核酸的酶促降解以及核苷酸代谢分解

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核酸降解与核苷酸代谢

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

9章核苷酸代谢.

9章核苷酸代谢.

按磷酸二酯键断裂的方式
其它:如双链酶、单链酶等
2、
AP核酸内切酶能识别去除了碱基的核酸(无嘌呤 酸、无嘧啶酸)磷酸二酯键,并切除糖基,使核酸 链断开。
限制性内切酶(restriction endonuclease)
简称限制酶 1979年发现
限制性内切酶主要降解外源的未经特
殊修饰的DNA,不降解自身DNA,对自
甲壳类、咸水瓣鳃类
尿酸
尿素
第三节 核苷酸的生物合成
• 概述:
从头合成
基本途径
De novo Synthesis
半合成(补救合成)
(Salvage Pathway)
补救途径
核苷
从头合成
核糖、氨基酸、CO2、NH3 辅酶
碱基
核糖核苷酸 RNA
脱氧核苷
脱氧核苷酸
DNA
核 苷 酸 合 成 的 两 条 途 径
身起了保护作用。
(1)限制性内切酶的特征
① 具有严格的碱基专一性,
有专一的识别顺序、切点
② 粘性未端,平整末端
(2)限制性内切酶的命名
种名头两个字母
EcoRI
为大肠杆菌属名的
第一个字母
一类酶 的编号
所有大肠杆菌的菌株
(3)限制性内切酶举例
第二节
核苷酸的分解代谢
1、水解
2、
3、
4、
(次黄嘌呤核苷酸)
R-P
R-P
AMP
GMP
IMP
IMP
AMP
(二) 嘧啶核苷酸的从头合成
氨 甲 酰 磷 酸 CO 2
NH3 N3 C2 C4 C5 Asp C6
N1
1
U
2
嘧啶核苷酸合成特点:

第十一章 核苷酸代谢

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。

生物化学第十章核酸的酶促降解和核苷酸代谢

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

核酸的降解和核苷酸代谢(1)

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

第十章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢精品PPT课件

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

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

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 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
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食物核酸与蛋白结合为核蛋白体 (Nucleoproteins)的形式,在胃中受胃 酸作用水解为NAs和Proteins,NA在小肠 被胰nuclease(包括DNase、RNase)降解 为Pu-Nt、Py-Nt和Oligonucleotide。肠黏 膜释放的phosphodiesterase并协同胰核酸 酶进行消化,水解为单核苷酸肠黏膜细胞 中还有nucleotidase (phosphomonoesterase),水解Nt为Ns和Pi。 脾、肝等组织中的nucleosidase进一步水 解Ns为戊糖和碱基。
2
、 嘌 呤 核 苷 酸 的 全 程 合 成 总 图
5-磷酸核糖焦磷酸
5-磷酸核糖胺
1

嘌 呤
成核
( 反
苷 酸
应的

全 程
5-磷酸核糖胺 甘氨酰胺核甘酸
2

嘌 呤
成核
( 反
苷 酸
应的

全 程
1 甘氨酰胺核甘酸 甲酰甘氨酰胺核甘酸
3

嘌 呤
成核
( 反
苷 酸
应的

全 程
甲酰甘氨酰胺核 甘酸
甲酰甘氨咪唑核 甘酸
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。
(一)、嘧啶还原途径的分解
(二)、嘧啶氧化途径的分解
1、尿嘧啶、胞嘧啶分解
Байду номын сангаас
2
、 胸 腺 嘧 啶 的 分 解
返回
第二节、核苷酸生物合成
可以通过两条完全不同的途径进行, 1、从头合成途径:由磷酸戊糖先和尚未 完成的Pu或Py环结合,在未完成的环上 添加必要的部分,然后闭合成环。 2、补救途径:由现成的Pu,Py,Pentose及 Pi在酶的作用下直接合成核苷酸(Nt—— Salvage Pathway);
4

嘌 呤
成核
( 反
苷 酸
应的

全 程
甲酰甘氨咪唑核甘酸 5-氨基咪唑核甘酸
5

嘌 呤
成核
( 反
苷 酸
应的

全 程
5-氨基咪唑4-羧基 核甘酸
5-氨基咪唑4-N琥珀酸 氨甲酰核甘酸
6

嘌 呤
成核
( 反
苷 酸
应的

全 程
嘌呤核苷酸的全程合成(反应7)
Ns phosphorylase
Ns+PiPu or Py+pentose-1-P
Ns hydrolase
Ns+H2OPu or Py+pentose Ns phosphorylase存在广泛,反应可逆 Ns hydrolase主要存在于植物和微生物,只对核 糖核苷起作用,对脱氧核糖核苷无作用。
一 、 核 苷 酸 分 解
二、核苷酸三级水平的降解
三、嘌呤核苷酸分解的三级脱氨
(一)、嘌呤碱的分解
不同生物嘌呤碱的分解能力不同,代 谢产物也不同,人和猿类及一些排尿酸 的动物(鸟类、某些爬行类和昆虫)嘌 呤的代谢产物为尿酸。
1、嘌呤分解中的脱氨作用
嘌呤碱的分解首先在各种脱氨酶的作 用下水解脱氨,脱氨作用也可以在核苷 或核苷酸的水平上进行。动物组织腺嘌 呤脱氨酶含量极少,而腺嘌呤核苷脱氨 酶及腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性较高, 因此腺嘌呤的脱氨分解主要在核苷或核 苷酸水平上进行。鸟嘌呤脱氨酶分布广, 脱氨分解主要在该酶的作用下进行。
结构与次黄嘌呤很相似的别嘌呤醇 (allopurinol),在黄嘌呤氧化酶的作用下 氧化为别黄嘌呤(alloxanthine),后者与酶 中心的Mo(IV)牢固结合,使Mo(IV)不易转 变成Mo(VI)而成为酶的灭活物,这种底 物类似物被称为自杀作用(底)物,这 种作用被称为自杀作用。
四、嘧啶碱的分解
(1)、鸟嘌呤脱氨
2
( ) 、 黄 嘌 呤 的 分 解
(3)、尿酸生成
( 二 ) 、 嘌 呤 核 苷 酸 的 分 解
鸟、昆虫、 人类
非灵长类 哺乳动物
硬骨鱼
鱼、两栖 类 甲壳类、 无脊椎
1


分同
解生
产物
物 不
嘌 呤
同核



2、黄嘌呤氧化酶
(Xanthine Oxidase)
催化次黄嘌呤和黄嘌呤氧化生产尿酸。 酶为复合黄素酶,由两个相同的亚基组 成,分子量260,000,每个亚基含一个 FAD、一个钼原子和一个Fe4S4中心。反应 要求分子氧作为电子受体,还原产物是 H结2O合2,后进,入Mo尿(V酸I)被的还氧原来为自M水o。(IV底),物电与子酶经 黄 成素H2O、2,铁M硫o中(IV心)氧等化传为给MO2o,(V与I)。氢离子生
核酸的酶促降解以 及核苷酸代谢分解
• ◆第一节 • ◆第二节
核苷酸的分解代谢 核苷酸生物合成
第十一章、核苷酸代谢
第一节、核苷酸的分解代谢
生物体普遍存在的磷酸单酯酶或核苷酸酶可 催化核苷酸的水解,而特异性强的磷酸单酯酶 只能水解3’-Nt或5’-Nt。 催化核苷水解的酶有2类,即核苷磷酸化酶和 核苷水解酶
3、痛风(Gout)
嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸,由 于其溶解性很差,易形成尿酸钠结晶, 沉积于男性的关节部位引起疼痛或灼痛 ――痛风和肾结石。
痛 风 的 尿 酸 钠 晶 体
4、别嘌呤醇与次黄嘌呤
(1)、别嘌呤醇的作用
别嘌呤醇
别黄嘌呤
(2)、别嘌呤醇的作用机理
(3)、自杀底物(Suicide Substrate)
一、嘌呤核苷酸的从头合成途径
碳14标记的HCOOH和氮15标记的氨基 酸与鸽肝匀浆物共培养,得到Pu各元素 的来源,1950s由J.Buchanan和G.Robert Greenberg提出Hypoxanthine de novo synthesis假说,并证明Hypoxanthine Nt 是Ade-Nt及Gua-Nt合成的前体。
一、嘌呤核苷酸的从头合成途径
合成所需物质: -D-ribose-5-P, ATP, Gln, Asp, GTP, N5,N10methylene THFA, CO2。 另需辅助因子: Mg2+, Mn2+, NAD+, THFA-CHO
合成中先生成IMP,然后转变为AMP和 GMP。
1、嘌呤环元素的来源
核酸酶(Nuclease)
核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水 解酶,包括:1、核糖核酸酶(RNase),2、 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)。
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