核酸的降解和核苷酸代谢

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,*,核酸的降解和核苷酸代谢,1,核苷酸的生物学功能：, 作为核酸合成的原料（主要功能）, 体内能量的利用形式（,ATP GTP UTP CTP,）, 参与代谢和生理调节（,cAMP cGMP,）, 组成辅酶（,NAD FAD NAD,+,NADP,+,HSCoA,）, 活化中间代谢物（,UDPG CDP-,胆碱,SAM,等）,2,何处去？,进入磷酸戊糖途径,或,重新合成核酸,分解,合成,第一节 核酸和核苷酸的分解代谢,3,一、核酸的解聚作用,核酸酶：,作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶,.,按其作用位置分为,:,1.,核酸外切酶：,作用于核酸链的末端（,3,端或,5,端），逐,个水解下核苷酸。,脱氧核糖核酸外切酶：只作用于,DNA,核糖核酸外切酶,:,只作用于,RNA,2.,核酸内切酶,:,从核酸分子内部切断,3,，,5,-,磷酸二酯键。,3.,限制性内切酶：,在细菌细胞内存在的一类能识别并水解外,源双链,DNA,的核酸内切酶，可用于特异切割,DNA,常作为工具酶。,4,核酸外切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,）,DNA/RNA,蛇毒磷酸二酯酶,（,3,端外切,3,得,5,）,DNA/RNA,5,限制性内切酶,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。,6,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,Hin,d ,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,7,二、核苷酸的降解,核苷酸酶 核苷磷酸化酶,核苷酸 核苷 碱基,+,戊糖,-1-P,磷酸,核苷水解酶,碱基,+,核糖,（广泛存在）,（主要存在于植物、微生物）,8,腺嘌呤 鸟嘌呤,H,2,O,H,2,O,NH,3,NH,3,次黄嘌呤,黄嘌呤,H,2,O+O,2,H,2,O,2,H,2,O+O,2,H,2,O,2,尿囊素 尿酸,H,2,O CO,2,+H,2,O,2,2H,2,O+O,2,尿囊酸 尿素,+,乙醛酸,H,2,O 2H,2,O,4NH,3,+ 2CO,2,（人类和灵长类动物、爬虫、鸟类）,（灵长类以外的哺乳动物）,(,植物、某些硬骨鱼,),（鱼类、两栖类）,（微生物）,腺嘌呤脱氨酶,鸟嘌呤脱氨酶,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤,氧化酶,尿酸氧化酶,尿囊,素酶,尿囊酸酶,脲酶,1.,嘌呤碱的分解代谢,9,腺嘌呤核苷酸脱氨酶,腺嘌呤核苷酸 腺嘌呤核苷 腺嘌呤,次黄嘌呤核苷酸 次黄嘌呤核苷,次黄嘌呤,腺嘌呤核苷脱氨酶,腺嘌呤脱氨酶,H,2,O,-,NH,3,H,2,O,-,NH,3,H,2,O,-,NH,3,H,2,O Pi,H,2,O Pi,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,H,2,O Pi,Pi R-1-P,10,尿酸与痛风症的关系,血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中沉积，,形成,痛风症,。,受累组织器官：关节,软骨,肾,软组织,病变： 关节炎,肾病,尿路结石,病因： 高嘌呤饮食,核酸大量分解,肾病,治疗药物：别嘌呤醇,11,别嘌呤醇作用的机理：,别,嘌呤醇：,别黄,嘌呤,底物类似物经酶,作用后成为酶的,灭活物，称之为,自杀作用物。,自杀性底物,别,嘌呤醇,别黄,嘌呤,黄嘌呤氧化酶,12,胞嘧啶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶,H,2,O NH,3,NAD(P)H+H,+,NAD(P),+,H,2,O,-,丙氨酸,-,脲基丙酸,H,2,O,胸腺嘧啶 二氢胸腺嘧啶,NAD(P)H+H,+,NAD(P),+,H,2,O,-,氨基异丁酸,-,脲基异丁酸,H,2,O,胞嘧啶脱氨酶,二氢尿嘧啶脱氢酶,二氢嘧啶酶,脲基丙酸酶,二氢尿嘧啶脱氢酶,二氢嘧啶酶,脲基丙酸酶,NH,3,+CO,2,+,NH,3,+CO,2,+,2.,嘧啶碱的分解代谢,13,一,嘌呤核苷酸的合成代谢,两条途径：,1.,从头合成途径（,de novo synthesis,）,:,不以现成的碱基为原料，而是以磷酸核糖,氨基酸,一碳单位,CO,2,等简单物质为原料，经过一系列酶,促反应，合成嘌呤核苷酸的过程。,（主要合成途径，肝组织进行此途径）,2.,补救合成途径（,salvage pathway,）,:,利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，,合成嘌呤核苷酸的过程。,（脑,骨髓等只能进行此途径）,第二节、核苷酸的生物合成,14,组织：,肝,小肠粘膜及胸腺,细胞内定位：,细胞液,嘌呤环中各,碳、氮原子的来源：,（一）嘌呤核苷酸的从头合成,甲酸盐,甲酸盐,15, 5-,磷酸核糖 次黄嘌呤核苷酸（,IMP,）,合成途径,两个阶段：,5-,磷酸核糖 次黄嘌呤核苷酸（,IMP,）,IMP AMPGMP,转酰胺酶,16,关键酶,合成酶,甲酰,FH4,17, IMP AMPGMP,6,6,2,2,18,（二） 嘌呤核苷酸的补救合成,两个酶：, 腺嘌呤磷酸核糖转移酶（,APRT,）, 次黄嘌呤,(,鸟嘌呤,),磷酸核糖转移酶（,HGPRT,）,反应： 腺嘌呤 ,PRPP AMP,PPi,次黄嘌呤 ,PRPP IMP,PPi,鸟嘌呤 ,PRPP GMP,PPi,人体内还有腺苷激酶，能使腺嘌呤核苷磷酸化，生成,AMP,腺嘌呤核苷,AMP,APRT,HGPRT,HGPRT,腺苷激酶,ATP ADP,19,补救合成的特点：,过程简单，耗能少。,补救合成的生理意义：, 减少能量和氨基酸的消耗, 弥补某些组织（脑、骨髓）不能,从头合成嘌呤核苷酸的不足。,20,（三） 嘌呤核苷酸生物合成（从头合成）的调节,5-,磷酸核糖焦磷酸,5-,磷酸核糖胺,IMP,GMP,AMP,21,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,二,嘧啶核苷酸的合成,（一）嘧啶核苷酸的从头合成,嘧啶环由氨甲酰磷酸和,天冬氨酸合成的,22,从头合成途径, 尿嘧啶核苷酸,(UMP),的合成,23,尿苷酸激酶,二磷酸核苷激酶,CTP,合成酶,乳清酸焦磷酸化酶,尿嘧啶核苷酸的合成代谢,24, CTP,的合成,(dTMP),25,（二） 嘧啶核苷酸的补救合成, 嘧啶,(UT),PRPP,嘧啶核苷酸,PPi,尿嘧啶 ,1-,磷酸核糖 尿嘧啶核苷 ,Pi,尿嘧啶核苷 ,ATP UMP,ADP,胞嘧啶核苷 ,ATP CMP,ADP,嘧啶 磷酸核糖转移酶,尿苷 磷酸化酶,尿苷激酶,尿苷激酶,26,（三）嘧啶核苷酸生物合成（从头合成）的调节,CPS-,天冬氨酸,氨基甲酰,转移酶,CTP,合成酶,27,三、脱氧核糖核苷酸的合成, 核糖核苷酸的还原, dADPdGDPdUDPdCDP,的生成,28,核糖核苷酸还原酶示意图,底物特异性调节位点,酶 活 性调节位点,活性位点,R1,亚基,R2,亚基,（,+,）,（,-,）,UDP,，,CDP,ADP,，,GDP,29,核糖核苷酸的还原反应,FAD,核糖核苷酸还原酶,ATP,、,Mg,2+,硫氧还蛋白,SH,SH,硫氧还蛋白,S,S,硫氧还蛋白还原酶,核糖核苷二磷酸,+ H,2,O,脱氧核糖核苷二磷酸,FADH,2,谷氧还蛋白,S,S,谷氧还蛋白,SH,SH,NADP,+,NADPH+H,+,谷氧还蛋白还原酶,O,P-P-,CH,2,N,OH,OH,O,P-P-,CH,2,N,OH,H,GSSG,2GSH,谷胱甘肽还原酶,30,核苷,(,脱氧核苷）一磷酸 到核苷,(,脱氧核苷）二（或三）,磷酸的转化，是在激酶的催化下完成的。,如：,31,2.,脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,胸腺嘧啶核苷酸合成酶,N,5,、,N,10,-CH,2,-,FH,4,FH,2,二氢叶酸还原酶,NADPH+H,+,+Ser,NADP,+,+Gly,Ser,羟甲基转移酶,O,N,HN,O,dR-P,CH,3,O,N,HN,O,dR-P,dTMP,dUMP,32,核苷酸的合成及相互关系,33,