核酸的酶促降解及核苷酸代谢课件.ppt

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1、关于核酸的酶促降解及核苷酸代谢第1页，此课件共59页哦基本要求：基本要求：（1）掌握常见核酸酶、核苷酸的合成代谢（2）理解核苷酸的合成的补救途径（3）了解核苷酸的分解代谢教学重点及难点：教学重点及难点：（1）限制性内切酶（2）核苷酸的合成代谢第2页，此课件共59页哦第3页，此课件共59页哦核苷核苷核酸的酶促降解核酸的酶促降解核苷酸水解核苷酸水解嘌嘌呤呤分分解解嘧嘧啶啶分分解解核酸核酸核苷酸核苷酸戊糖戊糖 碱基碱基磷酸磷酸第4页，此课件共59页哦一、核酸的酶促降解一、核酸的酶促降解v生生物物体体内内存存在在多多种种降降解解核核酸酸的的酶酶类类，统统称称为为核核酸酸酶酶(nuclease)(nuc

2、lease),在在核核酸酸降降解解和和周周转转中中起起着着重重要要作作用用。水水解连接核苷酸的解连接核苷酸的磷酸二酯键磷酸二酯键。v根据对底物作用位点的选择性不同分：根据对底物作用位点的选择性不同分：核酸外切酶核酸外切酶(exonuclease)(exonuclease)核酸内切酶核酸内切酶(endonuclease)(endonuclease)v根据底物的选择性不同分：根据底物的选择性不同分：脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(dexyribonuclease(dexyribonuclease，DNase)DNase)核糖核酸酶核糖核酸酶(ribonuclease(ribonuclease，RNa

3、se)RNase)v限制性内切酶限制性内切酶(restriction endonuclease(restriction endonuclease）第5页，此课件共59页哦1.1.核酸外切酶核酸外切酶v核酸外切酶作用于核酸链一端，逐个水解下核苷酸。核酸外切酶作用于核酸链一端，逐个水解下核苷酸。蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶游离游离3-羟基端开始；羟基端开始；牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶游离游离5-羟基端开始羟基端开始第6页，此课件共59页哦2.2.核酸内切酶核酸内切酶v核酸内切酶水解核酸分子内部磷酸二酯键。核酸内切酶水解核酸分子内部磷酸二酯键。v牛牛胰胰核核酸酸酶酶（牛牛胰胰RNase,RNase

4、），124aa组组成成。作作用用于于嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸磷磷酸酸二二酯酯键键，生生成成3-嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸或或末末端端为为3-嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的寡寡核核苷苷酸酸。牛牛胰胰核核酸酸酶酶专专一一作作用用于于RNA，对对DNA及及其其它它磷磷酸酸二二酯酯化化合合物物不不作作用用或或作用活性很低。作用活性很低。第7页，此课件共59页哦vRNaseTl，由，由105个个aa组成。专一水解鸟苷酸二酯键，组成。专一水解鸟苷酸二酯键，产生产生3-GMP或以或以3-GMP为末端的寡核苷酸。为末端的寡核苷酸。第8页，此课件共59页哦3.3.内切兼外切核酸酶内切兼外切核酸酶v核酸酶核酸酶P1P1，核酸酶，

5、核酸酶BALBAL既可内切，有可外切核酸。既可内切，有可外切核酸。v核酸酶核酸酶P1P1还可作用于单核苷酸还可作用于单核苷酸3 3-磷酸单酯键。磷酸单酯键。第9页，此课件共59页哦4.4.核糖核酸酶核糖核酸酶v只能水解只能水解RNARNA磷酸二酯键的酶称核糖核酸酶。磷酸二酯键的酶称核糖核酸酶。v牛胰核糖核酸酶（牛胰核糖核酸酶（RNaseRNase）v核糖核酸酶核糖核酸酶T1T1（RNaseT1RNaseT1）第10页，此课件共59页哦4.4.脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶v只能水解只能水解DNADNA磷酸二酯键的酶称核糖核酸酶。磷酸二酯键的酶称核糖核酸酶。v牛牛胰胰脱脱氧氧核核糖糖核核酸酸酶酶（

6、DNaseDNase），外外切切产产生生5-5-磷磷酸为末端的寡聚核苷酸。酸为末端的寡聚核苷酸。v牛脾脱氧核糖核酸酶（牛脾脱氧核糖核酸酶（DNaseDNase），内切产生），内切产生3-磷酸为末端的寡聚核苷酸。磷酸为末端的寡聚核苷酸。第11页，此课件共59页哦5.5.限制性内切酶限制性内切酶v19791979年年，W.W.Arber,Arber,H.H.SmithSmith和和D.D.NathansNathans等等发发现现某某些些细细菌菌细细胞胞内内存存在在一一类类能能识识别别一一定定序序列列并并水水解解外外源源dsDNAdsDNA的内切核酸酶。的内切核酸酶。v限限制制性性内内切切酶酶是是具

7、具有有高高度度专专一一性性DNADNA内内切切酶酶，是是DNADNA分分子操作中必不可少的工具酶。子操作中必不可少的工具酶。v能能识识别别双双链链DNADNA分分子子上上特特定定的的位位点点，将将两两条条链链切切断断，形形成成粘粘性性末末端端或或平平齐齐末末端端的的核核酸酸内内切切酶酶，称称为为限限制制性性内内切切酶酶(restriction(restriction endonuclease)endonuclease)或或 限限制制酶酶(restriction enzyme)(restriction enzyme)。第12页，此课件共59页哦vDNADNA序序列列中中，以以某某一一中中心心区区

8、域域为为对对称称轴轴，其其两两侧侧的的碱碱基基对对顺顺序序正正读读和和反反读读都都相相同同。即即对对称称轴轴一一侧侧的的片片段段旋旋转转180180后，与另一侧片段对称重复。后，与另一侧片段对称重复。第13页，此课件共59页哦粘粘性性末末端端：指指限限制制性性内内切切酶酶的的切切割割部部位位不不在在识识别别序序列列的的中中心心轴，在断段产生一个短的单股突伸出来的不齐末端。轴，在断段产生一个短的单股突伸出来的不齐末端。平平齐齐末末端端：在在识识别别序序列列对对称称处处同同时时切切开开 DNA DNA 分分子子两两条条链链，产生的平齐末端结构。产生的平齐末端结构。第14页，此课件共59页哦常用限制

9、性内切酶如：常用限制性内切酶如：EcoRIEcoRI、HindHind、PstIPstI等。等。第15页，此课件共59页哦第16页，此课件共59页哦v修修饰饰酶酶使使该该部部位位上上碱碱基基甲甲基基化化，从从而而使使限限制制性性内切酶对这种修饰过的内切酶对这种修饰过的DNADNA不再起作用。不再起作用。v在在细细胞胞中中，限限制制性性内内切切酶酶可可降降解解外外源源侵侵入入的的DNADNA，但不降解经修饰酶但不降解经修饰酶甲基化甲基化保护的自身保护的自身DNADNA。第17页，此课件共59页哦限制性内切酶命名限制性内切酶命名 (以以EcoR IEcoR I为例为例)v第第1 1个大写个大写E

10、E：大肠杆菌属名：大肠杆菌属名(EscherichiaEscherichia)第第1 1个字母；个字母；v第第2,32,3小写小写coco：种名：种名(coli)(coli)的头两个字母；的头两个字母；v第第4 4个大写个大写R R：所用大肠杆菌的菌株；所用大肠杆菌的菌株；v第第5 5个罗马字：从该细菌中分离出来这一类酶的编号。个罗马字：从该细菌中分离出来这一类酶的编号。第18页，此课件共59页哦二、核苷酸的分解代谢二、核苷酸的分解代谢1.1.核苷酸的水解核苷酸的水解v核核苷苷酸酸经经核核苷苷酸酸酶酶(nucleotidase)(nucleotidase)或或称称磷磷酸酸单单酯酯酶酶（phos

11、phomonoesterasephosphomonoesterase）催催化化，水水解解为为核核苷苷及及无无机机磷酸。磷酸。v非特异性的核苷酸酶，能作用于一切核苷酸。非特异性的核苷酸酶，能作用于一切核苷酸。v特特异异性性强强的的核核苷苷酸酸酶酶只只能能水水解解3 3-核核苷苷酸酸或或5 5-核核苷苷酸酸，分别称为分别称为3 3-核苷酸酶或核苷酸酶或5 5-核苷酸酶。核苷酸酶。第19页，此课件共59页哦2.2.核苷的水解核苷的水解2.1 2.1 核苷酶核苷酶2.2 2.2 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶v存在于植物、微生物中存在于植物、微生物中,只作用于核糖核苷只作用于核糖核苷,反应不可逆。反应不可逆

12、。v广泛存在于生命机体中，催化反应可逆。广泛存在于生命机体中，催化反应可逆。第20页，此课件共59页哦3.3.嘌呤的降解嘌呤的降解次黄嘌呤次黄嘌呤第21页，此课件共59页哦人类嘌呤碱的最终人类嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPH H（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）G GX X（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶第22页，此课件共59页哦第23页，此课件共59页哦v在植物中，嘌呤分解主要是在衰老的叶子在植物中，嘌呤分解主要是在衰老的叶子及储藏性的胚乳组织中。及储藏性的胚乳组织中。v衰老的叶子中，嘌呤分解为尿囊酸后，运出衰老的叶子中，嘌呤分解为尿囊酸后，运

13、出储藏。储藏。第24页，此课件共59页哦第25页，此课件共59页哦4.4.嘧啶的降解嘧啶的降解第26页，此课件共59页哦第27页，此课件共59页哦三、核苷酸的合成代谢三、核苷酸的合成代谢 利用核酸降解或进食等从外界补充的含氮碱利用核酸降解或进食等从外界补充的含氮碱基或核苷合成新的核苷酸。基或核苷合成新的核苷酸。从头合成从头合成(de novo synthesis)(de novo synthesis)利用磷酸戊糖、氨基酸、一碳单位等简单的化利用磷酸戊糖、氨基酸、一碳单位等简单的化合物合成核苷酸。合物合成核苷酸。救补途径救补途径(salvage pathway)(salvage pathway)

14、合成途径合成途径第28页，此课件共59页哦1.1.核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸的生物合成1.1 1.1 嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成第29页，此课件共59页哦从头合成途径的全过程从头合成途径的全过程IMPIMP的合成的合成AMPAMP和和GMPGMP的生成的生成第30页，此课件共59页哦R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下步参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖

15、胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸磷酸核糖酰磷酸核糖酰胺转移酶胺转移酶第31页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成磷酸核糖基焦磷酸磷酸核糖基焦磷酸（PRPP）1磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶第32页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成5 5磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5 5磷酸核糖胺磷酸核糖胺磷酸核糖酰胺基转移酶磷酸核糖酰胺基转移酶第33页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成5 5磷酸核糖胺磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸（甘氨酰胺核苷酸（GARGAR）GARGAR合成酶合成酶第34页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合

16、成次黄嘌呤核苷酸的合成甘氨酰胺核苷酸（甘氨酰胺核苷酸（GARGAR）甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸GARGAR转甲酰基酶转甲酰基酶第35页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸（甲酰甘氨咪唑核苷酸（FGAMFGAM）FGAMFGAM合成酶合成酶第36页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成甲酰甘氨咪唑核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸5 5氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸6AIRAIR合酶合酶第37页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成5 5氨基咪唑氨基咪唑4 4羧酸核苷酸羧酸核苷酸5

17、5氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸AIRAIR羧化酶羧化酶第38页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成5 5氨基咪唑氨基咪唑4 4羧酸核苷酸羧酸核苷酸5 5氨基咪唑氨基咪唑4 4N N琥珀酰甲酰胺核苷酸琥珀酰甲酰胺核苷酸SAICARSAICAR合成酶合成酶第39页，此课件共59页哦5 5氨基咪唑氨基咪唑4 4氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成腺苷酸琥珀酸裂解酶腺苷酸琥珀酸裂解酶5 5氨基咪唑氨基咪唑4 4N N琥珀酰甲酰胺核苷酸琥珀酰甲酰胺核苷酸第40页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成5 5氨基咪唑氨基咪唑4 4氨甲酰核

18、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AICARAICAR转甲酰基酶转甲酰基酶第41页，此课件共59页哦次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成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环化水解酶环化水解酶第42页，此课件共59页哦腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMPIMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMPGMP合成酶合成酶AMPAMP和和GMPGMP的生成的生成第43页，此课件共59页哦1.2 1.2 嘧啶核苷酸从头合成嘧啶核苷酸从头合成氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸天

19、冬氨酸天冬氨酸第44页，此课件共59页哦从头合成途径的全过程从头合成途径的全过程氨甲酰磷酸的生成氨甲酰磷酸的生成乳清酸的合成乳清酸的合成UMPUMP合成合成第45页，此课件共59页哦合成氨甲酰合成氨甲酰AspAsp第46页，此课件共59页哦乳乳清清酸酸的的合合成成氨甲酰氨甲酰AspAsp二氢乳清酸二氢乳清酸乳清酸乳清酸第47页，此课件共59页哦乳清酸合成乳清酸合成UMPUMP乳清酸乳清酸乳清酸乳清酸乳清苷酸乳清苷酸第48页，此课件共59页哦CTPCTP合成酶合成酶CTPCTP合成合成UMPUDPUTPATPADPATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶尿苷二磷酸激酶尿苷二磷酸激酶第49页，此课件共59

20、页哦TMPTMP合成合成v胸胸腺腺嘧嘧啶啶脱脱氧氧核核苷苷酸酸，由由dUMPdUMP在在dTMPdTMP合合成成酶酶催催化化下下甲甲基基化生成化生成,叶酸衍生物作为一碳单位供体和还原剂。叶酸衍生物作为一碳单位供体和还原剂。第50页，此课件共59页哦1.3 1.3 核苷酸合成的补救途径核苷酸合成的补救途径v哺乳动物和微生物中，存在许多催化嘌呤和嘧啶合哺乳动物和微生物中，存在许多催化嘌呤和嘧啶合成单核苷酸的酶，使核酸降解产物或外源补充的碱成单核苷酸的酶，使核酸降解产物或外源补充的碱基得到直接利用。基得到直接利用。v体内有些组织器官，例如，体内有些组织器官，例如，脑、骨髓脑、骨髓等由于缺乏有关等由于

21、缺乏有关的酶，不能从头合成嘌呤核苷酸，它们只能利用从肝运的酶，不能从头合成嘌呤核苷酸，它们只能利用从肝运送来的游离嘌呤碱及腺嘌呤核苷补救合成嘌呤核苷酸。送来的游离嘌呤碱及腺嘌呤核苷补救合成嘌呤核苷酸。第51页，此课件共59页哦第52页，此课件共59页哦第53页，此课件共59页哦v痛痛风风（GoutGout），嘌嘌呤呤碱碱分分解解代代谢谢产产生生过过多多的的尿尿酸酸，由由于于其其溶溶解解性性很很差差，易易形形成成尿尿酸酸钠钠结结晶晶，沉沉积积于于关关节节部部位位引引起起疼疼痛痛或或灼灼痛痛痛痛风风。大大量量尿尿酸酸积积累累，引引起起肾肾结结石石和和痛痛风风。这这些些症症状状可可通通过过别别嘌嘌呤

22、呤醇醇对对嘌嘌呤呤氧氧化化酶酶的的抑抑制制，而而得得到到缓缓解，但对自残症状无效。解，但对自残症状无效。第54页，此课件共59页哦第55页，此课件共59页哦1.4 1.4 核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成v生生物物体体内内核核苷苷酸酸常常以以核核苷苷二二磷磷酸酸NDPNDP，核核苷苷三三磷磷酸酸NTPNTP形形式式参参与与合合成成反反应应。是是在在NMP NMP 水水平平上上，ATPATP提提供供PiPi，由由相相应应专一激酶催化合成的。专一激酶催化合成的。第56页，此课件共59页哦v核核苷苷二二磷磷酸酸激激酶酶(nucleoside(nucleoside diphosphoate diphosphoate kinase)kinase)使使核苷二磷酸和核苷三磷酸相互转变。核苷二磷酸和核苷三磷酸相互转变。第57页，此课件共59页哦2.2.脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶第58页，此课件共59页哦感谢大家观看第59页，此课件共59页哦