环境生物化学基础 第10章 核酸代谢精要.ppt

第10章 核酸代谢 第10章 核酸代谢 第1节 核酸的酶促降解 一. 核酸酶促降解 二. 核酸酶 第2节 核苷酸的分解代谢 一. 嘌呤的分解 二. 嘧啶的分解 第3节 核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的生物合成 二、嘧啶核苷酸的生物合成 三、脱氧核糖核苷酸的生物合成 四、核苷三磷酸及脱氧核苷三磷酸的合成 五、核苷酸合成的抑制剂 六、核苷酸辅酶的合成 第四节 DNA的生物合成和损伤修复 一、DNA的生物合成 二、DNA的损伤与修复 第五节 RNA的生物合成 一、概述 二、RNA聚合酶 三、RNA的转录过程 四、真核细胞转录的特点 五、转录过程的抑制剂 六、转录后加工 七、RNA的编辑、再编辑 八 、RNA的复制 第一节 核酸酶促降解 一、核酸酶促降解 动物和厌氧微生物可以分泌消化酶分解食物、体外的核蛋白和核酸类物质，以获得各种核苷酸。植物不消化体外的有机质，但是生物体存在分解核酸的酶系。外源核酸不能直接被人体细胞吸收利用，人体所需的核酸都是自身合成的。 二、核酸酶 （一）外切核酸酶 外切核酸酶作用于核酸链的一端，逐个水解下核苷酸，它们是非特异性的水解磷酸二酯键的酶。 （二）内切核酸酶 催化多核苷酸链内部磷酸二酯键水解的酶称为内切酶。不同内切酶可以在多核苷酸链内不同位置水解磷酸二酯键，水解时既可以在3，5-磷酸二酯键的3酯键处，也可以在5酯键处切断磷酸二酯键。 （三）核糖核酸酶 RNase是一类水解RNA中磷酸二酯键的内切酶，特异性较强，主要有RNaseⅠ、RNaseⅡ和RnaseU2等。这几种RNase具有特定的作用位点，如RnaseU2特异性作用于嘌呤核苷酸C（3）位磷酸与其相邻核苷酸C（3）位间的磷酸酯键。 （四）脱氧核糖核酸酶 DNase一类内切核酸酶，作用于DNA的磷酸二酯键，催化DNA水解，包括DNaseⅠ、DNaseⅡ和限制性核酸内切酶。 第二节 核苷酸的分解代谢 一、嘌呤的分解 嘌呤碱的分解首先在脱氨酶的作用下脱去氨基，腺嘌呤和鸟嘌呤水解脱氨分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤。 腺嘌呤的脱氨在核苷或核苷酸水平上发生，然后再将脱氨基生成的次黄嘌呤核苷或次黄嘌呤核苷酸水解生成次黄嘌呤。 二、嘧啶的分解 不同种类生物对嘧啶碱的分解过程也不完全相同。与嘌呤碱的分解类似，嘧啶分解时，有氨基的首先脱去氨基，在人和某些动物体内其脱氨的过程也可能是在核苷或核苷酸的水平上进行。 胞嘧啶脱氨基即转化为尿嘧啶；尿嘧啶再经还原打破环内双键，水解开环成链状化合物，继续水解成CO2、NH3、β-丙氨酸。 第三节 核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的生物合成 生物体内的核苷酸合成代谢有两条基本途径：由游离碱基和核苷直接合成；或以氨基酸和某些小分子物质为原料，经一系列酶促反应从头合成核苷酸。二者在不同组织的重要性各不相同，如肝组织主要进行从头合成，而脑、骨髓等只能进行补救合成。 （一）嘌呤核苷酸的从头合成（主要合成途径） 除某些细菌外，几乎所有的生物体都能合成嘌呤碱，此途径主要是以CO2、甲酸盐、甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺为原料合成嘌呤碱。 1 次黄嘌呤核苷酸的合成 嘌呤核苷酸合成的起始物质是5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）。 IMP的合成过程如下： 由次黄嘌呤合成腺嘌呤和鸟嘌呤的过程如下： （二）补救途径 在生命体降解形成的一部分嘌呤可以进一步降解生成尿酸或其他排泄物，但大部分嘌呤可以直接转变为嘌呤核苷酸中的嘌呤而被回收，这被称作嘌呤核苷酸合成的补救途径。 二、嘧啶核苷酸的生物合成 嘧啶核苷酸的从头合成途径比嘌呤从头合成途径简单，并且消耗ATP少，核素实验表明，嘧啶环中的原子来自3个前体：即HCO3、谷氨酰胺和天冬氨酸。 （一）尿嘧啶核苷酸的从头合成 （二）胞嘧啶核苷酸的合成 尿嘧啶核苷酸（UMP）转变为胞嘧啶核苷酸是在尿嘧啶核苷三磷酸的水平上进行的。 3 嘧啶核苷酸合成的补救途径 生物体对外源的或核苷酸代谢产生的嘧啶碱和核苷可以重新利用，这被称为嘌呤核苷酸的补救途径，嘧啶核苷酸激酶在补救途径中起着重要的作用。 三、脱氧核糖核苷酸的生物合成 （一）2‘-脱氧核糖核苷酸是DNA分子的构件分子。生物体中的脱氧核苷酸是由核糖核苷酸还原生成的。在大多数生物中，脱氧还原反应发生在核苷二磷酸水平。 （二）DNA合成需要的TMP则是由dUMP甲基化形成的。 四、核苷三磷酸及脱氧核苷三磷酸的合成 核苷酸和核苷二磷酸不直接参加核酸的生物合成，而是转化成相应的核苷三磷酸后再加入RNA或DNA，核苷酸转化为核苷二