第十一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、核酸酶一、核酸酶

11 、核酸酶的分类、核酸酶的分类

（（ 11 ）根据对底物）根据对底物的 的

专一性分为 专一性分为

（（ 22 ）根据切割位点分为）根据切割位点分为

核糖核酸酶核糖核酸酶 (RNas(RNase)e)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶 (DNase)(DNase)非特异性核酸酶非特异性核酸酶

核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶

22 、核酸酶的作用特点、核酸酶的作用特点

外切核酸酶对核酸的水解位点

5´ p p p p OH

B

p p p p3´

B B B B B B B

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

5´

p p p p OH

Py Pu Py Py1´

p p p

G A C U

p p p

G A

3´

RNAase I RNAase I RNAase T1RNAase T1

Pu ：嘌呤 Py ：嘧啶

二、限制性内切酶二、限制性内切酶

原核生物中存在着一类能识别外源原核生物中存在着一类能识别外源 DNADNA 双螺旋中双螺旋中 4-4-

88 个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的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，并在此序列的某位点水解 DNADNA 双螺旋链，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产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶

（（ ristriction endonucleaseristriction endonuclease ）。）。

常用的 DNA限制性内切酶的专一性酶 辨认的序列和切口 说明

‥ ‥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 ‥‥

‥ ‥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 ‥‥

Bam 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

(( 一一 )) 限制性内切酶类型限制性内切酶类型 II 型：分子量大于型：分子量大于 101055 ，多亚基，需，多亚基，需 S-S- 线苷蛋线苷蛋氨酸、氨酸、 ATPATP 和和 MgMg2+ 2+ ，识别位点与切割位点相差甚远，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，产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶 ..

ⅡⅡ 型：分子量小于型：分子量小于 105105 ，需，需 Mg2+ Mg2+ ，切割位点，切割位点位于识别 位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶位于识别 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功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。此类。

ⅡⅡII 型：识别位点为型：识别位点为 5-7bp5-7bp 的非对称序列 ，切割的非对称序列 ，切割位点在顺序之外离识别 序列位点在顺序之外离识别 序列 5-10bp5-10bp ，切割双链，个，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶 ..

(( 二二 )) 限制性内切酶的命名和意义限制性内切酶的命名和意义

Eco R IEco R I

序号序号属名属名 种名种名 株名株名

例：例： Eco R IEco R I ，这是从大肠杆菌，这是从大肠杆菌（（ EcoliEcoli ）） RR 菌珠中分离出的一菌珠中分离出的一

种限制性内切酶种限制性内切酶

限制性内切酶是分析染色体结构、制作限制性内切酶是分析染色体结构、制作 DDNANA 限制图谱、进行限制图谱、进行 DNADNA 序列测定和基因分离、基因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，用来解剖纤细的神刀，用来解剖纤细的 DNADNA 分子。分子。

第二节 核苷酸的降解第二节 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、嘌呤的降解一、嘌呤的降解

二、嘧啶的降解二、嘧啶的降解

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

嘌呤环上各原子的来源

来自谷氨酰胺的酰胺氮

来自“甲酸盐”

来自天冬氨酸来自甘氨酸

来自 CO2

来自“甲酸盐”

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

次黄嘌呤核苷酸（ IMP ）

甲酰 THFA

IMP转变为 GMP和 AMP

嘌呤核苷酸合成补救途径（自学）

磷酸核糖转移酶嘌呤 +PRPP A(G)MP+PPi

嘌呤 +1-P- 核糖 嘌呤核苷

A(G)MP

ATP

ADP

嘧啶核苷酸从头合成途径

c 、 UMP 转变为 CTP

CTPCTP 合成酶

ATP Gln H2O

UMP UDP UTP

a 、嘧啶环上原子的来源

b 、 UMP的从头合成

嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸

CO2

NH3

N

N

C

C

CC 6

5

4

3

21

H2N-CO- P

氨甲酰磷酸

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

尿嘧啶 +1-P- 核糖

尿嘧啶核苷 +ATP

UMP+PPi

尿嘧啶核苷 +Pi

UMP+ADP

脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成

2 、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

1、脱氧核苷酸的合成

核糖核苷酸的还原反应

核糖核苷酸还原酶

NADP+ NADPH+H+

硫氧还蛋白还原酶FAD

ATP 、 Mg2+

硫氧还蛋白（还原型）

SH

SH硫氧还蛋白（氧化型）

S

S

OP-P-CH2 N

OH OH核糖核苷二磷酸

OP-P-CH2 N

OH H

+ H2O

脱氧核糖核苷二磷酸

核糖核苷酸的还原反应

FAD

核糖核苷酸还原酶ATP 、 Mg2+

硫氧还蛋白SH

SH硫氧还蛋白

S

S

硫氧还蛋白还原酶

核糖核苷二磷酸

+ H2O

脱氧核糖核苷二磷酸

FADH2

谷氧还蛋白S

S谷氧还蛋白

SH

SH

NADP+NADPH+H+

谷氧还蛋白还原酶

OP-P-CH2 N

OH OH

OP-P-CH2 N

OH H

GSSG 2GSH谷胱甘肽

还原酶

核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性

调节位点

酶 活 性调节位点

活性位点

R1 亚基

R2 亚基

脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶

NADPH+H++SerNADP++Gly

N5 、 N10—CH2 — FH4 FH2

二氢叶酸还原酶

Ser 羟甲基转移酶

O N

HN

O

dR-P

CH3

O N

HN

O

dR-P