核酸的酶促降解和核苷酸代谢(1)
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核酸降解与核苷酸代谢
嘧啶碱的分解
不同生物嘧啶碱的分解过程也不 一样，一般情况下含氨基的嘧啶要 先水解脱去氨基，脱氨基也可以在 核苷或核苷酸水平上进行。
2.嘧啶碱的分解
NH 2 N
N
O
H
-NH2
β－丙氨酸
O
NH
二氢尿嘧啶
N
O
H
（开环）
H2O
H2O
β－脲基丙酸
嘧啶还原途径的分解
-CH3
嘧啶分解
• 其中二氧化碳经呼吸道排出体外，氨在
AMP激酶
AMP + ATP —— 2ADP
glycolytic enzymes or oxidative phosphorylation
ADP —— ATP
2 .ATP通过核苷单磷酸激酶生成其他NDP
ATP + NMP —— ADP + NDP
3.NTP的生成
核苷二磷酸激酶
XTP + NDP
XDP + NTP
肠黏膜细胞中还有核苷酸酶 (磷酸单 酯酶)，水解核苷酸为核苷和Pi。
脾、肝等组织中的核苷酶进一步水解 核苷为戊糖和碱基。
核酸酶
核酸
核苷酸酶
核苷酸
磷酸
核苷酶
核苷
戊糖
碱基
（嘌呤碱，嘧啶碱）
核酸酶(Nuclease)
核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水 解酶，包括核糖核酸酶(RNase)和脱氧核 糖核酸酶(DNase)，其中能水解核酸分子 内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶 (endonuclease)，从核酸的一端逐个水解 下核苷酸的酶称为核酸外切酶 (exonuclease)。
NH 2 N
N
N H
N
核酸降解和核苷酸代谢
R-5'-P
R-5'-P
5-氨基咪唑-4-羧酸 核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑核苷酸 （AIR）
甲酰甘氨咪核苷酸 （FGAM）
O
C
HO
C
C H2N
N Asp
H2O
ATP
CH
N
合成酶
R-5'-PFra bibliotekCOOH OC
HC N C H
CH2
C
H2N COOH
延胡索酸 N
CH
N
裂解酶
R-5'-P
O
C
H2N
C
C H2N
二、嘌呤核苷酸的降解
AMP
GMP
嘌呤核苷酸的结构
AMP GMP
H(I) 黄嘌呤氧化酶
（次黄嘌呤）
X
G
（黄嘌呤）
黄嘌呤 氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
腺嘌呤脱氨酶含量极少 腺苷脱氨酶和腺苷酸脱氨酶活性较高
腺嘌呤脱氨基主要在 核苷和核苷酸水平
鸟嘌呤脱氨酶分布广
鸟嘌呤脱氨基主要 在碱基水平
嘌呤类在核苷酸、核苷和碱基三个水平上的降解
1. 从头合成途径
（1）尿嘧啶核苷酸的合成
2ATP 2ADP+Pi
Gln + HCO3氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
(CPS-Ⅱ )
H2N C OPO3H2 + Glu
O
氨甲酰磷酸
CO2 + NH3 + H2O
2ATP N-乙酰谷氨酸
2ADP+Pi
氨基甲酰磷酸
Pi
线粒体
鸟氨酸
瓜氨酸
鸟氨酸循环
鸟氨酸
尿素
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
生物化学_09 核酸降解和核苷酸的代谢
IMP转变为GMP和 转变为GMP （3）IMP转变为GMP和AMP
2、 补救途径
(利用已有的碱基和核苷合成核苷酸) (1) 磷酸核糖转移酶途径（重要途径）
核苷磷酸化酶
嘌呤核苷 + 磷酸 腺嘌呤 + 5-PRPP
次黄嘌呤(鸟嘌呤) 磷酸核糖转移酶
嘌呤碱 + 戊糖-1-磷酸 AMP + PPi
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
基因组DNA 基因组 不被切割
限制—修饰的酶学假说 限制 修饰的酶学假说 1968年，Meselson 和Yuan发现了 型限制性核酸内切酶 年 发现了I型限制性核酸内切酶 发现了 1970年，Smith和Wilcox从流感嗜血杆菌中分离纯化了 年 和 从流感嗜血杆菌中分离纯化了 第一个II型限制性核酸内切酶 第一个 型限制性核酸内切酶Hind II 型限制性核酸内切酶
（2）尿嘧啶核苷酸的合成 ）
天冬氨酸转氨甲酰酶 二氢乳清酸酶
乳清苷酸焦磷酸化酶／Mg2+ 二氢乳清酸脱氢酶
乳清苷酸脱羧酶
（3） 胞嘧啶核苷酸的合成
尿嘧啶核苷三磷酸可直接与NH3（细菌）或Gln（动物） 细菌） 尿嘧啶核苷三磷酸可直接与 （动物） 反应，生成胞嘧啶核苷三磷酸。 反应，生成胞嘧啶核苷三磷酸。
二、脱氧核糖核酸酶
只能水解DNA磷酸二酯键的酶。 只能水解DNA磷酸二酯键的酶。 DNA磷酸二酯键的酶 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ） 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ）： 可切割双链和单链DNA 降解产物为3 DNA， 可切割双链和单链 DNA， 降解产物为 3’ - 磷酸 为末端的寡核苷酸。 为末端的寡核苷酸。 限制性核酸内切酶： 限制性核酸内切酶： 细菌产生的、能识别并特异切割外源DNA DNA特定 细菌产生的 、 能识别并特异切割外源 DNA 特定 中的磷酸二脂键( 序列中的磷酸二脂键 对碱基序列专一） 序列中的磷酸二脂键(对碱基序列专一）的核酸内 切酶。 切酶。
第八章 核酸的酶促降解
平齐末端 5ˊ突出的粘性末端 3ˊ突出的粘性末端 粘性末端： 经限制性内切酶水解后形成的线状双链 DNA 中每条单链的一端带有 识别顺序中的几个互补碱基，这样的末端称为粘性末端。 d.由于Ⅱ型限制性内切酶识别并切割特定顺序，使大分子 DNA 产生特定片段， 这是重组 DNA 技术和快速测序法得以建立的重要基础。作为分子生物学技术的工具，
生物化学: 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 山农大生物化学与分子生物学系 第 1 页 共 8 页
第八章 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 核苷酸的降解代谢 第三节 核苷酸的合成代谢
1
生物化学: 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 山农大生物化学与分子生物学系 第 2 页 共 8 页
一、降解方式
3
生物化学: 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 山农大生物化学与分子生物学系 第 4 页 共 8 页
应用极广。
限制性内切酶的命名较为特殊：如大肠杆菌的一种限制性内切 E——EcoRI
E coR I
细菌属
酶编号
菌名 菌株
5ˊ pGAATTCp
3ˊ 5ˊ pG pAATTCp
3ˊ
3ˊ pCTTAAG
5ˊ 3ˊ pCTTAAp Gp 5ˊ
5
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R5 P ATP
Gln Gly
甲酸
CO2 甲酸 Gln Asp
G TP A sp
AMP
PRPPP P OCH2 O P P
IMP GMP
G ln A T P
二、嘧啶核苷酸的合成
（一）嘧啶环组成成分来源
氨甲酰磷酸 Asp
UDP
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第八章 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 核苷酸的降解代谢 第三节 核苷酸的合成代谢
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一、降解方式
3
生物化学: 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 山农大生物化学与分子生物学系 第 4 页 共 8 页
应用极广。
限制性内切酶的命名较为特殊：如大肠杆菌的一种限制性内切 E——EcoRI
E coR I
细菌属
酶编号
菌名 菌株
5ˊ pGAATTCp
3ˊ 5ˊ pG pAATTCp
3ˊ
3ˊ pCTTAAG
5ˊ 3ˊ pCTTAAp Gp 5ˊ
5
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R5 P ATP
Gln Gly
甲酸
CO2 甲酸 Gln Asp
G TP A sp
AMP
PRPPP P OCH2 O P P
IMP GMP
G ln A T P
二、嘧啶核苷酸的合成
（一）嘧啶环组成成分来源
氨甲酰磷酸 Asp
UDP
核酸的酶促降解与苷酸代谢
C
HN
CH
C O
CH
N H
尿嘧啶
NADPH
+ H+
NADP +
O
C
HN
C H2
C
CH 2
O
N H 二氢尿嘧啶
H 2O
H 2N
C O
CO OH C H2
CH 2 N H
H 2O
H 2N
CH 2 CH 2 CO OH
β-丙 氨 酸
HN C
O
HN C
O
O
C C CH 3
CH N H
NADPH
胸腺嘧啶 + H+
两栖类------尿素、乙醛酸
医学ppt
10
最终产物
人、灵长类、鸟类、爬行类等------尿酸 其他哺乳动物----尿囊素 硬骨鱼类------尿囊酸 两栖类------尿素、乙醛酸 植物---------尿囊酸
医学ppt
11
二
嘧 啶 的 分 解
N
C O
NH 2 C
CH
CH
N H
胞嘧啶
NH 2
O
医学ppt
6
第二节 核苷酸的分解代谢
一、核苷酸的分解代谢 二、嘌呤的分解代谢 三、嘧啶的分解代谢
医学ppt
7
一、核苷酸的分解代谢
核苷酸 核苷酸酶 核苷 核苷酶 碱基 ＋ 核糖
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 碱基
医学ppt
8
二、嘌呤的分解
NH2
N
N
N
N H
O HN
N O
HN
H2N
N
O
N
核酸的酶促降解和核苷酸代谢客观题带答案
核酸的酶促降解和核苷酸代谢（客观题带答案）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。
核酸的酶促降解与核苷酸代谢
A+P R P P
A M P+P P i
腺 嘌 呤
次 黄 嘌 呤 / 鸟 嘌 呤 磷 酸
G /I +P R P P
G M P /IM P+P P i
鸟 嘌 呤 / 次 黄 嘌 呤
核 糖 转 移 酶
2024/6/22
（三）、 嘧啶核苷酸的合成
嘧啶环各原子的来源 氨基甲酰磷酸
C
4
N3
5C
C2 6C
1
N
一、 核苷酸的生理功能
1、 核酸合成的原料：
2、 能量的利用形式： ATP、GTP、UTP、CTP
3、 参与代谢和生理调节： ATP/ADP/AMP, cAMP、 cGMP
4、 组成辅酶（基）：腺苷酸
5、 活性中间代谢物：UDPG、ADPG葡萄糖:糖原合成
• 合成
CDP- 胆碱:磷酸甘油酯
2024/6/22
作用于核糖或 脱氧核糖核苷
作用于核糖核苷
2024/6/22
核苷
2024/6/22
பைடு நூலகம்
（一）、嘌呤核苷酸的分解代谢
2024/6/22
（二）、嘧啶核苷酸的分解代谢
嘧啶核苷酸
胞嘧啶 尿嘧啶
嘧啶碱+磷酸核糖 NH3、CO2、β-丙氨 酸
胸腺嘧啶
NH3、CO2、β-氨基异丁酸
2024/6/22
N H2 C N CH
11）FAICAR脱水环化，生成IMP
2024/6/22
2024/6/22
腺苷酸代琥珀酸 2.AMP和GMP的生成 腺苷酸
次黄嘌呤 核苷酸
2024/6/22
黄嘌呤核苷酸
鸟苷酸
2024/6/22
华中农业大学生物化学考研试题库附答案核酸的降解和核苷酸代谢
第12章核酸的降解和核苷酸代谢一、教学大纲基本要求核酸的酶促降解，水解核酸的有关酶（核酶外切酶、核酶内切酶、限制性内切酶），核苷酸、嘌呤碱、嘧啶碱的分解代谢，嘌呤核苷酸的合成，嘧啶核苷酸的合成，脱氧核糖核苷酸的合成，辅酶核苷酸的合成。
二、本章知识要点(一)核酸的酶促降解核酸酶（nucleases）：是指所有可以水解核酸的酶，在细胞内催化核酸的降解，以维持核酸（尤其是RNA）的水平与细胞功能相适应。
食物中的核酸也需要在核酸酶的作用下被消化。
核酸酶按照作用底物可分为：DNA酶（DNase）、RNA酶（Rnase）。
按照作用的方式可分为：核酸外切酶和核酸内切酶，前者指作用于核酸链的5‘或3’端，有５’末端外切酶和３’末端外切酶两种；后者作用于链的内部，其中一部分具有严格的序列依赖性（4～8 bp），称为限制性内切酶。
核酸酶在DNA重组技术中是不可缺少的重要工具，尤其是限制性核酸内切酶更是所有基因人工改造的基础。
（二）核苷酸代谢1.核苷酸的生物学功能①作为核酸合成的原料，这是核苷酸最主要的功能；②体内能量的利用形式；③参与代谢和生理调节；④组成辅酶。
核苷酸最主要的功能是作为核酸合成的原料，体内核苷酸的合成有两条途径，一条是从头合成途径，一条是补救合成途径。
肝组织进行从头合成途径，脑、骨髓等则只能进行补救合成，前者是合成的主要途径。
核苷酸合成代谢中有一些嘌呤、嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物，可以干扰或阻断核苷酸的合成过程，故可作为核苷酸的抗代谢物。
不同生物嘌呤核苷酸的分解终产物不同，人体内核苷酸的分解代谢类似于食物中核苷酸的消化过程，嘌呤核苷酸的分解终产物是尿酸。
嘧啶核苷酸的分解终产物是β-丙氨酸或β-氨基异丁酸。
核苷酸的合成代谢受多种因素的调节。
(1)嘌呤核苷酸代谢①嘌呤核苷酸的合成代谢：体内嘌呤核苷酸的合成有两条途径，一是从头合成途径，一是补救合成途径，其中从头合成途径是主要途径。
嘌呤核苷酸合成部位在胞液，合成的原料包括磷酸核糖、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳单位及CO2等。
核苷酸的代谢
O HN O
胸腺嘧啶核苷酸合成酶
O N dR-P
HN O N dR-P
CH3
N5、N10 亚甲基 FH4
二氢叶酸 还原酶 Ser羟甲基 羟甲基 转移酶
FH2
NADP++Gly
NADPH+H++Ser
核 苷 酸 的 合 成 及 相 互 关 系
3、 、
核糖核苷酸的还原反应
NADP+
硫氧还蛋白 还原酶
腺苷酸代琥珀酸
腺苷酸
3、鸟嘌呤核苷酸的合成
次黄嘌呤核苷酸
黄嘌呤核苷酸
黄嘌呤核苷酸 细菌直接以氨作为氨基供体
鸟苷酸
4、由嘌呤碱和核苷合成核苷酸
“补救”途径 补救” (脑和骨髓 脑和骨髓) 脑和骨髓 主要发生在肝 主要发生在肝 内外源 核苷 脏，常因各种 核酸分解 抑制物甚至生 抑制物甚至生 理紧张导致其 理紧张导致其 、Pi 碱基、 碱基 中的某些酶缺 乏，影响细胞 生长。 生长。 脱氧核苷 核酸类补品原理所在 可提高康复速度 DNA
延胡索酸
5-氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸
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
5-甲酰氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸
次黄嘌呤核苷酸
H
腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸
次黄嘌呤 核苷酸 黄嘌呤核苷酸 鸟苷酸
2、腺嘌呤核苷酸的合成 腺嘌呤核苷酸的合成
次黄嘌呤 核苷酸
腺苷酸代琥珀酸
谷胱甘肽 还原酶
2GSH
NADPH+H+
NADP+
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
有利于UDP和CDP还原 促进ADP和GDP还原
胸腺嘧啶核苷酸合成酶
O N dR-P
HN O N dR-P
CH3
N5、N10 亚甲基 FH4
二氢叶酸 还原酶 Ser羟甲基 羟甲基 转移酶
FH2
NADP++Gly
NADPH+H++Ser
核 苷 酸 的 合 成 及 相 互 关 系
3、 、
核糖核苷酸的还原反应
NADP+
硫氧还蛋白 还原酶
腺苷酸代琥珀酸
腺苷酸
3、鸟嘌呤核苷酸的合成
次黄嘌呤核苷酸
黄嘌呤核苷酸
黄嘌呤核苷酸 细菌直接以氨作为氨基供体
鸟苷酸
4、由嘌呤碱和核苷合成核苷酸
“补救”途径 补救” (脑和骨髓 脑和骨髓) 脑和骨髓 主要发生在肝 主要发生在肝 内外源 核苷 脏，常因各种 核酸分解 抑制物甚至生 抑制物甚至生 理紧张导致其 理紧张导致其 、Pi 碱基、 碱基 中的某些酶缺 乏，影响细胞 生长。 生长。 脱氧核苷 核酸类补品原理所在 可提高康复速度 DNA
延胡索酸
5-氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸
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
5-甲酰氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸
次黄嘌呤核苷酸
H
腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸
次黄嘌呤 核苷酸 黄嘌呤核苷酸 鸟苷酸
2、腺嘌呤核苷酸的合成 腺嘌呤核苷酸的合成
次黄嘌呤 核苷酸
腺苷酸代琥珀酸
谷胱甘肽 还原酶
2GSH
NADPH+H+
NADP+
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
有利于UDP和CDP还原 促进ADP和GDP还原
核酸的酶促降解
苷酸。C、嘧啶环上各原子来源： ASP+NH3+CO2 D、ATP供能， 生成氨甲酰磷酸
①生成乳清苷酸
②由乳清苷酸转化成其它化合物
↗CO2 乳清苷酸→UMP+ATP尿嘧啶核苷酸激酶
UDP+ADP UDP+ATP核苷二磷酸激酶UTP+ADP UTP+谷氨酰胺+ATP+H2OCTP合成酶 →CTP+谷氨酸+ADP+Pi (2)补救途径与嘌呤核苷酸补救途径相 似
AMP-S
AMP
XMP
GMP
Gln
（2）补救合成途径 嘌呤碱和PRPP在特异的磷酸核糖转 移酶作用下生成嘌呤核苷酸
腺嘌呤+PRPP腺嘌呤磷酸核糖转移酶 →AMP+PPi
鸟嘌呤+PRPP次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 →GMP+PPi
2、嘧啶核苷酸的生物合成
（1）从头合成。 特点：A、先合 成嘧啶环，再与PRPP作用生成 嘧啶核苷酸；B、初产物为乳清
腺苷酸及鸟苷酸的合成：
IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天 冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMPS），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶 的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷 酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下， 由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。
IMP
Asp NAD+
根据核酸酶对底物的专一性将其分为 三类：核糖核酸酶；脱氧核糖酸 酶；非特异性核酸酶。
脱氧核糖核酸酶
脱氧核糖核酸酶专一水解DNA而不作用 于RNA。分为内切酶和外切酶。
内切酶中的限制性内切酶是一种重要 的工具酶。它作用于特定的核苷酸序列， 有极高的专一性，切割后形成平齐末端 和粘性末端。
①生成乳清苷酸
②由乳清苷酸转化成其它化合物
↗CO2 乳清苷酸→UMP+ATP尿嘧啶核苷酸激酶
UDP+ADP UDP+ATP核苷二磷酸激酶UTP+ADP UTP+谷氨酰胺+ATP+H2OCTP合成酶 →CTP+谷氨酸+ADP+Pi (2)补救途径与嘌呤核苷酸补救途径相 似
AMP-S
AMP
XMP
GMP
Gln
（2）补救合成途径 嘌呤碱和PRPP在特异的磷酸核糖转 移酶作用下生成嘌呤核苷酸
腺嘌呤+PRPP腺嘌呤磷酸核糖转移酶 →AMP+PPi
鸟嘌呤+PRPP次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 →GMP+PPi
2、嘧啶核苷酸的生物合成
（1）从头合成。 特点：A、先合 成嘧啶环，再与PRPP作用生成 嘧啶核苷酸；B、初产物为乳清
腺苷酸及鸟苷酸的合成：
IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天 冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMPS），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶 的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷 酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下， 由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。
IMP
Asp NAD+
根据核酸酶对底物的专一性将其分为 三类：核糖核酸酶；脱氧核糖酸 酶；非特异性核酸酶。
脱氧核糖核酸酶
脱氧核糖核酸酶专一水解DNA而不作用 于RNA。分为内切酶和外切酶。
内切酶中的限制性内切酶是一种重要 的工具酶。它作用于特定的核苷酸序列， 有极高的专一性，切割后形成平齐末端 和粘性末端。
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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)
嘌呤环上各原子的来源
来自CO2
来自天冬氨酸
来自甘氨酸
来自“甲酸盐”
来自“甲酸盐”
来自谷氨酰胺的酰胺氮
5-磷酸核糖焦磷酸
甘氨酸
5-磷酸 核糖胺
SH 硫氧还蛋白 （还原型） SH
硫氧还蛋白 还原酶
FAD
NADPH+H+
S 硫氧还蛋白 （氧化型） S
P-P-CH2
O
N
ATP 、Mg2+ 核糖核苷酸还原酶
P-P-CH2
O
N
+ H2O
OH OH 核糖核苷二磷酸
OH H 脱氧核糖核苷二磷酸
P-P-CH2
O
N
核糖核苷酸的还原反应
OH OH
核糖核苷二磷酸
ⅡI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.
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
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 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。
酶活性 调节位点
R1亚基
活性位点
R2亚基
脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成
O HN
ON dR-P
胸腺嘧啶核苷酸合成酶
N5、N10—CH2 — FH4
FH2
O
HN
CH3
ON dR-P
二氢叶酸 还原酶
Ser羟甲基 转移酶
NADP++Gly
磷酸核糖转移酶
嘌呤+PRPP
A(G)MP+PPi
嘌呤+1-P-核糖
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
UMP UDP UTP
CTP
ATP Gln H2O
嘧啶环上各原子的来源
H2N-CO- P
氨甲酰磷酸
• 类型 • 命名 • 意义
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
Alu I
‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥
四核苷酸，平端切口
Bam H I
‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥
六核苷酸，粘端切口
Bgl I
‥ ‥A G A T C T ‥‥ ‥ ‥T C T A G A ‥‥
甲酰THFA
甲酰甘氨咪核苷酸
IMP的 生物合成
甲酰甘氨酰胺核苷酸
甘氨酰胺核苷酸
5-氨基咪唑核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧核苷酸 5-氨基咪唑-4-琥珀基 -甲酰胺核苷酸
次黄嘌呤核苷酸
（IMP）
5-甲酰氨基咪唑4-氨甲酰核苷酸
5-氨基咪唑-4氨甲酰核苷酸
IMP转变为GMP和AMP
嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）
六核苷酸，粘端切口
Sma I
‥ ‥C C C G G G ‥‥ ‥ ‥G G G C C C ‥‥
六核苷酸，平端切口
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.
Ⅱ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。
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) 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
2、核酸酶的作用特点
外切核酸酶对核酸的水解位点
BBBBBBBB
5´ p
p
p
p
p
p
p
p
OH 3´
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）
内切核酸酶对RNA的水解位点示意图
Py Pu Py Py G A C U G A
1´
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
OH
5´
3´
RNAase I RNAase I RNAase T1
RNAase T1
Pu ：嘌呤
Py：嘧啶
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4-8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）。
第二节 核苷酸的降解
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
一、嘌呤的降解
二、嘧啶的降解
嘌 呤 的 分 解
嘧 啶 的 分 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
第十一章 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 第二节 核苷酸的分解代谢
第三节 核苷酸的合化酶
核酸 核苷酸
核苷
碱基+戊糖-1-P
磷酸
一、核酸酶
二、限制性内切酶
核酸酶
NH3 CO2
4
C
N3
C5
C2
C6
1
N
天冬氨酸
尿嘧啶核苷酸合成途径
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
脱氧核苷酸的合成
1、脱氧核苷酸的合成 2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成
核糖核苷酸的还原反应
NADP+
六核苷酸，粘端切口
Eco R I Hind Ⅲ
‥ ‥G A A T T C ‥‥ ‥ ‥C T T A A G ‥‥
‥ ‥A A G C T T‥‥ ‥ ‥T T C G A A ‥‥
六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口
Sal I
‥ ‥G T C G A C ‥‥ ‥ ‥C A G C T G ‥‥
ATP 、Mg2+ 核糖核苷酸还原酶
P-P-CH2
O
N
+ H2O
OH H
脱氧核糖核苷二磷酸
SH 硫氧还蛋白
S 硫氧还蛋白
SH
S
硫氧还蛋白
还原酶
S 谷氧还蛋白
S
SH 谷氧还蛋白
SH
谷氧还蛋白
还原酶
FAD
FADH2
GSSG
谷胱甘肽 还原酶
2GSH
NADPH+H+
NADP+
核糖核苷酸还原酶示意图
底物特异性 调节位点