核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),1,第三一章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢,本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。,第一节 核酸的酶促降解,返回,第三节 核苷酸的合成代谢,第二节 核苷酸的分解代谢,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),2,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,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),3,核 酸 酶,1、核酸酶的分类,（1）根据对底物的 专一性分为,（2）根据切割位点分为,2、核酸酶的作用特点,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),4,外切核酸酶对核酸的水解位点,5,OH,B,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）,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),5,内切核酸酶对RNA的水解位点示意图,RNAase I 牛胰核糖核酸酶,RNAase I,RNAase T1 核糖核酸酶,RNAase T1,Pu ：嘌呤 Py：嘧啶,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),6,核糖核酸酶类,（1）牛胰核糖核酸酶（RNase I） 只作用于RNA，作用点为嘧啶核苷3磷酸与其它核苷酸之间的连键。 产物3嘧啶核苷酸或以3嘧啶核苷酸结尾的寡核苷酸。 （2）核糖核酸酶酶T1 专一性比RNase I更高。作用点： 3鸟苷酸与其相邻核苷酸的5OH之间的连键。 产物以3鸟苷酸为末端的寡核苷酸或3鸟苷酸。 （3）核糖核酸酶T2 作用点：Ap残基，可以将tRNA完全降解成3腺苷酸结尾的寡核苷酸。,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),7,脱氧核糖核酸酶类,（1）牛胰脱氧核糖核酸酶（DNase I） 切断双链或单链DNA成为5 磷酸为末端的寡核苷酸，需要镁离子激活，最适pH7-8，0.01mol/L柠檬酸盐可完全抑制被镁离子激活的活性。 （2）牛脾脱氧核糖核酸酶（DNase II） 降解DNA成为3磷酸末端的寡核苷酸，最适pH4-5， 需要0.3mol/L钠离子激活，镁离子可以抑制此酶。 （3）链球菌脱氧核糖核酸酶 内切酶，作用于DNA，产物为5磷酸为末端的碎片，最适pH7，需要镁离子。,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),8,限制性内切酶, 类型 命名 意义,原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8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，并在此序列的某位点水解DNA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（ristriction endonuclease）。,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),9,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,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),10,限制性内切酶类型,I型：分子量大于105，多亚基，需S-线苷蛋氨酸、ATP和Mg2+ ，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.,型：分子量小于105，需Mg2+ ，切割位点位于识别 位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。,I型：识别位点为5-7bp的非对称序列 ，切割位点在顺序之外离识别 序列5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶.,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),11,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。,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),12,第二节 核苷酸的降解,二、嘧啶的降解,一、嘌呤的降解,核苷酸酶 核苷磷酸化酶 核苷酸 核苷 碱基+（脱氧）戊糖-1-P,磷酸,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),13,嘌呤的分解,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),14,嘧啶的分解,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),15,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,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),16,核糖核苷酸的生物合成,1、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、嘧啶核苷酸的生物合成,(1) 从头合成途径,(2) 补救合成途径(自学),核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),17,嘌呤环上各原子的来源,来自谷氨酰胺的酰胺氮,来自“甲酸盐”,来自天冬氨酸,来自甘氨酸,来自CO2,来自“甲酸盐”,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),18,5-磷酸核糖焦磷酸,5-磷酸核糖胺,甘氨酸,甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨咪核苷酸,5-氨基咪唑核苷酸,5-氨基咪唑-4-羧核苷酸,IMP的 生物合成,5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸,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,次黄嘌呤核苷酸（IMP）,甲酰THFA,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),19,IMP转变为GMP和AMP,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),20,嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）,磷酸核糖转移酶,嘌呤+PRPP,A(G)MP+PPi,嘌呤+1-P-核糖,嘌呤核苷,A(G)MP,ATP ADP,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),21,嘧啶核苷酸从头合成途径,c、UMP转变为CTP,a、嘧啶环上原子的来源,b、UMP的从头合成,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),22,嘧啶环上各原子的来源,天冬氨酸,CO2,NH3,N,N,C,C,C,C,6,5,4,3,2,1,氨甲酰磷酸,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),23,尿嘧啶核苷酸合成途径,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),24,嘧啶核苷酸补救合成途径（自学）,尿嘧啶+PRPP,尿嘧啶+1-P-核糖,尿嘧啶核苷+ATP,UMP+PPi,尿嘧啶核苷+Pi,UMP+ADP,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),25,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,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),26,核糖核苷酸的还原反应,核糖核苷酸还原酶,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),27,核糖核苷酸的还原反应,FAD,核糖核苷酸还原酶,ATP 、Mg2+,硫氧还蛋白还原酶,核糖核苷二磷酸,+ H2O,脱氧核糖核苷二磷酸,FADH2,NADP+,NADPH+H+,谷氧还蛋白还原酶,GSSG,2GSH,谷胱甘肽还原酶,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),28,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,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),29,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,N5、N10CH2 FH4 FH2,二氢叶酸还原酶,Ser羟甲基转移酶,O,N,HN,O,dR-P,CH3,O,N,HN,O,dR-P,核酸的酶促降解和核苷酸代谢(3),30,核苷酸的合成及相互关系,