第九章 核酸的酶促降解与核苷酸代谢
? 核酸的酶促水解
? 核苷酸的降解
? 核苷酸的生物合成
第一节 核酸的酶促水解
一、概念 <回顾 >
? 核酸：由许多 核苷酸 排列组成。
? 核苷酸 = 磷酸 + 核苷
戊糖 + 碱基
（ <脱氧 >核糖）（ 嘌呤和嘧啶 ）
Nucleotide=?+ (Deoxy)Ribose + Base (Purine\ Pyrimidine)
? 核酸的变性,核酸的 氢键断裂,成为单链无规则线团状。不涉及
磷酸二酯键的断裂 <称 降解 >。 ?核酸酶
? DNA和 RNA对酸碱的稳定性？
DNA抗碱解，但对酸不够稳定，稀酸即可降解之； RNA对碱
不稳定，也可用浓酸降解之。 <?2’-OH的有无 ?环化核苷?>
二、核酸 (的水解 )酶分类
Nuclease,作用于核酸的?二酯键的酶。 (即?二酯酶 )
? 专一性, (底物 )
DNase,ribonuclease
RNase,deoxyribonuclease
? 作用方式：
内切酶,作用点在核酸内部，产物是寡核苷酸链。
外切酶,作用于核酸两端，产物是单核苷酸。
第一节 核酸的酶促水解
1,核酸外切酶
非特异性的?二酯酶，从核酸的一端逐个水解掉核苷酸。
如：
蛇毒?二酯酶 ——
作用于 DNA 或 RNA 的 3’-OH,?5’- 核苷酸
牛脾?二酯酶 ——
作用于 DNA 或 RNA 的 5’-OH,?3’- 核苷酸 。
(Fig.)
第一节 核酸的酶促水解
2,核酸内切酶
特异地水解核酸内部的?二酯酶。
如,RNase I (牛胰核糖核酸酶 )——
作用于 RNA 的嘧啶碱基 ?末端为 3’-?嘧啶的核苷酸
RNase U2—— 作用于嘌呤碱基
(Fig.)
DNase I (牛胰脱氧核糖核酸酶 )：对碱基无选择性
作用点, 5’-末端 产物,四寡核苷酸
DNase II (牛脾脱氧核糖核酸酶 )：
作用点, 3’-末端 产物,六寡核苷酸
第一节 核酸的酶促水解
3,限制性 (核酸 )内切酶 —— 工具酶
? 专一性 很强，与甲基化酶识别同一位点。 ?意义？
? 作用点：核酸的 回文序列 。
? 产物,形成 粘性末端 (cohesive end)或平齐末端 (blunt end)
(Fig.)
粘性末端,双链 DNA经 限制性内切酶作用后，每条单链的一
端都带有识别序列中的几个 互补碱基 。
? 命名：
以 EcoR I为例,E— 细菌属名,co— 细菌种名
R— 菌株,I— 同类酶的 (罗马字母 )编号
第一节 核酸的酶促水解
一、核苷酸的一般降解 —— (略,p256)
二、嘌呤的降解
? 产物,不同生物的酶系不同，嘌呤的分解产物也就不同。
?尿酸 —— 人类、灵长类、鸟类、爬行类、大多数昆虫
?尿囊素 —— 其它动物
?氨,CO2和有机酸 (如乙醛酸 )——
微生物和植物的衰老叶片、胚乳
? 过程,
(Fig.)
第二节 核苷酸的降解
三、嘧啶的降解
? 产物,
氨,CO2和
?-丙氨酸 <胞嘧啶、尿嘧啶 >或 ?-氨基异丁酸 <胸腺嘧啶 >。
? 过程,
(Fig.)
第二节 核苷酸的降解
一、嘌呤核苷酸的合成
? 主要途径, 以氨基酸等为原料，从头合成。
要点,嘌呤环上的 C,N原子的 来源 和添加的 顺序 。
(Fig.)
过程,5-?核糖 (PR)的 活化 ?(?-PRPP)?+N9(Gln) <?->?+
Gly (C4,C5,N7) ?+C8(FH4)?+N3?(闭环 1)?+C6(CO2)?+ N1
(Asp) ?C2(FH4)?(闭环 2)?IMP?(+O,C2)XMP?+Gln?GMP
?+ Asp?SAMP?(C6:NH2)AMP
? 补救途径, 以碱基为原料合成核苷酸。 <脑细胞 >
将 PRPP的 PR(磷酸核糖 )部分转移给嘌呤，形成相应的核苷酸。
第三节 核苷酸的生物合成
一、嘌呤核苷酸的合成
(cont.)
? 意义, 临床和生产实践
要点,调控嘌呤核苷酸的合成。 ?治病
如 C2, C8 原子需要 FH4携带一碳基团添加上去。甲基氨基蝶
呤与 FH4结构相似，可对酶起竞争抑制作用。
第三节 核苷酸的生物合成
二、嘧啶核苷酸的合成
? 主要途径, 从头合成
(Fig.)
要点, 1,C2,N3来自 CO2, NH3 (氨甲酰磷酸 )。
N1,C4, C5, C6来自 Asp。
2,先组装嘧啶环，再与磷酸核糖结合。
cf 嘌呤核苷酸：先合成磷酸核糖，再合成嘌呤环。
? 补救途径, 嘧啶核苷酸激酶起重要作用
NB UMP?UDP?UTP?(+ATP,Gln)?CTP
第三节 核苷酸的生物合成
三、脱氧核糖核苷酸的合成
? 要点, 大多数是在 NDP(二磷酸 )水平上还原 (脱氧 )的。
如,A,T,C,G。
而 U是在 NMP(一磷酸 )水平上还原 (脱氧 )的。
? 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成
两条途径：
1,UMP?UDP?dUDP?dUMP?+FH4 ?dTMP C6 (主要 )
2,T + 1-?脱氧 核糖 ?(?化酶 )?脱氧胸苷 ?(激酶 )?dTMP
(补救 )
第三节 核苷酸的生物合成
四、多磷酸核苷酸的合成
? 活泼形式,
NDP,NTP
? 合成途径,
相应的 核苷 -磷酸激酶 起催化作用
如 NMP + ATP ?(N核苷 -磷酸激酶 ) ?NDP + ADP
(Fig.)
第三节 核苷酸的生物合成
? 核酸的酶促水解
? 核苷酸的降解
? 核苷酸的生物合成
第一节 核酸的酶促水解
一、概念 <回顾 >
? 核酸：由许多 核苷酸 排列组成。
? 核苷酸 = 磷酸 + 核苷
戊糖 + 碱基
（ <脱氧 >核糖）（ 嘌呤和嘧啶 ）
Nucleotide=?+ (Deoxy)Ribose + Base (Purine\ Pyrimidine)
? 核酸的变性,核酸的 氢键断裂,成为单链无规则线团状。不涉及
磷酸二酯键的断裂 <称 降解 >。 ?核酸酶
? DNA和 RNA对酸碱的稳定性？
DNA抗碱解，但对酸不够稳定，稀酸即可降解之； RNA对碱
不稳定，也可用浓酸降解之。 <?2’-OH的有无 ?环化核苷?>
二、核酸 (的水解 )酶分类
Nuclease,作用于核酸的?二酯键的酶。 (即?二酯酶 )
? 专一性, (底物 )
DNase,ribonuclease
RNase,deoxyribonuclease
? 作用方式：
内切酶,作用点在核酸内部，产物是寡核苷酸链。
外切酶,作用于核酸两端，产物是单核苷酸。
第一节 核酸的酶促水解
1,核酸外切酶
非特异性的?二酯酶，从核酸的一端逐个水解掉核苷酸。
如：
蛇毒?二酯酶 ——
作用于 DNA 或 RNA 的 3’-OH,?5’- 核苷酸
牛脾?二酯酶 ——
作用于 DNA 或 RNA 的 5’-OH,?3’- 核苷酸 。
(Fig.)
第一节 核酸的酶促水解
2,核酸内切酶
特异地水解核酸内部的?二酯酶。
如,RNase I (牛胰核糖核酸酶 )——
作用于 RNA 的嘧啶碱基 ?末端为 3’-?嘧啶的核苷酸
RNase U2—— 作用于嘌呤碱基
(Fig.)
DNase I (牛胰脱氧核糖核酸酶 )：对碱基无选择性
作用点, 5’-末端 产物,四寡核苷酸
DNase II (牛脾脱氧核糖核酸酶 )：
作用点, 3’-末端 产物,六寡核苷酸
第一节 核酸的酶促水解
3,限制性 (核酸 )内切酶 —— 工具酶
? 专一性 很强，与甲基化酶识别同一位点。 ?意义？
? 作用点：核酸的 回文序列 。
? 产物,形成 粘性末端 (cohesive end)或平齐末端 (blunt end)
(Fig.)
粘性末端,双链 DNA经 限制性内切酶作用后，每条单链的一
端都带有识别序列中的几个 互补碱基 。
? 命名：
以 EcoR I为例,E— 细菌属名,co— 细菌种名
R— 菌株,I— 同类酶的 (罗马字母 )编号
第一节 核酸的酶促水解
一、核苷酸的一般降解 —— (略,p256)
二、嘌呤的降解
? 产物,不同生物的酶系不同，嘌呤的分解产物也就不同。
?尿酸 —— 人类、灵长类、鸟类、爬行类、大多数昆虫
?尿囊素 —— 其它动物
?氨,CO2和有机酸 (如乙醛酸 )——
微生物和植物的衰老叶片、胚乳
? 过程,
(Fig.)
第二节 核苷酸的降解
三、嘧啶的降解
? 产物,
氨,CO2和
?-丙氨酸 <胞嘧啶、尿嘧啶 >或 ?-氨基异丁酸 <胸腺嘧啶 >。
? 过程,
(Fig.)
第二节 核苷酸的降解
一、嘌呤核苷酸的合成
? 主要途径, 以氨基酸等为原料，从头合成。
要点,嘌呤环上的 C,N原子的 来源 和添加的 顺序 。
(Fig.)
过程,5-?核糖 (PR)的 活化 ?(?-PRPP)?+N9(Gln) <?->?+
Gly (C4,C5,N7) ?+C8(FH4)?+N3?(闭环 1)?+C6(CO2)?+ N1
(Asp) ?C2(FH4)?(闭环 2)?IMP?(+O,C2)XMP?+Gln?GMP
?+ Asp?SAMP?(C6:NH2)AMP
? 补救途径, 以碱基为原料合成核苷酸。 <脑细胞 >
将 PRPP的 PR(磷酸核糖 )部分转移给嘌呤，形成相应的核苷酸。
第三节 核苷酸的生物合成
一、嘌呤核苷酸的合成
(cont.)
? 意义, 临床和生产实践
要点,调控嘌呤核苷酸的合成。 ?治病
如 C2, C8 原子需要 FH4携带一碳基团添加上去。甲基氨基蝶
呤与 FH4结构相似，可对酶起竞争抑制作用。
第三节 核苷酸的生物合成
二、嘧啶核苷酸的合成
? 主要途径, 从头合成
(Fig.)
要点, 1,C2,N3来自 CO2, NH3 (氨甲酰磷酸 )。
N1,C4, C5, C6来自 Asp。
2,先组装嘧啶环，再与磷酸核糖结合。
cf 嘌呤核苷酸：先合成磷酸核糖，再合成嘌呤环。
? 补救途径, 嘧啶核苷酸激酶起重要作用
NB UMP?UDP?UTP?(+ATP,Gln)?CTP
第三节 核苷酸的生物合成
三、脱氧核糖核苷酸的合成
? 要点, 大多数是在 NDP(二磷酸 )水平上还原 (脱氧 )的。
如,A,T,C,G。
而 U是在 NMP(一磷酸 )水平上还原 (脱氧 )的。
? 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成
两条途径：
1,UMP?UDP?dUDP?dUMP?+FH4 ?dTMP C6 (主要 )
2,T + 1-?脱氧 核糖 ?(?化酶 )?脱氧胸苷 ?(激酶 )?dTMP
(补救 )
第三节 核苷酸的生物合成
四、多磷酸核苷酸的合成
? 活泼形式,
NDP,NTP
? 合成途径,
相应的 核苷 -磷酸激酶 起催化作用
如 NMP + ATP ?(N核苷 -磷酸激酶 ) ?NDP + ADP
(Fig.)
第三节 核苷酸的生物合成
