第十一章 核苷酸代谢.ppt

四川农业大学精品课程系列,第十一章 核苷酸的分解代谢,生 物 化 学,四川农业大学生物化学精品课程组,核苷酸代谢,本章重点讨论核酸酶的类别和特点，以及核苷酸的生物合成和分解代谢。,第一节,核酸的酶促降解,第三节,核苷酸的合成代谢,第二节,核苷酸的分解代谢,核酸的酶促降解,一、,核酸酶,二、,限制性内切酶,核酸酶 核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶,核酸 核苷酸 核苷 碱基,+,戊糖,磷酸,核 酸 酶,1,、核酸酶的分类,（,1,）,根据对底物的 专一性分为,（,2,）根据切割位点分为,核糖核酸酶,(,RNase,),脱氧核糖核酸酶,(,DNase,),非特异性核酸酶,核酸内切酶,核酸外切酶,2,、,核酸酶的作用特点,外切核酸酶对核酸的水解位点,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,5,得,3,）,蛇毒磷酸二酯酶,（,3,端外切,3,得,5,）,内切核酸酶对,RNA,的水解位点示意图,5,p,p,p,p,OH,Py,Pu,Py,Py,1,p,p,p,G,A,C,U,p,p,p,G,A,3,RNAase,I,RNAase,I,RNAase,T,1,RNAase,T,1,Pu,：,嘌呤,Py,：,嘧啶,限制性内切酶,类 型,命 名,意 义,原核生物中存在着一类能识别外源,DNA,双螺旋中,4-8,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,，并在此序列的某位点水解,DNA,双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶（,ristriction,endonuclease,）。,限制性内切酶类型,I,型：分子量大于,10,5,，多亚基，需,S-,腺苷蛋氨酸、,ATP,和,Mg,2+,，识别位点与切割位点相差甚远，产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶,.,型：分子量小于,10,5,，需,Mg,2+,，切割位点位于识别 位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。,型：识别位点为,5-7bp,的非对称序列,，,切割位点在顺序之外离识别 序列,5-10bp切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰的多功能酶,.,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 G G G,G G G C C C,Bam H I,Alu,I,Bgl,I,Eco R 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（,Ecoli,）,R,菌珠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，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的,DNA,分子。,核 苷 酸 的 降 解,2,、,嘧啶的降解,1,、,嘌呤的降解,核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶,核苷酸 核苷 碱基,+,（脱氧）戊糖,磷酸,嘌呤的分解,嘧啶的分解,核苷酸的合成代谢,一、,核糖核苷酸的生物合成,二、,脱氧核糖核苷酸的生物合成,三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷,三磷酸（自学）,四、,各种核苷酸的相互转变,核糖核苷酸的,生物合成,1,、嘌呤核苷酸的生物合成,(1),从头合成途径,(2),补救途径,(,自学,),2,、嘧啶核苷酸的生物合成,(1),从头合成途径,补救合成途径,(,自学,),嘌呤核苷酸的从头合成途径,3,、,IMP,转变为,AMP,和,GMP,1,、,嘌呤环上原子的来源,2,、,IMP,的从头合成,嘌呤环上各原子的来源,N,3,N,9,N,7,N,1,C,2,C,6,C,4,C,5,C,8,来自谷氨酰胺的酰胺氮,来自甲酸,来自甲酸,来自天冬氨酸,来自甘氨酸,来自,CO,2,IMP,的生物合成,一碳基团,代谢,IMP,转变为,GMP,和,AMP,嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）,磷酸核糖转移酶,嘌呤,+PRPP,A(G)MP+PPi,嘌呤,+1-P-,核糖,嘌呤核苷,A(G)MP,ATP,ADP,嘧啶核苷酸从头合成途径,c,、,UMP,转变为,CTP,CTP,CTP,合成酶,ATP,Gln,H,2,O,UMP,UDP,UTP,a,、,嘧啶环上原子的来源,b,、,UMP,的从头合成,嘧啶环上各原子的来源,来自天冬氨酸,来自,CO,2,来自,NH,3,N,N,C,C,C,C,6,5,4,3,2,1,尿嘧啶核苷酸合成途径,嘧啶核苷酸补救合成途径（自学）尿嘧啶,+PRPP,尿嘧啶,+1-P-,核糖,尿嘧啶核苷,+ATP,UMP+PPi,尿嘧啶核苷,+Pi,UMP+ADP,脱氧核苷酸的合成,2,、,脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,1,、,脱氧核苷酸的合成,核糖核苷酸的还原反应,硫氧还蛋白,核糖核酸还原酶系,硫氧还蛋白还原酶,核糖核苷酸还原酶,NADP,+,NADPH+H,+,硫氧还蛋白还原酶,FAD,核糖核苷酸还原酶（,B1,和,B2,）,ATP、Mg,2+,硫氧还蛋白（还原型）,SH,SH,硫氧还蛋白（氧化型）,S,S,O,P-P-CH,2,N,OH,OH,核糖核苷二磷酸,O,P-P-CH,2,N,OH,H,+H,2,O,脱氧核糖核苷二磷酸,脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,胸腺嘧啶核苷酸合成酶,NADPH+H,+,+Ser,NADP,+,+Gly,N,5,、,N,10,亚甲基,FH,4,FH,2,二氢,叶酸还原酶,Ser,羟甲基,转移酶,O,N,HN,O,dR,-P,CH,3,O,N,HN,O,dR,-P,dUMP,dTMP,核苷酸的合成及相互关系,氨基酸与一碳基团代谢,1,、,一碳基团（一碳单位）的概念,2,、,一碳基团和氨基酸代谢,Gly,、,Ser,、,Thr,、,His,都可以作为一碳基团的供体。,3,、一碳基团的利用：参与合成反应，如磷脂、核苷酸等的合成。,一碳基团,在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括,CO,2,），,称为,一碳基团,。,一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶的生物合成,一碳基团转移酶的辅酶,：,FH,4,一碳基团四氢叶酸化合物的结构和命名,-,CH=NH,亚氨甲基,H-CO-,甲酰基,-CH,2,OH,甲醇基,-CH=,次甲基,-CH,2,-,亚甲基,-CH,3,甲基,叶酸和 四氢叶酸（,FH,4,）,叶酸,四氢叶酸,H,H,10,5,N,5,，N,10,-CH,2,-FH,4,N,5,-CHO-FH,4,CH,2,CHO,一碳基团的来源与转变,S-,腺苷蛋氨酸,N,5,-CH,2,-FH,4,N,5,N,10,-,CH,2,-FH,4,N,5，,N,10,=CH-FH,4,N,10,-CHO-FH,4,N,5,，,N,10,-CH,2,-FH,4,还原酶,N,5,，,N,10,-CH,2,-FH,4,脱氢酶,环水化酶,丝,氨酸,组氨酸苷氨酸,参与,甲基化,反应,为,胸腺嘧啶,合成提供,甲基,参与,嘌呤,合成,FH,4,FH,4,FH,4,HCOOH,H,2,O,NAD,+,NDAH+H,+,NAD,+,NDAH+H,+,H,+,参与,嘌呤,合成,