核酸的酶促降解

關(guān)于核酸的酶促降解第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)核酸的酶促降解第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、核酸的降解食物核蛋白蛋白質(zhì)核酸(RNA與DNA)胰核酸酶RNA酶DNA酶(磷酸二酯酶)單核苷酸胰、腸核苷酸酶(磷酸單酯酶)核苷磷酸核苷酶(水解或磷酸解)戊糖或磷酸戊糖堿基排出，很少利用第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、核酸酶1、核酸酶的定義及分類核酸酶是指所有可以水解核酸的酶依據(jù)底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNARNA酶(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA。非特異性核酸酶依據(jù)切割部位不同核酸內(nèi)切酶：分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特異性限制性核酸內(nèi)切酶。核酸外切酶：5′→3′或3′→5′核酸外切酶。第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月外切核酸酶對核酸的水解位點(diǎn)5′

p

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pOHB

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p3′BBBBBBB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）第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)切核酸酶對RNA的水解位點(diǎn)示意圖5′

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pOHPyPuPyPy1′

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pGACU

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pGA3′RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月限制性內(nèi)切酶

具有識別雙鏈DNA分子中特定核苷酸序列，并由此切割DNA雙鏈的核酸內(nèi)切酶統(tǒng)稱限制性內(nèi)切酶（ristrictionendonuclease）。

這些酶主要是從細(xì)菌中分離得到，能識別特定的核苷酸順序，但在細(xì)菌本身的DNA中，這些順序已被（甲基化酶）甲基化，因而不被水解，也就是說這些酶僅限于水解外源DNA以保護(hù)自身，故稱為“限制性”酶。限制酶都以內(nèi)切方式水解DNA，產(chǎn)物5ˊ為p，3ˊ為OH。第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號屬名種名株名例：EcoRI，這是從大腸桿菌（Ecoli）R菌珠中分離出的一種限制性內(nèi)切酶

限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進(jìn)行DNA序列測定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來解剖纖細(xì)的DNA分子。三字母：屬名＋種名＋株名第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、核酸酶2、核酸酶的功能參與DNA的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過程負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸在消化液中降解食物中的核酸以利吸收體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)核苷酸的降解第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、核苷酸的降解

2、嘧啶的降解1、嘌呤的降解

核苷酸酶核苷酸核苷磷酸核苷磷酸化酶堿基+戊糖-1-磷酸（生物體內(nèi)廣泛存在）核苷水解酶堿基+戊糖（植物和微生物）第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、嘌呤的分解代謝嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)GMPAMP第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、嘌呤的分解代謝嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶（人、猿、鳥）第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（非靈長類哺乳動物）（硬骨魚）（魚類、兩棲類）（低等動物）第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

痛風(fēng)癥患者由于體內(nèi)嘌呤核苷酸分解代謝異常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸鈉晶體沉積于軟骨、關(guān)節(jié)、軟組織及腎臟，臨床上表現(xiàn)為皮下結(jié)節(jié)，關(guān)節(jié)疼痛等。

痛風(fēng)癥第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、嘧啶的分解代謝

嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月嘧啶堿1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷

核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶三、嘧啶的分解代謝第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月脫氨氧化還原反應(yīng)開環(huán)還原反應(yīng)開環(huán)第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月NADPH+H+核苷酸酶嘧啶核苷酸嘧啶核苷核苷酶嘧啶CONCCHCHNNH2HCOHNCCHCHNOHNH3COHNCCH2CH2NOHNADP+H2OCOH2NCCH2CH2NOHHOH2OCO2+NH3H2N-CH2-CH2-COOHβ-丙氨酸胞嘧啶尿嘧啶第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月COHNCC-CH3CHNOHNADPH+H+NADP+COHNCCH-CH3CH2NOHCOH2NCCH-CH3CH2NOHHOH2OCO2+NH3β-氨基異丁酸H2N-CH2-CH-COOHCH3β-脲基異丁酸H2O胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

嘧啶核苷酸與嘌呤核苷酸分解代謝最大的不同是嘧啶環(huán)的裂解，最后生成β-氨基酸

嘧啶堿的降解產(chǎn)物易溶于水，故嘧啶代謝異常的疾病較少。第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)核苷酸的生物合成

核苷酸在細(xì)胞內(nèi)合成有兩條基本途徑：

1、從頭合成或從無到有途徑：由AA、磷酸戊糖、CO2

和NH3等簡單的化合物合成核苷酸

2、補(bǔ)救途徑：由預(yù)先形成的堿基或核苷合成核苷酸。第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、嘌呤核苷酸的合成代謝

嘌呤核苷酸的從頭合成途徑是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的途徑。

肝是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小腸和胸腺，而腦、骨髓則無法進(jìn)行此合成途徑。1、嘌呤核苷酸的從頭合成定義合成部位第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月嘌呤堿合成的元素來源N1C2N3C4C5C6N97NC8

甲炔基(一碳單位)甘氨酸CO2Asp甲?；?一碳單位)Gln(酰胺基)甘氨當(dāng)中站,谷氮坐兩邊,左上天冬氨,頭頂CO2還剩下一個一碳單位N5,N10-次甲基四氫葉酸第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

合成原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳基團(tuán)、CO2、磷酸核糖。

合成特點(diǎn)：磷酸核糖為起始物，逐步加原料合成嘌呤環(huán)，形成重要中間產(chǎn)物IMP（次黃嘌呤核苷酸），再由它轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP和GMP。第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月過程1.IMP的合成2.AMP和GMP的生成第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（5’－磷酸核糖－1’－焦磷酸）PRPP在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下IMPAMPGMPH2N-1-R-5′-P（5′-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月IMP生成總反應(yīng)過程第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶2）AMP和GMP的生成第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月?

嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。?IMP的合成需5個ATP，6個高能磷酸鍵。

AMP或GMP的合成又需1個ATP。嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。2、嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)參與補(bǔ)救合成的酶第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi合成過程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時的能量和一些氨基酸的消耗。體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3、嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶鳥苷酸還原酶NADPH+H+NADP+NH3第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1、嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。定義合成部位二、嘧啶核苷酸的合成代謝第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月嘧啶合成的元素來源AspCO2GlnNH2HCH2CHOOCHOOCNCNCCC123456天冬氨酸列右邊谷氨酰胺左上邊剩下一個CO2第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2、磷酸核糖。

合成特點(diǎn)：用原料先合成嘧啶環(huán)，然后再與磷酸核糖連接生成嘧啶核苷酸。第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月合成過程1）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2、嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、脫氧核苷酸的合成2、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脫氧核苷酸的合成第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月在核苷二磷酸水平被還原而成OHOPOOHH堿基HOHHHOOOHOPHOOHOPOHH堿基HOHHHOOOHOPHONADPH+H+NADP++H2O核糖核苷酸還原酶dNDPNDP第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NDPdNDPADPdADPGDPdGDPUDPdUDPCDPdCDPTDPdTDP第46