第十一章核苷酸代謝課件

第十一章核苷酸代謝-

第一節(jié)核酸的酶促降解生物體內(nèi)普遍存在著水解核酸的酶系，核酸的酶促降解如下：核酸核苷酸核苷堿基+戊糖-1-P核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶-核酸酶（1）根據(jù)對底物的專一性分為核糖核酸酶(RNase)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分為核酸內(nèi)切酶核酸外切酶-核酸酶的作用特點(diǎn)外切核酸酶對核酸的水解位點(diǎn)

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pBBBBBBOH5′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）-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′RNAaseIRNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶-限制性內(nèi)切酶

原核生物中存在著一類能識別外源DNA雙螺旋中4-8個堿基對所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對稱性的回文序列，并在此序列的某位點(diǎn)水解DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類酶稱為限制性內(nèi)切酶。-常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專一性辨認(rèn)的序列和切口說明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥六核苷酸，粘端切口‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥四核苷酸，平端切口四核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口-限制性內(nèi)切酶類型I型：分子量大于105，多亞基，需S-線苷蛋氨酸、ATP和Mg2+，識別位點(diǎn)與切割位點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)，產(chǎn)物為異質(zhì)，是限制與修飾相排斥的多功能酶。Ⅱ型：分子量小于105，需Mg2+，切割位點(diǎn)位于識別位點(diǎn)上，產(chǎn)物為專一性片段，不具修飾酶功能?，F(xiàn)在分子生物學(xué)研究所用的限制性內(nèi)切酶均為此類。ⅡI型：識別位點(diǎn)為5-7bp的非對稱序列，切割位點(diǎn)在順序之外離識別序列5-10bp，切割雙鏈，個別也切割單鏈。是限制與修飾相多功能酶。-限制性內(nèi)切酶的命名和意義例：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EcoRI屬名種名株名序號限制性內(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。-

第二節(jié)嘌呤和嘧啶的分解代謝一、嘌呤的分解代謝不同種類的生物分解嘌呤的能力不同，因此嘌呤分解代謝的產(chǎn)物亦各異。動物的肝臟，腎臟和小腸中黃嘌呤氧化酶活力很高，因此嘌呤的分解代謝主要在肝臟，小腸粘膜，腎臟中進(jìn)行。-核苷酸核苷堿基+（脫氧）戊糖-1-P核苷酸酶核苷磷酸化酶磷酸一、嘌呤的降解嘌呤的分解在核苷酸，核苷和堿基水平上均可發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)腺嘌呤的分解主要是在腺苷脫氨酶和腺苷酸脫氨酶作用下進(jìn)行的。鳥嘌呤的分解則是在鳥嘌呤脫氨酶作用下進(jìn)行的。嘌呤的分解首先是脫氨基。---尿酸是人類嘌呤類化合物分解代謝的最終產(chǎn)物。在正常身體條件下，血液中尿酸含量為20—60mg/L，超過80mg/L后，因?yàn)槟蛩岬娜芙舛群艿停銷a鹽和K鹽易形成結(jié)晶沉積于軟組織，軟骨及關(guān)節(jié)處，形成尿酸結(jié)石及關(guān)節(jié)炎（由尿酸鹽結(jié)晶形成的關(guān)節(jié)炎稱痛風(fēng)癥）；此外，尿酸鹽沉積也在腎上發(fā)生，成為腎結(jié)石。而治療痛風(fēng)病的藥物別嘌呤醇是次黃嘌呤的類似物，可與次黃嘌呤競爭黃嘌呤氧化酶的結(jié)合部位；別嘌呤醇的氧化產(chǎn)物又是黃嘌呤的類似物，進(jìn)一步與次黃嘌呤競爭黃嘌呤氧化酶的活性中心，從而抑制該酶活性，減少尿酸生成不能形成結(jié)石，達(dá)到治療目的。-二、嘧啶的降解嘧啶的分解代謝過程與嘌呤分解相似，包括脫氨基作用，氧化，還原，水解和脫氨基作用等。在哺乳動物中，嘧啶的分解代謝主要發(fā)生在肝臟，其代謝過程見P234，水解生成CO2，NH3，β-丙氨酸，β-氨基異丁酸。后者脫氨基后進(jìn)入有機(jī)酸代謝或直接排出。---第三節(jié)核苷酸的生物合成

一、核甘酸生物合成的基本途徑動物、植物和微生物都能合成各種嘌呤和嘧啶核苷酸。合成核苷酸的基本途徑有兩條。一條是以小分子的氨基酸，氨，二氧化碳為原料進(jìn)行全合成，即從頭合成或從無到有途徑；在肝臟中利用食物原料以從頭合成為主；另一條是利用體內(nèi)游離的堿基或核苷合成核甘酸，稱為補(bǔ)救途徑。腦，骨髓等只能補(bǔ)救合成。正常情況下，以肝臟的合成為主，僅在病理等特殊條件下，補(bǔ)救途徑才有意義。-嘌呤環(huán)上各原子的來源來自CO2來自天冬氨酸來自“甲酸鹽”來自“甲酸鹽”來自甘氨酸來自谷氨酰胺的酰胺氮-次黃嘌呤的生物合成5-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧核苷酸5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸次黃嘌呤核苷酸（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--嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷A(G)MPATPADP-嘧啶核苷酸從頭合成途徑與嘌呤合成不同，嘧啶的合成是先合成尿嘧啶環(huán)，再分別與核糖和磷酸結(jié)合形成尿嘧啶核苷酸，再轉(zhuǎn)變成其他核苷酸。見P240-嘧啶環(huán)上原子的來源4CCCC5６３２１H2N-CO-P氨甲酰磷酸NH3CO2天冬氨酸NN--由乳清苷酸合成胞嘧啶核苷酸見Ｐ２４０合成脫氧胸腺嘧啶核苷酸見Ｐ２４２-嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑尿嘧啶+PRPPUMP+PPi尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+Pi尿嘧啶核苷+ATPUMP+ADP-四、核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸核苷酸不能參加核酸的生物合成，必須先轉(zhuǎn)變?yōu)楹塑杖姿岷蟛拍艹蔀榛罨稀７謩e由其專一的激酶催化見P241（反應(yīng)通式）ＮＭＰ＋ＡＴＰＮＤＰ＋ＡＤＰＡＭＰ＋ＡＴＰＡＤＰ＋ＡＤＰ-五脫氧核苷酸的合成以核苷二磷酸為原料還原而成該反應(yīng)由核糖核甘酸還原酶（核苷二磷酸還原酶）作用下完成。大腸桿菌的核苷二磷酸還原酶結(jié)構(gòu)描述見Ｐ２４１。-R1亞基R2亞基底物特異性調(diào)節(jié)位點(diǎn)酶活性調(diào)節(jié)位點(diǎn)活性位點(diǎn)核糖核苷酸還原酶示意圖-NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FADATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷酸還原酶OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸-OP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸ATP、Mg2+核糖核苷酸還原酶硫氧還蛋白SHSH硫氧還蛋白SS硫氧還蛋白還原酶FADFADH2NADPH+H+NADP+谷胱甘肽還原酶GSSG2GSH谷氧還蛋白還原酶谷氧還蛋白SS谷氧還蛋白SHSH-核苷酸的合成及相互關(guān)系-六、核甘酸從頭合成的調(diào)節(jié)⒈嘌呤-⒉嘧啶高等生物中，嘧啶核苷酸合成主要控制點(diǎn)是氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ，該酶受到UMP的反饋抑制；原核生物則是天冬氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶嘌呤和嘧啶合成調(diào)節(jié)的關(guān)