生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件

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,*,第十四章 核酸的降解和,核苷酸代谢,第十四章 核酸的降解和,1,（一）核酸的解聚,核酸,磷酸,核苷酸,核苷,水,解,核酸酶,核苷酸酶,一、核酸和核苷酸的分解代谢,（一）核酸的解聚 核酸磷酸核苷酸核苷水核酸酶核苷酸酶一、核酸,2,DNA,RNA,外切酶,内切酶,特定部位的,限制性内切酶,DNARNA外切酶内切酶特定部位的限制性内切酶,3,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,端外切得：,3核苷酸,蛇毒磷酸二酯酶,3,端外切得：,5核苷酸,外切核酸酶对核酸的水解位点5 p p p pOHB p p,4,限制性内切酶：,主要降解外源DNA,具有严格的碱基序列专一性,EcoR,第一个字母为大肠杆菌E.coli,属名,；,co为,种名,的头两个字母；,第四个字母R表示大肠杆菌的,菌株,；,最后一个罗马数字表示该细菌中已分离出的这一类,酶的编号,。,限制性内切酶：,5,（二）核苷酸的分解,磷酸-戊糖,碱基,核苷,核苷磷酸化酶,分解,合成,？,进入磷酸戊糖途径,或,重新合成核酸,（二）核苷酸的分解磷酸-戊糖碱基核苷核苷磷酸化酶分解？进入磷,6,戊糖,碱基,核苷,核苷水解酶,戊糖碱基核苷核苷水解酶,7,磷酸化酶,水解酶,存在广泛,存在于植物/微生物,催化可逆的反应,反应不可逆,作用于核糖或,脱氧核糖核苷,作用于核糖核苷,磷酸化酶水解酶存在广泛 存在于植物/微生物催化可逆的反,8,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,9,（三）嘌呤的分解,嘌呤碱包括：,A,-腺嘌呤、,G,-鸟嘌呤,嘌呤的分解,代谢终产物,人、猿以及鸟类、爬虫类和大多数昆虫：,尿酸,其他哺乳动物、双翅目昆虫：,尿囊素,硬骨鱼类：,尿囊酸,大多数鱼类、两栖类：,尿素,尿酸酶,尿囊素酶,人、猿以及鸟类、爬虫类和大多数昆虫：,尿酸,其他哺乳动物、双翅目昆虫：,尿囊素,硬骨鱼类：,尿囊酸,大多数鱼类、两栖类：,尿素,尿囊酸酶,（三）嘌呤的分解嘌呤碱包括：A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤人、猿以及,10,嘌呤的分解,嘌呤的分解,11,尿酸,尿囊素,尿囊酸,尿素,尿酸尿囊素尿囊酸尿素,12,脱氨可发生在核苷/核苷酸水平,脱氨可发生在核苷/核苷酸水平,13,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,14,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,15,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,16,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,17,核糖,脱氨基酶,A,-腺嘌呤,腺苷,次黄苷,核苷磷酸化酶,核糖-1-磷酸,次黄嘌呤,黄嘌呤氧化酶,H,2,O,O,2,黄嘌呤氧化酶,H,2,O,O,2,黄嘌呤,尿酸,核糖脱氨基酶A-腺嘌呤腺苷次黄苷核苷磷酸化酶核糖-1-磷酸次,18,（四）嘧啶的分解,胞嘧啶,NH,3,NH,3,尿嘧啶,NADPH+H,+,NADPH,+,2,CO,2,-丙氨酸,NH,3,CH,3,CO,2,乙酸,乙酸+,3,NH,3,+,2,CO,2,胸腺嘧啶,NADPH+H,+,NADP,CO,2,+,NH,3,-,氨基异丁酸,-氨基异丁酸+CO,2,+NH,3,排出体外或进入有机酸代谢。,CO,2,2,3,（四）嘧啶的分解胞嘧啶NH3NH3尿嘧啶NADPH+H+NA,19,嘧啶的分解,嘧啶的分解,20,-脲基丙酸,-脲基丙酸,21,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,22,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,23,二、 核苷酸生物合成,（一） 嘌呤核苷酸的合成途径,二、 核苷酸生物合成（一） 嘌呤核苷酸的合成途径,24,天冬氨酸,一碳基团,（甲酸盐）,谷氨酰胺,甘氨酸,一碳基团,（甲酸盐）,天冬氨酸 一碳基团谷氨酰胺甘氨酸 一碳基团,25,1、,次黄嘌呤,核苷酸的从头合成,5-磷酸核糖 + ATP,5-磷酸核糖焦磷酸 + AMP,磷酸核糖焦磷酸激酶,Mg,2+,1、次黄嘌呤核苷酸的从头合成5-磷酸核糖 + ATP5-磷酸,26,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,27,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,28,磷酸核糖焦磷酸激酶,磷酸核糖焦磷酸激酶,29,转酰胺酶,5-磷酸核糖胺,转酰胺酶5-磷酸核糖胺,30,5-磷酸核糖胺,甘氨酰胺核苷酸,合成酶,5-磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸合成酶,31,甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨酰胺核苷酸,转甲酰基酶,来自甲酸（盐）,甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶来自甲酸（盐）,32,甲酰甘氨酰胺核苷酸,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合成酶,33,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,34,甲酰甘氨脒核苷酸,5-氨基-咪唑核苷酸,合成酶,甲酰甘氨脒核苷酸5-氨基-咪唑核苷酸合成酶,35,N5-羧基氨基咪唑核苷酸,5-氨基-咪唑核苷酸,氨基咪唑核苷酸羧化酶,N5-羧基氨基咪唑核苷酸5-氨基-咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸羧,36,5-氨基-咪唑-4-羧酸核苷酸,N5-羧基氨基咪唑核苷酸,5-氨基-咪唑-4-羧酸核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸,37,5-氨基-咪唑-4-羧酸核苷酸,N-琥珀-5-氨基咪唑,-4-氨甲酰核苷酸,5-氨基-咪唑-4-羧酸核苷酸N-琥珀-5-氨基咪唑,38,5-氨基咪唑-4（N-琥珀基）甲酰胺核苷酸,5-氨基咪唑,-4-氨甲酰核苷酸,延胡索酸,5-氨基咪唑-4（N-琥珀基）甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑延胡索,39,5-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,5-氨基咪唑5-甲酰氨基咪唑,40,5-甲酰氨基咪唑,-4-氨甲酰核苷酸,次黄嘌呤核苷酸,5-甲酰氨基咪唑次黄嘌呤核苷酸,41,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,42,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,43,H,H,44,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,45,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,46,次黄嘌呤,核苷酸,腺苷酸,黄嘌呤核苷酸,鸟苷酸,腺苷酸代琥珀酸,次黄嘌呤腺苷酸黄嘌呤核苷酸鸟苷酸腺苷酸代琥珀酸,47,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,48,腺苷酸代琥珀酸,次黄嘌呤,核苷酸,2、腺嘌呤,核苷酸的合成,腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤2、腺嘌呤核苷酸的合成,49,腺苷酸代琥珀酸,腺苷酸,腺苷酸代琥珀酸腺苷酸,50,黄嘌呤核苷酸,次黄嘌呤核苷酸,3、鸟嘌呤核苷酸的合成,黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸3、鸟嘌呤核苷酸的合成,51,黄嘌呤核苷酸,鸟苷酸,细菌直接以氨作为氨基供体,黄嘌呤核苷酸鸟苷酸细菌直接以氨作为氨基供体,52,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,4、由嘌呤碱和核苷合成核苷酸,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,53,嘌呤核苷酸合成补救途径,磷酸核糖转移酶,嘌呤+PRPP,A(G)MP+PPi,嘌呤+1-P-核糖,嘌呤核苷,AMP,ATP,ADP,核苷磷酸化酶,腺苷激酶,嘌呤核苷酸合成补救途径 磷酸核糖转移酶嘌呤+PRPPA(G),54,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,55,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,56,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,57,自毁容貌综合症,自毁容貌综合症,：生长发育迟缓，强迫性痉挛，舞蹈样手足徐动，自咬嘴唇手指致残，智力低下。,自毁容貌综合症自毁容貌综合症：生长发育迟缓，强迫性痉挛，舞蹈,58,白 化 病,白 化 病,59,苯丙酮尿症,苯丙酮尿症,智力低下，60%患儿有脑电图异常。头发细黄，皮肤色浅和虹膜淡黄色，惊厥，尿有,“,发霉,”,臭味或鼠尿味。,苯丙酮尿症苯丙酮尿症,60,5、嘌呤核苷酸,生物合成的调节,磷酸核糖焦磷酸激酶,转酰胺酶,腺苷酸琥珀酸,合成酶,次黄嘌呤核苷酸脱氢酶,5、嘌呤核苷酸 磷酸核糖焦磷酸激酶 转酰胺酶 腺苷酸琥,61,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,62,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,63,“,从头合成,”中碱基各原子来源,通过放射性同位素法推断,嘌呤碱,天冬氨酸,谷氨酰胺,甘氨酸,甲酸,甲酸,磷酸核糖C,1,上逐个安插成嘌呤碱成分，形成,A(G)MP,。,CO,2,“从头合成”中碱基各原子来源嘌呤碱天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸甲酸,64,（二）嘧啶核苷酸的合成途径,1、尿嘧啶核苷酸的从头合成,（二）嘧啶核苷酸的合成途径1、尿嘧啶核苷酸的从头合成,65,与合成嘌呤环不同，嘧啶核苷酸的合成首先形成嘧啶环，再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸，最后生成尿嘧啶核苷酸。其它嘧啶核苷酸由尿苷酸转变而来。,与合成嘌呤环不同，嘧啶核苷酸的合成首先形成嘧啶环，再与磷酸核,66,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,67,细菌的CPS,Gln,ADP,CO,2,细菌的CPSGlnADPCO2,68,天冬氨酸,氨甲酰磷酸,氨甲酰天冬氨酸,二氢乳清酸,二氢乳清酸酶,天冬氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸二氢乳清酸二氢乳清酸酶,69,二氢乳清酸,乳清酸,二氢乳清酸乳清酸,70,乳清酸,乳清苷酸,乳清酸乳清苷酸,71,乳清苷酸,尿苷酸,乳清苷酸尿苷酸,72,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,73,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,74,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,75,尿苷酸,三磷酸胞苷,2、胞嘧啶核苷的合成,尿苷酸三磷酸胞苷2、胞嘧啶核苷的合成,76,细菌直接与氨作用,细菌直接与氨作用,77,3、补救途径,3、补救途径,78,4、嘧啶核苷酸生物合成的调节,4、嘧啶核苷酸生物合成的调节,79,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,80,天门冬氨酸氨甲酰转移酶的别构调节,天门冬氨酸氨甲酰转移酶的别构调节,81,嘧啶碱,天冬氨酸,NH,3,CO,2,嘧啶环合成后,+磷酸核糖,C(U)MP,嘧啶碱天冬氨酸NH3CO2嘧啶环合成后+磷酸核糖C(U)MP,82,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,83,(三）脱氧核糖核苷酸的合成,1、在,核苷二磷酸,水平被还原,(三）脱氧核糖核苷酸的合成1、在核苷二磷酸水平被还原,84,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,85,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,86,2、胸腺嘧啶核苷的合成,2、胸腺嘧啶核苷的合成,87,脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成,胸腺嘧啶核苷酸合成酶,NADPH+H,+,+Ser,NADP,+,+Gly,N,5,、N,10,亚甲基,FH,4,FH,2,二氢叶酸还原酶,Ser羟甲基,转移酶,O,N,HN,O,dR-P,CH,3,O,N,HN,O,dR-P,脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成 胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+,88,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,89,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,90,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,91,核苷酸的合成及相互关系,核苷酸的合成及相互关系,92,3、,3、,93,核糖核苷酸的还原反应,NADP,+,NADPH+H,+,硫氧还蛋白还原酶,FAD,核糖核苷酸还原酶,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,核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原,94,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,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,95,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,核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶ATP 、Mg2+,96,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,使其活化,使酶抑制,有利于UDP和CDP还原,促进ADP和GDP还原,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,97,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,98,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,99,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,100,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,101,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,102,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,103,生物化学第十四章核酸的降解和核苷酸的代谢课件,104,XMP,2H,H,2,O,(dUMP,+,-CH,3,-,dTMP),dXMP,X,-A.C.,U,.G,X,-A.C.,T,.G,2ADP,(d)X,MP,(d)X,TP,DNA,RNA,?,2ATP,?,四氢叶酸载运,还原酶,?,XMP2HH2O(dUMP+-CH3-dTMP)dXMPX,105,