第九章核酸的酶促降解和核苷酸代谢okppt课件.ppt

第九章  核酸的酶促降解和核苷酸代谢 本本本本章章章章重重重重点点点点讨讨讨讨论论论论核核核核酸酸酸酸酶酶酶酶的的的的类类类类别别别别和和和和特特特特点点点点，，，，对对对对核核核核苷酸的生物合成和分解代谢作普通引见苷酸的生物合成和分解代谢作普通引见苷酸的生物合成和分解代谢作普通引见苷酸的生物合成和分解代谢作普通引见第一节第一节第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸的酶促降解第三节第三节第三节第三节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢第二节第二节第二节第二节 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢第一节    核酸的酶促降解 一、核酸酶二、限制性内切酶             核酸酶             核苷酸酶          核苷磷酸化酶    核酸         核苷酸              核苷                   碱基+戊糖-1-P磷酸磷酸核核 酸酸 酶酶1、核酸酶的分类〔〔1 1〕根据对底物的〕根据对底物的 专注性分为专注性分为〔〔2 2〕根据切割位点分为〕根据切割位点分为核糖核酸酶核糖核酸酶(RNase)(RNase)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(DNase)(DNase)非特异性核酸酶非特异性核酸酶核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶2、核酸酶的作用特点外切核酸酶对核酸的水解位点外切核酸酶对核酸的水解位点5´ p p p pOHB p p p p3´BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶〔〔 5´端外切端外切5得得3〕〕蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶〔〔 3´端外切端外切3得得5〕〕内切核酸酶对内切核酸酶对RNA的水解位点表示图的水解位点表示图5´ p p p pOHPyPuPyPy1´ p p pGACU p p pGA3´RNAase IRNAase IRNAase T1RNAase T1Pu ：嘌呤：嘌呤 Py：嘧啶：嘧啶 限制性内切酶限制性内切酶  类型类型  命名命名  意义意义 原核生物中存在着一类能识别外源原核生物中存在着一类能识别外源原核生物中存在着一类能识别外源原核生物中存在着一类能识别外源DNADNADNADNA双螺旋中双螺旋中双螺旋中双螺旋中4-84-84-84-8个碱基个碱基个碱基个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水解列的某位点水解列的某位点水解列的某位点水解DNADNADNADNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶〔酶称为限制性内切酶〔酶称为限制性内切酶〔酶称为限制性内切酶〔ristriction endonucleaseristriction endonucleaseristriction endonucleaseristriction endonuclease〕。

〕常用的常用的DNA限制性内切酶的专注性限制性内切酶的专注性酶酶识别的序列和切口识别的序列和切口阐明阐明‥ ‥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 IAlu IBgl IEco R IHind ⅢSal ISma I四核苷酸，平端切口四核苷酸，平端切口六核苷酸，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限制性内切酶类型限制性内切酶类型 I I型：分子量大于型：分子量大于型：分子量大于型：分子量大于105105，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，需，多亚基，需S-S-线苷蛋氨线苷蛋氨线苷蛋氨线苷蛋氨酸、酸、酸、酸、ATPATP和和和和Mg2+ Mg2+ ，识别位点与切割位点相差甚远，，识别位点与切割位点相差甚远，，识别位点与切割位点相差甚远，，识别位点与切割位点相差甚远，产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶. . Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于型：分子量小于105105105105，需，需，需，需Mg2+ Mg2+ Mg2+ Mg2+ ，切割位点位，切割位点位，切割位点位，切割位点位于识别于识别于识别于识别 位点上，产物为专注性片段，不具修饰酶功位点上，产物为专注性片段，不具修饰酶功位点上，产物为专注性片段，不具修饰酶功位点上，产物为专注性片段，不具修饰酶功能。

如今分子生物学研讨所用的限制性内切酶均为此能如今分子生物学研讨所用的限制性内切酶均为此能如今分子生物学研讨所用的限制性内切酶均为此能如今分子生物学研讨所用的限制性内切酶均为此类 Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ型：识别位点为型：识别位点为型：识别位点为型：识别位点为5-7bp5-7bp5-7bp5-7bp的非对称序列的非对称序列的非对称序列的非对称序列 ，切割，切割，切割，切割位点在顺序之外离识别位点在顺序之外离识别位点在顺序之外离识别位点在顺序之外离识别 序列序列序列序列5-10bp5-10bp5-10bp5-10bp，切割双链，个，切割双链，个，切割双链，个，切割双链，个别也切割单链是限制与修饰相多功能酶别也切割单链是限制与修饰相多功能酶别也切割单链是限制与修饰相多功能酶别也切割单链是限制与修饰相多功能酶. . . .限制性内切酶的命名和意义限制性内切酶的命名和意义Eco R I序号序号序号序号属名属名属名属名种名种名种名种名株名株名株名株名例：例：例：例：Eco R IEco R I，这是从大肠杆菌〔，这是从大肠杆菌〔，这是从大肠杆菌〔，这是从大肠杆菌〔EcoliEcoli〕〕〕〕R R菌株中分别出的一种限制性内切酶菌株中分别出的一种限制性内切酶菌株中分别出的一种限制性内切酶菌株中分别出的一种限制性内切酶                  限制性内切酶是分析染色体构造、制造限制性内切酶是分析染色体构造、制造DNADNA限限制图谱、进展制图谱、进展DNADNA序列测定和基因分别、基因体外序列测定和基因分别、基因体外重组等研讨中不可短少的工具，是一把天赐的神刀，重组等研讨中不可短少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的用来解剖纤细的DNADNA分子。

分子第二节第二节 核苷酸的降解核苷酸的降解二、嘧啶的降解二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解一、嘌呤的降解 核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+〔脱氧〕戊糖〔脱氧〕戊糖-1-P磷酸磷酸嘌嘌呤呤的的分分解解嘧嘧啶啶的的分分解解第三节  核苷酸的合成代谢一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧核糖核苷酸的生物合成三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷        三磷酸〔自学〕四、各种核苷酸的相互转变核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸的生物合成1 1、嘌呤核苷酸的生物合成、嘌呤核苷酸的生物合成(1)  从头合成途径(2)  补救途径(自学)2 2、嘧啶核苷酸的生物合成、嘧啶核苷酸的生物合成(1)  从头合成途径(2) 补救合成途径补救合成途径(自学自学)嘌呤环上各原子的来源嘌呤环上各原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自谷氨酰胺的酰胺氮来自来自“甲酸盐〞甲酸盐〞来自天冬氨酸来自天冬氨酸来自甘氨酸来自甘氨酸来自来自CO2来自来自“甲酸盐〞甲酸盐〞5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-5-磷酸磷酸核糖胺核糖胺甘氨酸甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4--4-羧核苷酸羧核苷酸IMP的的 生物合成生物合成5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4--4-琥珀基琥珀基- -甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4--4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑- -4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸〔〔IMPIMP〕〕甲酰甲酰THFATHFAIMP转变为转变为GMP和和AMP嘌呤核苷酸合成补救途径〔自学嘌呤核苷酸合成补救途径〔自学〕〕 磷酸核糖转移酶嘌呤嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤嘌呤+1-P-核糖核糖嘌呤核苷嘌呤核苷 A(G)MPATP ADP嘧啶核苷酸从头合成途径c、UMP转变为CTPCTPCTP合成酶合成酶 ATP GlnH2OUMPUDPUTP  a、嘧啶环上原子的来源b、UMP的从头合成嘧啶环上各原子的来源嘧啶环上各原子的来源 天冬氨酸天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸尿嘧啶核苷酸合成途径尿嘧啶核苷酸合成途径嘧啶核苷酸补救合成途径〔自学〕嘧啶核苷酸补救合成途径〔自学〕尿嘧啶尿嘧啶+PRPP尿嘧啶尿嘧啶+1-P-核糖核糖尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸的合成核糖核苷酸的复原反响核糖核苷酸的复原反响硫氧还蛋白硫氧还蛋白核糖核酸复原酶系核糖核酸复原酶系硫氧还蛋白复原酶硫氧还蛋白复原酶核糖核苷酸复原酶核糖核苷酸复原酶核糖核苷酸复原酶核糖核苷酸复原酶NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白复原酶复原酶FADATP 、、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白〔复原型〕〔复原型〕SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白〔氧化型〕〔氧化型〕SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+ H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸的复原反响核糖核苷酸的复原反响FAD核糖核苷酸复原酶核糖核苷酸复原酶ATP 、、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白SS硫氧还蛋白硫氧还蛋白复原酶复原酶核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸+ H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧还蛋白谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白谷氧还蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧还蛋白谷氧还蛋白复原酶复原酶OP-P-CH2NOH OHOP-P-CH2NOH HGSSG2GSH谷胱甘肽谷胱甘肽复原酶复原酶核糖核苷酸复原酶表示图核糖核苷酸复原酶表示图底物特异性底物特异性调理位点调理位点酶酶 活活 性性调理位点调理位点活性位点活性位点R1亚基亚基R2亚基亚基脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成 胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly N5、N10—CH2 — FH4                  FH2二氢叶酸二氢叶酸复原酶复原酶Ser羟甲基羟甲基转移酶转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P叶酸和叶酸和 四氢叶酸〔四氢叶酸〔FH4〕〕叶叶酸酸四四氢氢叶叶酸酸HH105N5N5，，，，N10-CH2-FH4N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4N5-CHO-FH4CH2CH2CHOCHO一碳基团的一碳基团的来源与转变来源与转变S-S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸N5-CH2-N5-CH2-FH4FH4N5 N10 - CH2-N5 N10 - CH2-FH4FH4N5N5，，，， N10 = CH- N10 = CH-FH4FH4 N10 -CHO-FH4 N10 -CHO-FH4N5 N5 ，，，， N10 -CH2-FH4 N10 -CH2-FH4复原复原复原复原酶酶酶酶N5 N5 ，，，， N10 -CH2-FH4 N10 -CH2-FH4脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶环水化酶环水化酶环水化酶环水化酶 丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸 组氨酸苷氨组氨酸苷氨组氨酸苷氨组氨酸苷氨酸酸酸酸参与参与参与参与 甲基化反响甲基化反响甲基化反响甲基化反响为胸腺嘧啶合成为胸腺嘧啶合成为胸腺嘧啶合成为胸腺嘧啶合成提供甲基提供甲基提供甲基提供甲基参与嘌呤合成参与嘌呤合成参与嘌呤合成参与嘌呤合成FH4FH4FH4FH4FH4FH4 HCOOH HCOOHH2OH2ONAD+NAD+NDAH+H+NDAH+H+NAD+NAD+NDAH+H+NDAH+H+H+H+参与嘌呤合成参与嘌呤合成参与嘌呤合成参与嘌呤合成核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系核酸降解及核苷酸代谢习题 一、选择题 1、嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自以下哪种化合物？ A、甘氨酸     B、天冬氨酸     C、丙氨酸     D、谷氨酸 2、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自〔 〕A、Gly     B、Gln     C、Asp     D、甲酸 4、dTMP合成的直接前体是：〔 〕                       　A 、dUMP     B、TMP     C、TDP     D、dUDP 3、嘧啶核苷酸的嘧啶核上第1位N原子来自〔 〕A、Gly     B、Gln     C、Asp     D、甲酸二、问答题1、 降解核酸的酶有哪几类？举例阐明它们的作用方式和特异性。

2、 什么是限制性内切酶？有何特点？它的发现有何特殊意义？ 三、名词解释限制性内切酶     核苷酸的从头合成和补救途径 。