生物化学核酸酶促降解和核苷酸代谢课件

,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,*,*,1,1,第十章 核酸酶促降解与核苷酸代谢,核酸怎样分解成核苷酸,核苷酸又怎样进一步分解,生物怎样合成核苷酸,主要内容,2,2,核酸中的含氮碱基,3, 食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核苷酸，再在相关酶作用下，分解产生嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖和磷酸，然后被吸收。, 吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大局部被分解，少局部可再利 用，合成核苷酸。, 人和动物所需的核酸无须直接依赖于食物，只要食物中有足够的磷酸盐，、糖和蛋白质，核酸就能在体内正常合成。,第一节 核酸的酶促降解,4,4,一、核酸酶,二、,限制性内切酶,核酸酶 核苷酸酶 核苷磷酸化酶,核酸,核苷酸 核苷 碱基,+,戊糖,-1-P,磷酸,第一节 核酸酶和核酸的降解,5,5,6,6,核 酸 酶(磷酸二酯酶,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,7,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5,8,8,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,9,9,10,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.coliR菌珠中别离出的一种限制性内切酶,限制酶的命名：E.coR I,第一位： 属名E大写,第二、三位：种名的头两个字母小写co,第四位： 菌株R,第五位： 从该细菌中别离出来的这一类酶的编号,11,11,酶,识别的序列和切口,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,常用的,DNA,限制性内切酶的专一性,12,限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限制图谱、进行DNA序列测定和基因别离、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。,13,13,第二节 核苷酸的降解,二、,嘧啶的降解,一、,嘌呤的降解,核苷酸酶 核苷磷酸化酶,核苷酸 核苷 碱基+脱氧戊糖-1-P,磷酸,14,14,核苷酸的降解过程,15,15,一、嘌呤碱的分解代谢,嘌呤鸟嘌呤和腺嘌呤均经脱氨氧化转变为黄嘌呤再进行降解。由于不同种类的生物的降解酶系不一样，因而降解的终产物也不同：,尿酸(uric acid) ：人类、灵长类、鸟类、爬行动物和大多数昆虫；,尿囊素：非灵长目哺乳动物、腹足类；,尿囊酸：某些硬骨鱼；,尿酸和乙醛酸：大多数鱼类、两栖类；,氨和二氧化碳：海洋腔肠动物和甲壳动物。,16,嘌呤的分解,17,17,尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。,痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。,18,二,嘧啶的分解,胞苷脱氢酶,尿苷酶,胞苷 尿苷 尿嘧啶,脱氧胸苷酶,脱氧胸苷 胸腺嘧啶,NH,3,核糖,脱氧核糖,19,嘧啶的分解,20,20,第二节 核苷酸的生物合成代谢,21,一、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,2,、嘧啶核苷酸的生物合成,(1),从头合成途径,(2),补救合成途径,22,1,、嘌呤核苷酸的生物合成,(1),从头合成途径,由5-磷酸核糖-1-焦磷酸5-PRPP开始，先合成次黄嘌呤核苷酸，然后由次黄嘌呤核苷酸IMP转化为腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。,嘌呤环合成的前体：CO2 、甲酸盐、Gln、Asp、Gly,嘌呤环的元素来源及掺入顺序,A. Gln提供-NH2：N 9,B. Gly：C4、C5、N7,C. 5.10-甲川FHFA：C8,D. Gln提供-NH2：N3,闭环,E CO2：C 6,F. Asp提供-NH2：N 1,G 10-甲酰THFA：C 2,23,来自谷氨酰胺的酰胺氮,来自“甲酸盐,来自天冬氨酸,来自甘氨酸,来自,CO,2,来自“甲酸盐,24,IMP,合成概况：,R-5-P5-,氨基咪唑核苷酸，形成了咪唑环，,第一阶段,:,5-氨基咪唑核苷酸IMP，在5-氨基咪唑核苷酸分子上形成另一个环状结构嘧啶环，形成IMP。,第二阶段,:,25,5-,磷酸核糖焦磷酸,5-,磷酸核糖胺,甘氨酸,甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨咪核苷酸,5-,氨基咪唑核苷酸,5-,氨基咪唑,-4-,羧核苷酸,IMP,的 生物合成,5-,氨基咪唑,-4-,琥珀基,-,甲酰胺核苷酸,5-,氨基咪唑,-4-,氨甲酰核苷酸,5-,甲酰氨基咪唑,-4-,氨甲酰核苷酸,次黄嘌呤核苷酸IMP,甲酰,THFA,延胡索酸,甲酰,THFA,FH4,FH4CHO,26,IMP,转变为,GMP,和,AMP,27,2补救途径salvage pathway,利用已有的碱基和核苷合成核苷酸, 磷酸核糖转移酶途径重要途径,嘌呤碱和5-PRPP在特异的磷酸核糖转移酶的作用下生成嘌呤核苷酸,phosphoribosyl transferase,28,(,a,denine,p,hosoho,r,ibosyl,t,ransferase),(,h,ypoxanthine-,g,uanine,p,hosoho,r,ibosyl,t,ransferase),嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡。,Lesch-Nyan,综合症就是由于次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷，,AMP,合成增加，大量积累尿酸，肾结石和痛风。,29,核苷激酶途径,腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下转化为腺嘌呤核苷，后者在核苷磷酸激酶的作用下与ATP反响，生成腺嘌呤核苷酸。,碱基,+,核糖,-1-,磷酸,核苷磷酸化酶,核苷,+ Pi,腺苷,+ ATP,腺苷激酶,腺苷酸,+ ADP,30,节约能量和一些氨基酸的消耗。,有些组织如脑、骨髓不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进行嘌呤核苷酸的补救合成。,HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综合症。,嘌呤核苷酸补救合成的生理意义,31,先合成嘧啶环,，然后再和,PRPP,作用形成核苷酸。,相同处,：都有从头合成途径和补救途径。,UMP,CMP,TMP,与嘌呤核苷酸合成的,显著不同处,：,2,嘧啶核苷酸的生物合成,32,嘧啶环上各原子的来源,天冬氨酸,CO,2,NH,3,N,N,C,C,C,C,6,5,4,3,2,1,H,2,N-CO-,P,氨甲酰磷酸,合成前体：,氨甲酰磷酸,、,Asp,33,1 尿苷酸UMP的合成：, 从头合成途径De novo synthesis,第一阶段：合成氨甲酰磷酸,第二阶段,:,嘧啶核的形成,第三阶段：形成尿苷酸,34,尿嘧啶核苷酸合成途径,35, 补救途径salvage pathway,尿苷磷酸化酶,Ura,R-1-P,Pi,U,（尿苷）,尿苷激酶,UMP,ATP,ADP,尿嘧啶磷酸核糖转移酶,Ura,PRPP,PPi,36,嘧啶核苷酸补救合成途径,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,37,2 胞苷酸CMP的合成,UMP CMP,+ NH,3,38,补救途径,Cyt + PRPP,CMP + PPi,胞苷激酶,CMP,C,ATP,ADP,(,胞苷,),39,3 脱氧核苷酸的合成, 核苷二磷酸的复原,40,核糖核苷酸的复原反响,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,核苷二磷酸复原酶,NADP,+,NADPH+H,+,硫氧还蛋白还原酶,FAD,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,41, 脱氧胸苷酸dTMP的合成,UMPdTMP,要解决二个问题,:,糖基的脱氧,碱基的甲基化，先脱氧后甲基化，高等动物中,在,DP,水平上脱氧，在,MP,水平上甲基化,UMP UDP dUDP dUMP dTMP,-(O),+ CH,3,42,核苷酸的合成及相互关系,43,43,3,、嘌呤核苷酸合成代谢的调节,44,44,核苷酸合成抑制剂,45,45,甘氨酸,谷氨酰胺酰胺基,甲酸盐,CO,2,甲酸盐,天冬氨酸,46,46,氨甲酰磷酸,天冬氨酸,一、选择题,1、嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自以下哪种化合物？ ,A、甘氨酸 B、天冬氨酸 C、丙氨酸 D、谷氨酸,2、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自 ,A、Gly B、Gln C、ASP D、甲酸,3、dTMP合成的直接前体是： ,A dUMP B、TMP C、TDP D、dUDP,二、名词解释,核苷酸的从头合成和补救途径,47,48,核苷酸代谢,1嘌呤核苷酸从头合成时首先合成的前体是 ,A.CMP B.AMP C.IMP,D.XMP E.ADP,2以下关于嘌呤核甘酸从头合成的表达哪项是正确的 ,A.嘌呤环的氨原子于均来自氨基酸的氨基,B.合成过程中不会产生自由嘌呤碱,C.氨基甲酰磷酸为嘌呤环提供氨甲酰基,D.由IMP合成AMP和GMP均由ATP供能,E.次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化IMP转变成CMP,48,49,3人体内嘌呤苷酸分解代谢的主要终产物是 ,A.尿素 B.肌酸 C.肌酸肝,D.尿酸 E.-丙氨酸,4最直接联系核苷酸合成与糖代谢的物质是 ,A .葡萄糖 B.6-磷酸葡萄糖 C.1-磷葡萄,糖 二磷酸果糖 E.5-磷酸核糖,5嘧啶环中的两个氮原子来自 ,A.谷氨酰胺和氨 B.谷氨酰胺和天冬酰胺,C.谷氨胺和谷氨酸 D.谷氨酸和氨基甲酰磷酸,E.天冬氨酸和氨基甲酰磷酸,49,50,6以下哪种物质不是嘌呤核苷从头合成的直接原料 ,A.甘氨酸 B.天冬氨酸 C.谷氨酸,D.CO2 E.一碳单位,7HGPRT次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶参与下哪种反响 ,A.嘌呤核苷酸从头合成 B.嘧啶核苷酸从头合成,C.嘌呤核苷酸补救合成 D.嘧啶按苷酸补救合成,E.嘌呤核苷酸分解代谢,8嘧啶核苷酸合成中，生成氨基甲酰磷酸的部位是 ,A.线粒体 B.微粒体 C.胞浆,D.溶酶体 E.细胞核,50,51,9能在全内分解产生-氨基异丁酸的核苷酸是 ,A.CMP B.AMP C.TMP,D.UMP E.IMP,10嘧啶核苷酸从头合成的特点是 ,A.在5-磷酸核糖上合成碱基 B.由FH4提供一碳单位,C.先合成氨基甲酰磷酸 D.甘氨酸完整地参入,11. 以下哪种物质的合成需要谷氨酰胺分子上的酰胺基 ,A.TMP上的两个氮原子 B.嘌呤环上的两个氮原子,C.UMP上的两个氮原子 D.嘧啶环上的两个氮原子,E.腺嘌呤上的氨基,51,52,1以下哪些情况可能与痛风症的产生有关 ,A.嘌呤核苷酸分解增加 B.嘧啶核苷酸合成增加,C.尿酸生成过多 D.尿酸排泄障碍,E.以上说法均正确,2嘌呤核苷酸合成和嘧核苷酸合成共同需要的物质是 ,A.延胡索酸 B.天冬氨酸 C.谷氨酰胺,D.5-磷酸核糖 E.以上说法均正确,52,53,问答题：简述核苷酸的生物学功能,1作为核酸合成的原料。,2构成能量物质，如ATP、GTP、CTP等。,3参与代谢和生理调节，如cAMP是体内重要第二信使物质，参与信号转导。,4组成辅酶,如腺苷是多种辅酶的组成局部。,5组成活性中间代谢物。核苷酸是多种活性中间代谢物的载体，如：UDP-葡萄糖，CDP-苷油二酯、SAM等。,53,