核酸的酶促降解與核苷酸代謝

1、,11 核酸的酶促降解 和核苷酸代謝,11 核酸的酶促降解和核苷酸代謝,1、核酸酶的類別和特點(一般介紹)2、核苷酸的生物合成(重點)3、核苷酸分解代謝(重點),,核苷酸的分解代謝,核苷酸的生物合成,小 結(jié),核酸的酶促降解,概 述,本 章 重 點,食物中核酸的吸收利用： 食物中的核酸通常以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸作用，分解為核酸和蛋白質(zhì)。 核酸在小腸中由一系列的核酸酶催化水解，最

2、后水解產(chǎn)生磷酸、戊糖和含氮堿基，被消化吸收利用 同時，在生物體內(nèi)，各種核苷酸還可以從頭合成。因此，對于健康人來說，只要膳食結(jié)構(gòu)合理，一般是不存在核酸缺乏癥的。細(xì)胞內(nèi)核酸的酶促降解：對外源DNA或RNA進行識別和降解；自身遺傳物質(zhì)的代謝。,,概 述,食物中核酸的吸收利用示意圖,概 述,概 述,③,②,概 述,11.1.1 核酸酶,一、分類：,11.1.1 核酸酶,二、外切核酸酶：外切核酸酶是非特異性的磷酸二酯

3、酶,外切核酸酶對核酸(DNA或RNA)的水解位點示意圖,11.1.1 核酸酶,三、內(nèi)切核酸酶：內(nèi)切核酸酶是特異性的磷酸二酯酶,內(nèi)切核酸酶對RNA的水解位點示意圖,11.1 核酸的酶促降解,,核酸的酶促降解,核酸酶,核苷酸的分解代謝,限制性內(nèi)切酶,核苷酸的生物合成,小 結(jié),概 述,四、脫氧核糖核酸酶：,作用方式：內(nèi)切酶(切斷單鏈或雙鏈) 外切酶(5´→3´切割或3´→

4、5´切割)專一性：專一水解DNA目前還沒有發(fā)現(xiàn)堿基專一性，但有序列專一性，即限制性內(nèi)切酶。,11.1.1 核酸酶,11.1.2 限制性內(nèi)切酶,1979年，W. Arber, H. Smith和D. Nathans等發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在一類能識別一定序列并水解外源雙鏈DNA的內(nèi)切核酸酶，即限制性內(nèi)切酶。概念：具有極高的專一性，能識別DNA雙螺旋中4-8個堿基對所組成的特異的回文序列，并在此序列的某位點水解DNA雙螺

5、旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類酶稱為限制性內(nèi)切酶（ristriction endonuclease）。,11.1.2 限制性內(nèi)切酶,分類：可分三類，Ⅰ類和Ⅲ類兼有限制和修飾功能，其中Ⅰ類切割位點和識別位點不同，目前在重組技術(shù)中基本不用。Ⅱ類只具有限制性切割活性，識別和切割位點相同且專一特定，在重組技術(shù)中應(yīng)用廣泛。,,常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專一性,,,酶,辨認(rèn)的序列和切口,說明,‥ ‥A G C T ‥‥‥ ‥T C G A

6、‥ ‥,‥ ‥G G A T C C ‥‥‥ ‥C C T A G G ‥‥,‥ ‥A G A T C T ‥‥‥ ‥T C T A G A ‥‥,‥ ‥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 ‥‥,B

7、am H I,Alu I,Bgl I,Eco R I,Hind Ⅲ,Sal I,Sma I,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,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,限制性內(nèi)切酶的命名和意義,命名：例：Eco R I，大腸桿菌（Ecoli）R菌珠中的一種限制性內(nèi)切酶,意義：限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進

8、行DNA序列測定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的“工具酶”，是一把天賜的神刀，用來解剖纖細(xì)的DNA分子。,細(xì)菌如何避免自我降解,細(xì)菌除具有限制酶外，還具有一種對自身DNA起修飾作用的甲基化酶(即修飾酶)。一種限制酶和其相應(yīng)的修飾酶對底物DNA的識別和作用的部位是相同的。修飾酶使該部位上的堿基甲基化，從而使限制酶對這種修飾過的DNA不再起作用。因此，在細(xì)胞中，限制酶可降解外源侵入的DNA，但不降解經(jīng)修飾酶甲基化保護的自身DN

9、A。,11.2.1 核苷酸的降解,11.2.2 嘌呤的降解-產(chǎn)生尿酸,腺嘌呤,腺嘌呤脫氨酶,次黃嘌呤,黃嘌呤,鳥嘌呤脫氨酶,黃嘌呤氧化酶,尿酸,嘌呤的分解代謝可在 核苷酸、核苷、堿基三個 水平上進行!,黃嘌呤氧化酶,11.2.2 嘌呤的降解-產(chǎn)生尿酸,黃嘌呤氧化酶與痛風(fēng),11.2.3 嘧啶的降解,嘧啶的分解,11.3 核苷酸的生物合成,,各種核苷酸合成途徑有從頭合成和救補途徑：從頭合成(de nov

10、e synthesis)：利用氨基酸、磷酸戊糖等簡單的化合物 合成核苷酸。救補途徑(salvage pathway)：利用核酸降解或進食等從外界補充的含氮 堿基或核苷合成新的核苷酸。,11.3.1 核糖核苷酸的生物

11、合成(重點),11.3.1.1 嘌呤核苷酸的生物合成,(1) 從頭合成途徑,(2) 補救途徑,11.3.1.1 嘧啶核苷酸的生物合成,(1) 從頭合成途徑,(2) 補救合成途徑,11.3.1 核糖核苷酸的生物合成(重點),20世紀(jì)50年代，利用同位素標(biāo)記，以鴿肝為材料闡明嘌呤核苷酸的生物合成途徑。一般認(rèn)為，所有生物合成嘌呤的過程基本相同。,11.3.1.1 嘌呤核苷酸的生物合成,生物中合成嘌呤核苷酸的過程：先合成次黃嘌呤

12、核苷酸(IMP)，再由IMP生成AMP和GMP。,(1)嘌呤核苷酸的從頭合成途徑,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,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THFA,,I