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生物化学-第十二章-核酸降解及核苷酸代谢.ppt

1、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,*,*,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,*,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,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,*,*,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,*,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,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

2、级,第五级,*,*,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,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,*,生物化学 第十二章 核酸降解及核苷酸代谢,第一节 核酸的酶促降解,核苷酸,核苷酸酶,核苷,+,磷酸,核酸,核酸酶,核苷磷酸化酶,碱基,+1-P-,戊糖,碱基,+,戊糖,核苷酶,核酸酶的分类,磷酸二酯酶,磷酸单酯酶,专门切割核苷酸链末端的磷酸基,产物中有无机磷酸。,底物 专一性,脱氧核糖核酸酶,核糖核酸酶,非特异性核酸酶,切割位点,核酸内切酶,核酸外切酶,核糖核酸酶(,RNase,),5,p,p,p,p,O

3、H,Py,Pu,Py,Py,p,p,p,G,A,C,U,p,p,p,G,A,3,RNase A,A,RNase T,1,T,1,(,Pu,:,嘌呤,Py,:嘧啶),产物:,5-OH,末端和,3-,磷酸基末端的寡核苷酸片段。,A,A,A,RNase,对,RNA,的水解位点示意图,RNase,:作用于,RNA,内部的磷酸二酯键,主要有,RNaseA,;,核酸酶内切酶,脱氧核糖核酸酶(,DNase),DNase,:作用于,DNA,内部的磷酸二酯键,主要有,DNase,和,限制性内切酶,。,DNase,:,牛胰脱氧核糖核酸酶,可切割双链和单链,DNA,,产物为,5,磷酸基和,3OH,末端的寡核苷酸。,

4、限制性内切酶,:高度特异性的,DNA,内切酶,专一性认别并切割,DNA,上特定碱基序列,识别和切割位点通常是,48,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,。,产物:双链,DNA,片段,,5-,磷酸基和,3-OH,。,核酸酶内切酶,常用的,DNA,限制性内切酶的专一性,酶,辨认的序列和切口,说明,A G C T,T C G A ,G G A T C C,C C T A G G,A G A T C T,T C T A G A,G A A T T C,C T T A A G,A A G C T T,T T C G A A,G T C G A C,C A G C T G,C C C

5、 G G G,G G G C C C,Bam H I,Alu I,Bgl I,EcoR I,Hind ,Sal I,Sma I,四核苷酸,,平端,切口,六核苷酸,,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,六核苷酸,,粘端,切口,限制性内切酶的命名和意义,Eco R I,序号,属名,种名,株名,例:,Eco R I,,,这是从大肠杆菌(,E.coli,),R,菌株中分离出的一种限制性内切酶。,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

6、刀,用来解剖纤细的,DNA,分子。,5,p,p,p,p,OH,B,p,p,p,p,3,B,B,B,B,B,B,B,牛脾磷酸二酯酶(,5,端外切,切,5,磷酸酯键,得,3,单核苷酸),蛇毒磷酸二酯酶(,3,端外切,切,3,磷酸酯键,得,5,单核苷酸),从核酸链的一端进行酶切。,核酸外切酶对核酸的水解位点,核酸酶外切酶,第二节 核苷酸的分解代谢,核苷酸,核苷酸酶,核苷,+,磷酸,核苷磷酸化酶,碱基,+1-P-,戊糖,碱基,+,戊糖,核苷酶,戊糖代谢,进一步分解,一、嘌呤的分解代谢,尿酸,:人和猿类及一些排尿酸的动物(鸟类、某些爬虫类和昆虫);,嘌呤降解终产物,尿囊素,:除人及猿类外其他哺乳类和腹足

7、类动物;,尿囊酸,:某些硬骨鱼类;,尿素,:多数鱼类及两栖类;,氨和,CO,2,:某些低等动物(如甲壳类);,腺嘌呤,次黄嘌呤,黄嘌呤,鸟嘌呤,腺嘌呤脱氨酶,H,2,O,NH,3,鸟嘌呤脱氨酶,NH,3,H,2,O,黄嘌呤氧化酶,O,2,H,2,O,H,2,O,2,黄嘌呤氧化酶,尿酸,尿囊素,尿囊酸,尿酸氧化酶,2H,2,O,O,2,CO,2,H,2,O,2,尿囊素酶,H,2,O,尿素,2,乙醛酸,NH,3,、,CO,2,尿囊酸酶,H,2,O,嘌呤的分解,NH,3,、,CO,2,X,(黄嘌呤),黄嘌呤氧化酶,H,(,次黄嘌呤),A,(腺嘌呤),H,2,O,NH,3,G,(鸟嘌呤,),H,2,O

8、NH,3,尿囊酸,尿囊素,黄嘌呤氧化酶,嘌呤的分解代谢,尿素,胞嘧啶核苷+ATP,三、脱氧核糖核苷酸的生成,G T C G A C,DNase:牛胰脱氧核糖核酸酶,可切割双链和单链DNA,产物为5磷酸基和3OH末端的寡核苷酸。,腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶,专门切割核苷酸链末端的磷酸基,产物中有无机磷酸。,A G C T,(de novo synthesis pathway),尿酸:人和猿类及一些排尿酸的动物(鸟类、某些爬虫类和昆虫);,常用的DNA限制性内切酶的专一性,(5磷酸核糖焦磷酸),利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷,经过简单的反应,合成核糖核苷酸的过程,腺苷酸代琥珀酸合成酶 IM

9、P脱氢酶,第一节 核酸的酶促降解,尿素:多数鱼类及两栖类;,先合成嘧啶环,再与在PRPP相连,合成UMP(UMP合成),生物化学 第十二章 核酸降解及核苷酸代谢,尿素:多数鱼类及两栖类;,乙酰,CoA,嘧啶的分解,酸,-,脲基丙酸,二、嘧啶的分解代谢,嘧啶的分解,胞嘧啶,NH,3,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,H,2,O,CO,2,+NH,3,-,丙氨酸,b,-,脲基丙酸,H,2,O,胸腺嘧啶,-,脲基异丁酸,-,氨基异丁酸,二氢胸腺嘧啶,嘧啶的分解代谢,第三节 核苷酸的合成代谢,一、嘌呤核苷酸的合成,二、嘧啶核苷酸的合成,三、脱氧核糖核苷酸的生成,四、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸,一、嘌呤核苷

10、酸的合成,从头合成途径,(,de novo synthesis pathway,),补救合成途径,(,salvage synthesis pathway,),利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷,经过简单的反应,合成核糖核苷酸的过程,利用磷酸核糖、氨基酸、甲酸盐及,CO,2,等简单物质为原料,经过一系列酶促反应,合成核糖核苷酸的途径,(一)嘌呤核苷酸的从头合成,GMP,AMP,嘌呤碱合成的元素来源,CO,2,Asp,甲酰基,(一碳单位),甲酰基,(一碳单位),Gln,(酰胺基),Gly,合成过程,1.,在,PRPP,基础上逐步合成嘌呤环,首先合成,IMP,(,IMP,合成),;,2.,再由,IMP,A

11、MP,和,GMP,1,、,IMP,的合成过程,5-,磷酸核糖的活化,ATP,AMP,磷酸核糖,焦磷酸激酶,PRPP,(,5,磷酸核糖焦磷酸),R-5-P,(,5,磷酸核糖),磷酸核糖焦磷酸酰胺基转移酶,GAR,合成酶,转甲酰基酶,FGAM,合成酶,AIR,合成酶,IMP,的合成过程,腺苷酸代琥珀酸合成酶 ,IMP,脱氢酶,腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ,GMP,合成酶,2,、,AMP,和,GMP,的生成,R-5-P,(,5-,磷酸核糖),ATP,AMP,磷酸核糖,焦磷酸激酶,P,RPP,(磷酸核糖焦磷酸),在,Gly,、一碳单位、,Gln,、,CO,2,及,Asp,的逐步参与下,IMP,AMP,GMP

12、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,嘌呤核苷酸是在,5-,磷酸核糖,基础上进行的;,由,IMP,转化产生,AMP,或,GMP,;,IMP,的合成需,5,个,ATP,,,6,个高能磷酸键;,AMP,或,GMP,的合成又需,1,个,GTP,或,ATP,。,嘌呤核苷酸从头合成,特点,嘌呤核苷酸的相互转变,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,IMP,天冬氨酸,AMP,延胡索酸,利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷,经过简单的反应,合成嘌呤核苷酸的过程,称为补救合成(或重新利用)途径。

13、二)嘌呤核苷酸的补救合成途径,合成过程,磷酸核糖转移酶,嘌呤,+PRPP,A(G)MP+PPi,嘌呤,+1-P-,核糖,嘌呤核苷,核苷磷酸化酶,AMP,ATP,ADP,核苷磷酸激酶,二、嘧啶核苷酸的合成,从头合成途径,(,de novo synthesis pathway,),补救合成途径,(,salvage synthesis pathway,),(一)嘧啶核苷酸的从头合成,嘧啶合成的元素来源,氨甲酰磷酸,天冬氨酸,1,2,3,4,5,6,1.,先合成嘧啶环,再与在,PRPP,相连,合成,UMP,(,UMP,合成),2.,再由,UMP,CMP,合成过程,谷氨酰胺,+,HCO,3,-,氨甲

14、酰磷酸合成酶,II,2ATP,2ADP+Pi,谷氨酸,+,氨甲酰磷酸,1,、,UMP,的合成过程,氨甲酰磷酸合成,氨甲酰磷酸合成酶,UMP,的合成过程,2,、,CMP,的合成,ATP,ADP,尿苷酸激酶,UDP,二磷酸核苷激酶,ATP,ADP,CMP,UTP,CTP,合成酶,谷氨酰胺,ATP,谷氨酸,ADP+Pi,(,NH,3,),(二)嘧啶核苷酸的补救合成,尿嘧啶核苷,+,ATP,尿苷激酶,UMP+ADP,胞嘧啶核苷,+,ATP,尿苷激酶,CMP+ADP,尿嘧啶,+,PRPP,UMP+PPi,UMP,磷酸核糖转移酶,尿嘧啶,+1-,磷酸核糖,尿苷磷酸化酶,尿嘧啶核苷,+Pi,(,N,代表,A,、,G,、,U,、,C,等碱基),1,、脱氧核苷酸的生成,三、脱氧核苷酸的生成,核糖核苷酸还原酶系,

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