核酸降解与核苷酸代谢

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,*,第六章 核酸降解与核苷酸代谢,一核酸酶促降解,二核苷酸的分解代谢,三核苷酸的生物合成,1,一、核酸降解,在胃中核蛋白酸水解为核酸和蛋白质，核酸在小肠被胰核酸酶（包括,DNase,、,RNase,）降解为嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸和寡核苷酸。磷酸二酯酶协同胰核酸酶进行消化，水解为单核苷酸。,肠黏膜细胞中还有核苷酸酶,(,磷酸单酯酶,),，水解核苷酸为核苷和,Pi,。,脾、肝等组织中的核苷酶进一步水解核苷为戊糖和碱基。,2,核酸,核苷酸,磷酸,核苷,戊糖,碱基,（嘌呤碱，嘧啶碱）,核酸酶,核苷酸酶,核苷酶,3,核酸酶,(Nuclease),核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水解酶，包括核糖核酸酶,(RNase),和脱氧核糖核酸酶,(DNase),，其中能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶,(endonuclease),，从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶,(exonuclease),。,4,核酸酶,(Nuclease),RNA: RNase(,酶稳定、耐高温,),DNA: DNase(,种类多、工具酶,),核酸内切酶 磷酸二酯酶,核酸外切酶 磷酸单酯酶,非特异性,特异性,作用类别：,5,二、核苷酸的分解代谢,磷酸单酯酶或核苷酸酶可催化核苷酸的水解，而特异性强的磷酸单酯酶只能水解,3-,核苷酸或,5-,核苷酸。,催化核苷水解的酶有两类，即核苷磷酸化酶和核苷水解酶,（核苷磷酸化酶）,核苷,+ Pi,嘌呤或,嘧啶,+,戊糖,-1-P,（核苷水解酶）,核苷,+ H,2,O,嘌呤或嘧啶,+,戊糖,核苷磷酸化酶,存在广泛，反应可逆,核苷磷酸化酶,主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷无作用。,6,核苷酸,分解,7,1.,嘌呤碱的分解,次黄嘌呤,黄嘌呤,尿酸（醇式）,G,NH,3,尿素,NH,3,+ CO,2,（微生物）,8,嘌呤核苷酸三级水平的降解,9,嘌呤核苷酸分解的三级脱氨,10,嘌呤分解中的脱氨作用,嘌呤碱的分解首先是水解脱氨，脱氨作用也可以在核苷或核苷酸的水平上进行。动物组织,腺嘌呤脱氨酶,含量极,少,，而腺嘌呤,核苷脱氨酶,及腺嘌呤,核苷酸脱氨酶的活性较高,，因此腺嘌呤的脱氨分解主要在核苷或核苷酸水平上进行。鸟嘌呤脱氨酶分布广，脱氨分解主要在该酶的作用下进行。,11,嘌呤的分解,12,尿酸生成,13,正常人血浆中尿酸含量为,20-60mg/L,，超过,80mg/L,时，尿酸盐晶体会沉积在关节、软组织、软骨、肾等部位，导致关节炎、尿路结石以及肾脏疾病，即“痛风症”。,摄取大量嘌呤食物或尿酸排泄障碍时易患痛风症。,临床上用“别嘌呤醇”治疗痛风症，机理：别嘌呤醇的结构与次黄嘌呤相似，是黄嘌呤氧化酶的竞争性抑制剂。,14,嘧啶碱的分解,不同生物嘧啶碱的分解过程也不一样，一般情况下含氨基的嘧啶要先水解脱去氨基，脱氨基也可以在核苷或核苷酸水平上进行。,15,2.,嘧啶碱的分解,-NH,2,二氢尿嘧啶,脲基丙酸,丙氨酸,H,2,O,H,2,O,（开环）,16,嘧啶还原途径的分解,-CH,3,17,嘧啶分解,18,其中二氧化碳经呼吸道排出体外，氨在肝脏合成尿素经肾脏排出，,-,丙氨酸经转氨、氧化以及脱羧作用生成乙酰,CoA,进入,TCA,循环。一部分,-,氨基异丁酸经肾脏排出，另一部分经转氨、氧化等作用生成琥珀酰,CoA,进入,TCA,循环,.,19,三、核苷酸生物合成,基本途径,从头合成,半合成（补救合成）,（,CO,2,/NH,3,/AA/,戊糖） 核苷酸,dNTP,分解的现成嘌呤、嘧啶,20,核苷酸合成的两条途径,补救途径 从头合成,核苷,碱基,脱氧核苷,核糖、氨基酸、,CO,2,、,NH,3,核糖核苷酸,脱氧核苷酸,DNA,辅酶,RNA,21,嘌呤环元素的来源,（一）嘌呤核苷酸的生物合成,N,5,N,10,-,次甲基,四氢叶酸,22,磷酸核糖基焦磷酸（,PRPP,）,23,嘌呤核苷酸的全程合成总图,24,由,IMP,合成,AMP,和,GMP,25,嘌呤核苷酸的补救途径,Salvage Synthesis of Pu-Nt,利用现成的腺嘌呤、次黄嘌呤和鸟嘌呤通过,磷酸核糖基转移酶,实现,AMP,、,IMP,、,GMP,的补救合成。,人体细胞大多为全程合成，但脑中多通过补救途径合成。,26,嘌呤核苷酸的补救合成,腺嘌呤,+ PRPP AMP + PPi,次黄嘌呤,+ PRPP IMP + PPi,鸟嘌呤,+ PRPP GMP + PPi,磷酸核糖基转移酶催化,27,嘌呤核苷酸的补救合成,28,（二）嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶环元素的来源,氨甲酰磷酸,天冬氨酸,29,氨甲酰磷酸合成氨甲酰,Asp,30,乳清酸的合成,氨甲酰,Asp,二氢乳清酸,乳清酸,31,乳清酸合成,UMP,乳清酸,乳清苷酸,32,嘧啶核苷酸的全程合成：由乳清酸合成,UMP,p397,33,UTP,合成,CTP,CTP,合成酶,34,嘧啶核苷酸的补救合成,UMP,磷酸核糖基转移酶,尿嘧啶,+ PRPP , UMP + PPi,尿嘧啶磷酸化酶,尿嘧啶,+ 1-P-R ,尿嘧啶核苷,+ Pi,尿苷激酶,尿嘧啶核苷,+ ATP UMP + ADP,胞嘧啶不能与,PRPP,作用。但,尿苷激酶,胞嘧啶核苷,ATP CMP+ADP,35,（三）磷酸核苷酸的合成,1 .AMP,生成,ATP,AMP,激酶,AMP + ATP , 2ADP,glycolytic enzymes or oxidative phosphorylation,ADP ATP,2 .ATP,通过核苷单磷酸激酶生成其他,NDP,ATP + NMP , ADP + NDP,3.NTP,的生成,核苷二磷酸激酶,XTP,+ NDP,XDP,+ NTP,36,（四）脱氧核糖核苷酸的合成,以核糖核苷酸为原料，通过核糖核苷酸还原酶 将核糖分子,还原,为脱氧核糖。核糖核苷酸必须先行转化为二磷酸核苷酸,(NDP),水平，再还原为脱氧核苷二磷酸,.,除需还原酶外，还需另两种氧还蛋白参与，即硫氧还蛋白和谷氧还蛋白。,产物为,dNDP,。,进一步在激酶的作用下形成相应的,dNTP,。,37,脱氧核苷酸的合成,核糖核苷酸还原酶,38,核糖核苷酸还原酶催化核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸,p399,核糖核苷酸还原酶,谷氧还蛋白,O,P-P-,CH,2,N,OH,OH,O,P-P-,CH,2,N,OH,H,硫氧还蛋白,SH,SH,硫氧还蛋白,S,S,谷氧还蛋白,S,S,谷氧还蛋白,SH,SH,FAD,FADH,2,GSSG,2GSH,NADPH+H,+,NADP,+,核糖核苷酸还原酶,核糖核苷二磷酸,脱氧核糖核苷二磷酸,硫氧还蛋白,还原酶,谷氧还蛋白,还原酶,谷胱甘肽还原酶,39,dTMP,的生物合成,存在两种不同途径：补救和全程合成,补救途径以完成的胸腺嘧啶为原料，先生成,dT,，再形成,dTMP,。,胸苷酸磷酸化酶,胸腺嘧啶,+,脱氧核糖,-1-P , dT,dT kinase,dT+ATPdTMP+ADP,40,胸苷酸的合成,41,dTMP,的生物合成,全程合成途径以,dUMP,为原料,N,5,N,10,-,亚甲基,THFA,为甲基供体，由,dTMP,合酶催化生成。,42,dNTP,的生成,43,1,核酸的酶促降解,核糖核酸酶,、,脱氧核糖核酸酶,、,限制性内切酶,2,核苷酸的降解,3,核苷酸的合成代谢,（,1,）核糖核苷酸的生物合成,嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径,嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径,（,2,）脱氧核苷酸的生物合成,核糖核苷酸的还原,脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,第六章 核酸的酶促降解和核苷酸的代谢,44,四、辅酶核苷酸的合成,NAD,的合成,45,NAD,的合成过程,46,FMN,、,FAD,的合成,黄素激酶,核黄素 ,ATP FMN + ADP,Mg,2+,FAD,焦磷酸化酶,FMN + ATP FAD + PPi,47,FAD,的合成,48,CoA,的合成,49,G o H o m e,50,