核酸的酶促降解和核苷酸代谢
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核酸的酶促降解和核苷酸代谢
11 核酸的酶促降解和核苷酸代谢
11.1 核酸的酶促降解 11.2 核苷酸的分解代谢 11.3 核苷酸的生物合成
核苷
核苷酶
戊糖
核酸
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
磷酸
碱基
嘌
嘧
呤
啶
分
分
解
解
11.1 核酸的酶促降解
生物体内存在着多种降解核酸的酶类，称为核酸 酶(nuclease) ，它在核酸降解和周转中起着重 要作用。
11.1.2 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，切断双链或单链，作为外切酶有 5→3切割或3→5切割。
例如牛胰脱氧核糖核酸酶(DNase Ⅰ)，可切割 双链和单链DNA，产物为5-磷酸为末端的寡 核苷酸；牛脾脱氧核糖核酶(DNaseⅡ)降解 DNA产生3-磷酸为末端的寡核苷酸。
核苷经核苷酶(nudeosidase)作用分解为嘌呤碱 或嘧啶碱和戊糖。
分解核苷的酶有两类
①核苷磷酸化酶(nucleoside phosphorylase)广泛 存在于生命机体中，催化反应可逆；
②核苷水解酶(nucleoside hydrolase)主要存在 于植物、微生物体内，只作用于核糖核苷， 催化反应不可逆。
核酸酶分类
底物：脱氧核糖核酸酶(dexyribonuclease,DNase) ， 核糖核酸酶(ribonuclease, RNase) RNase
作用方式：核酸外切酶（exonuclease） 核酸内切酶（endonuclease）
11.1.1 核酸酶 11.1.1.1 外切核酸酶
外切酶作用于核酸链的一端，逐个水解下核 苷酸，是非特异性的磷酸二酯酶。为非特异 性磷酸二酯酶。
11.1 核酸的酶促降解 11.2 核苷酸的分解代谢 11.3 核苷酸的生物合成
核苷
核苷酶
戊糖
核酸
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
磷酸
碱基
嘌
嘧
呤
啶
分
分
解
解
11.1 核酸的酶促降解
生物体内存在着多种降解核酸的酶类，称为核酸 酶(nuclease) ，它在核酸降解和周转中起着重 要作用。
11.1.2 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，切断双链或单链，作为外切酶有 5→3切割或3→5切割。
例如牛胰脱氧核糖核酸酶(DNase Ⅰ)，可切割 双链和单链DNA，产物为5-磷酸为末端的寡 核苷酸；牛脾脱氧核糖核酶(DNaseⅡ)降解 DNA产生3-磷酸为末端的寡核苷酸。
核苷经核苷酶(nudeosidase)作用分解为嘌呤碱 或嘧啶碱和戊糖。
分解核苷的酶有两类
①核苷磷酸化酶(nucleoside phosphorylase)广泛 存在于生命机体中，催化反应可逆；
②核苷水解酶(nucleoside hydrolase)主要存在 于植物、微生物体内，只作用于核糖核苷， 催化反应不可逆。
核酸酶分类
底物：脱氧核糖核酸酶(dexyribonuclease,DNase) ， 核糖核酸酶(ribonuclease, RNase) RNase
作用方式：核酸外切酶（exonuclease） 核酸内切酶（endonuclease）
11.1.1 核酸酶 11.1.1.1 外切核酸酶
外切酶作用于核酸链的一端，逐个水解下核 苷酸，是非特异性的磷酸二酯酶。为非特异 性磷酸二酯酶。
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’
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。
核酸的降解
第九章核酸的酶促降解和核苷酸代谢核酸在生物体内核酸酶、核苷酸酶、核苷酶等的作用下，分解为氨、尿素、尿囊素、尿囊酸、尿酸等终产物，排泄到体外。
在核酸的分解过程中，产生的核糖可以沿磷酸戊糖途径代谢，产生的核苷酸及其衍生物几乎参与细胞的所有生化过程。
如A TP是生物体内的通用能源；腺苷酸还是几种重要辅酶的组成成分；cAMP和cGMP作为激素作用的第二信使，是生物体内物质代谢的重要调节物质。
第一节核酸的分解代谢动物和异养型微生物可以分泌消化酶来分解食物中的核蛋白和核酸类物质，以获得各种核苷酸、核苷及嘌呤碱、嘧啶碱和戊糖。
植物一般不能消化体外的有机物质。
但所有生物细胞都含有与核酸代谢有关的酶类，能使细胞内的核酸分解，促使核酸更新。
在体内，核酸的分解过程如下：嘌呤碱和嘧啶碱+ 戊糖—1—磷酸。
一、核酸的降解（解聚）在生物体内能催化磷酸二酯键水解而使核酸解聚的酶，称为核酸酶。
其中专一作用于RNA的称为核糖核酸酶（RNase）；专一水解DNA的称为脱氧核糖核酸酶（DNase）。
核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶中，能水解核酸分子内部磷酸二酯键的酶称为核酸内切酶（Endonuclease）；而能从DNA或RNA以及低聚多核苷链的一端逐个水解下单核苷酸的酶称为核酸外切酶（Exonuclease)。
二、核苷酸的降解各种单核苷酸受细胞内磷酸单酯酶或核苷酸酶的作用水解为核苷和磷酸。
核苷在核苷酶的作用下进一步分解。
核苷酶的种类很多，可以分为两大类：一类是核苷磷酸化酶（Nucleoside Phosphorylase），一类是核酸水解酶（Nucleoside hydrolase）。
三、碱基的分解1．嘌呤的分解嘌呤碱的分解首先是在各种脱氨酶的作用下脱去氨基。
在许多动物体内广泛含有鸟嘌呤脱氨酶，可以催化鸟嘌呤水解脱氨生成黄嘌呤。
但腺嘌呤脱氨酶含量极少，而腺苷脱氨酶和腺苷酸脱氨酶活性很高。
因此，腺嘌呤的脱氨反应是在腺苷酸和腺苷的水平上进行的。
生物化学合工大第十二章核酸的酶促降解和核苷酸代谢ppt课件
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
HCHLeabharlann CH2N5N，5-NC1H0-OC-HF2H-F4 H4
一碳基团的 S-腺苷蛋氨酸 来源与转变
参与 甲基化反应
N5-CH2-FH4
丝氨酸 FH4
NAD+
NDAH+H+ N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶
N5 N10 - CH2-FH4
为胸腺嘧啶合 成提供甲基
NAD+ NDAH+H+
N5 ， N10 -CH2-FH4脱氢酶
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
组氨酸 苷氨酸
FH4
N5， N10 = CH-FH4
参与嘌呤合成
HCOOH FH4
H2O 环水化酶
H+
N10 -CHO-FH4
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
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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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
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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
第九章核酸的酶促降解和核苷酸代谢
嘧啶的分解
第二节．核苷酸的合成代谢
植物、动物和微生物，一般都能够合成各 种嘌呤和嘧啶核苷酸，它们的合成途径大致 相同。通常核苷酸的生物合成有两条主要途 径: 一条是利用简单的原料如氨基酸、甲酸 盐和CO2等的从头合成(de novo synthesis); 另一条是利用核酸降解的中间产物或外 源的核苷，嘌呤碱和嘧啶碱合成新的核苷酸 、此途径称补救(salvage)途径。
限制性内切酶:识别并水解特异核 酸序列的核酸内切酶。
3. Nuclease(核酸酶)
既可水解RNA又可水解 DNA磷酸二酯键的核酸酶称 非特异核酸酶，例如小球菌核 酸酶S1是内切酶，可作用 RNA或变性DNA，产生3’-核 苷酸。
４．PDase(磷酸二酯酶)
蛇毒磷酸二酯酶则能从RNA链 或DNA链的3’-羟基末端逐个切割核 苷酸，生成5’-核苷酸。牛脾磷酸二 酯酶从RNA链或DNA链的５’-羟 基末端逐个切割核苷酸，生成３’核苷酸。
dTMP的来源: a.dUDP+H2O--------→dUMP+Pi b.dCMP+H2O--------→dUMP + NH3 7,8-FH2 +NADPH+H+==========5,6,7,8-FH
Ser羟甲基转移酶 还原酶
+ +NADP 4
脱氨
Ser+FH4==============Gly+M5、N10-甲叉FH4+H2O
ATP ADP ATP ADP
AMP
ADP 激 酶
ATP
GMP
GDP 激 酶 GTP
(2)补救合成途径:
依靠外源的或体内分解的嘌呤核苷合成嘌呤核苷 酸。 G GMP
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。
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Alu I Bam H I Bgl I Eco R I
‥ ‥G A A T T C ‥‥ ‥ ‥C T T A A G ‥‥
‥ ‥A A G C T T‥‥ ‥ ‥T T C G A A ‥‥ ‥ ‥G T C G A C ‥‥ ‥ ‥C A G C T G ‥‥ ‥ ‥C C C G G G ‥‥ ‥ ‥G G G C C C ‥‥
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
‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥ ‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥ ‥ ‥A G A T C T ‥‥ ‥ ‥T C T A G A ‥‥
说明 四核苷酸，平端切口 六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口
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。
第二节 核苷酸的降解
核苷酸酶 核苷磷酸化酶
核苷酸 磷酸
核苷
碱基+（脱氧）戊糖-1-P
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
甲酰THFA
甲酰甘氨咪核苷酸
甲酰甘氨酰胺核苷酸
甘氨酰胺核苷酸
IMP的 生物合成
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）
氨甲酰磷酸
4
N3
C2
C5
C6
天冬氨酸
CO2
N
1
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 UMP+PPi
尿嘧啶+1-P-核糖 尿嘧啶核苷+ATP
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+
核
酸
酶
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
B
5´ p
p
B
p
B
p
B
p
B
p
B
p
B
p
B
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
1´
Pu
Py
Py
p
G
A
C
U
p
G
A
p
5´
p
ห้องสมุดไป่ตู้
p
p
p
p
p
p
OH
3´
RNAase I
RNAase I
RNAase T1 Py：嘧啶
RNAase T1
Pu ：嘌呤
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）。
NAD+ NDAH+H+
N5 ， N10 -CH2-FH4脱氢酶
参与嘌呤合成
组氨酸 FH4 苷氨酸
N5， N10 = CH-FH4
H2O
H+
环水化酶
参与嘌呤合成
HCOOH
FH4
N10 -CHO-FH4
核 苷 酸 的 合 成 及 相 互 关 系
七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢
1 核酸的酶促降解 核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶
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 核苷酸的合成代谢
第一节 核酸的酶促降解
核酸酶 核苷酸酶 核苷磷酸化酶
核酸
核苷酸
核苷 磷酸
碱基+戊糖-1-P
一、核酸酶 二、限制性内切酶
Hind Ⅲ
Sal I Sma I
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。 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.
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 来自甘氨酸
来自天冬氨酸
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
硫氧还蛋白 还原酶
NADPH+H+
FAD
硫氧还蛋白 （还原型） SH ATP 、Mg2+ P-P-CH2 SH
硫氧还蛋白 （氧化型） S
S
O N
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
P-P-CH2
O
叶 酸
四 氢 叶 酸
H
10 5
H
CH2 CHO
5-CHO-FH N N5 ， N10-CH2-FH 4 4
一碳基团的 来源与转变
S-腺苷蛋氨酸
参与 甲基化反应
N5-CH2-FH4
NAD+ NDAH+H+
N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶
为胸腺嘧啶合 成提供甲基
丝氨酸
FH4
N5 N10 - CH2-FH4
底物特异性 调节位点 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 O
胸腺嘧啶核苷酸合成酶
O N dR-P
HN O N dR-P
CH3
N5、N10—CH2 — FH4
二氢叶酸 还原酶 Ser羟甲基 转移酶
FH2
NADP++Gly
NADPH+H++Ser
叶酸和 四氢叶酸（FH4）
嘌呤+PRPP
磷酸核糖转移酶
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
UMP UDP UTP
CTP合成酶
CTP
ATP Gln H2O
嘧啶环上各原子的来源
C
NH3 H2N-CO- P
2 核苷酸的降解
3 核苷酸的合成代谢 （1）核糖核苷酸的生物合成 嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径 嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径 （2）脱氧核苷酸的生物合成 核糖核苷酸的还原
脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成
N
+ H2 O
核糖核苷二磷酸 ATP 、Mg2+ 核糖核苷酸还原酶 SH SH S S 谷氧还蛋白 S
OH OH
OH H
脱氧核糖核苷二磷酸
硫氧还蛋白
硫氧还蛋白
S
谷氧还蛋白
SH SH
硫氧还蛋白 还原酶
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