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
第三节 核苷酸的合成代谢
第二节 核苷酸的分解代谢（自学）
核酸的酶促降解
一,核酸酶
二,限制性内切酶
核酸酶 核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶
核酸 核苷酸 核苷 碱基 +戊糖
磷酸
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
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
2,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 p 3′
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 Py
1′
p p p
G A C U
p p p
G A
3′
RNAase I RNAase I RNAase T1 RNAase T1
Pu,嘌呤 Py：嘧啶
限制性内切酶
? 类型
? 命名
? 意义
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）。
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
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,
限制性内切酶的命名和意义
Eco R I
序号 属名 种名 株名
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
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。
核苷酸的降解（自学）
2,嘧啶的降解
1,嘌呤的降解
核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶
核苷酸 核苷 碱基 +（ 脱氧 ） 戊糖
磷酸
嘌
呤
的
分
解
嘧
啶
的
分
解
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
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 )
嘌呤核苷酸的从头合成途径
c,IMP转变为 AMP和 GMP
a,嘌呤环上原子的来源
b,IMP的从头合成
嘌呤环上各原子的来源
N3 N9
N7
N1
C2
C6
C4
C5
C8
来自谷氨酰胺的酰胺氮
来自甲酸
来自甲酸
来自天冬氨酸 来自甘氨酸
来自 CO2
IMP的生
物合成
一碳基团
代谢
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
CTP CTP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
来自天冬氨酸
来自 CO2
来自 NH3
N
N
C
C
C C 6
5
4
3
2
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
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
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
NADP+ NADPH+H+
硫氧还蛋白
还原酶
FAD
核糖核苷酸还原酶
（ B1和 B2）
ATP, Mg2+
硫氧还蛋白
（还原型）
SH
SH
硫氧还蛋白
（氧化型）
S
S
O
P-P-CH2 N
OH OH
核糖核苷二磷酸
O
P-P-CH2 N
OH H
+ H2O
脱氧核糖核苷二磷酸
脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成
胸腺嘧啶核苷酸合成酶
NADPH+H++Ser NADP++Gly
N5,N10 亚甲基 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
核
苷
酸
的
合
成
及
相
互
关
系
氨基酸与一碳基团代谢
1,一碳基团（一碳单位）的概念
2,一碳基团和氨基酸代谢
Gly,Ser,Thr,His都可以作为一碳基团的供体。
3、一碳基团的利用：参与合成反应,如磷
脂、核苷酸等的合成。
一碳基团
在代谢过程中，某些化合
物（如氨基酸）可以分解产生具
有一个碳原子的基团（不包括
CO2），称为一碳基团。一碳基
团的转移除了和许多氨基酸的代
谢直接有关外，还参与嘌呤和胸
腺嘧啶的生物合成
一碳基团转移酶的辅酶, FH4
一碳基团四氢叶酸化合物的结构和命名
-CH=NH 亚氨甲基
H-CO- 甲酰基
-CH2OH 甲醇基
-CH= 次甲基
-CH2- 亚甲基
-CH3 甲基
叶酸 和 四氢叶酸（ FH4）
叶
酸
四
氢
叶
酸 H
H
10
5
N5,N10-CH2-FH4 N5-CHO-FH4
CH2 CHO
一碳基团的
来源与转变
S-腺苷蛋氨酸
N5-CH2-FH4
N5 N10 - CH2-FH4
N5,N10 = CH-FH4
N10 -CHO-FH4
N5, N10 -CH2-FH4还原酶
N5, N10 -CH2-FH4脱氢酶
环水化酶
丝 氨酸
组氨酸
苷氨酸
参与 甲基化 反应
为 胸腺嘧啶 合成提供 甲基
参与 嘌呤 合成
FH4
FH4
FH4
HCOOH
H2O
NAD+
NDAH+H+
NAD+
NDAH+H+
H+
参与 嘌呤 合成
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
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
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
第三节 核苷酸的合成代谢
第二节 核苷酸的分解代谢（自学）
核酸的酶促降解
一,核酸酶
二,限制性内切酶
核酸酶 核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶
核酸 核苷酸 核苷 碱基 +戊糖
磷酸
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
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
2,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 p 3′
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 Py
1′
p p p
G A C U
p p p
G A
3′
RNAase I RNAase I RNAase T1 RNAase T1
Pu,嘌呤 Py：嘧啶
限制性内切酶
? 类型
? 命名
? 意义
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）。
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
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,
限制性内切酶的命名和意义
Eco R I
序号 属名 种名 株名
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
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。
核苷酸的降解（自学）
2,嘧啶的降解
1,嘌呤的降解
核苷酸酶 核苷酸磷酸化酶
核苷酸 核苷 碱基 +（ 脱氧 ） 戊糖
磷酸
嘌
呤
的
分
解
嘧
啶
的
分
解
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
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 )
嘌呤核苷酸的从头合成途径
c,IMP转变为 AMP和 GMP
a,嘌呤环上原子的来源
b,IMP的从头合成
嘌呤环上各原子的来源
N3 N9
N7
N1
C2
C6
C4
C5
C8
来自谷氨酰胺的酰胺氮
来自甲酸
来自甲酸
来自天冬氨酸 来自甘氨酸
来自 CO2
IMP的生
物合成
一碳基团
代谢
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
CTP CTP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
来自天冬氨酸
来自 CO2
来自 NH3
N
N
C
C
C C 6
5
4
3
2
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
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
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
NADP+ NADPH+H+
硫氧还蛋白
还原酶
FAD
核糖核苷酸还原酶
（ B1和 B2）
ATP, Mg2+
硫氧还蛋白
（还原型）
SH
SH
硫氧还蛋白
（氧化型）
S
S
O
P-P-CH2 N
OH OH
核糖核苷二磷酸
O
P-P-CH2 N
OH H
+ H2O
脱氧核糖核苷二磷酸
脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成
胸腺嘧啶核苷酸合成酶
NADPH+H++Ser NADP++Gly
N5,N10 亚甲基 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
核
苷
酸
的
合
成
及
相
互
关
系
氨基酸与一碳基团代谢
1,一碳基团（一碳单位）的概念
2,一碳基团和氨基酸代谢
Gly,Ser,Thr,His都可以作为一碳基团的供体。
3、一碳基团的利用：参与合成反应,如磷
脂、核苷酸等的合成。
一碳基团
在代谢过程中，某些化合
物（如氨基酸）可以分解产生具
有一个碳原子的基团（不包括
CO2），称为一碳基团。一碳基
团的转移除了和许多氨基酸的代
谢直接有关外，还参与嘌呤和胸
腺嘧啶的生物合成
一碳基团转移酶的辅酶, FH4
一碳基团四氢叶酸化合物的结构和命名
-CH=NH 亚氨甲基
H-CO- 甲酰基
-CH2OH 甲醇基
-CH= 次甲基
-CH2- 亚甲基
-CH3 甲基
叶酸 和 四氢叶酸（ FH4）
叶
酸
四
氢
叶
酸 H
H
10
5
N5,N10-CH2-FH4 N5-CHO-FH4
CH2 CHO
一碳基团的
来源与转变
S-腺苷蛋氨酸
N5-CH2-FH4
N5 N10 - CH2-FH4
N5,N10 = CH-FH4
N10 -CHO-FH4
N5, N10 -CH2-FH4还原酶
N5, N10 -CH2-FH4脱氢酶
环水化酶
丝 氨酸
组氨酸
苷氨酸
参与 甲基化 反应
为 胸腺嘧啶 合成提供 甲基
参与 嘌呤 合成
FH4
FH4
FH4
HCOOH
H2O
NAD+
NDAH+H+
NAD+
NDAH+H+
H+
参与 嘌呤 合成
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
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
