6第6章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢
核酸的降解和核苷酸代谢
A-腺嘌呤
PHi O 2次黄2嘌呤
核糖
次腺黄苷苷
嘧啶的分解
HOHHβHH-氨OOO基OHO异HβHH-O丁丙H酸OOO氨HCHHNHHH酸OHOHOH2HO2N2ONHH+NH2NHON2ONHN3HCCHC3H乙CCCCHHH2H酸HOHHH3排代323HN3出谢22HNHA体。AHHDNHH乙β+外D-CNP酸H氨或OPHNA胸胞+基3尿2H进3++AD223腺异N嘧N嘧+H入DPHHC嘧丁NC啶有+H啶3P3+啶O酸HO2H机+C2H32酸+O+2
O
O P O CH2
O
O
PRPP: 5-磷酸核糖焦磷酸
O
O
O P O P O + Gln + H2 O
OH
OH O
O
PRPP
O
O P O CH2
O
O
NH2 + ppi + Glu
OH
OH
(3)5-磷酸核糖胺+Gly+ATP → 甘氨酰胺核苷酸+ADP+Pi
NH2 + Gly + ATP RP
NH2 CH2
黄苷 黄嘌呤
鸟苷酸 鸟苷
尿酸
嘧啶碱的分解
哺乳动物U、T可先还原为对应的二氢衍生 物再破环生成β-Ala及β-氨基异丁酸。
黄嘌呤
尿酸
OONHHH2
HNH
H
H核苷磷酸化酶
H O核糖-1-磷酸 22
脱氨基酶
HO H
H O NN 2 黄嘌呤氧化酶 OO2
NN HH
蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二脂酶属于外切酶。
生物化学试题库
核酸的酶促降解和核苷酸代谢一、名词解释1.核苷磷酸化酶(nucleoside phosphorylase)：能分解核苷生成含氮碱和戊糖的磷酸酯的酶。
2.从头合成(de novo synthesis )：生物体内用简单的前体物质合成生物分子的途径，例如核苷酸的从头合成。
3.补救途径(salvage pathway)：与从头合成途径不同，生物分子的合成，例如核苷酸可以由该类分子降解形成的中间代谢物，如碱基等来合成，该途径是一个再循环途径。
4.限制性内切酶:二、单选题（在备选答案中只有一个是正确的）（ 3 ）1．嘌呤核苷酸从头合成时首先生成的是：①GMP; ②AMP; ③IMP; ④ATP（ 2 ）2.提供其分子中全部N和C原子合成嘌呤环的氨基酸是：①天冬氨酸; ②甘氨酸; ③丙氨酸; ④谷氨酸（ 1 ）3.嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自下列哪种化合物？①甘氨酸②天冬氨酸③丙氨酸④谷氨酸（ 3 ）4.嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自①Gly②Gln③ASP④甲酸三、多项选择题1.嘧啶分解的代谢产物有：(ABC)A．CO2; B．β-氨基酸C．NH3D．尿酸2.嘌呤环中的氮原子来自(ABC)A．甘氨酸; B．天冬氨酸; C．谷氨酰胺; D．谷氨酸四、填空题1．体内脱氧核苷酸是由____核糖核苷酸_____直接还原而生成，催化此反应的酶是____核糖核苷酸还原酶______酶。
2.人体内嘌呤核苷酸分解代谢的最终产物是______尿酸______，与其生成有关的重要酶是___黄嘌呤氧化酶_________。
3.在生命有机体内核酸常与蛋白质组成复合物，这种复合物叫做染色体。
4.基因表达在转录水平的调控是最经济的，也是最普遍的。
五、问答题：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？有何特点？它的发现有何特殊意义？3．简述蛋白质、脂肪和糖代谢的关系？蛋白质AA糖EMP 丙酮酸乙酰辅酶A TCA脂肪甘油脂肪酸六、判断对错：（对）人类和灵长类动物缺乏尿酸氧化酶，因此嘌呤降解的最终产物是尿酸。
生物化学核酸与核苷酸代谢
生物化学核酸与核苷酸代谢核酸是生物体内重要的生物大分子之一，它在细胞中起着重要的功能。
核苷酸是核酸的基本组成单元，包括核苷和磷酸。
在生物体内，核酸通过一系列复杂的代谢途径参与了许多重要生物过程，如DNA和RNA的合成、信息传递和遗传改变等。
本文将对核酸与核苷酸的代谢过程进行详细介绍。
核酸的合成主要包括两个过程，即碱基合成功能的合成和核苷酸合成功能的合成。
在碱基合成功能的合成中，脱氨核苷酸（dNTP）被氨基酸转氨酶催化生成脱氨核苷酸（dNDP）和谷氨酸。
在核苷酸合成过程中，核苷酸被核苷酸合成酶催化，通过与降解核酸的反应途径相反的途径将核苷酸合成为核苷酸骨架。
核苷酸的合成主要发生在细胞核内。
在细胞质中生成的核苷酸会通过细胞核膜进行运输，然后通过核孔复合体进入细胞核。
核苷酸的合成过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
核苷酸代谢的主要途径包括核苷酸的降解、拆分和再利用。
核苷酸降解主要通过核苷酸酶催化，将核苷酸分解成核苷和磷酸。
然后，核苷被腺苷脱氨酶催化，去除氨基团形成脱氨核苷。
最后，脱氨核苷被核苷酸酶催化，分解成基础核糖和异黄嘌呤酸。
核苷酸代谢的拆分过程可以产生能量和分子间的信号分子。
其中，核苷酸降解产生的能量在生物体内的许多代谢过程中发挥重要作用。
核苷酸的再利用过程主要发生在细胞质中。
在这个过程中，核苷酸通过多个酶和辅酶的催化作用，被合成为新的核苷酸。
这个过程称为核苷酸逆转录。
核酸和核苷酸代谢的异常可能导致许多疾病的发生。
例如，核酸代谢疾病在新生儿中比较常见，表现为尿中有大量的核苷、核糖和核苷酸。
遗传性疾病X染色体连锁性核苷酸酶缺乏症是由于核苷酸酶缺乏引起的，会导致血清脱氨核苷水平升高。
碱基合成功能的异常或缺陷也会引发一些疾病，如DNA合成的紊乱可能导致DNA复制错误和突变。
总之，核酸和核苷酸在生物体内发挥着重要的生理和生化功能，包括DNA和RNA的合成、遗传修复、能量和信号传导等重要过程。
核酸与核苷酸的代谢过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
核苷酸代谢
2. 腺苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)的合成
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 (一)、从头合成途径的反应过程
(1) IMP的合成(11步反应，过程只需了解)
ATP AMP
R-5 -P
'
①
PP-1 -R-5 -P(PRPP)
'
'
PRPP合成酶
5'-磷酸核糖
磷酸核糖焦磷酸
'
NH3 R- 5 -P
'
还原酶 H2N
H2O
次黄嘌呤核苷酸
尿 酸 鸟嘌呤酶 NH3 H2O N N
OH
N
鸟苷
HO
N H 黄嘌呤
N
H2N
鸟嘌呤
N H
Pi 核苷磷酸化酶 核糖1-磷酸
正常人血浆尿酸含量：0.12～0.36mmol/L 男: 0.27mmol/L, 女:0.21mmol/L
以尿酸及其钠盐形式存在, 均难溶于水 ＞0.48mmol/L(8mg%), 析出结晶, 沉积在关节和软骨等处 痛风症 ●进食高嘌呤膳食时 ●体内核酸大量分解 血中尿酸↑ (白血病,恶性肿瘤）
R-5 -P
甲酰甘氨酰胺核苷酸 (FGAR)
'
嘧啶碱的降解产物易溶于水，故嘧啶代 谢异常的疾病较少。
第二节、核苷酸的合成代谢
• 一、嘌呤核苷酸的合成 二、嘧啶核苷酸的合成
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 (一)、从头合成途径
用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及 CO2等简单物质为原料，经过一系列酶 促反应合成嘌呤核苷酸的过程.
(二)、补救合成途径
利用体内游离的嘌呤碱或嘌呤核苷经 过简单的反应过程,合成嘌呤核苷酸。
核酸的降解和核苷酸代谢(1)
大肠杆菌核糖核苷酸还原酶R2亚基
IMP/GMP+PPi PCR(聚合酶链式反应) （5-磷酸核糖-1-焦磷酸） 肝、肾、胰、心、脑、肉馅、肉汁、沙丁鱼、鱼卵、小虾 PCR(聚合酶链式反应) 1 嘌呤核苷酸的生物合成 ④组成辅酶,如腺苷酸可作为NAD＋、NADP＋、FMN、FAD及CoA等的组成成分; 嘌呤核苷酸的补救合成2 第二类 含嘌呤中等的食物 (每100g食物含嘌呤75～100mg) 甲基丙二酸单酰辅酶A→琥珀酸CoA 一些微生物如乳酸杆菌、枯草杆菌等则以核苷三磷酸为还原底物。 （N10-CHO FH4） PCR：polymerase chain reaction 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位、CO2等简单物质为原料。 3 脱氧核糖核酸酶(DNase) AMP + PPi IMP/GMP+PPi 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位、CO2等简单物质为原料。 利用体内游离的碱基或核苷，反应较简单。 黄嘌呤氧化酶(Xanthine Oxidase)
解 鸟苷酸 27mmol/L (4.
鲤鱼、贝壳类、鳗鱼、熏火退、猪肉、小牛肉； IMP/GMP+PPi
痛风的药物治疗：别嘌呤醇
脱氨酶
通常是在核苷二磷酸水平上发生还原反应；
次黄嘌呤 黄嘌呤
AMP + PPi 一些微生物如乳酸杆菌、枯草杆菌等则以核苷三磷酸为还原底物。
黄嘌呤 第四类 含嘌呤很少的食物
②储存能量,三磷酸核苷酸尤其是ATP是细胞的主要能量形式，一些活化的中间产物，如UDP葡萄糖，亦含有核苷酸成分;
• 第三类 含嘌呤较少的食品(每100g食物含嘌呤<75mg) – 龙虾、蟹 ；火腿、羊肉、鸡；麦片、面包、粗粮 ； – 芦笋、四季豆、菜豆、菠菜、蘑菇、干豆类、豆腐
核酸的降解与核苷酸代谢
1、嘧啶核苷酸的从头合成 • 定义
嘧啶核苷酸的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。
• 合成部位
主要是肝细胞胞液
•嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、 CO2、磷酸核糖。
合成特点：用原料先合成嘧啶环，然 后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸
生理意义
●节省: 减少从头合成时能量和原料的消耗 ● 作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径
遗传疾病 Lesch-Nyhan 莱-尼综合征,自毁容貌综合征 -----罕见的性染色体X连锁遗传病 疾病生化本质: HGPRT基因缺陷 嘌呤合成过多，明显的高尿酸血症，痛风伴 大脑瘫痪、智力减退、舞蹈手足综合征,身体 和精神发育迟缓, 有咬指咬唇的强迫性自残
S
S
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH + H+ （FAD）
激酶 dNDP + ATP
dNTP + ADP
5、 嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、 氨基酸或叶酸等的类似物。
嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物
6-巯基嘌呤
氮杂丝氨酸等 氨蝶呤
6-巯基鸟嘌呤
氨甲蝶呤等
8-氮杂鸟嘌呤等
（5-磷酸核糖）
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
IMP
在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下
AMP
GMP
1） IMP的合成过程
① 磷酸核糖酰胺转移酶 ② GAR合成酶 ③ 转甲酰基酶 ④ FGAM合成酶 ⑤ AIR合成酶
核苷酸的代谢
不同的嘧啶碱其分解代谢途径和产物不
同。
1.胞嘧啶和尿嘧啶的降解：
胞嘧啶脱氨酶
胞嘧啶
尿嘧啶
二氢尿嘧啶脱氢酶 二氢 二氢嘧啶酶
尿嘧啶 H 2O
-脲基丙酸 H 2O
H2O
NH3
NADPH+H+ NADP+
-脲基丙酸酶
尿素
NH3 + CO2 -丙氨酸
TCA
乙酰CoA
丙二酸单酰CoA
2.胸腺嘧啶的降解：
核苷二磷 酸激酶 ATP
CTP合成酶 UTP CTP
ATP
ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi
合成RNA
《3》 脱氧嘧啶核苷酸的合成：
磷酸酶 CTP H2O Pi CDP NADPH+H+ H2O Pi dCMP H2O 核糖核苷 酸还原酶 UDP dUDP 磷酸酶 NH3 脱氨酶 dUMP 胸苷酸合酶 核苷单磷酸激酶 dTTP 核苷二磷 酸激酶 dTDP 核糖核苷酸还原酶 dCDP NADP++H2O ATP 磷酸酶 ADP 核苷二磷酸激酶 dCTP
第八章
核苷酸代谢
一 核酸的酶促降解 二 嘌呤和嘧啶的分解 三 核苷酸的生物合成
核甘酸是构成核酸的基本单位，人体所 需的核苷酸都是由机体自身合成的。
核苷酸类物质在人体的生理功用：
① 作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTPБайду номын сангаасUTP合成RNA，
用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。
（一）.嘌呤碱的分解
NH 2 N N
G
NH2
N H
N
NH2 次黄嘌呤
核酸的降解和核苷酸代谢K
N7 N1 C5
酸，先合成 IMP，再转化
来自甲酸
C2 C4
C8
来自甲酸
为AMP、 GMP 。
N3
N9
利用简单的原始材料从头合成核苷酸的过程，此过程不包
括碱基和核苷等中间物，也来自是谷核氨苷酰酸胺合的成酰的胺氮主要途径
IMP的合成
IMP的合成是从5-磷 酸核糖开始的，先与 ATP反应生成5′-磷酸 核糖-1′-焦磷酸 （PRPP），然后嘌 呤环的各原子在 PRPP的C-1位置上逐 渐加上去。
➢ 叶酸类似物（氨基蝶呤、氨甲喋呤）： 抑制IMP合成中有四氢叶酸参与的反应
2.1.3嘌呤核苷酸合成的调节
CDP：胆碱，胆胺，甘油二酯 核苷酸 + H2O 核苷+Pi 代谢再利用，减少代谢物阻遏和积累
嘌呤核苷酸的从头合成途径之中受到调节的酶 d有G利TP于刺U激DAP和DPC还D原P还, 抑原制GDP, CDP, UDP还原 有：PRPP合成酶、谷氨酰胺:PRPP氨基转移酶、 此外，乳清苷酸脱羧酶也是一个调节位点，其活性受到UMP的抑制
脲基丙酸酶
H2O
啶酶
β-脲基丙酸
二氢尿嘧啶脱氢酶
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧啶
NAD(P)H+H+ NAD(P)+
H2O
二氢嘧啶酶
NH3+CO2+β-氨基异丁酸 脲基丙酸酶
H2O
NADPH +H+ --------哺乳动物 NADH+H+ ----------细 菌
β-脲基异丁酸
脱氨 还原
水解
胞嘧啶 NH3
1 核酸和核苷酸的分解代谢
核苷 + H O 嘌呤（或嘧啶）+戊糖 核苷水解酶 dGTP刺激ADP还原, 抑制GDP, CDP, UDP还原
核酸的酶促降解和核苷酸代谢
核酸的酶促降解和核苷酸代谢核酸是构成生物体遗传物质的重要分子之一、它们在生物体内起着关键的功能，包括存储遗传信息、传递遗传信息和参与生物体的代谢过程。
然而，核酸分子并不是永久存在的，它们会经历酶促降解和核苷酸代谢过程。
酶促降解是一种通过酶催化反应将核酸分子分解为较小的碎片的过程。
这一过程在细胞中起着至关重要的作用，因为它能够控制细胞内的核酸浓度，并对细胞进行修复和调控。
具体而言，核酸的酶促降解主要通过核酸酶参与。
核酸酶可以识别特定的核酸分子，切割磷酸二酯键并将其分解成较小的碎片。
酶促降解的过程是高度调控的，这意味着细胞可以根据需要来降解核酸分子。
核酸酶的酶促降解反应可以发生在DNA和RNA分子上。
在DNA分子中，核酸酶可以通过识别特定的序列或结构来切割DNA链。
这些酶可以在DNA复制、修复和重组过程中发挥重要的作用。
在RNA分子中，核酸酶则可以通过识别特定的次级结构来切割RNA链。
这些酶在RNA降解和剪接等过程中起着关键作用。
核苷酸的合成通常发生在两个方向上。
一方面，细胞通过核苷酸合成途径将脱氧核苷酸和核苷酸合成为DNA和RNA的单体。
这些途径包括脱氧核苷酸合成途径和核苷酸合成途径。
另一方面，细胞还可以通过核苷酸分解途径将核苷酸分解为核苷和磷酸。
这些途径包括核苷酸降解途径和氨基酸代谢途径。
核酸酶和核苷酸代谢的失调会导致DNA和RNA的不稳定和降解，影响细胞的正常功能。
此外，核苷酸代谢紊乱还与多种人类疾病的发生和发展密切相关。
因此，研究核酸的酶促降解和核苷酸代谢机制对于理解生物体的正常功能和疾病的发生具有重要意义。
核苷酸代谢
天冬氨酸
氨甲酰磷酸
1、嘧啶核苷酸合成特点
其合成与嘌呤核苷酸的合成不同，先由 氨甲酰磷酸与天冬氨酸形成嘧啶环，再与 核糖磷酸（PRPP）结合形成 UMP，其 关键的中间产物是乳清酸。胞苷酸则由尿 苷酸在三磷酸的水平上转变而来。
胞苷酸的生物合成：
尿苷酸激酶
尿苷二磷酸激酶
UMP
UDP
UTP
ATP ADP
核苷酸代谢
〔目的要求〕
核酸的酶促降解 核苷酸的分解 嘌呤核苷酸的从头合成 嘧啶核苷酸的从头合成 脱氧核苷酸的合成 脱氧胸苷酸的合成 核苷酸合成的补救途径
[目的要求]
1. 了解核酸的降解过程以及降解的酶类。 2. 掌握各种动物体嘌呤碱分解的终产物；了解
嘧啶碱的分解途径。 3. 了解核苷酸的从头合成途径及补救合成途径；
了解嘌呤环与嘧啶环上各原子来源。 4. 了解脱氧核苷酸的合成途径。 5. 了解核苷酸合成中的拮抗物对核苷酸合成的
抑制机理。
核酸的分解过程：
核酸
核酸酶（磷酸二酯酶）
核苷酸
核苷酸酶（磷酸单酯酶）
核苷
核苷磷酸化酶
磷酸
嘌呤或嘧啶
戊糖-1-磷酸
某些核酸外切酶对RNA、DNA 均有作用：
牛脾磷酸二酯酶 产生3-核苷酸
嘌呤的各个原子是在PRPP（5-磷酸核糖-1-焦 磷酸）的C1上逐渐加上去的。由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和C ，合成时先形成右 环，再形成左环。
四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体
IMP的合成过程
① 磷酸核糖酰胺转移酶 ② GAR合成酶 ③ 转甲酰基酶 ④ FGAM合成酶 ⑤ AIR合成酶
（CATR）
IMP生成总反应过程
AMP和GMP的生成
生物化学习题及答案
3、某种溶液中含有三种三肽：Tyr - Arg - Ser , Glu - Met - Phe 和Asp - Pro - Lys , α- COOH基 团的pKa 为3.8; α-NH3基团的pKa为8.5。在哪种pH （2.0,6.0或13.0）下，通过电泳分离这三种多肽的效 果最好？（答案）
6、胃液（pH＝1.5）的胃蛋白酶的等电点约为1，远比 其它蛋白质低。试问等电点如此低的胃蛋白酶必须存 在有大量的什么样的官能团？什么样的氨基酸才能提 供这样的基团？
（答案）
7、已知某蛋白是由一定数量的链内二硫键连接的两个 多肽链组成的。1.00g该蛋白样品可以与25.0mg还原型 谷胱甘肽（GSH，MW＝307）反应。（答案） （a）该蛋白的最小分子量是多少？ （b）如果该蛋白的真实分子量为98240，那么每分子 中含有几个二硫键？ （c）多少mg的巯基乙醇（MW＝78.0）可以与起始的 1.00g该蛋白完全反应？
8、一个含有13个氨基酸残基的十三肽的氨基酸组成为： Ala, Arg,2 Asp, 2Glu, 3Gly, Leu, 3Val。部分酸水 解后得到以下肽段，其序列由Edman降解确定，试推断 原始寡肽的序列。（答案） （a）Asp - Glu - Val - Gly - Gly - Glu - Ala （b）Val - Asp - Val - Asp - Glu （c）Val - Asp - Val （d）Glu - Ala -Leu - Gly -Arg （e）Val - Gly - Gly - Glu - Ala - Leu （f）Leu - Gly - Arg
（a）肽键的长度与它的键的强度和键级（是单键、 双键或三键）有什么关系？
（b）从Pauling等人的观察，就肽键旋转能得出什 么看法？
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2,核酸酶的作用特点
外切核酸酶对核酸的水解位点
B
5 p
B
B
B
p
B
B
B
B
p
p
p
p
p
p
OH 3
牛脾磷酸二酯酶
端外切5 ( 5端外切5得3)
蛇毒磷酸二酯酶
端外切3 ( 3端外切3得5)
内切核酸酶对RNA的水解位点示意图 的水解位点示意图 内切核酸酶对
G A
Py
1
Pu
Py
PyGΒιβλιοθήκη ACUp
5
p
p
p
p
一,嘌呤核苷酸的合成代谢
(一)从头合成途径: 从头合成途径: 概念: 1.概念: 通过利用一些简单的前体物,如5-磷酸核糖, 通过利用一些简单的前体物, 磷酸核糖, 氨基酸,一碳单位及CO 氨基酸,一碳单位及CO2等,逐步合成嘌呤 核苷酸的过程称为从头合成途径(de 核苷酸的过程称为从头合成途径(de novo synthesis).这一途径主要见于肝脏, synthesis).这一途径主要见于肝脏,其 次为小肠和胸腺. 次为小肠和胸腺.
类型 命名 意义
常用的DNA限制性内切酶的专一性 限制性内切酶的专一性 常用的
酶 辨认的序列和切口
¨ ¨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 ¨¨
Asp
AMP-S XMP
Gln
AMP GMP
IMP
NAD+
5-磷酸核糖焦磷酸 PRPP
甘氨酸
5-磷酸 核糖胺
甲酰THFA
甲酰甘氨咪核苷酸
甲酰甘氨酰胺核苷酸
甘氨酰胺核苷酸
IMP的 IMP的 生物合成
5-氨基咪唑核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧核苷酸 氨基咪唑5-氨基咪唑-4-琥珀 氨基咪唑基-甲酰胺核苷酸
嘧啶环上各原子的来源
C
NH3 H2N-CO- P
氨甲酰磷酸
4
天冬氨酸
N3 C2 N
1
C5 C6
CO2
尿嘧啶核苷酸合成途径
2.胞苷酸的合成: 胞苷酸的合成:
激酶 UMP ATP ADP UDP ATP
激酶 UTP ADP
CTP 合成酶 CTP Gln+ATP Glu+ADP+Pi
3.脱氧嘧啶核苷酸的合成: 脱氧嘧啶核苷酸的合成:
尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的 尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的 终产物. 终产物. 痛风症患者由于体内 患者由于体内嘌呤核苷酸分解代 痛风症 患者由于体内 嘌呤核苷酸分解代 谢异常, 可致血中尿酸水平升高, 谢异常 , 可致血中尿酸水平升高 , 以尿 酸钠晶体沉积于软骨, 关节, 酸钠晶体沉积于软骨 , 关节 , 软组织及 肾脏, 临床上表现为皮下结节, 肾脏 , 临床上表现为皮下结节 , 关节疼 痛等. 痛等.
说明 四核苷酸, 四核苷酸,平端切口 六核苷酸, 六核苷酸,粘端切口 六核苷酸, 六核苷酸,粘端切口 六核苷酸, 六核苷酸,粘端切口 六核苷酸, 六核苷酸,粘端切口 六核苷酸, 六核苷酸,粘端切口
Alu I Bam H I Bgl I Eco R I Hind Ⅲ Sal I Sma I
六核苷酸, 六核苷酸,平端切口
次黄嘌呤核苷酸
(IMP) IMP)
5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑4-氨甲酰核苷酸
5-氨基咪唑-4氨基咪唑氨甲酰核苷酸
IMP转变为 转变为GMP和AMP 转变为 和
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)
嘌呤+PRPP 嘌呤 磷酸核糖转移酶 A(G)MP+PPi
嘌呤+1-P-核糖 核糖 嘌呤
p
p
p
p
p
OH
3
RNAase I
RNAase I
RNAase T1 Py:嘧啶 :
RNAase T1
Pu :嘌呤
限制性内切酶
原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4 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 DNA双螺旋中 对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列 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 回文序列, 列的某位点水解DNA双螺旋链,产生粘性末端或平末端, 列的某位点水解DNA双螺旋链,产生粘性末端或平末端,这类 DNA双螺旋链 酶称为限制性内切酶(ristriction endonuclease). endonuclease). 酶称为限制性内切酶(
核糖核苷酸还原酶 CTP H 2O Pi CDP
+ NADPH+H + + NADP +H2O H 2O +
激酶 dCDP ATP dCTP ADP
Pi dCMP H 2O 脱氨酶 NH3 dUMP
5 10 N ,N -CH2-FH4 5 10
胸苷酸合成酶 FH4 dTMP dTDP dTTP
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)
核酸
核苷酸
核苷 磷酸
碱基+戊糖 碱基 戊糖-1-P 戊糖
一,核酸酶 一,核酸酶 二,限制性内切酶 二,限制性内切酶
核
酸
酶
1,核酸酶的分类
(1)根据对底物的 专一性分为 核糖核酸酶(RNase) 核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase) 非特异性核酸酶 核酸内切酶 (2)根据切割位点分为 核酸外切酶
限制性内切酶的命名和意义
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 I,这是从大肠杆菌(Ecoli)
Eco R I
属名 种名 株名 序号 限制性内切酶是分析染色体结构,制作DNA限 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 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. 用来解剖纤细的DNA分子.
第二节 核苷酸的降解
核苷酸酶 核苷磷酸化酶
核苷酸
核苷 磷酸
碱基+(脱氧)戊糖-1-P 碱基 (脱氧)戊糖
一,嘌呤的降解Metabolism of purine ucleotide 二,嘧啶的降解
嘌 呤 的 分 解
嘌呤的降解
嘌呤(鸟嘌呤和腺嘌呤)均经脱氨氧化转变 为黄嘌呤 黄嘌呤再进行降解.由于不同种类的生物的 黄嘌呤 降解酶系不一样,因而降解的终产物也不同: 尿酸(uric acid) :人类,灵长类,鸟类,爬 行动物和大多数昆虫; 尿囊素:非灵长目哺乳动物,腹足类; 尿囊酸:某些硬骨鱼; 尿酸和乙醛酸:大多数鱼类,两栖类; 氨和二氧化碳:海洋腔肠动物和甲壳动物.
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 分子量大于10 多亚基, 线苷蛋氨酸, 识别位点与切割位点相差甚远,产物为异质, 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. 制与修饰相排斥的多功能酶. Ⅱ型:分子量小于105,需Mg2+ ,切割位点位于识别 分子量小于10 位点上,产物为专一性片段,不具修饰酶功能. 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. 物学研究所用的限制性内切酶均为此类. ⅡI型 识别位点为5 7bp的非对称序列 ⅡI型:识别位点为5-7bp的非对称序列 ,切割位点在 序列5 10bp,切割双链,个别也切割单链. 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. 是限制与修饰相多功能酶.
嘌呤核苷 ATP ADP A(G)MP
嘧啶核苷酸从头合成途径
a,嘧啶环上原子的来源 , b,UMP的从头合成 c,UMP转变为CTP
CTP合成酶 合成酶 UMP UDP UTP ATP Gln H2O CTP
一,嘧啶核苷酸的合成代谢
(一)从头合成途径: 从头合成途径: 从头合成途径(de novo synthesis)是 从头合成途径( synthesis)是 指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶 核苷酸的过程. 核苷酸的过程.该过程主要在肝脏的胞 液中进行. 液中进行.
嘧啶核苷酸的主要合成步骤为: 嘧啶核苷酸的主要合成步骤为: 尿苷酸( monophosphate)的合成 的合成: 1.尿苷酸(uridine monophosphate)的合成: 在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下,以Gln,CO2, 在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下, Gln, ATP为原料合成氨基甲酰磷酸 为原料合成氨基甲酰磷酸. ATP 为原料合成氨基甲酰磷酸 . 后者在天冬氨酸转 氨甲酰酶的催化下, 转移一分子天冬氨酸, 氨甲酰酶的催化下 , 转移一分子天冬氨酸 , 从而 合成氨甲酰天冬氨酸, 然后再经脱氢, 脱羧, 合成氨甲酰天冬氨酸 , 然后再经脱氢 , 脱羧 , 环 化等反应,合成第一个嘧啶核苷酸, UMP. 化等反应,合成第一个嘧啶核苷酸,即UMP. Gln+CO2+2ATP 氨甲酰天冬氨酸 氨基甲酰磷酸 乳清酸 UMP
NADPH+H+
FAD
硫氧还蛋白 还原型) (还原型) SH ATP ,Mg2+ P-P-CH2 SH 硫氧还蛋白 氧化型) (氧化型) S S