第33章核酸降解--第33章核酸降解和核苷酸代谢资料课件

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,*,第33章 核酸的降解和核苷酸代谢,第33章 核酸的降解和核苷酸代谢,1,第,33,章 核酸的降解和核苷酸代谢,核酸和核苷酸的降解代谢,核苷酸的生物合成,辅酶核苷酸的生物合成,第33章 核酸的降解和核苷酸代谢核酸和核苷酸的降解代谢,2,一、核酸和核苷酸的降解,核酸,核苷酸,核酸酶,（磷酸二酯酶）,核苷 +磷酸,核苷酸酶,（磷酸单酯酶）,戌糖-1-磷酸 +碱基,（嘌呤或嘧啶碱）,核苷磷酸化酶,一、核酸和核苷酸的降解核酸核苷酸核酸酶（磷酸二酯酶）核苷,3,一、核酸和核苷酸的降解,1、核酸的解聚,磷酸二酯酶,（核酸酶）,核糖核酸酶 核酸内切酶,脱氧核糖酸酶 核酸外切酶,磷酸二酯酶,（核酸酶）,也有非特异性的磷酸二酯酶，如蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸,二酯酶（均为核酸外切酶），对核糖核酸和脱氧核糖核酸均,能水解，但前者是从核苷酸链的3-端开始，逐个水解下来5,-核苷酸，后者从核苷酸链的5-端开始，逐个水解下来3-核,苷酸。,一、核酸和核苷酸的降解1、核酸的解聚磷酸二酯酶核糖核酸酶,4,一、核酸和核苷酸的降解,1、核酸的解聚,蛇毒磷酸二酯酶,牛脾磷酸二酯酶,一、核酸和核苷酸的降解1、核酸的解聚蛇毒磷酸二酯酶牛脾磷酸二,5,一、核酸和核苷酸的降解,1、核酸的解聚,蛇毒磷酸二酯酶,牛脾磷酸二酯酶,5,3,一、核酸和核苷酸的降解1、核酸的解聚蛇毒磷酸二酯酶牛脾磷酸二,6,一、核酸和核苷酸的降解,2、核苷酸的降解,磷酸单酯酶,（核苷磷酸化酶）,3-核苷酸酶,也有非特异性的磷酸单酯酶，对一切核苷酸均能作用，无论,磷酸基在2、3或5位置均可被水解下来。,5-核苷酸酶,核苷 +磷酸,核苷 +H2O,碱基 +戌糖-1-磷酸,碱基 +戌糖,核苷磷酸化酶,核苷水解酶,（对脱氧核糖核苷不起作用）,一、核酸和核苷酸的降解2、核苷酸的降解磷酸单酯酶3-核苷酸,7,一、核酸和核苷酸的降解,3、嘌呤碱的分解,嘌呤碱的分解首先是在各种脱氨酶的作用下水解脱去氨基。,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,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,腺嘌呤核苷酸,脱氨酶,腺嘌呤核苷,脱氨酶,腺嘌呤,脱氨酶,鸟嘌呤,黄嘌呤,鸟嘌呤脱氨酶,一、核酸和核苷酸的降解3、嘌呤碱的分解嘌呤碱的分解首先是在各,8,一、核酸和核苷酸的降解,3、嘌呤碱的分解,黄嘌呤和次黄嘌呤可继续被分解。,黄嘌呤氧化酶,尿酸氧化酶,次黄嘌呤,黄嘌呤,尿酸（排尿酸动物）,黄嘌呤氧化酶,尿囊素,（除人猿外的哺乳动物）,尿囊酸,（硬骨鱼类）,尿囊素酶,尿素+乙醛酸,（鱼类、两栖类）,尿囊酸酶,氨+二氧化碳,（低等动物）,一、核酸和核苷酸的降解3、嘌呤碱的分解黄嘌呤和次黄嘌呤可继续,9,一、核酸和核苷酸的降解,4、嘧啶碱的分解,胞嘧啶需要先脱氨生成尿嘧啶后才继续被分解。,胞嘧啶脱氨生成尿嘧啶，后,者经还原生成二氢嘧啶（DHU）,最后环开裂生成,-脲基丙酸，,水解后生成,-丙氨酸。,一、核酸和核苷酸的降解4、嘧啶碱的分解胞嘧啶需要先脱氨生成尿,10,一、核酸和核苷酸的降解,4、嘧啶碱的分解,胸腺嘧啶分解与尿嘧啶相似，先,还原成二氢胸腺嘧啶，再环裂解,生成,-脲基异丁酸，后者水解生,成,-氨基异丁酸。,一、核酸和核苷酸的降解4、嘧啶碱的分解胸腺嘧啶分解与尿嘧啶相,11,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,嘌呤环的元素来源,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成嘌呤环的元素,12,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,生物体是从5-磷酸核糖焦磷酸开始，经一系列酶促反应，生,成次黄嘌呤核苷酸，再转变成其它嘌呤核苷酸。,起始步骤：,5-磷酸核糖,5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）,焦磷酸激酶,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成生物体是从5,13,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 1：,5-磷酸核糖胺,PRPP,磷酸核糖焦磷酸,转酰胺酶,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 1,14,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 2：,5-磷酸核糖胺,甘氨酰胺核苷酸,合成酶,甘氨酰胺核苷酸,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 2,15,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 3：,甘氨酰胺核苷酸,转甲酰基酶,甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨酰胺核苷酸,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 3,16,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 4：,甲酰甘氨脒核苷酸,合成酶,甲酰甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨脒核苷酸,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 4,17,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 5：,氨基咪唑核苷酸,合成酶,5-氨基咪唑核苷酸,甲酰甘氨脒核苷酸,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 5,18,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 6：,氨基咪唑核苷酸羧化酶,5-氨基咪唑核苷酸,5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 6,19,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 7：,氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸,合成酶,5-氨基咪唑-4-（N-琥珀基）,氨甲酰核苷酸,5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 7,20,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 8：,腺苷酸琥珀酸裂解酶,5-氨基咪唑-4-（N-琥珀基）,氨甲酰核苷酸,5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 8,21,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 9：,氨基咪唑氨甲酰核苷酸转甲酰基酶,5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸,5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 9,22,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,Step 10：,次黄嘌呤核苷酸合酶,5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸,次黄嘌呤核苷酸,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step 1,23,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,生物体内由次黄,嘌呤核苷酸经氨,基化或氧化分别,生成腺嘌呤核苷,酸和鸟嘌呤核苷,酸。,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成生物体内由次,24,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,生物体内除了能以简单前体物质“从头合成”（de novo syn-,thesis）核苷酸外，还能由预先形成的碱基与核苷合成核苷,酸，此称为“补救”途径（salvage）。,核苷 +磷酸,碱基 +戌糖-1-磷酸,核苷磷酸化酶,核苷 +ATP,核苷磷酸激酶,核苷酸 +ADP,腺嘌呤 +5-磷酸核糖焦磷酸,磷酸核糖转移酶,核苷酸 +PPi,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成生物体内除了,25,二、核苷酸的生物合成,1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成,嘌呤核苷酸的从头合成受其二个终产物腺苷酸和鸟苷酸的,反馈控制。,二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的,26,二、核苷酸的生物合成,2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成,嘧啶核苷酸的嘧啶环由氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成的。,与嘌呤核苷酸合成不同的是，它首先形成嘧啶环，再与磷,酸核糖结合形成乳清苷酸，然后生成尿嘧啶，其它嘧啶核,苷酸则由尿嘧啶核苷酸转变而成。,二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成 嘧啶核,27,二、核苷酸的生物合成,2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成,氨甲酰磷酸的生成,二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成 氨甲酰,28,二、核苷酸的生物合成,2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成,天冬氨酸转氨甲酰酶,二氢乳清酸酶,二氢乳清酸脱氢酶,乳清苷酸焦磷酸化酶,乳清苷酸脱羧酶,乳清苷酸,二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成天冬氨酸转氨,29,二、核苷酸的生物合成,2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成,由尿嘧啶核苷酸转化成胞嘧啶核苷酸是在尿嘧啶核苷三,磷酸水平上进行的。即UMP在尿嘧啶核苷酸激酶下磷酸生,成UDP，后者在核苷二磷酸激酶下生成UTP。,胞嘧啶核苷合成酶,二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成 由尿嘧,30,二、核苷酸的生物合成,2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成,生物体也可利用已有的嘧啶碱与核苷合成嘧啶核苷酸。,UMP +PPi,尿嘧啶 +5-磷酸核糖焦磷酸,UMP磷酸核糖转移酶,尿嘧啶 +1-磷酸核糖,尿苷磷酸化酶,尿嘧啶核苷 +Pi,尿嘧啶核苷 +ATP,尿苷激酶,UMP +ADP,二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成 生物体,31,二、核苷酸的生物合成,2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成,嘧啶核苷酸生物合成的反馈调节,二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成嘧啶核苷酸生,32,二、核苷酸的生物合成,3、脱氧核糖核苷酸的生物合成,脱氧核糖核苷酸由相应的核糖核苷酸还原形成。,核糖核苷酸还原酶,二、核苷酸的生物合成3、脱氧核糖核苷酸的生物合成脱氧核糖核苷,33,Arthur Kornberg won,the 1959 Nobel Prize,in Medicine for his,discovery of the,mechanism in the,biological synthesis of,deoxyribonucleic acid,(,before Watson and,Crick won theirs,!),Arthur Kornberg won,34,二、核苷酸的生物合成,3、脱氧核糖核苷酸的生物合成,核糖核苷酸还原酶,由R1和R2二个亚基组成，,它们分开时没有酶活性；,R1亚基酶活性调节位点影响整个酶活性，,ATP结合使酶活化，dATP结合使酶抑制；,R1亚基第二个调节位点是底物特异性位点，,当ATP和dATP结合有利于UDP和CDP的还原，当dTTP或dGTP结合时分别促进GDP和ADP的还原；,R2的二条亚基各有一个酪氨酰基和一个双核铁(Fe,3+,)辅因子；,通常核糖核苷酸是在核苷二磷酸水平上被还原的。,二、核苷酸的生物合成3、脱氧核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸还,35,二、核苷酸的生物合成,3、脱氧核糖核苷酸的生物合成,核糖核苷酸还原酶,二、核苷酸的生物合成3、脱氧核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸还,36,二、核苷酸的生物合成,3、脱氧核糖核苷酸的生物合成,核糖核苷酸还原需要二个氢，其最终的给体是NADPH,硫氧还蛋白,谷氧还蛋白,二、核苷酸的生物合成3、脱氧核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸还,37,二、核苷酸的生物合成,3、脱氧核糖核苷酸的生物合成,胸腺嘧啶脱氧核苷,酸（dTMP）由尿,嘧啶脱氧核糖核苷,酸（dUMP）甲基,化而成。,二、核苷酸的生物合成3、脱氧核糖核苷酸的生物合成胸腺嘧啶脱氧,38,三、辅酶核苷酸的生物合成,1、烟酰胺核苷酸的生物合成,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,磷酸（NADP）在生物氧化中起氢传递体的作用。由烟酸,合成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸需要三步反应。,烟酸+5-磷酸核糖焦磷酸,烟酸单核苷酸+PPi,烟酸单核苷酸,焦磷酸化酶,烟酸单核苷酸+ATP,脱酰胺-NAD+PPi,脱酰胺-NAD,焦磷酸化酶,NAD+Glu+AMP+PPi,脱酰胺-NAD+Gln+ATP,NAD合成酶,三、辅酶核苷酸的生物合成1、烟酰胺核苷酸的生物合成烟酰胺腺嘌,39,三、辅酶核苷酸的生物合成,1、烟酰胺核苷酸的生物合成,烟酰胺腺嘌呤二核