第九章 核苷酸代谢.ppt

《第九章 核苷酸代谢.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章 核苷酸代谢.ppt（51页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、生物化学生物化学 Biochemistry第第 九九 章章核酸的酶促降解与核酸的酶促降解与核核 苷苷 酸酸 代代 谢谢生物化学生物化学 Biochemistry第一节第一节 核酸的核酸的酶促酶促降解降解第二节第二节 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢主要内容主要内容生物化学生物化学 Biochemistry第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解一、降解方式一、降解方式 3,5磷酸二酯键被水解磷酸二酯键被水解生物化学生物化学 Biochemistry二、核酸酶二、核酸酶水解核酸链中磷酸二酯键的酶称为水解核酸链中磷酸二酯键的酶称为核酸酶核酸酶(nuc

2、lease)1 1 1 1、核酸酶的分类、核酸酶的分类、核酸酶的分类、核酸酶的分类（1 1 1 1）根据对）根据对）根据对）根据对底物底物底物底物的的的的 专一性分专一性分专一性分专一性分（2 2 2 2）根据）根据）根据）根据切割位点切割位点切割位点切割位点分分分分核糖核酸酶核糖核酸酶核糖核酸酶核糖核酸酶(RNaseRNaseRNaseRNase)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(DNaseDNaseDNaseDNase)非特异性核酸酶非特异性核酸酶非特异性核酸酶非特异性核酸酶核酸内切酶核酸内切酶核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶核酸外切酶核酸外切酶核酸内切兼外

3、切酶核酸内切兼外切酶核酸内切兼外切酶核酸内切兼外切酶生物化学生物化学 Biochemistry5 5 33 核酸外切酶：核酸外切酶：从5端开始逐个水解核苷酸。2、核酸外切酶、核酸外切酶3 3 55 核酸外切酶：核酸外切酶：从3端开始逐个水解核苷酸。能从能从DNA 或或RNA 链的一端逐个水解下单核苷酸链的一端逐个水解下单核苷酸 的核酸酶，称为核酸外切酶。的核酸酶，称为核酸外切酶。5 p p p pOHB p p p p3BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶3 -核苷酸核苷酸蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶5-核苷酸核苷酸生物化学生物化学 Biochemistry3 3、核酸内切酶、核酸内切酶

4、 特异地水解多核苷酸链内部各键。特异地水解多核苷酸链内部各键。特异性磷酸二酯酶。特异性磷酸二酯酶。如如牛胰核酸酶牛胰核酸酶作用于嘧啶核苷酸的磷酸二酯键（作用于嘧啶核苷酸的磷酸二酯键（左边左边为嘧啶为嘧啶）。其专一作用于）。其专一作用于RNA，对，对DNA及其他磷酸二及其他磷酸二酯化合物不作用或作用活性很低。酯化合物不作用或作用活性很低。4 4、内切兼外切酶、内切兼外切酶 例：例：核酸酶核酸酶P1 P1 先内切再外切。先内切再外切。生物化学生物化学 Biochemistry 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个碱基对个碱基对的特异序列，并在此

5、序列的某位点水解的特异序列，并在此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产生双螺旋链，产生粘性末端粘性末端或或平齐末端平齐末端，这类酶，这类酶称为称为限制性内切酶（限制性内切酶（ristriction endonuclease）。）。具有很强的专一性，具有很强的专一性，有特异的识别位点，通有特异的识别位点，通常具有二重旋转对称性的常具有二重旋转对称性的回文序列。回文序列。限制性内切酶限制性内切酶EcoRI粘性末端：粘性末端：经限制性内切酶水解后形成的线状双链经限制性内切酶水解后形成的线状双链DNADNA中有一条单链的末端带有长于另一条单链的几个中有一条单链的末端带有长于另一条单链的几个识别顺序中的几

6、个互补碱基，这样的末端称为粘性末识别顺序中的几个互补碱基，这样的末端称为粘性末端。端。生物化学生物化学 Biochemistry限制性内切酶的命名和意义限制性内切酶的命名和意义Eco R I序号序号序号序号 属名属名属名属名种名种名种名种名株名株名株名株名 常用的常用的DNA限制性内切酶的识别与切割位点限制性内切酶的识别与切割位点生物化学生物化学 Biochemistry限制性内切酶在限制性内切酶在DNA重组中的应用重组中的应用 限制性内切酶是限制性内切酶是分析染色体结构、分析染色体结构、制作制作DNA限制图谱、限制图谱、基因体外重组等研基因体外重组等研究中不可缺少的工究中不可缺少的工具，誉为

7、具，誉为“分子手分子手术刀术刀”，用来切割，用来切割DNA分子。与连接分子。与连接酶酶、修饰酶和聚合修饰酶和聚合酶等被称为基因工酶等被称为基因工程的工具酶。程的工具酶。生物化学生物化学 Biochemistry第二节第二节 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢一、核苷酸的酶促降解一、核苷酸的酶促降解三、嘧啶的降解三、嘧啶的降解二、嘌呤的降解二、嘌呤的降解生物化学生物化学 Biochemistry一、核苷酸的酶促降解一、核苷酸的酶促降解（一）核苷的水解（一）核苷的水解只在植物、微生物中存在，催化的反应不可逆。只在植物、微生物中存在，催化的反应不可逆。（二）核苷的磷酸解（二）核苷的磷酸解广泛存在，催化

8、的反应可逆广泛存在，催化的反应可逆生物化学生物化学 Biochemistry核苷的水解示意图核苷的水解示意图 戊糖和戊糖和1-1-磷酸磷酸-戊糖可进入糖代谢分解或重新利戊糖可进入糖代谢分解或重新利用，嘌呤和嘧啶碱基也可以继续分解。用，嘌呤和嘧啶碱基也可以继续分解。生物化学生物化学 Biochemistry二、二、嘌呤的降解嘌呤的降解u嘌呤的分解还可在核苷或核苷酸的水平上进行。嘌呤的分解还可在核苷或核苷酸的水平上进行。u生物进化程度愈高，则分解嘌呤的能力愈差。生物进化程度愈高，则分解嘌呤的能力愈差。尿尿生物化学生物化学 BiochemistryAMPGMPH（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）X（黄嘌呤）（

9、黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶脱氨酶脱氨酶脱氨酶脱氨酶痛风症痛风症人血清中尿酸含量为人血清中尿酸含量为20-60mg/L20-60mg/L，当超过，当超过80mg/L80mg/L时，时，尿酸盐晶体在关节、软组织、软骨、肾等处沉淀，尿酸盐晶体在关节、软组织、软骨、肾等处沉淀，导致痛风、尿路结石及肾疾病。导致痛风、尿路结石及肾疾病。生物化学生物化学 Biochemistry痛风症的治疗机制痛风症的治疗机制鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇别嘌呤醇别嘌呤醇次黄嘌呤次黄嘌呤生物化学生物化学 Bioc

10、hemistry每每100g食物含嘌呤的食物含嘌呤的mg数：数：生物化学生物化学 Biochemistry三、嘧啶核苷酸的分解代谢三、嘧啶核苷酸的分解代谢生物化学生物化学 Biochemistry第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的合成三、脱氧核苷酸的合成三、脱氧核苷酸的合成生物化学生物化学 Biochemistry核苷酸的合成途径核苷酸的合成途径l从头合成途径从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及COCO2 2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合等简单物质为

11、原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。成核苷酸的途径。l补救合成途径补救合成途径利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。应过程，合成核苷酸的途径。生物化学生物化学 Biochemistry生物化学生物化学 Biochemistry 嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源一、嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成(一一)从头合成途径从头合成途径1、从头合成过程、从头合成过程磷酸核糖磷酸核糖焦磷酸焦磷酸腺苷酸腺苷酸(AMP)鸟苷酸鸟苷酸(GMP)以以PRPPPRPP为基础，在其上逐渐形成嘌呤环。先形成咪唑环后形为基础，在其上逐渐形

12、成嘌呤环。先形成咪唑环后形成嘧啶环。成嘧啶环。AMP和和GMP的生成的生成黄嘌呤黄嘌呤核苷酸核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸鸟苷酸鸟苷酸腺苷酸腺苷酸生物化学生物化学 Biochemistry嘌呤核苷酸的相互转变嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH3次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸黄嘌呤黄嘌呤核苷酸核苷酸生物化学生物化学 BiochemistryAMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶生物化学生物化学 B

13、iochemistry由由5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸（PRPPPRPP）供给核苷酸的磷酸）供给核苷酸的磷酸与核糖部分；与核糖部分；嘌呤碱的合成是以嘌呤碱的合成是以PRPPPRPP为基础，添加原子或基团，为基础，添加原子或基团，形成嘌呤的基本框架结构；形成嘌呤的基本框架结构；嘌呤的合成先由嘌呤的合成先由GlnGln、GlyGly、一碳单位形成闭合的、一碳单位形成闭合的五元环，再由五元环，再由COCO2 2、天冬氨酸和一碳单位形成闭合、天冬氨酸和一碳单位形成闭合的六元环；的六元环；嘌呤的合成嘌呤的合成首先合成次黄嘌呤核苷酸（首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMPIMP），然，然后再转变为后再转变

14、为AMPAMP和和GMPGMP。2、嘌呤核苷酸从头合成特点、嘌呤核苷酸从头合成特点（3）嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸从头合成的调节从头合成的调节调节方式：调节方式：反馈调节和交叉调节反馈调节和交叉调节生物化学生物化学 Biochemistry（二）（二）嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成 腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)(APRT)次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)(HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine(adenosine kinasekinase)（1）参与补救合成的酶）参与补救合成的酶 细胞利用现成的嘌呤碱或嘌呤核苷重新合

15、成细胞利用现成的嘌呤碱或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸的过程称为补救合成。嘌呤核苷酸的过程称为补救合成。部位：动物的肝脏中部位：动物的肝脏中生物化学生物化学 Biochemistry（2）补救合成过程）补救合成过程生物化学生物化学 Biochemistry痛风：痛风：痛风：痛风：次黄嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRTHGPRT）不完全缺乏。）不完全缺乏。）不完全缺乏。）不完全缺乏。用别嘌呤醇对嘌呤氧化酶的抑制可缓解痛风症状，但用别嘌呤醇对嘌呤氧化酶的抑制可缓解痛风症状，但用别嘌呤醇对嘌呤氧化酶的抑制可缓解痛风症

16、状，但用别嘌呤醇对嘌呤氧化酶的抑制可缓解痛风症状，但对自残症状无效。对自残症状无效。对自残症状无效。对自残症状无效。自自自自残残残残症症症症状状状状（LeschLesch NyhanNyhan 综综综综合合合合症症症症）：先先天天缺缺少少 次次 黄黄 嘌嘌 呤呤-鸟鸟 嘌嘌 呤呤 磷磷 酸酸 核核 糖糖 转转 移移 酶酶（HGPRT）生物化学生物化学 Biochemistry（3 3）补救合成的生理意义）补救合成的生理意义l补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。酸的消耗。l体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进

17、行补救合成。补救合成。生物化学生物化学 Biochemistry主要是主要是肝细胞胞液肝细胞胞液 合成部位合成部位二、嘧啶核苷酸的生物合成二、嘧啶核苷酸的生物合成先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。先合成先合成UMPUMP，再转变成，再转变成dTMPdTMP和和CTPCTP。特点特点（一）嘧啶核苷酸的（一）嘧啶核苷酸的 从头合成途径从头合成途径生物化学生物化学 Biochemistry1 1、嘧啶合成的元素来源、嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸生物化学生物化学 Biochemistry2.从头合成过程从头合成过程（1）尿嘧啶核苷酸的合成）尿嘧啶核苷酸的合成

18、GlnCO2氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸乳清酸尿症患者乳清酸尿症患者 生物化学生物化学 Biochemistry（2）CTP的合成的合成 是在三磷酸水平上进行的。是在三磷酸水平上进行的。CDPCMP磷酸酶磷酸酶生物化学生物化学 Biochemistry3 3、嘧啶核苷酸从头合成的特点、嘧啶核苷酸从头合成的特点l首先合成嘧啶环（区别于嘌呤核苷酸的合成）首先合成嘧啶环（区别于嘌呤核苷酸的合成），再与，再与PRPPPRPP结合；结合；l嘧啶环上的原子或基团来自嘧啶环上的原子或基团来自氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸和和天天冬氨酸冬氨酸；l首先合成首先合成UMPUMP，再由，再由UMPUMP转化成其它核苷酸。转化成其它核

19、苷酸。生物化学生物化学 Biochemistry4、从头合成的调节、从头合成的调节生物化学生物化学 Biochemistry（二）嘧啶核苷酸的补救合成（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP+ADP生物化学生物化学 Biochemistry三、三、脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成l体内脱氧核糖核苷酸是通过相应的核糖核苷酸体内脱氧核糖核苷酸是通过相应的核糖核苷酸还原还原生成的。生成的。l这种还原反应是由这种

20、还原反应是由核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶催化，在催化，在二磷酸核苷（二磷酸核苷（NDP）水平）水平上进行的。上进行的。生物化学生物化学 Biochemistry1.脱氧核糖核苷酸的生成过程脱氧核糖核苷酸的生成过程生物化学生物化学 Biochemistry2.脱氧胸苷酸的合成脱氧胸苷酸的合成 是在一磷酸水平上进行的是在一磷酸水平上进行的胸腺嘧啶核苷酸合成酶胸腺嘧啶核苷酸合成酶生物化学生物化学 Biochemistry核苷酸的从头核苷酸的从头合成概况合成概况5-磷酸核糖磷酸核糖PRPPAspCO2+Gln氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸乳清酸乳清酸UMPdTMPUTPCTPGTPATPAMPGMPIMPGlnGlyGln一碳单位一碳单位一碳单位一碳单位CO2Asp磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸生物化学生物化学 Biochemistry嘌呤核苷酸合成小结嘌呤核苷酸合成小结生物化学生物化学 Biochemistry嘧啶核苷酸合成小结嘧啶核苷酸合成小结生物化学生物化学 Biochemistry生物化学生物化学 Biochemistry复习题：复习题：1.讨论核苷酸在体内的主要生理功能。讨论核苷酸在体内的主要生理功能。2.讨论讨论PRPP（磷酸核糖焦磷酸）在核苷酸代（磷酸核糖焦磷酸）在核苷酸代谢中的重要性。谢中的重要性。3.简述嘌呤环和嘧啶环上各个原子来源。简述嘌呤环和嘧啶环上各个原子来源。