺苷 +ATP腺苷激酶腺苷激酶腺苷酸腺苷酸 +ADP第30页，此课件共44页哦节约节约能量和一些氨基酸的消耗。能量和一些氨基酸的消耗。有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能只能进行嘌呤核苷进行嘌呤核苷酸的补救合成。酸的补救合成。HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综合症。完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综合症。嘌呤核苷酸补救合成的生理意义嘌呤核苷酸补救合成的生理意义第31页，此课件共44页哦先合成嘧啶环先合成嘧啶环，然后再和，然后再和PRPP作用形成核苷酸。作用形成核苷酸。相同处相同处：都有从头合成途径和补救途径。：都有从头

14、合成途径和补救途径。UMP CMPTMP与嘌呤核苷酸合成的与嘌呤核苷酸合成的显著不同处显著不同处：第32页，此课件共44页哦天冬氨酸天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸合成前体：合成前体：氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸、Asp 第33页，此课件共44页哦（1）尿苷酸（尿苷酸（UMP）的合成：）的合成：从头合成途径（从头合成途径（De novo synthesis）第一阶段：合成氨甲酰磷酸第一阶段：合成氨甲酰磷酸 第二阶段第二阶段:嘧啶核的形成嘧啶核的形成第三阶段：形成尿苷酸第三阶段：形成尿苷酸,第34页，此课件共44页哦第35页，此课件共44页哦 补救途径（补

15、救途径（salvage pathway）尿苷磷酸化酶尿苷磷酸化酶UraR-1-PPiU（尿苷）（尿苷）尿苷激酶尿苷激酶UMPATPADP 尿嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶磷酸核糖转移酶 UraPRPPPPi第36页，此课件共44页哦尿嘧啶尿嘧啶+PRPP尿嘧啶尿嘧啶+1-P-核糖核糖尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP第37页，此课件共44页哦（2）胞苷酸（胞苷酸（CMP）的合成）的合成UMP CMP+NH3UMPATP ADPUMP激酶UDPATPADPUDP激酶UTP(1)动植物(2)微生物CTPADP ATPCDPCDP激酶CMPADP ATPCM

16、P激酶Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+第38页，此课件共44页哦补救途径补救途径 Cyt +PRPP CMP+PPi 胞苷激酶胞苷激酶CMPCATPADP (胞苷胞苷)第39页，此课件共44页哦（3）脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成 核苷二磷酸的还原核苷二磷酸的还原 第40页，此课件共44页哦核苷二磷酸还原酶核苷二磷酸还原酶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

17、酸脱氧核糖核苷二磷酸第41页，此课件共44页哦 脱氧胸苷酸（脱氧胸苷酸（dTMP）的合成）的合成 UMPdTMP 要解决二个问题要解决二个问题:糖基的脱氧糖基的脱氧 碱基的甲基化，先脱氧后甲基化，高等动物中碱基的甲基化，先脱氧后甲基化，高等动物中 在在DP水平上脱氧，在水平上脱氧，在MP水平上甲基化水平上甲基化 UMP UDP dUDP dUMP dTMP-(O)+CH3第42页，此课件共44页哦 胸腺嘧啶核苷酸合成酶胸腺嘧啶核苷酸合成酶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第43页，此课件共44页哦感谢大家观看感谢大家观看第44页，此课件共44页哦