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1、第九章 核酸的降解与核苷酸代谢,本章重点与难点重点：了解核酸的酶促降解及核苷酸合成与分解途径特点，掌握嘌呤环、嘧啶环的原子来源；了解核苷酸水解酶类，特别是限制性内切酶作用的特点。难点：嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸合成途径异同点，不同种类的生物分解嘌呤碱的终产物。,第一节 核酸的酶促降解,食物核蛋白,蛋白质,核酸(RNA与DNA),胰核酸酶,RNA酶,DNA酶,(磷酸二酯酶),单核苷酸,胰、肠核苷酸酶,(磷酸单酯酶),核苷,磷酸,核苷酶,(水解或磷酸解),戊糖或磷酸戊糖,碱基,核酸的消化,排出，很少利用,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
2、 核苷 碱基+戊糖-1-P,磷酸,一、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,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,蛇毒磷酸二酯酶（3端外切,单链核酸外切酶：核酸外切酶VII（ExoVII）,双链核酸外切酶：核酸外切酶 III（ExoIII）,特异性地从3 端外切,双链核酸外切酶：l 核酸外切酶（lExo）,特异性地从5 端外切,Bal31核酸酶单链内切双链外切的核酸酶,二、限制性内切酶,细菌细胞内存在的一类能识别一定特异序列并水解外源DNA的一类酶称为限制性内切酶
3、（ristriction endonuclease）。,50年代初发现了由寄主控制的限制和修饰现象,(K),大肠杆菌B,大肠杆菌K,1,1,410 4,10 4,E.O.P 成斑率efficiency of plating,宿主的限制和修饰现象,限制修饰的酶学假说,酶切位点不被修饰,噬菌体DNA被切割,酶切位点被修饰,基因组DNA不被切割,1968年，Meselson 和Yuan发现了I型限制性核酸内切酶；1970年，Smith和Wilcox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Hind II。,限制性核酸内切酶的类型,首先由M.Meselson和R.Yuan在1968年从大肠
4、杆菌 B株和 K株分离的。,（1）识别位点序列,EcoB：TGA(N)8TGCT EcoK：AAC(N)6GTGC,1.I型限制性内切酶,如 EcoB和 EcoK。,未甲基化修饰的特异序列。,需ATP、Mg2+和SAM（S-腺苷蛋氨酸）。,（3）作用机理,在距离特异性识别位点约10001500 bp处随机切开一条单链。,Recognize site,cut,1-1.5kb,（2）切割位点,首先由H.O.Smith和K.W.Wilcox在1970年从流感嗜血菌中分离出来。,（1）识别位点序列,未甲基化修饰的双链DNA上的特殊靶序列（多数是回文序列）。与DNA的来源无关。,2.II类限制性内切酶,
5、分离的第一个酶是Hind,（2）切割位点,切开双链DNA。形成粘性末端（sticky end）或平齐末端（blunt end）。如：,识别位点处。,（3）粘性末端（sticky ends，cohensive ends）,含有几个核苷酸单链的末端。,分两种类型：,5端凸出（如EcoR I切点）,GAATTC,CTTAA G,G AATTC,CTTAAG,5-,-3,3-,-5,5-,-3,3-,-5,CTGCAG,3端凸出（如Pst I切点）,GACGTC,5-,-3,3-,-5,5-,-3,3-,-5,CTGCA G,G ACGTC,3.III类限制性内切酶,在完全肯定的位点切割DNA，但反应
6、需要ATP、Mg2+和SAM（S-腺苷蛋氨酸）。,用途不大。,EcoP1:AGACC,EcoP15:CAGCAG,限制性核酸内切酶的类型,主要特性 I 型 II 型 III 型,限制修饰,多功能,单功能,双功能,蛋白结构,异源三聚体,同源二聚体,异源二聚体,辅助因子,ATP Mg2+SAM,ATP Mg2+SAM,Mg2+,识别序列,TGAN8TGCT,旋转对称序列,GAGCC,AACN6GTGC,CAGCAG,切割位点,距识别序列1kb处,识别序列内或附近,距识别序列下游,随机性切割,特异性切割,24-26bp处,限制性核酸内切酶的命名,限制性核酸内切酶的命名,属名 种名 株名,H i n
7、d III H i n d III,Haemophilus influenzae d 嗜血流感杆菌d株,同一菌株中所含的多个不同的限制性核酸内切酶,限制酶前面要带上R（Restriction)，修饰酶前面要带上M（Modification）。,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,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,一、核糖核苷酸的生物合成,1、嘌呤核苷酸的生物合
8、成,(1)从头合成途径,(2)补救途径,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),1、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”,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,IMP转变为GMP和AMP,嘌呤核苷酸合成补救途径,磷
9、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,2、嘧啶核苷酸从头合成途径,3、UMP转变为CTP,1、嘧啶环上原子的来源,2、UMP的从头合成,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,尿嘧啶核苷酸合成途径,嘧啶核苷酸补救合成途径,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,嘌啶核苷酸与嘧啶核苷酸合成的比较,相同点,1.合成原料基本相同,嘌啶核苷酸,嘧啶核苷酸,2.合成部位对高等动物来说,主要在肝脏,3.都有2种合成途径(从头和补救途径),4.都是先合成一个与之有关的核苷酸,然后在此基础上进一步合成核苷酸,不同点,1.在5-P-R基础上合成嘌呤环,2.最先合成的核苷酸是 IMP,3.在IMP基础上完成AMP和GMP的合成,1.先合成嘧啶环再与5-P-R结合,2.先合成UMP,3.以UMP为基础,完成CTP,TMP的合成,二、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,核糖核苷酸的还原反应,核糖核苷酸还原酶,核苷酸的合成及相互关系,
