生物化学-核酸的降解与核苷酸代谢省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 核酸降解与核苷酸代谢,第1页,一、核酸降解,食物核蛋白,蛋白质,核酸（RNA及DNA）,胃酸,核苷酸,胰核酸酶,核苷,磷酸,胰、肠核苷酸酶,碱基,戊糖,核苷酶,第一节 核酸降解与核酸酶类,第2页,1、核酸酶定义及分类,核酸酶,是指作用于核酸磷酸二酯键酶,依据底物不一样分类,DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：,专一降解DNA,RNA酶(ribonuclease,RNase)：,专一降解RNA,二、核酸酶（Nuclease）,第3页,依据切割部位不一样,核酸内切酶：,分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。,限制性内切酶：在细菌细胞内存在一类能识别并水解外源双链DNA核酸内切酶，可用于特异切割DNA，常作为工具酶。,核酸外切酶：,53或35核酸外切酶,第4页,参加DNA合成与修复及RNA合成后剪接等主要基因复制和基因表示过程,负责去除多出、结构和功效异常核酸，同时也能够去除侵入细胞外源性核酸,在消化液中降解食物中核酸以利吸收,体外重组DNA技术中主要工具酶,生物体内核酸酶负责细胞内外催化核酸降解,2、核酸酶功效,第5页,一、核苷酸代谢动态,单核苷酸库,氨基酸 葡萄糖 磷酸,核苷酸从头合成,核酸降解,核苷酸降解,产物再利用,核苷酸降解,核酸合成,第二节 核苷酸代谢,第6页,嘌呤核苷酸结构,GMP,AMP,二、嘌呤核苷酸分解代谢,第7页,（一）嘌呤核苷酸合成代谢,从头合成路径,(de novo synthesis pathway),利用氨基酸等作为原料合成,补救合成路径,(salvage synthesis pathway),利用体内游离碱基或核苷合成,第8页,嘌呤核苷酸从头合成路径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸路径。,肝,是体内从头合成嘌呤核苷酸主要器官，其次是,小肠,和,胸腺,，,而,脑、骨髓,则无法进行此合成路径。,1、嘌呤核苷酸从头合成,定义,合成部位,第9页,嘌呤碱合成元素起源,CO,2,天冬氨酸,甲酰基,（一碳单位）,甘氨酸,甲酰基,（一碳单位）,谷氨酰胺,（酰胺基）,第10页,第11页,合成原料：,天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳基团、CO,2,、磷酸核糖。,合成特点：,磷酸核糖,为起始物，逐步加原料合成嘌呤环，形成主要中间产物 IMP（次黄嘌呤核苷酸），再由它转变为AMP和GMP。,第12页,过程,1.IMP合成,2.AMP和GMP生成,第13页,R-5-P,（5-磷酸核糖）,ATP,AMP,PRPP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、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸逐步参加下,IMP,AMP,GMP,H,2,N-1-R-5-P,（5,-磷酸核糖胺）,谷氨酰胺,谷氨酸,酰胺转移酶,第14页,AMP,ADP,ATP,ADP,ATP,激酶,ADP,ATP,激酶,GMP,GDP,GTP,ADP,ATP,激酶,ADP,ATP,激酶,第15页,嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成。,IMP合成需5个ATP，6个高能磷酸键。AMP或GMP合成又需1个ATP,嘌呤核苷酸从头合成特点,第16页,从头合成调整,R-5-P,ATP,PRPP合成酶,PRPP,酰胺转移酶,PRA,IMP,腺苷酸代,琥珀酸,AMP,ADP,ATP,XMP,GMP,GDP,GTP,+,+,_,_,_,_,_,IMP,腺苷酸代,琥珀酸,XMP,AMP,ADP,ATP,GMP,GDP,GTP,ATP,GTP,_,_,+,+,调整方式：,反馈调整,和,交叉调整,第17页,利用体内游离嘌呤或嘌呤核苷，经过简单反应，合成嘌呤核苷酸过程，称为,补救合成（或重新利用）路径。,2、嘌呤核苷酸补救合成路径,定义,第18页,1.腺嘌呤磷酸核糖转移酶,(adenine phosphoribosyl transferase,APRT),2.次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶,(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT),3.腺苷激酶(adenosine kinase),参加补救合成酶,第19页,腺嘌呤+,PRPP,AMP+PPi,APRT,次黄嘌呤+,PRPP,IMP+PPi,HGPRT,鸟嘌呤+,PRPP,HGPRT,GMP+PPi,合成过程,腺嘌呤核苷,腺苷激酶,ATP,ADP,AMP,第20页,补救合成生理意义,补救合成节约从头合成时能量和一些氨基酸消耗。,体内一些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。,第21页,3、嘌呤核苷酸相互转变,IMP,AMP,腺苷酸代,琥珀酸,XMP,GMP,NH,3,腺苷酸脱氨酶,鸟苷酸还原酶,NADPH+H,+,NADP,+,NH,3,第22页,4、脱氧核糖核苷酸生成,在核苷二磷酸水平上进行,（N代表A、G、U、C等碱基）,第23页,dNDP,+ATP,激酶,dNTP,+ADP,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核糖核苷,NADP,+,NADPH+H,+,核糖核苷酸还原酶，Mg,2+,还原型硫氧化还原蛋白-(SH),2,氧化型硫氧化还原蛋白,S,S,硫氧化还原蛋白还原酶,（FAD）,脱氧核苷酸生成,第24页,（二）嘌呤核苷酸分解代谢,核苷酸,核苷,核苷酸酶,Pi,核苷磷酸化酶,碱基,1-磷酸核糖,第25页,嘌呤碱最终,代谢产物,AMP,GMP,H,（次黄嘌呤）,G,X,（黄嘌呤）,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,第26页,嘧啶核苷酸结构,三、嘧啶核苷酸代谢,第27页,从头合成路径,补救合成路径,（一）嘧啶核苷酸合成代谢,第28页,1、嘧啶核苷酸从头合成,主要是,肝细胞胞液,嘧啶核苷酸从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸路径。,定义,合成部位,第29页,嘧啶合成元素起源,氨基甲,酰磷酸,天冬氨酸,第30页,合成原料：,谷氨酰胺、天冬氨酸、CO,2,、磷酸核糖。,合成特点：,用原料先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸,第31页,合成过程,（1）尿嘧啶核苷酸合成,谷氨酰胺+HCO,3,-,氨基甲酰磷酸合成酶II,2ATP,2ADP+Pi,谷氨酸+,氨基甲酰磷酸,第32页,第33页,（2）胞嘧啶核苷酸合成,ATP,ADP,尿苷酸激酶,UDP,二磷酸核苷激酶,ATP,ADP,UTP,CTP合成酶,谷氨酰胺,ATP,谷氨酸,ADP+Pi,第34页,（3）dTMP或TMP生成,TMP合酶,N,5,N,10,-甲烯FH,4,FH,2,FH,2,还原酶,FH,4,NADP,+,NADPH+H,+,dUMP,脱氧胸苷一磷酸,dTMP,UDP,脱氧核苷酸还原酶,dUDP,CTP,CDP,dCDP,dCMP,第35页,-,-,-,ATP+CO,2,+谷氨酰胺,氨基甲酰磷酸,UMP,氨基甲酸天冬氨酸,UTP,CTP,天冬氨酸,嘌呤核苷酸,ATP+5-磷酸核糖,嘧啶核苷酸,PRPP,-,从头合成调整,第36页,2、嘧啶核苷酸补救合成,嘧啶+,PRPP,磷酸嘧啶核苷+,PPi,嘧啶磷酸核糖转移酶,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37页,3、嘧啶核苷酸抗代谢物,嘧啶类似物,胸腺嘧啶(T),5-氟尿嘧啶(5-FU),第38页,一些改变了核糖结构核苷类似物,第39页,能够抑制嘧啶核苷酸合成抗代谢药品也是一些嘧啶核苷酸类似物，经过对酶竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸合成。,主要抗代谢药品是5-氟尿嘧啶（5-FU）。5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP相同，可竞争性抑制胸苷酸合成酶活性，从而抑制胸苷酸合成。,第40页,UMP,UTP,CTP,CDP,dCDP,UDP,dUDP,dUMP,dTMP,氮杂丝氨酸,阿糖胞苷,氨甲碟呤,氮杂丝氨酸,第41页,（二）嘧啶核苷酸分解代谢,嘧啶碱,1-磷酸核糖,嘧啶核苷酸,核苷,核苷酸酶,PPi,核苷磷酸化酶,第42页,胞嘧啶,NH,3,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,H,2,O,CO,2,+NH,3,-丙氨酸,胸腺嘧啶,-脲基异丁酸,-氨基异丁酸,H,2,O,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,TCA,肝,尿素,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,TCA,糖异生,第43页,