核酸的酶促降解及核苷酸代谢

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

第十一章核苷酸代谢

续；
叶酸结构类似物
阅读：

氨甲蝶呤是一类重要的抗肿瘤药物，对急性白血病、绒毛膜上皮癌等有一定疗效。这类药物能够抑制肿瘤细胞核酸的合成，但对正常细胞亦有影响，故毒性较大，限制了临床上的运用；

作为二氢叶酸还原酶特异抑制剂，在实验室可用于配制
选择培养基，筛选抗性基因或鉴定胸腺嘧啶核苷激酶基
因，十分有用。
UMP是胞苷酸（CMP）和胸苷酸（TMP）的前体；合成嘧啶核苷酸时首先形成嘧啶环（与嘌呤核苷酸不
同），再与PRPP结合成为UMP；

关键中间化合物 —— 乳清酸；
生物利用CO2、NH3、Asp、PRPP首先合成尿苷酸(UMP)
P240图11-9
UMP是胞苷酸（CMP）和胸苷酸（TMP）的前体
P240图11-10194 Nhomakorabea年结论：DNA是生命的遗传物质

更有说服力的噬菌体实验
1952 年， Hershey 和 Chase 病毒（噬菌体）放射性同位素 35S标记病毒的蛋白质外壳， 32P标记病毒的DNA内核，感染细菌。新复制的病毒，检测到了 32P标记的DNA，没有检测到 35S标记的蛋白质， DNA在病毒和生物体复制或繁殖中的关键作用。 8年的时间
结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或遗传物质，可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌这种生物分子或遗传物质是什么呢？
纽约洛克非勒研究所
Avery
从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多糖、脂类分离出来，分别加入到无害的R型肺炎球菌中，
结果发现，惟独只有核酸可以使无害的R型肺炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌。

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

10核酸酶促降解和核苷酸代谢

10核酸酶促降解和核苷酸代谢
核酸酶是一组分子量较大的蛋白质，是DNA和RNA的重要降解酶，可以促进DNA与RNA的合成、降解、改造等反应。

这些反应包括线粒体DNA 的重组和修复、DNA的合成与维护、RNA的转录、基因表达、以及核苷酸代谢等。

除此之外，核酸酶还可以促进核酸复制、转录和翻译等步骤，具有促进基因表达和改变基因组结构，修复和维护DNA和RNA的能力。

核酸酶分子通过承载一组众多的催化朙朙，可以与目标核酸分子特异性结合，从而促进其降解，从而获得活性核苷酸供后续合成、降解及修复反应中进行活性相互作用。

核苷酸代谢是基因表达和维护生物体内水平的重要过程。

它通过把位于染色体中的胞嘧啶转录成嘧啶碱型核苷酸，并通过不断转化的反应来修改基因表达水平，定期的转录修复等，从而维护细胞内的水平。

核苷酸代谢可以通过核酸酶来促进，核酸酶可以促进核苷酸复制、转录和翻译，从而促进核苷酸的代谢。

核苷酸代谢可以在一些特定的细胞有效地合成、降解、传播和重组信号，以改变基因表达组成如RNA和DNA的重组和修复，从而调节基因的水平。

生物化学第十章核酸的酶促降解和核苷酸代谢

①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶
②腺苷酸代琥珀酸裂医解学p酶pt ④GMP合成酶
19
• 嘌呤核苷酸从头合成特点
• 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 • IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。
AMP或GMP的合成又需1个ATP。
医学ppt
20
（3）嘌呤核苷酸合成补救途径
参与补救合成的酶:
医学ppt
27
（4）. dTMP或TMP的生成
脱氧核苷酸还原酶
UDP
dUDP
CTP CDP dCDP dCMP
TMP合酶
dUMP
N5, N10-甲烯FH4
FH2
FH4 FH2还原酶 NADP+ NADPH+H+
脱氧胸苷一磷酸
dTMP
医学ppt
28
（5）嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶 + PRPP 嘧啶磷酸核糖转移酶磷酸嘧啶核苷 + PPi
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 ‥‥
六核苷酸，粘端切口
Sma I
‥ ‥
‥C ‥G
C G
CG GC
G C
G C
‥‥ ‥‥医学ppt
六核苷酸，平端切口 9
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
AMP
AT医P学ppt ADP
21
•补救合成的生理意义
补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。
体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。
医学ppt

第十章核酸的酶促降解和核苷酸代谢精品PPT课件

如牛胰脱氧核糖核酸酶 ( DNaseⅠ），可切割双链和单链 DNA ，产物为 5′-磷酸为末端的寡核苷酸。
三、限制性内切酶
限制性内切酶主要是从细菌中分离得到，能识
别特定的核苷酸顺序，细菌自身的DNA序列已被甲基化（甲基化酶），不会被水解。因此这些酶仅限于水解外源 DNA 以保护自身，故称为“限制性” 酶。
（一）核酸外切酶
➢ 作用于核苷酸链的一端，逐个水解下核苷酸。 ➢ 是非特异性的磷酸二酯键
3’-核酸外切酶：从3’-OH 端开始，生成 5’- 单
核苷酸，如蛇毒磷酸二酯酶。 5’-核酸外切酶：从5’-OH 端开始，生成3’单核苷酸，如牛脾磷酸二酯酶。
外切核酸酶对核酸的水解位点
BBBBBBBB
5´ p
RNAase T1
Pu ：嘌呤
Py：嘧啶
牛胰核酸酶（牛胰 RNase）作用于嘧啶核苷酸的磷酸二酯键，其专一作用
于 RNA，对 DNA 不作用。
核酸酶促水解作用部位
二、脱氧核糖核酸酶
脱氧核糖核酸酶专一水解 DNA ，作用方式作为内切酶，切断双链，或切断单链，作为外切酶有 5′ 3′切割或是 3′ 5′切割。
（1）5’端凸出（如EcoR I切点）
5’-
GAATTC
-3’
3’-
CTTAAG
-5’
5’-
G AATTC
-3’
3’-
CTTAA G
-5’
（2）3’端凸出（如Pst I切点）
5’-
CTGCAG
-3’
3’-
GACGTC
-5’
5’-
CTGCA
G
-3’
3’-
G
ACGTC
-5’

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
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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
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 6 页共 8 页
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
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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
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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。

第八章核酸的降解和核苷酸代谢

降解
核酸
核苷酸
Pi
核苷
戊糖
碱基
二、核苷酸的分解代谢
1.嘌呤碱的分解
NH 2 N
N
N H
N
次黄嘌呤
黄嘌呤
NH3 + CO2
（微生物）
G
R NH2
尿酸（醇式）
尿素
2.嘧啶碱的分解
NH 2 N
N
O
H
NH2
O NH
还原二氢尿嘧啶
N
O
H
（开环）
H2O
Β－丙AA
H2O
Β－脲基丙酸
三、核苷酸的生物合成
概述：基本途径
N5,N10-次甲基四氢叶酸
一、核酸的酶促降解
1.核酸水解：
DNA 稳定，耐酸碱
RNA 易水解：碱中水解
2. 酶促水解：
RNA:
RNase(酶稳定、耐高温)
DNA:
DNase(种类多、工具酶)
作用类别：
核酸内切酶磷酸二酯酶核酸外切酶磷酸单酯酶
非特异性特异性
3.限制性核酸内切酶
（Restriction endonuclease）
具有识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶统称为限制性核酸内切酶
发现： 1952， Smith Human 用T4 phage 感染E.coli. 提出了限制与修饰现象。
命名：
三字母：属名＋种名＋株名
Ⅰ类本同Ⅱ类
从头合成
ATP
（CO2/NH3/AA/戊糖）
核苷酸
半合成（补救合成）
分解的现成嘌呤、嘧啶
dNDP
核苷酸合成的两条途径
补救途径