核酸的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,*,第八章 核酸的酶促降解 和核苷酸代谢,第一节 核酸的酶促降解,第二节 核苷酸的降解,第三节 核苷酸的合成代谢,第八章 核酸的酶促降解 和核,1,核酸,磷酸,核苷酸,核苷,磷酸-戊糖,碱基,水,解,核酸酶,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,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 核酸的酶促降解,核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖碱基水核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶,2,DNA,RNA,外切酶,内切酶,特定部位的,限制性内切酶,核酸酶,（一）按底物分：,DNA酶，RNA酶，有的酶可作用于DNA和RNA,（二）按作用方式分：,DNARNA外切酶内切酶特定部位的限制性内切酶核酸酶 （,3,3-核酸外切E：如,蛇毒磷酸二酯E,从3OH端开始，生成5-核苷酸,5-核酸外切E：如,牛脾磷酸二酯E,从5OH端开始，生成3-核苷酸,1、核酸外切E：,从核酸链的一端逐个水解下核苷酸的酶（非特异性的）,3-核酸外切E：如蛇毒磷酸二酯E 1、核酸,4,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）,外切核酸酶对核酸的水解位点5 p p p pOHB p p,5,2、核酸内切酶：,特异水解DNA或RNA分子内的磷酸二酯键的酶(特异性强)。,如：,牛胰核糖核酸酶：,切嘧啶核苷3磷酸与相邻核苷酸的3，5磷酸二酯键，生成嘧啶核苷酸,aseT,1,水解鸟苷酸二酯键，生成,2、核酸内切酶：特异水解DNA或RNA分子内的磷酸二酯,6,B B Py B G B B B,HO P P P P P P P OH,牛脾磷酸二酯E,蛇毒磷酸二酯E,牛胰核酸E(RNase,I),RNase,T,1,B B Py B G B,7,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,RNAase T,1,专一性强,内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5 p p p pOHP,8,限制性内切酶,定义：,细菌内存在的一类,能识别水解外源双链DNA的,核酸内切酶。,这些酶主要是从细菌中分离得到，能识别特定的核苷酸顺序，但在细菌本身的DNA中，这些顺序已被甲基化，因而不被水解，也就是说这些酶仅限于,水解外源DNA以保护自身，,故称,限制性,酶。,限制酶都以内切方式水解DNA,产物：5为P，3为OH,限制性内切酶 定义：细菌内存在的一类能识别水解外源双链D,9,限制酶的作用特点：,专一性很强；(对特定核苷酸顺序专一性，而非对一种或几种碱基专一），,对底物DNA有特异的识别位点;,这些位点的长度一般在4-8碱基对范围;,底物通常具有回纹结构;,切割后形成粘性末端或平末端。,限制酶的作用特点：,10,回文结构：,DNA局部双螺旋以某一对称轴旋转180,。,后，与另一侧的互补片段的顺序完全相同的DNA结构,粘性末端：,双链DNA分子经,限制性酶,作用后，每条单链的一端带有,识别顺序中几个互补碱基，,这样的末端称。,5 pGAATTCp3,EcoRI,5pG AATTCp3,3 pCTTAAGp5 3pCTTAA Gp 5,回文结构：DNA局部双螺旋以某一对称轴旋转180。后,11,3、,核酸内切兼外切酶：,例：核酸酶P1，先内切再外切,3、核酸内切兼外切酶：例：核酸酶P1，先内切再外切,12,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,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,13,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。,限制性内切酶的命名和意义Eco R I序号属名种名株名例：E,14,第二节 核苷酸的降解,一、核苷酸的降解,核苷酸酶,核苷酸 核苷 H,2,O Pi,核苷磷酸化酶 核苷水解酶,碱基+戊糖-1-P 碱基+戊糖,（所有生物体）,（植物、微生物，,且只对核糖核苷作用）,第二节 核苷酸的降解一、核苷酸的降解 核,15,二、嘌呤的降解,腺嘌呤,脱氨酶,次黄嘌呤,黄嘌呤氧化酶,鸟嘌呤,脱氨酶,黄嘌呤,黄嘌呤氧化酶,尿囊素,尿酸,(哺乳动物）,（人类、灵长目）,尿囊酸 尿素 CO,2,+NH,3,二、嘌呤的降解 腺嘌呤 脱氨酶 次黄嘌,16,三、嘧啶的降解,尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶,二氢尿嘧啶,-脲基丙酸 二氢,胸腺嘧啶,-丙氨酸 -脲基异丁酸,-氨基异丁酸,CO,2,+NH,3,三、嘧啶的降解尿嘧啶 胞嘧啶,17,主要发生在,肝脏,，常因各种抑制物甚至,生理紧张,导致其中的某些酶缺乏，影响细胞生长。,“从头合成”,途径,（通常情况下占,95%,）,核糖、氨基酸、CO,2,、NH,3,、Pi,核糖核苷酸,辅酶,RNA,脱氧核糖核苷酸,DNA,“补救”,途径,(脑和骨髓),内外源,核酸分解,核苷,碱基、Pi,脱氧核苷,核酸类补品原理所在,可提高康复速度,第三节 核苷酸的合成代谢,主要发生在肝脏，常因各种抑制物甚至生理紧张导致其中的某些酶缺,18,嘌呤核苷酸 嘧啶核苷酸,小分子化合物 小分子化合物,PRPP,IMP,（,具嘌呤环,）乳清酸（,具嘧啶环,）,AMP,PRPP,XMP GMP UMP,(黄嘌呤核苷酸）,一、核糖核苷酸的合成,嘌呤核苷酸 嘧啶核苷酸一、核糖核苷酸的合成,19,嘌呤碱,天冬氨酸,谷氨酰胺,甘氨酸,甲酸,甲酸,CO,2,（一）嘌呤核苷酸的合成,1、“从头合成”途径,嘌呤环的元素来源：,嘌呤碱天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸甲酸甲酸CO2（一）嘌呤核苷酸的,20,CH,2,O P O,OH OH OH,CH,2,O P O,O-P-P OH OH,5-磷酸核糖（R-5-P）,5-磷酸核糖-1-焦磷酸 （PRPP）,CH,2,O P O NH,2,OH OH,a,PRPP激酶,ATP,AMP,GlnGlu+PPi,CH2O P O CH2O,21,特点：,（1）嘌呤核苷酸的合成是直接形成,次黄嘌呤核苷酸（IMP，,又称肌苷酸），然后才转变为其它嘌呤核苷酸。,（2）,5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）,是核苷酸中核糖磷酸部分的供体。,（3）嘌呤的各个原子是在PRPP的C1位置上逐渐加上去的。其关键步骤是从,PRPP和Gln形成5-磷酸核糖胺。,在这个反应中，,C1从a-构型转变为,-构型。,特点：（1）嘌呤核苷酸的合成是直接形成次黄嘌呤核苷酸,22,核酸的酶促降解和核苷酸代谢 课件,23,核苷酸在细胞内合成有两条途径:,从头合成途径：,由氨基酸、磷酸戊酸、CO,2,和NH,3,这些化合物合成核苷酸，叫做,从头合成途径或叫做从无到有途径。,补救途径：,由预先形成的核苷和碱基合成核苷酸叫做,补救途径。,核苷酸在细胞内合成有两条途径:,24,2、补救途径,A AMP,G+PRPP,嘌呤磷酸核糖转移E,GMP+PPi,I IMP,嘌呤,核糖磷酸化酶,核苷,R-1-P Pi,ATP,核苷酸激酶,ADP,核苷酸,2、补救途径A,25,天冬氨酸,NH,3,CO,2,嘧啶环合成后,+磷酸核糖,C(U)MP,(二）嘧啶核苷酸的合成,1、“从头合成”途径,嘧啶环元素来源：,天冬氨酸NH3CO2嘧啶环合成后+磷酸核糖C(U)MP(二）,26,起始反应：,Gln+CO,2,+2ATP,H,2,N-C-O-P+Glu+2ADP+Pi,O,起始反应：Gln+CO2+2ATP,27,2、补救途径,U+PRPP,UMP磷酸核糖,UMP+PPi,转移酶,U+R-1-P,尿苷磷酸化酶,尿苷,ATP,ADP,UMP,2、补救途径U+PRPP UMP磷酸核糖 UMP+,28,二、脱氧核糖核苷酸的生物合成,1、核糖核苷酸的还原,NMP+ATP,激酶,NDP+ADP,NADP,+,硫氧还蛋白还原E,NADPHH,+,硫氧还蛋白-（SH）硫氧还蛋白-S-S,NDP,核糖核苷酸还原E,dNDP+H,2,O,二、脱氧核糖核苷酸的生物合成 1、核糖核苷酸的还原NADP+,29,2、dTMP 的合成,dCMP UMP,dUMP,dTMP,脱氧胸苷,T+脱氧核糖-1-P,2、dTMP 的合成dCMP UMP,30,三、NMP转变为NDP和NTP,在生物合成和能量转换中，核苷酸的活泼形式是NDP和NTP。,NMP+ATP,激酶,NDP+ADP,NDP+ATP,激酶,NTP+ADP,三、NMP转变为NDP和NTP 在生物合成和能量转换,31,各种核苷酸合成的相互关系,32,