第十一章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢第一节 核酸的酶促降解第二节 核苷酸的分解代谢第三节 核苷酸的生物合成第一节 核酸的酶促降解 核酸酶核酸酶 核苷酸酶核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶核苷酸磷酸化酶 核核酸酸 核核苷苷酸酸 核核苷苷 碱碱基基+戊戊糖糖磷酸磷酸一、核一、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 专一性分为专一性分为（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( (RNaseRNase) )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、核酸酶的作用特点核酸酶：生物体内存在的水解核酸磷酸二酯键的酶类，统 称核酸酶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 p3BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶（ 55端外切端外切5 5得得3 3）蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶（ 33端外切端外切3 3得得5 5） 其专一作用于RNA，对DNA及其它磷酸二酯化合物不作用或作用活性很低。Pu ：嘌呤：嘌呤 Py：嘧啶：嘧啶 内切核酸酶水解位点内切核酸酶对内切核酸酶对RNA的水解位点示意图的水解位点示意图5 p p p pOHPyPuPyPy1 p p pGACU p p pGA3RNAase IRNAase IRNAase T1专一水解鸟甘酸二酯键专一水解鸟甘酸二酯键RNAase T1Pu ：嘌呤：嘌呤 Py：嘧啶：嘧啶 3.限制性内切酶 一类能识别一定序列并水解外源双链DNA的内切核酸酶其特点是具有极高的专一性，能识别DNA双链上的特定位点，称为限制性内切酶，也称限制酶。甲基化酶：细菌除具有限制酶外，还具有一种对自身DNA起修饰作用的甲基化酶。 限制酶和其相应的修饰酶对底物DNA的识别和作用的部位是相同的。常用的常用的DNA限制性内切酶的专一性限制性内切酶的专一性酶酶辨认的序列和切口辨认的序列和切口说明说明 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 IAlu IBgl IEco R IHind Sal 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菌珠中分离出的一种限菌珠中分离出的一种限菌珠中分离出的一种限菌珠中分离出的一种限制性内切酶制性内切酶制性内切酶制性内切酶 限制性内切酶是分析染色体结构、制作限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNADNA限限制图谱、进行制图谱、进行DNADNA序列测定和基因分离、基因体外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，重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的用来解剖纤细的DNADNA分子。分子。第二节 核苷酸的分解代谢 核苷酸酶核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶核苷酸磷酸化酶核核苷苷酸酸 核核苷苷 碱碱基基+（脱脱氧氧）戊戊糖糖磷酸磷酸一、核苷酸的降解二、嘌呤的降解次黄嘌呤G 黄嘌呤 尿素RNH2NH3 + CO2（微生物）尿酸（醇式）三、嘧啶的降解NH2二氢尿嘧啶还原H2O（开环）脲基丙酸H2O丙氨酸第三节 核苷酸的生物合成一、核糖核苷酸的合成从头合成：是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。 补救途径：是利用核酸降解或进食等从外界补充的含氮碱基或核苷合成新的核苷酸。1.嘌呤核苷酸的生物合成（1）嘌呤环上各原子的来源）嘌呤环上各原子的来源N3N9N7N1C2C6C4C5C8来自谷氨酰胺的酰胺氮来自谷氨酰胺的酰胺氮来自甲酸来自甲酸来自甲酸来自甲酸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(2). IMP的合成过程的合成过程 磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM合成酶合成酶 AIR合合成成酶酶（CATR）IMP生成总反应过程生成总反应过程腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶AMP和和GMP的生成的生成 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸键。个高能磷酸键。 AMP或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP。嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成特点特点腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi 合成过程合成过程: :腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP（3）嘌呤核苷酸合成补救途径）嘌呤核苷酸合成补救途径 参与补救合成的酶参与补救合成的酶: 腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶( (APRT) ) 次黄嘌呤次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶( (HGPRT) ) 腺苷激酶腺苷激酶( (adenosine kinase)补救合成的生理意义补救合成的生理意义l补救合成节省从头合成时的能量和一些氨补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。基酸的消耗。l体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。行补救合成。（4）嘌呤核苷酸的相互转变）嘌呤核苷酸的相互转变IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+ NADP+NH32.嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构（1）嘧啶环上各原子的来源）嘧啶环上各原子的来源 来自天冬氨酸来自天冬氨酸来自来自CO2来自来自NH3NNCCCC654321氨甲酰氨甲酰磷酸磷酸（2）尿嘧啶核苷酸合成途径）尿嘧啶核苷酸合成途径（3）. 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi（4）. dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP（5） 嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶 + + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP3.核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成二、二、 脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、U、C等碱基）等碱基）核糖核苷酸的还原反应核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶FAD核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶（B1和和B2）ATP 、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（还原型）（还原型）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dNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADP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胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H+SerNADP+Gly N5、N10 亚甲基亚甲基 FH4 FH2二氢叶酸二氢叶酸还原酶还原酶Ser羟甲基羟甲基转移酶转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系小 结1 核酸酶促降解1）核酸酶：可作用于DNA和RNA。 2）核糖核酸(RNase)酶 3） 脱氧核糖核酸(DNase)酶4） 限制性内切酶 2 核苷酸分解代谢1） 核苷酸降解2） 嘌呤的降解3） 嘧啶的降解3 核苷酸的合成代谢1） 核糖核苷酸的合成2） 脱氧核苷酸的合成习 题1.降解核酸的酶有哪几类？举例说明它们的作用方式和特异性。2.什么是限制性内切酶？它的发现有何特殊意义？限制性内切酶 从头合成 补救途径 核酸酶 非特异性核酸酶