核酸的酶促降解与核苷酸代谢

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1、第九章第九章 核酸的酶促降解及核苷酸代谢核酸的酶促降解及核苷酸代谢 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 核苷酸的代谢核苷酸的代谢第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸核酸核酸酶核酸酶单核苷酸单核苷酸核酸酶核酸酶核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶3-核酸外切酶核酸外切酶5-核酸外切酶核酸外切酶非特异性核酸内切酶非特异性核酸内切酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶核酸酶打断的是核酸酶打断的是3，5-磷酸二酯键磷酸二酯键一、一、核苷酸的生理功能核苷酸的生理功能1、核酸合成的原料：核酸合成的原料：2、能量的利用形式：能量的利用形式：ATP、GTP、UTP、CTP3、参与代谢和生理调节：参与代谢和

2、生理调节：ATP/ADP/AMP,cAMP、cGMP4、组成辅酶（基）：组成辅酶（基）：腺苷酸腺苷酸5、活性中间代谢物：活性中间代谢物：UDPG、ADPG葡萄糖葡萄糖:糖原合成糖原合成 CDP-胆碱胆碱:磷酸甘油酯磷酸甘油酯合成合成 第二节第二节 核苷酸的代谢核苷酸的代谢核苷酸核苷酸核苷酸酶核苷酸酶核苷核苷嘧啶（嘌呤）核糖（脱氧核糖）核苷酶核苷酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径醛缩酶醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸二、二、核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢磷酸酯键磷酸酯键C,N-糖苷键糖苷键C,N-糖苷键糖苷键磷酸化酶水解酶存在

3、广泛 存在于植物/微生物催化可逆的反应 反应不可逆作用于核糖或脱氧核糖核苷 作用于核糖核苷核苷核苷（一）、嘌呤核苷酸的分解代谢（一）、嘌呤核苷酸的分解代谢（二）、嘧啶核苷酸的分解代谢（二）、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸 嘧啶碱嘧啶碱+磷酸核糖磷酸核糖胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶NHNH3 3、COCO2 2、-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶 NHNH3 3、COCO2 2、-氨基异丁酸氨基异丁酸NO=CNHCHCHCNH2NHO=CNHCHC-CH3CO胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+NO=CNHCHCHCO尿嘧啶尿嘧啶NHO=CNHCH2CH-CH3CO二氢

4、胸二氢胸腺嘧啶腺嘧啶(接下页接下页)嘧啶的分解嘧啶的分解-1H2O(接上页接上页)NADPH+H+NADP+H2ONO=CNHCHCHCO二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶HNO=CNHCH2CH-CH3HOOC-脲基异丁酸脲基异丁酸H2ONH2O=CNHCH2CH2HOOC-脲基丙酸脲基丙酸H2N-CH2-CH2-COOH-丙氨酸丙氨酸CO2+NH3H2N-CH2-CH-COOH CH2-氨基异丁酸氨基异丁酸H2OH2O嘧啶的分解嘧啶的分解-2嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的分分解解代代谢谢三三 、核苷酸的合成代谢、核苷酸的合成代谢（一）、（一）、5-磷酸核糖的活化磷酸核糖的活化PRPP合成酶合成酶ATPAMP5

5、-磷酸核糖磷酸核糖5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸焦磷酸5-磷酸核糖的活化磷酸核糖的活化（二）（二）嘌呤核苷酸的合成途径嘌呤核苷酸的合成途径123456789嘌呤环各原子的来源嘌呤环各原子的来源从头合成过程：从头合成过程：1.IMP1.IMP的合成：经过的合成：经过1111步反应步反应 1）5-磷酸核糖（磷酸戊糖途径中产生）经过磷酸核糖焦磷酸合成酶作用，磷酸核糖（磷酸戊糖途径中产生）经过磷酸核糖焦磷酸合成酶作用，活化生成磷酸核糖焦磷酸（活化生成磷酸核糖焦磷酸（phosphoribosyl pyrophosphate，PRPP）2）谷氨酰胺提供酰氨基取代）谷氨酰胺提供酰氨基取代PRPP上的焦磷酸

6、，形成上的焦磷酸，形成5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺（PRA），此反应由磷酸核糖酰胺转移酶（），此反应由磷酸核糖酰胺转移酶（amidotransferase）催化）催化3）由）由ATP供能，甘氨酸和供能，甘氨酸和PRA加合，生成甘氨酰胺核苷酸（加合，生成甘氨酰胺核苷酸（GAR）4）N5，N10-甲炔四氢叶酸供给甲酰基，使甲炔四氢叶酸供给甲酰基，使GAR甲酰化，生成甲酰甘氨酰胺甲酰化，生成甲酰甘氨酰胺核苷酸（核苷酸（FGAR）5）谷氨酰胺提供酰氨氮，使）谷氨酰胺提供酰氨氮，使FGAR甲酰甘氨咪核苷酸（甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM），此反应），此反应消耗消耗1分子分子ATP。6）FGAM脱水环化形成脱水环

7、化形成5-氨基咪唑核苷酸（氨基咪唑核苷酸（AIR），此反应需），此反应需ATP参与。参与。至此，合成嘌呤环中的咪唑环部分。至此，合成嘌呤环中的咪唑环部分。7）CO2连接到咪唑环上，作为嘌呤碱中连接到咪唑环上，作为嘌呤碱中C6的来源，生成的来源，生成5-氨基咪唑，氨基咪唑，4-羧酸核苷酸（羧酸核苷酸（CAIR）8）在）在ATP存在下，天氡氨酸与存在下，天氡氨酸与CAIR缩合生成缩合生成5-氨基咪唑氨基咪唑-4（N-琥珀酸）琥珀酸）-甲酰胺核苷酸（甲酰胺核苷酸（SAICAR）9）SAICAR在裂解酶的催化下，脱去一分子延胡索酸生成在裂解酶的催化下，脱去一分子延胡索酸生成5-氨基咪唑氨基咪唑-4-甲

8、酰胺核苷酸（甲酰胺核苷酸（AICAR）10）N10-甲酰四氢叶酸提供一碳单位，使甲酰四氢叶酸提供一碳单位，使AICAR甲酰化，生成甲酰化，生成5-甲酰氨甲酰氨基基 咪唑咪唑-4-甲酰胺甲酰胺 核苷酸（核苷酸（FAICAR）11）FAICAR脱水环化，生成脱水环化，生成IMP和和GMPGMP的生成的生成 次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸腺苷酸腺苷酸黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸鸟苷酸鸟苷酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸 利用体内现有游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单利用体内现有游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应合成嘌呤核苷酸的过程。的反应合成嘌呤核苷酸的过程。G/IPRPPGMP/IMPPPi+次黄嘌呤/鸟嘌

9、呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤/次黄嘌呤A+PRPPAMP+PPi腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成（三）、（三）、嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成231天氡氨酸NNCCCC564氨基甲酰磷酸先合成嘧啶环，再与先合成嘧啶环，再与PRPP相连而成。相连而成。嘧啶环各原子的来源嘧啶环各原子的来源嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成CTP的合成的合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成（四）（四）脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的合成(一一)脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的合成二磷酸核糖核苷二磷酸脱氧核苷核糖核苷酸还原酶还原型硫氧化还原蛋白_(SH)2氧化型硫氧

10、化还原蛋白硫氧化还原蛋白还原酶NADP+NADPHH+SSNDPdNDP+,Mg2+核糖核苷酸还原酶从核糖核苷酸还原酶从NADPHNADPH获得电子时，需要硫氧化获得电子时，需要硫氧化还原蛋白作为电子载体，使其所含的巯基氧化为二硫键。还原蛋白作为电子载体，使其所含的巯基氧化为二硫键。氧化型的硫氧化还原蛋白再由硫氧化还原蛋白还原酶催化氧化型的硫氧化还原蛋白再由硫氧化还原蛋白还原酶催化(以以FADFAD为辅基为辅基)，重新生成还原型的硫氧化还原蛋白，由，重新生成还原型的硫氧化还原蛋白，由此构成一个复杂的酶体系。此构成一个复杂的酶体系。2 2、胸腺嘧啶核苷的合成、胸腺嘧啶核苷的合成本章重点本章重点1、嘌呤与嘧啶环上各原子的来源、嘌呤与嘧啶环上各原子的来源 2、嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸的从头合成特、嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸的从头合成特点点3、嘌呤、嘧啶分解的终产物、嘌呤、嘧啶分解的终产物4、PRPP的作用的作用