第十一章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。 第一节 核酸的酶促降解

Presentation on theme: "第十一章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。 第一节 核酸的酶促降解"— Presentation transcript:

1 第十一章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。 第一节 核酸的酶促降解
第十一章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。 第一节 核酸的酶促降解 第二节 核苷酸的分解代谢 第三节 核苷酸的合成代谢 返回

2 第一节 核酸的酶促降解 核酸酶 核苷酸酶 核苷磷酸化酶 核酸 核苷酸 核苷 碱基+戊糖-1-P 磷酸 一、核酸酶 二、限制性内切酶

3 核 酸 酶 1、核酸酶的分类 2、核酸酶的作用特点 核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase) （1）根据对底物的 专一性分为
核 酸 酶 1、核酸酶的分类 核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase) 非特异性核酸酶 （1）根据对底物的 专一性分为 核酸内切酶 核酸外切酶 （2）根据切割位点分为 2、核酸酶的作用特点

4 外切核酸酶对核酸的水解位点 B B B B B B B B p p p p p p p p 牛脾磷酸二酯酶（ 5´端外切5得3）
OH 3´ 牛脾磷酸二酯酶（ 5´端外切5得3） 蛇毒磷酸二酯酶（ 3´端外切3得5）

5 内切核酸酶对RNA的水解位点示意图 p Py Pu G A C U RNAase T1 RNAase I RNAase I
5´ p OH Py Pu 1´ G A C U 3´ RNAase T1 RNAase I RNAase I RNAase T1 Pu ：嘌呤 Py：嘧啶

6 限制性内切酶 原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水解DNA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（ristriction endonuclease）。  类型  命名  意义

7 常用的DNA限制性内切酶的专一性 Alu I Bam H I Bgl I Eco R I Hind Ⅲ Sal I Sma I 酶
辨认的序列和切口 说明 Alu I ‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥ 四核苷酸，平端切口 Bam H I ‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥ 六核苷酸，粘端切口 Bgl I ‥ ‥A G A T C T ‥‥ ‥ ‥T C T A G A ‥‥ 六核苷酸，粘端切口 Eco R I ‥ ‥G A A T T C ‥‥ ‥ ‥C T T A A G ‥‥ 六核苷酸，粘端切口 Hind Ⅲ ‥ ‥A A G C T T‥‥ ‥ ‥T T C G A A ‥‥ 六核苷酸，粘端切口 Sal I 六核苷酸，粘端切口 ‥ ‥G T C G A C ‥‥ ‥ ‥C A G C T G ‥‥ Sma I ‥ ‥C C C G G G ‥‥ ‥ ‥G G G C C C ‥‥ 六核苷酸，平端切口

8 限制性内切酶类型 I型：分子量大于105，多亚基，需S-线苷蛋氨酸、ATP和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多功能酶. Ⅱ型：分子量小于105，需Mg2+ ，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均为此类。 ⅡI型：识别位点为5-7bp的非对称序列 ，切割位点在顺序之外离识别 序列5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶.

9 限制性内切酶的命名和意义 Eco R I 属名 种名 株名 序号
例：Eco R I，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶 Eco R I 属名 种名 株名 序号 限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限制图谱、进行DNA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，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的DNA分子。

10 第二节 核苷酸的降解 核苷酸酶 核苷磷酸化酶 核苷酸 核苷 碱基+（脱氧）戊糖-1-P 磷酸 一、嘌呤的降解 二、嘧啶的降解

11 嘌呤的分解

12 嘧啶的分解

13 第三节 核苷酸的合成代谢 一、核糖核苷酸的生物合成 二、脱氧核糖核苷酸的生物合成 三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷 三磷酸（自学）
第三节 核苷酸的合成代谢 一、核糖核苷酸的生物合成 二、脱氧核糖核苷酸的生物合成 三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷 三磷酸（自学） 四、各种核苷酸的相互转变

14 核糖核苷酸的生物合成 1、嘌呤核苷酸的生物合成 2、嘧啶核苷酸的生物合成 (1) 从头合成途径 (2) 补救途径(自学)
(1) 从头合成途径 (2) 补救途径(自学) 2、嘧啶核苷酸的生物合成 (1) 从头合成途径 (2) 补救合成途径(自学)

15 嘌呤环上各原子的来源 来自CO2 来自甘氨酸 来自天冬氨酸 来自“甲酸盐” 来自“甲酸盐” 来自谷氨酰胺的酰胺氮

16 IMP的 生物合成 5-磷酸核糖胺 5-磷酸核糖焦磷酸 甲酰甘氨咪核苷酸 甲酰甘氨酰胺核苷酸 甘氨酰胺核苷酸
甘氨酸 甲酰THFA 甲酰甘氨咪核苷酸 甲酰甘氨酰胺核苷酸 甘氨酰胺核苷酸 IMP的 生物合成 5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸 5-氨基咪唑核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧核苷酸 次黄嘌呤核苷酸（IMP） 5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸 5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸

17 IMP转变为GMP和AMP

18 嘌呤核苷酸合成补救途径（自学） 嘌呤+PRPP A(G)MP+PPi 嘌呤核苷 嘌呤+1-P-核糖 ATP ADP 磷酸核糖转移酶

19 嘧啶核苷酸从头合成途径 a、嘧啶环上原子的来源 b、UMP的从头合成 c、UMP转变为CTP CTP CTP合成酶 ATP Gln H2O
UDP UTP

20 嘧啶环上各原子的来源 4 C 天冬氨酸 NH3 C 5 N 3 H2N-CO- P 氨甲酰磷酸 CO2 C 2 C 6 1 N

21 尿嘧啶核苷酸合成途径

22 嘧啶核苷酸补救合成途径（自学） 尿嘧啶+PRPP UMP+PPi 尿嘧啶+1-P-核糖 尿嘧啶核苷+Pi UMP+ADP 尿嘧啶核苷+ATP

23 脱氧核苷酸的合成 1、脱氧核苷酸的合成 2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

24 核糖核苷酸的还原反应 硫氧还蛋白 核糖核酸还原酶系 硫氧还蛋白还原酶 核糖核苷酸还原酶 NADP+ NADPH+H+ FAD O N O N
ATP 、Mg2+ 硫氧还蛋白（还原型） SH 硫氧还蛋白（氧化型） S O P-P-CH2 N OH 核糖核苷二磷酸 O P-P-CH2 N OH H + H2O 脱氧核糖核苷二磷酸 核糖核苷酸还原酶 硫氧还蛋白 核糖核酸还原酶系 硫氧还蛋白还原酶 核糖核苷酸还原酶

25 核糖核苷酸的还原反应 N N FAD FADH2 GSSG 2GSH NADPH+H+ NADP+ P-P-CH2 P-P-CH2
O P-P-CH2 N OH H O P-P-CH2 N OH 核糖核苷酸的还原反应 + H2O 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 谷氧还蛋白 S 硫氧还蛋白 SH 硫氧还蛋白 S 谷氧还蛋白 SH 硫氧还蛋白还原酶 谷氧还蛋白还原酶 FAD FADH2 GSSG 2GSH 谷胱甘肽还原酶 NADPH+H+ NADP+

26 核糖核苷酸还原酶示意图 底物特异性调节位点 酶 活 性调节位点 R1亚基 R2亚基 活性位点

27 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成 胸腺嘧啶核苷酸合成酶 N5、N10—CH2 — FH4 FH2 NADP++Gly NADPH+H++Ser
O O HN HN CH3 胸腺嘧啶核苷酸合成酶 O N O N dR-P dR-P N5、N10—CH2 — FH FH2 二氢叶酸还原酶 Ser羟甲基转移酶 NADP++Gly NADPH+H++Ser

28 叶酸和 四氢叶酸（FH4） 叶酸 四氢叶酸 H 10 5 CHO CH2 N5-CHO-FH4 N5，N10-CH2-FH4

29 一碳基团的来源与转变 S-腺苷蛋氨酸 N5-CH2-FH4 丝氨酸 N5 N10 - CH2-FH4 组氨酸苷氨酸
参与 甲基化反应 N5-CH2-FH4 NAD+ N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶 NDAH+H+ FH4 为胸腺嘧啶合成提供甲基 丝氨酸 N5 N10 - CH2-FH4 NAD+ N5 ， N10 -CH2-FH4脱氢酶 NDAH+H+ 组氨酸苷氨酸 FH4 N5， N10 = CH-FH4 参与嘌呤合成 H2O 环水化酶 H+ FH4 HCOOH N10 -CHO-FH4 参与嘌呤合成

30 核苷酸的合成及相互关系

31 七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢 1 核酸的酶促降解 核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶 2 核苷酸的降解 3 核苷酸的合成代谢
1 核酸的酶促降解 核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶 2 核苷酸的降解 3 核苷酸的合成代谢 （1）核糖核苷酸的生物合成 嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径 嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径 （2）脱氧核苷酸的生物合成 核糖核苷酸的还原 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成