核酸的酶促降解和核苷酸代謝

第三一章核酸的酶促降解和核苷酸代謝

本章重點(diǎn)討論核酸酶的類(lèi)別和特點(diǎn)，對(duì)核苷酸的生物合成和分解代謝作一般介紹。第一節(jié)核酸的酶促降解返回第三節(jié)核苷酸的合成代謝第二節(jié)核苷酸的分解代謝第一節(jié)核酸的酶促降解

一、核酸酶二、限制性?xún)?nèi)切酶

核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶

核酸核苷酸核苷堿基+戊糖-1-P磷酸核酸酶

1、核酸酶的分類(lèi)（1）根據(jù)對(duì)底物的專(zhuān)一性分為（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分為核糖核酸酶(RNase)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶2、核酸酶的作用特點(diǎn)外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB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）內(nèi)切核酸酶對(duì)RNA的水解位點(diǎn)示意圖5′

p

p

p

pOHPyPuPyPy1′

p

p

pGACU

p

p

pGA3′RNAaseI牛胰核糖核酸酶RNAaseIRNAaseT1核糖核酸酶RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

核糖核酸酶類(lèi)（1）牛胰核糖核酸酶（RNaseI）只作用于RNA，作用點(diǎn)為嘧啶核苷－3‘－磷酸與其它核苷酸之間的連鍵。產(chǎn)物3‘－嘧啶核苷酸或以3‘－嘧啶核苷酸結(jié)尾的寡核苷酸。（2）核糖核酸酶酶T1專(zhuān)一性比RNaseI更高。作用點(diǎn)：3‘－鳥(niǎo)苷酸與其相鄰核苷酸的5‘－OH之間的連鍵。產(chǎn)物以3‘－鳥(niǎo)苷酸為末端的寡核苷酸或3‘－鳥(niǎo)苷酸。（3）核糖核酸酶T2作用點(diǎn)：Ap殘基，可以將tRNA完全降解成3‘－腺苷酸結(jié)尾的寡核苷酸。脫氧核糖核酸酶類(lèi)（1）牛胰脫氧核糖核酸酶（DNaseI）切斷雙鏈或單鏈DNA成為5‘－磷酸為末端的寡核苷酸，需要鎂離子激活，最適pH7-8，0.01mol/L檸檬酸鹽可完全抑制被鎂離子激活的活性。（2）牛脾脫氧核糖核酸酶（DNaseII）降解DNA成為3‘－磷酸末端的寡核苷酸，最適pH4-5，需要0.3mol/L鈉離子激活，鎂離子可以抑制此酶。（3）鏈球菌脫氧核糖核酸酶內(nèi)切酶，作用于DNA，產(chǎn)物為5‘－磷酸為末端的碎片，最適pH7，需要鎂離子。限制性?xún)?nèi)切酶

類(lèi)型命名意義

原核生物中存在著一類(lèi)能識(shí)別外源DNA雙螺旋中4-8個(gè)堿基對(duì)所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的回文序列，并在此序列的某位點(diǎn)水解DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類(lèi)酶稱(chēng)為限制性?xún)?nèi)切酶（ristrictionendonuclease）。常用的DNA限制性?xún)?nèi)切酶的專(zhuān)一性酶辨認(rèn)的序列和切口說(shuō)明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，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?xún)?nèi)切酶類(lèi)型

I型：分子量大于105，多亞基，需S-線(xiàn)苷蛋氨酸、ATP和Mg2+，識(shí)別位點(diǎn)與切割位點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)，產(chǎn)物為異質(zhì)，是限制與修飾相排斥的多功能酶.

Ⅱ型：分子量小于105，需Mg2+，切割位點(diǎn)位于識(shí)別位點(diǎn)上，產(chǎn)物為專(zhuān)一性片段，不具修飾酶功能。現(xiàn)在分子生物學(xué)研究所用的限制性?xún)?nèi)切酶均為此類(lèi)。

ⅡI型：識(shí)別位點(diǎn)為5-7bp的非對(duì)稱(chēng)序列

，切割位點(diǎn)在順序之外離識(shí)別序列5-10bp，切割雙鏈，個(gè)別也切割單鏈。是限制與修飾相多功能酶.限制性?xún)?nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名例：EcoRI，這是從大腸桿菌（Ecoli）R菌珠中分離出的一種限制性?xún)?nèi)切酶

限制性?xún)?nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進(jìn)行DNA序列測(cè)定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來(lái)解剖纖細(xì)的DNA分子。第二節(jié)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堿基+（脫氧）戊糖-1-P磷酸嘌呤的分解嘧啶的分解第三節(jié)核苷酸的合成代謝一、核糖核苷酸的生物合成二、脫氧核糖核苷酸的生物合成三、單核苷酸轉(zhuǎn)變成核苷二磷酸和核苷三磷酸（自學(xué)）四、各種核苷酸的相互轉(zhuǎn)變核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救途徑(自學(xué))2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救合成途徑(自學(xué))嘌呤環(huán)上各原子的來(lái)源來(lái)自谷氨酰胺的酰胺氮來(lái)自“甲酸鹽”來(lái)自天冬氨酸來(lái)自甘氨酸來(lái)自CO2來(lái)自“甲酸鹽”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-氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFAIMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMP嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑（自學(xué)）

磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP嘧啶核苷酸從頭合成途徑

c、UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP

a、嘧啶環(huán)上原子的來(lái)源b、UMP的從頭合成嘧啶環(huán)上各原子的來(lái)源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸尿嘧啶核苷酸合成途徑嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑（自學(xué)）尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP脫氧核苷酸的合成

2、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脫氧核苷酸的合成核糖核苷酸的還原反應(yīng)硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FADATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸的還原反應(yīng)FAD核糖核苷酸還原酶ATP、Mg2+硫氧還蛋白SHSH硫氧還蛋白SS硫氧還蛋白還原酶核糖核苷二磷酸+H2O脫氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧還蛋白SS谷氧還蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧還蛋白還原酶OP-P-CH2NOHOHOP-P-CH2NOHHGSSG2GSH谷胱甘肽還原酶核糖核苷酸還原酶示意圖底物特異性調(diào)節(jié)位點(diǎn)酶活