核酸的酶促降解和核苷酸代谢.ppt

11核酸的酶促降解和核苷酸代谢11.1核酸的酶促降解11.2核苷酸的分解代谢11.3核苷酸的生物合成核苷11.1核酸的酶促降解生物体内存在着多种降解核酸的酶类，称为核酸酶(nuclease)，它在核酸降解和周转中起着重要作用。核酸酶分类底物：脱氧核糖核酸酶(dexyribonuclease,DNase)，核糖核酸酶(ribonuclease,RNase)RNase作用方式：核酸外切酶（exonuclease）核酸内切酶（endonuclease）11.1.1核酸酶11.1.1.1外切核酸酶外切酶作用于核酸链的一端，逐个水解下核苷酸，是非特异性的磷酸二酯酶。为非特异性磷酸二酯酶。如蛇毒磷酸二酯酶是从DNA或RNA的游离3-羟基端开始，逐个水解下5-核苷酸；牛脾磷酸二酯酶则从游离5-羟基端开始，逐个水解下3-核苷酸。11.1.1.2内切核酸酶内切酶特异地水解多核苷酸内部各键，是特异性强的磷酸二酯酶。如牛胰核酸酶作用于嘧啶核苷酸的磷酸二酯键，生成嘧啶核苷-3-磷酸或末端为嘧啶核苷-3-磷酸的寡核苷酸。牛胰核酸酶专一作用于RNA，对DNA及其它磷酸二酯化合物不作用或作用活性很低。牛胰RNase具有高度热稳定性。许多RNAase也都是如此。牛胰RNase(RNaseⅠ)是最早分离纯化并结晶的第一个RNase，由124个氨基酸组成。1957年在曲霉(Aspergillus)中分离提纯出RNaseTl，由105个氨基酸组成。专一水解鸟苷酸二酯键，产生3-GMP或以3-GMP为末端的寡核苷酸。类似的RNase从多种真菌中分离得到。11.1.2脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶专一水解DNA，作用方式作为内切酶，切断双链或单链，作为外切酶有5→3切割或3→5切割。例如牛胰脱氧核糖核酸酶(DNaseⅠ)，可切割双链和单链DNA，产物为5-磷酸为末端的寡核苷酸；牛脾脱氧核糖核酶(DNaseⅡ)降解DNA产生3-磷酸为末端的寡核苷酸。未发现有碱基专一性DNase，但有序列专一性，即限制性内切酶(restrictionendonuclease)。11.1.3限制性内切酶1979年，W.Arber,H.Smith和D.Nathans等发现某些细菌细胞内存在一类能识别一定序列并水解外源双链DNA的内切核酸酶。限制性内切酶是细菌中产生的具有高度专一性的DNA内切酶，能识别双链DNA分子上特定的位点，将两条链切断，形成粘性末端或平末端，又称为限制性内切酶(restrictionendonuclease)或限制酶(restrictionenzyme)，是DNA分子操作中必不可少的工具酶。细菌除具有限制酶外，还具有一种对自身DNA起修饰作用的甲基化酶。一种限制酶和其相应的修饰酶对底物DNA的识别和作用的部位是相同的。修饰酶使该部位上的碱基甲基化，从而使限制酶对这种修饰过的DNA不再起作用。在细胞中，限制酶可降解外源侵入的DNA，但不降解经修饰酶甲基化保护的自身DNA。限制酶具有很强的专一性。它们对底物DNA有特异的识别位点(或称识别序列)。这些位点的长度一般在4~8bp范围内。通常具有回文结构(palindromicstructure)。切割后形成粘性末端(cohesiveend)或平齐末端(bluntend)。环状或线状的双链DNA分子经限制酶作用后都形成线状双链DNA，每条单链的一端带有识别顺序中的几个互补碱基，这样的末端称为粘性末端。大肠杆菌的EcoRI对DNA的识别顺序和酶作用产物的粘性末端。限制酶的命名较为特殊。以EcoRI为例，第1个大写字母E为大肠杆菌的属名(Escherichia)的第1个字母，第2、3两个小写字母c。为它的种名(coli)的头两个字母。第4个字母用大写R，表示所用大肠杆菌的菌株。最后一个罗马字表示从该细菌中分离出来的这一类酶的编号。限制酶是DNA的分子剪刀，是DNA体外重组技术和进行大分子DNA分析的重要工具。如EcoRI、EcoRⅡ、HindⅢ、PstI等。限制酶的发现对基因工程研究有极大的促进作用。目前已发现数百种可用于DNA研究的限制酶、连接酶和修饰酶等多种酶，总称为分子生物学技术的“工具酶”。DNA重组示意图11.2核苷酸分解代谢11.2.1核苷酸的降解核苷酸经核苷酸酶(nucleotidase)催化，水解为核苷及无机磷酸。非特异性的核苷酸酶，能作用于一切核苷酸。某些特异性强的核苷酸酶只能水解3-核苷酸或5-核苷酸，分别称为3-核苷酸酶或5-核苷酸酶。核苷经核苷酶(nudeosidase)作用分解为嘌呤碱或嘧啶碱和戊糖。分解核苷的酶有两类①核苷磷酸化酶(nucleosidephosphorylase)广泛存在于生命机体中，催化反应可逆；②核苷水解酶(nucleosidehydrolase)主要