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第九章 核酸的降解与核苷酸代谢

第九章 核酸的降解与核苷酸代谢. 本章重点与难点 重点：了解核酸的酶促降解及核苷酸合成与分解途径特点，掌握嘌呤环、嘧啶环的原子来源；了解核苷酸水解酶类，特别是限制性内切酶作用的特点。 难点：嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸合成途径异同点，不同种类的生物分解嘌呤碱的终产物。. 第一节 核酸的酶促降解. 食物核蛋白. 蛋白质. 核酸 (RNA 与 DNA). RNA 酶. ( 磷酸二酯酶 ). 胰核酸酶. DNA 酶. 单核苷酸. ( 磷酸单酯酶 ). 胰、肠核苷酸酶. 排出，很少利用. 核苷. 磷酸. ( 水解或磷酸解 ). 核苷酶. 戊糖或磷酸戊糖. 碱基.

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第九章 核酸的降解与核苷酸代谢

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Presentation Transcript

  1. 第九章 核酸的降解与核苷酸代谢

  2. 本章重点与难点 重点：了解核酸的酶促降解及核苷酸合成与分解途径特点，掌握嘌呤环、嘧啶环的原子来源；了解核苷酸水解酶类，特别是限制性内切酶作用的特点。 难点：嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸合成途径异同点，不同种类的生物分解嘌呤碱的终产物。

  3. 第一节 核酸的酶促降解

  4. 食物核蛋白 蛋白质 核酸(RNA与DNA) RNA酶 (磷酸二酯酶) 胰核酸酶 DNA酶 单核苷酸 (磷酸单酯酶) 胰、肠核苷酸酶 排出，很少利用 核苷 磷酸 (水解或磷酸解) 核苷酶 戊糖或磷酸戊糖 碱基 核酸的消化

  5. 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 碱基+戊糖-1-P 磷酸 一、核酸酶 二、限制性内切酶

  6. 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 核酸外切酶 一、核 酸 酶 1、核酸酶的分类 （1）根据对底物的 专一性分为 （2）根据切割位点分为 2、核酸酶的作用特点

  7. p p p p p p p p 外切核酸酶对核酸的水解位点 B B B B B B B B 5´ OH 3´ 牛脾磷酸二酯酶（ 5´端外切 蛇毒磷酸二酯酶（ 3´端外切

  8. 双链核酸外切酶：核酸外切酶 III（ExoIII）,特异性地从3‘ 端外切 双链核酸外切酶：l 核酸外切酶（ lExo）,特异性地从5‘ 端外切 单链核酸外切酶：核酸外切酶VII（ExoVII） Bal31核酸酶单链内切双链外切的核酸酶

  9. 二、限制性内切酶 细菌细胞内存在的一类能识别一定特异序列并水解外源DNA的一类酶称为限制性内切酶（ristriction endonuclease）。

  10. (B) 宿主的限制和修饰现象 4×10 —4 1 大肠杆菌B 大肠杆菌K 1 (K) 10 — 4 E.O.P 成斑率 efficiency of plating 50年代初发现了由寄主控制的限制和修饰现象

  11. (B) (B) 噬菌体DNA 被切割 酶切位点 不被修饰 酶切位点 被修饰 基因组DNA 不被切割 限制—修饰的酶学假说 1968年，Meselson 和Yuan发现了I型限制性核酸内切酶； 1970年，Smith和Wilcox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Hind II。

  12. 限制性核酸内切酶的类型 1. I型限制性内切酶 首先由M. Meselson和R. Yuan在1968年从大肠杆菌B株和K株分离的。 如EcoB和EcoK。 （1）识别位点序列 未甲基化修饰的特异序列。 EcoB：TGA(N)8TGCT EcoK：AAC(N)6GTGC

  13. （2）切割位点 在距离特异性识别位点约1000—1500 bp处随机切开一条单链。 Recognize site cut 1-1.5kb （3）作用机理 需ATP、Mg2+和SAM（S-腺苷蛋氨酸）。

  14. 2. II类限制性内切酶 首先由H.O. Smith和K.W. Wilcox在1970年从流感嗜血菌中分离出来。 分离的第一个酶是Hind Ⅱ （1）识别位点序列 未甲基化修饰的双链DNA上的特殊靶序列（多数是回文序列）。 与DNA的来源无关。

  15. （2）切割位点 识别位点处。 切开双链DNA。形成粘性末端（sticky end）或平齐末端（blunt end）。如：

  16. （3）粘性末端（sticky ends，cohensive ends） 含有几个核苷酸单链的末端。 分两种类型： ① 5’端凸出（如EcoR I切点） 5’- GAATTC -3’ 3’- CTTAAG -5’ 5’- G AATTC -3’ 3’- CTTAAG -5’

  17. ② 3’端凸出（如Pst I切点） 5’- CTGCAG -3’ 3’- GACGTC -5’ 5’- CTGCA G -3’ 3’- -5’ G ACGTC

  18. 3. III类限制性内切酶 在完全肯定的位点切割DNA，但反应需要ATP、Mg2+和SAM（S-腺苷蛋氨酸）。 EcoP1: AGACC EcoP15: CAGCAG 用途不大。

  19. 限制性核酸内切酶的类型 主要特性 I 型 II 型 III 型 限制修饰 多功能 单功能 双功能 蛋白结构 异源三聚体 同源二聚体 异源二聚体 辅助因子 ATP Mg2+ SAM Mg2+ ATP Mg2+ SAM 识别序列 TGAN8TGCT 旋转对称序列 GAGCC CAGCAG AACN6GTGC 切割位点 距识别序列下游 距识别序列1kb处 识别序列内或附近 随机性切割 特异性切割 24-26bp处

  20. 限制性核酸内切酶的命名 限制性核酸内切酶的命名 属名 种名 株名 Haemophilus influenzae d 嗜血流感杆菌d株 H i n d IIIH i n d III 同一菌株中所含的多个不同的限制性核酸内切酶 限制酶前面要带上R（Restriction)， 修饰酶前面要带上M（Modification）。

  21. 第二节 核苷酸的降解 核苷酸酶 核苷磷酸化酶 核苷酸 核苷 碱基+（脱氧）戊糖-1-P 磷酸 一、嘌呤的降解 二、嘧啶的降解

  22. 嘌呤的分解

  23. 嘧啶的分解

  24. 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

  25. 一、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 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)

  26. 1、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

  27. IMP的 生物合成 5-磷酸核糖胺 5-磷酸核糖焦磷酸 甘氨酸 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 5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸 5-氨基咪唑核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧核苷酸 次黄嘌呤核苷酸（IMP） 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

  28. IMP转变为GMP和AMP

  29. 嘌呤核苷酸合成补救途径 磷酸核糖转移酶 嘌呤+PRPP A(G)MP+PPi 嘌呤+1-P-核糖 嘌呤核苷 ATPADP A(G)MP

  30. CTP合成酶 CTP UMP UDP UTP ATP Gln H2O 2、嘧啶核苷酸从头合成途径 1、嘧啶环上原子的来源 2、UMP的从头合成 3 、UMP转变为CTP

  31. H2N-CO- P 嘧啶环上各原子的来源 4 C 天冬氨酸 NH3 C 5 N 3 氨甲酰磷酸 CO2 C 2 C 6 1 N

  32. 尿嘧啶核苷酸合成途径

  33. 嘧啶核苷酸补救合成途径 尿嘧啶+PRPP UMP+PPi 尿嘧啶+1-P-核糖 尿嘧啶核苷+Pi UMP+ADP 尿嘧啶核苷+ATP

  34. 二、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

  35. NADP+ NADPH+H+ 硫氧还蛋白还原酶 SH FAD S 硫氧还蛋白（还原型） 硫氧还蛋白（氧化型） SH S ATP 、Mg2+ P-P-CH2 P-P-CH2 N N O O + H2O OH OH OH H 核糖核苷二磷酸 脱氧核糖核苷二磷酸 核糖核苷酸的还原反应 核糖核苷酸还原酶

  36. 硫氧还蛋白 核糖核酸还原酶系 硫氧还蛋白还原酶 核糖核苷酸还原酶

  37. 核苷酸的合成及相互关系

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