暨大生化课件 第九章 核酸降解和核苷酸代谢
第九章 核酸降解和核苷酸代谢 核酸水解 糖苷键、磷酸酯键均可酸水解 最不稳定为嘌啉与脱氧核糖间的糖苷键 酸水解 碱浓度 7 18 24碱水解 外源核酸在小肠发生有限的消化吸收 核酸在核酸酶的作用下，水解为寡核苷酸或单核苷酸 单核苷酸可进一步降解为碱基、戊糖和磷酸。 核酸酶解 根据核酸酶作用的位置不同，又可将核酸酶分为核酸外切酶（ 核酸内切酶（ 有些核酸酶能从 以称为核酸外切酶。 核酸内切酶催化水解多核苷酸内部的磷酸二酯键。 核酸外切酶和核酸内切酶 限制性内切酶 20世纪 70年代，在细菌中陆续发现了一类核酸内切酶，能识别双链 在识别序列内或附近特异切割双链 为限制性核酸内切酶（ 限制性内切酶的发现 1953年， 现限制现象。 1962年， 言了 1968年， H·O· 1971年， D·得了第一个 限制性内切酶的发现启动了基因工程时代 三人共享了 1978年的诺贝尔奖 限制与修饰现象 限制酶天然存在于细菌体内，与相伴存在的甲基化酶共同构成细菌的限制 修饰和限制现象是 50年代初发现的一种细菌自卫的方式。 细菌内两种不同功能的酶：限制性内切酶；甲基化酶。 甲基化酶能识别限制性内切酶所识别的碱基顺序，并把其中某些碱基甲基化。 被修饰酶甲基化了的 三类限制与修饰酶 类型 ：多亚基双功能酶，甲基化和切割由同一酶完成。识别位点和切割位点不一致，没有固定切割位点 类型 ：修饰和限制由两个分开的酶完成。能识别双链可特异切割 类型 ：双亚基双功能酶，切割位点在识别位点下游 24 限制性内切酶的命名 前三个字母来自于菌种名称 H. ”表示菌系为型血清型；“ ”表示分离到的第三个限制酶。 I d ( ) 限制酶由三部分构成，即菌种名（斜写）、菌系编号、分离顺序。 限制性内切酶的特点 识别长度为 4 许多识别序列具 回文结构 ，如 的识别序列： 5 3 切割产生的末端有 粘端 (如 (G和 平端 (如 (同裂酶与同尾酶 来源不同但能识别和切割同一位点的酶称为同功异源酶 ( 有时也称同裂酶； 有些限制酶识别序列不同，但是产生相同的粘性末端，这些酶称为同尾酶（ 基因工程常用工具酶 酶 主要用途 限制性核酸内切酶 识别 割 连接两个 大肠杆菌 或 制作 成 填补双链 凹端； 合酶 聚合酶链式反应（ 多核苷酸激酶 多核苷酸 5末端标记探针 末端转移酶 使 3降解单链 在双链 降解 转录酶 补平反应，合成 碱性磷酸酶 切除核酸末端磷酸基 核苷酸的进一步水解 核苷酸 i 5碱基 核苷 + 在 基 1基戊糖 仅对植物和微生物的核糖核苷酸 核苷酸分解代谢 核苷酸水解，产生磷酸和核苷。核苷可在核苷酶的作用下进一步分解为戊糖和碱基。 不同种类生物降解嘌呤碱基的能力不同，代谢产物的形式也各不相同。人类、灵长类、鸟类、爬虫类以及大多数昆虫体内缺乏尿酸酶，故嘌呤代谢的最终产物是尿酸。 嘧啶的降解：嘧啶碱的分解过程比较复杂，包括水解脱氨基作用、氨化、还原、水解和脱羧基作用等。 嘌呤核苷酸分解 人体嘌呤分解代谢的特点 氧化降解，环不打破 ; 最终产物 :尿酸 ; 嘌呤代谢障碍 : 痛风症 嘌呤代谢的终产物 尿 酸 灵长类，鸟类、爬虫类、昆虫等 尿囊素 哺乳动物（灵长类除外） 尿囊酸 硬骨鱼 尿 素 大多数鱼类、两栖类 氨 甲壳类、咸水瓣鳃类 嘧啶分解代谢特点 还原降解，环被打破 胞 嘧 啶 尿 嘧 啶 胸 腺 嘧 啶 - 脲 基 丙 酸 - 脲 基 异 丁 酸C N H 2C O O 丙 氨 酸 O 3 - 氨 基 异 丁 酸生物体内的核苷酸，可以直接利用细胞中自由存在的碱基和核苷合成 （补救途径）， 也可以利用氨基酸和某些小分子物质为原料，经一系列酶促反应从头合成核苷酸 （从头合成途径） 。 核苷酸的生物合成 嘌呤核苷酸的生物合成 嘧啶碱合成的元素来源 s 2G l n合成嘧啶的原料主要是 生物体先利用小分子化合物形成嘧啶环，形成乳清酸，然后再与核糖磷酸结合形成嘧啶核苷酸。 首先形成的是尿苷酸，然后再转变为其它嘧啶核苷酸。 嘧啶核苷酸 “ 从头合成 ” 途径 先合成嘧啶环，再与 先合成 转变成其他嘧啶核苷酸。 嘧啶核苷酸合成特点 氨甲酰磷酸合成 氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 2 A T P 2 A D P + P 甲 酰 磷 酸 + G l uG l n H C O 3-+( C P S - I I ) 氨基甲酰磷酸合成酶 I、 分布 线粒体（肝脏 ) 胞液 (所有细胞 ) 氮源 别构激活剂 无 反馈抑制剂 无 乳类动物 ) 功能 尿素合成 嘧啶合成 H O O O O 2 O 22 O N 2 O O 甲 酰 磷 酸天 冬 氨 酸氨 甲 酰 天 冬 氨 酸 乳 清 酸 酶二 氢 乳 清 酸N A D+N A D H + H+脱 氢 酶乳 清 酸P R P 酸 核 苷 酸（ O M P ）C 酶尿 嘧 啶 核 苷 酸（ U M P ）P 5 - 核 糖转 移 酶R - 5 - 氨 酸 氨 基甲 酰 基 转 移 酶嘧啶核苷酸的补救合成 尿 嘧 啶 + P R P 磷 酸 核 糖 转 移 酶U M P + P P 啶 核 苷 U M 激 酶A T P A D 胸 苷 d T M 激 酶A T P A D P脱氧核糖核苷酸是由相应的核糖核苷酸还原形成的。 在核糖核苷酸还原酶作用下，核糖核苷二磷酸（ 糖部分的 2变成脱氧核糖核苷二磷酸（ 核糖核苷酸还原酶是由核苷二磷酸还原酶、硫氧还蛋白和硫氧还蛋白还原酶组成。 脱氧核糖核苷酸的生物合成 脱氧核糖核苷酸的生物合成 嘌呤核苷酸合成的总结 A M D D T T U D P U T T M M M D P d T T P
