核酸的酶促降解和核苷酸代谢ppt课件.ppt

中华医生网收集编目 http:/www.dr- 核酸的酶促降解和核苷酸代谢核酸的酶促降解和核苷酸代谢11.1 核酸的酶促降解核酸的酶促降解11.2 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢11.3 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- 核酸的酶促降解核酸的酶促降解生物体内存在着多种降解核酸的酶类，称为核酸生物体内存在着多种降解核酸的酶类，称为核酸酶酶(nuclease)，它在核酸降解和周转中起着重，它在核酸降解和周转中起着重要作用。要作用。核酸酶分类核酸酶分类底物：脱氧核糖核酸酶底物：脱氧核糖核酸酶(dexyribonuclease,DNase)，核糖核酸酶核糖核酸酶(ribonuclease,RNase)RNase作用方式：核酸外切酶（作用方式：核酸外切酶（exonuclease）核酸内切酶（核酸内切酶（endonuclease）中华医生网收集编目 http:/www.dr- 核酸酶核酸酶11.1.1.1 外切核酸酶外切核酸酶外外切切酶酶作作用用于于核核酸酸链链的的一一端端，逐逐个个水水解解下下核核苷苷酸酸，是是非非特特异异性性的的磷磷酸酸二二酯酯酶酶。为为非非特特异异性磷酸二酯酶。性磷酸二酯酶。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- 内切核酸酶内切核酸酶内内切切酶酶特特异异地地水水解解多多核核苷苷酸酸内内部部各各键键，是是特特异异性强的磷酸二酯酶。性强的磷酸二酯酶。如如牛牛胰胰核核酸酸酶酶作作用用于于嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的磷磷酸酸二二酯酯键键，生生成成嘧嘧啶啶核核苷苷-3-磷磷酸酸或或末末端端为为嘧嘧啶啶核核苷苷-3-磷酸的寡核苷酸。磷酸的寡核苷酸。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- 脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶专一水解脱氧核糖核酸酶专一水解DNA，作用方式作为，作用方式作为内切酶，切断双链或单链，作为外切酶有内切酶，切断双链或单链，作为外切酶有5 3 切割或切割或3 5 切割。切割。例如牛胰脱氧核糖核酸酶例如牛胰脱氧核糖核酸酶(DNase)，可切割，可切割双链和单链双链和单链DNA，产物为，产物为5-磷酸为末端的磷酸为末端的寡核苷酸；牛脾脱氧核糖核酶寡核苷酸；牛脾脱氧核糖核酶(DNase)降降解解DNA产生产生3-磷酸为末端的寡核苷酸。磷酸为末端的寡核苷酸。未发现有碱基专一性未发现有碱基专一性DNase，但有序列专一性，但有序列专一性，即限制性内切酶即限制性内切酶(restriction endonuclease)。中华医生网收集编目 http:/www.dr- 限制性内切酶限制性内切酶1979年年，W.Arber,H.Smith和和D.Nathans等等发发现现某某些些细细菌菌细细胞胞内内存存在在一一类类能能识识别别一一定定序序列并水解外源双链列并水解外源双链DNA的内切核酸酶。的内切核酸酶。限限制制性性内内切切酶酶是是细细菌菌中中产产生生的的具具有有高高度度专专一一性性的的DNA内内切切酶酶，能能识识别别双双链链DNA分分子子上上特特定定的的位位点点，将将两两条条链链切切断断，形形成成粘粘性性末末端端或或平平末末端端，又又称称为为限限制制性性内内切切酶酶(restriction endonuclease)或或 限限 制制 酶酶(restriction enzyme)，是是DNA分分子子操操作作中中必必不不可可少少的的工工具酶。具酶。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- structure)。切切割割后后形形成成粘粘性性末末端端(cohesive end)或或平平齐齐末末端端(blunt end)。中华医生网收集编目 http:/www.dr- I对对DNA的的识识别别顺顺序序和和酶酶作作用用产物的粘性末端。产物的粘性末端。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- 核苷酸分解代谢核苷酸分解代谢11.2.1 核苷酸的降解核苷酸的降解核核苷苷酸酸经经核核苷苷酸酸酶酶(nucleotidase)催催化化，水水解解为核苷及无机磷酸。为核苷及无机磷酸。非非特特异异性性的的核核苷苷酸酸酶酶，能能作作用用于于一一切切核核苷苷酸酸。某某些些特特异异性性强强的的核核苷苷酸酸酶酶只只能能水水解解3-核核苷苷酸酸或或5-核核苷苷酸酸，分分别别称称为为3-核核苷苷酸酸酶酶或或5-核苷酸酶。核苷酸酶。中华医生网收集编目 http:/www.dr- phosphorylase)广泛存在于生命机体中，催化反应可逆；广泛存在于生命机体中，催化反应可逆；中华医生网收集编目 http:/www.dr- hydrolase)主主要要存存在在于于植植物物、微微生生物物体体内内，只只作作用用于于核核糖糖核核苷苷，催化反应不可逆。催化反应不可逆。戊糖和戊糖戊糖和戊糖-1-磷酸可进入糖代谢分解或重新利磷酸可进入糖代谢分解或重新利用，嘌呤和嘧啶也可以继续分解。用，嘌呤和嘧啶也可以继续分解。中华医生网收集编目 http:/www.dr- 嘌呤的降解嘌呤的降解腺腺嘌嘌呤呤和和鸟鸟嘌嘌呤呤经经脱脱氨氨氧氧化化转转变变为为黄黄嘌嘌呤呤再再进进行行降降解解，不不同同种种类类的的生生物物分分解解嘌嘌呤呤碱碱的的酶酶系系不同。不同。灵灵长长类类、鸟鸟类类、爬爬虫虫类类以以及及大大多多数数昆昆虫虫中中嘌嘌呤呤的的最最终终产产物物为为尿尿酸酸；除除灵灵长长类类以以外外的的哺哺乳乳动动物物、腹腹足足类类则则为为尿尿囊囊素素；某某些些硬硬骨骨鱼鱼中中则则尿尿囊囊素素再再继继续续分分解解为为尿尿囊囊酸酸；大大多多数数鱼鱼类类、两两栖栖类类中中尿尿囊囊酸酸再再分分解解为为尿尿素素和和乙乙醛醛酸酸；海海洋洋无无脊脊椎椎动动物物星星虫虫类类、甲甲壳壳类类则则将将尿尿素素分分解解为为氨和氨和CO2。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- 嘧啶的降解嘧啶的降解嘧啶分解时有氨基的首先水解脱氨基。胞嘧啶嘧啶分解时有氨基的首先水解脱氨基。胞嘧啶首先水解脱氨基，转化为尿嘧啶，尿嘧啶和首先水解脱氨基，转化为尿嘧啶，尿嘧啶和胸腺嘧啶经还原打破环内双键后，水解开环胸腺嘧啶经还原打破环内双键后，水解开环成链状化合物，再水解成成链状化合物，再水解成CO2、NH3、-丙丙氨酸、氨酸、-氨基异丁酸，后者脱氨基后进入有氨基异丁酸，后者脱氨基后进入有机酸代谢或直接排出体外。机酸代谢或直接排出体外。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成11.3.1 核糖核苷酸的合成核糖核苷酸的合成核苷酸是核酸合成的原料，所有的生物通常都核苷酸是核酸合成的原料，所有的生物通常都能合成各种核苷酸。合成途径有能合成各种核苷酸。合成途径有从头合成从头合成和和补救途径补救途径。从头合成从头合成(de nove synthesis)：利用氨基酸、：利用氨基酸、磷酸戊糖等简单的化合物合成核苷酸。磷酸戊糖等简单的化合物合成核苷酸。补救途径补救途径(salvage pathway)：利用核酸降解：利用核酸降解或进食等从外界补充的含氮碱基或核苷合成或进食等从外界补充的含氮碱基或核苷合成新的核苷酸。新的核苷酸。中华医生网收集编目 http:/www.dr- 嘌呤核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的生物合成20世世纪纪50年年代代，利利用用同同位位素素标标记记，以以鸽鸽肝肝为为材材料阐明嘌呤核苷酸的生物合成途径。料阐明嘌呤核苷酸的生物合成途径。生生物物中中合合成成嘌嘌呤呤的的过过程程：先先合合成成次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸(IMP)，再由，再由IMP生成生成AMP和和GMP。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- 在在在在 PRPPPRPP的的的的 C-1C-1上逐渐加上去的。上逐渐加上去的。上逐渐加上去的。上逐渐加上去的。在在在在磷磷磷磷酸酸酸酸核核核核糖糖糖糖焦焦焦焦磷磷磷磷酸酸酸酸转转转转酰酰酰酰胺胺胺胺酶酶酶酶的的的的作作作作用用用用下下下下，PRPPPRPP和和和和谷谷谷谷氨氨氨氨酰酰酰酰胺胺胺胺形形形形成成成成5-5-磷磷磷磷酸酸酸酸核核核核糖胺。糖胺。糖胺。糖胺。C-1C-1从从从从 -构构构构型型型型转转转转变变变变为为为为 -构构构构 型型型型 而而而而 形形形形 成成成成 的的的的C C N N糖糖糖糖苷苷苷苷键键键键具具具具天天天天然然然然核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸所所所所特特特特有有有有的的的的 -构型。构型。构型。构型。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- 6位位上上生生成成AMP。IMP经经过过脱脱氢氢酶酶催催化化的的脱脱氢氢反反应应，由由NAD+接接受受脱脱下下的的氢氢，IMP生生成成黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸(XMP)，再再由由谷谷氨氨酰酰胺胺提提供供酰酰胺胺上上的的氨氨，ATP供供能能，XMP转变成转变成GMP。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- 嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶核苷酸的生物合成尿嘧啶核苷酸的生物合成尿嘧啶核苷酸的生物合成20世纪世纪40年代已阐明嘧啶环合成途径。年代已阐明嘧啶环合成途径。嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸是是由由天天门门冬冬酰酰胺胺、PRPP和和氨氨基基甲甲酰磷酸等形成的。酰磷酸等形成的。嘧啶从头合成途径不同于嘌呤的合成，首先合嘧啶从头合成途径不同于嘌呤的合成，首先合成成嘧啶环嘧啶环，再与核糖，再与核糖-5-磷酸结合为乳清酸，磷酸结合为乳清酸，然后生成尿嘧啶核苷酸。然后生成尿嘧啶核苷酸。中华医生网收集编目 http:/www.dr- 3来来自自NH3，C 2来来源源于于CO2，其其余余4个个原原子子来来源于天冬氨酸。源于天冬氨酸。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- 核苷酸合成的补救途径核苷酸合成的补救途径哺哺乳乳动动物物和和微微生生物物中中存存在在许许多多催催化化嘌嘌呤呤碱碱基基和和嘧嘧啶啶碱碱基基合合成成单单核核苷苷酸酸的的酶酶，这这样样可可以以使使核核酸降解产物或外源补充的碱基得到直接利用。酸降解产物或外源补充的碱基得到直接利用。嘌呤碱的直接利用嘌呤碱的直接利用嘌呤直接转化成核苷酸主要有两种反应：嘌呤直接转化成核苷酸主要有两种反应：中华医生网收集编目 http:/www.dr- Nyhan综合征，综合征，这是一种与这是一种与X染色体连锁的隐性伴性遗传代染色体连锁的隐性伴性遗传代谢病，主要见之于男性，患者行为反常、智谢病，主要见之于男性，患者行为反常、智力迟钝、痉挛性大脑麻痹且自我毁伤。患者力迟钝、痉挛性大脑麻痹且自我毁伤。患者先天性缺乏次黄嘌呤一鸟嘌呤磷酸核糖转移先天性缺乏次黄嘌呤一鸟嘌呤磷酸核糖转移酶酶(HGPRT)。中华医生网收集编目 http:/www.dr- SyndromeHGPRT缺陷的男性儿童表现为一种自毁缺陷的男性儿童表现为一种自毁容貌综合症，为先天性遗传疾病（缺乏容貌综合症，为先天性遗传疾病（缺乏HGPRT)，行为对立，侵略性强，自咬手指、，行为对立，侵略性强，自咬手指、脚趾、嘴唇等，智力低下。脚趾、嘴唇等，智力低下。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- 核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成在在生生物物体体内内，核核苷苷酸酸常常以以核核苷苷二二磷磷酸酸(d)NDP、核核苷苷三三磷磷酸酸(d)NTP的的形形式式参参与与合合成成反反应应。它它们们是是在在(d)NMP水水平平上上，ATP提提供供Pi，由由相相应专一的激酶催化合成的。应专一的激酶催化合成的。中华医生网收集编目 http:/www.dr- diphosphoate kinase)使核苷二磷酸和核苷三磷酸相互转变，使核苷二磷酸和核苷三磷酸相互转变，该酶的特异性很低，所有核苷二磷酸和核苷该酶的特异性很低，所有核苷二磷酸和核苷三磷酸都可以作为磷酸根的受体和供体。三磷酸都可以作为磷酸根的受体和供体。中华医生网收集编目 http:/www.dr- 脱氧核苷酸合成脱氧核苷酸合成2-脱脱氧氧核核糖糖核核苷苷酸酸是是 DNA合合成成的的前前体体。它它们们都都是是由由相相应应的的核核苷苷酸酸通通过过以以氢氢代代替替2-OH基基团还原得来。团还原得来。在在某某些些微微生生物物、动动植植物物中中通通常常是是在在核核苷苷二二磷磷酸酸水水平平上上发发生生还还原原反反应应，而而在在另另一一些些微微生生物物如如乳乳酸酸杆杆菌菌、枯枯草草杆杆菌菌等等以以核核苷苷三三磷磷酸酸为为还还原原底物。底物。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- reductase)以以及及蛋蛋白白质质B1和和B2。硫硫氧氧还还蛋蛋白白是是小小分分子子电电子子传传递递蛋蛋白白，分分子子中中有有两个半胱氨酸残基。两个半胱氨酸残基。中华医生网收集编目 http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr- http:/www.dr-