章核苷酸代谢

1、 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 核苷酸代谢核苷酸代谢Degradation of nucleic acid & metabolism of nucleotides一一 核酸的酶促降解核酸的酶促降解二二 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢三三 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸核酸核酸酶核酸酶单核苷酸单核苷酸核苷酸酶核苷酸酶核苷核苷嘧啶（嘌呤）嘧啶（嘌呤）核糖（脱氧核糖核糖（脱氧核糖）核苷酶核苷酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤嘧啶（嘌呤）核糖核糖-1-磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖-1-1-磷酸磷酸核糖核糖-5-磷酸磷酸磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径醛缩

2、酶醛缩酶乙醛乙醛3-3-磷酸磷酸- -甘油醛甘油醛1、核酸水解酶的分类核酸水解酶的分类 底物：核糖核酸酶（底物：核糖核酸酶（ribonucleaseribonuclease, , RNaseRNase） 脱氧核糖核酸酶（脱氧核糖核酸酶（deoxyribonucleasedeoxyribonuclease, , DNaseDNase） 作用方式：作用方式： 核酸内切酶（核酸内切酶（endonucleaseendonuclease） 核酸外切酶（核酸外切酶（exonucleaseexonuclease） 按磷酸二酯键断裂的方式按磷酸二酯键断裂的方式 其它：如双链酶、单链酶等其它：如双链酶、单链酶等

3、 AP核酸内切酶能识别去除了碱基的核酸（无嘌呤核酸内切酶能识别去除了碱基的核酸（无嘌呤酸、无嘧啶酸）磷酸二酯键，并切除糖基，使核酸酸、无嘧啶酸）磷酸二酯键，并切除糖基，使核酸链断开。链断开。2、 限制性内切酶限制性内切酶（restriction endonuclease） 简称简称限制酶限制酶 1979年发现年发现 限制性内切酶主要降解外源的未经特限制性内切酶主要降解外源的未经特殊修饰的殊修饰的DNA，不降解自身，不降解自身DNA，对自，对自身起了身起了保护作用保护作用。（1 1）限制性内切酶的特征限制性内切酶的特征 具有严格的碱基专一性，具有严格的碱基专一性，有专一的识别顺序、切点有专一的识

4、别顺序、切点 粘性未端，平整末端粘性未端，平整末端 （2）限制性内切酶的命名限制性内切酶的命名 EcoRI 为大肠杆菌属名的为大肠杆菌属名的第一个字母第一个字母种名头两个字母种名头两个字母所有大肠杆菌的菌株所有大肠杆菌的菌株一类酶一类酶的编号的编号（3）限制性内切酶举例限制性内切酶举例 第二节第二节 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢1、水解水解2、3、4、5 5、碱基的分解碱基的分解嘌呤碱嘌呤碱（purine, Pu） 嘧啶碱嘧啶碱（pyrimidine, Py） （1 1） 嘌呤碱的分解嘌呤碱的分解NNNHNNH2次黄嘌呤次黄嘌呤尿素尿素NH3 + CO2鸟嘌呤鸟嘌呤（微生物）（微生物） 黄

5、嘌呤黄嘌呤 尿酸（醇式）尿酸（醇式） 嘌呤碱分解代谢产生嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸过多的尿酸，由于其，由于其溶解性很差，易形成溶解性很差，易形成尿酸钠结晶尿酸钠结晶，沉积于关，沉积于关节部位，引起疼痛或灼痛节部位，引起疼痛或灼痛痛风痛风。（2） 嘧啶碱的分解嘧啶碱的分解嘧啶碱的分解嘧啶碱的分解NNHNH2ONH3NHNHOO二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶还原还原H2O（开环）（开环）脲基丙酸脲基丙酸H2O 丙丙AA 碱基代谢的终产物碱基代谢的终产物尿酸尿酸灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、软体动物、海鞘类、昆虫软体动物、海鞘类、昆虫尿囊素尿囊素 哺乳动物（灵长类除外）、腹足类

6、哺乳动物（灵长类除外）、腹足类尿囊酸尿囊酸 硬骨鱼硬骨鱼尿素尿素 大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类氨氨 甲壳类、咸水瓣鳃类甲壳类、咸水瓣鳃类尿酸尿酸尿素尿素第三节第三节 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成 概述概述： 从头合成从头合成基本途径基本途径 半合成（补救合成）半合成（补救合成）（Salvage Pathway）De novo Synthesis核核苷苷酸酸合合成成的的两两条条途途径径核糖、氨基酸、核糖、氨基酸、CO2、NH3核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸辅酶辅酶RNA核苷核苷碱基碱基脱氧核苷脱氧核苷DNA（一）（一） 嘌呤核苷酸的从头合成嘌呤核苷酸

7、的从头合成CO2Asp一碳单位一碳单位甲酰甲酰FH4Gln的酰胺氮的酰胺氮甘氨酸甘氨酸一碳单位一碳单位甲酰甲酰FH4N1C4C5C6C2N3C8N7N91 1、母核各原子的来源母核各原子的来源母核各原子的来源母核各原子的来源1 、从头合成途径从头合成途径v5磷酸核糖磷酸核糖1焦磷酸的合成焦磷酸的合成（PRPP）POHOHOHOP-OCH2OH OOHOP-OCH2PATP AMP磷酸核糖焦磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸激酶Mg2+来源来源？核糖单位核糖单位PRPPIMP2 2、 嘌呤核苷酸合成特点：嘌呤核苷酸合成特点：1）. 合成合成IMP是在是在PRPP的基础上，逐个增加原子，的基础上，逐个增加原子

8、，直到全部闭环成直到全部闭环成IMP。2）. 从第二步反应起，从第二步反应起，C1的构型由的构型由型转为型转为型，并一直保持到最后。型，并一直保持到最后。3）. FH4作为一碳单位的载体起着重要的作用。作为一碳单位的载体起着重要的作用。4）. 反应从反应从5磷酸核糖开始合成一分子磷酸核糖开始合成一分子IMP，需要，需要消消耗耗由由5分子分子ATP提供的提供的6分子高能磷酸键。分子高能磷酸键。5）. 反应经过反应经过2次闭环次闭环，第一次脱水闭环形成咪唑环，第一次脱水闭环形成咪唑环，第二次脱水闭环形成嘧啶环。第二次脱水闭环形成嘧啶环。6). IMP合成过程中，合成过程中，各原子加入顺序各原子加入

9、顺序是：是： N9 C4,C5,N7 C8 N3 C6 N1 C2。N1C4C5C6C2N3C8N7N9R-PO IMP（次黄嘌呤核苷酸）（次黄嘌呤核苷酸）3、腺嘌呤核苷酸的相互转化腺嘌呤核苷酸的相互转化 AMP 和和 GMP 的生成的生成RPRPAMPGMPIMPIMPAMP(二二) 嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成CO2NH3AspN3C5N1C2C4C6氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸1U嘧啶核苷酸合成特点：嘧啶核苷酸合成特点：（1 1）合成过程先以合成过程先以CO2,NH3,Asp形成嘧啶环后再与形成嘧啶环后再与PRPP反应合成尿苷酸（反应合成尿苷酸（UMP ） 。（2 2）天冬氨酸转氨甲

10、酰酶天冬氨酸转氨甲酰酶（E.coli aspartate transcarbamylase,ATCase）催化氨甲酰磷催化氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成氨甲酰天冬氨酸是一个别构酸和天冬氨酸合成氨甲酰天冬氨酸是一个别构酶，活性受酶，活性受ATP的激活，受的激活，受CTP的抑制。的抑制。（3 3）乳清酸是一个重要的中间产物，是一个转折点。乳清酸是一个重要的中间产物，是一个转折点。2胞嘧啶核苷酸的合成：胞嘧啶核苷酸的合成：UMP-UDP-UTP-CTP-CDP-CMPUMP CMP3CTP合成酶合成酶CTP合成合成核苷酸的补救合成核苷酸的补救合成Pi转移酶转移酶激酶激酶单核苷酸单核苷酸单核苷酸单核苷酸寡核

11、苷酸寡核苷酸嘌呤嘌呤碱基碱基（三）（三）核苷酸转化为核苷三磷酸核苷酸转化为核苷三磷酸（d）NMP + ATP （d）NDP +ADP（d）NDP + ATP （d）NTP + ADP 不是以脱氧核糖为起始物合成的，而是在不是以脱氧核糖为起始物合成的，而是在核核苷二磷酸苷二磷酸的基础上核糖脱氧来完成的。的基础上核糖脱氧来完成的。UDP（d）UDP还原型硫氧还蛋白还原型硫氧还蛋白氧化型硫氧还蛋白氧化型硫氧还蛋白NDP还原酶还原酶NADPH + H+NADP+N-A;C;G;U（四）（四）脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成谷谷氧氧还还蛋蛋白白硫硫氧氧还还蛋蛋白白还原酶还原酶机制机制(五五) 胸苷酸的合

12、成胸苷酸的合成 1 .UMP UDP dUDP-O+CH32 . T + 脱氧核糖脱氧核糖1磷酸磷酸 胸苷磷酸胸苷磷酸胸苷磷酸化酶胸苷磷酸化酶胸苷胸苷ATP dTMP +ADP 胸苷激酶胸苷激酶dUMPdTMP胸苷酸的合成胸苷酸的合成IMPAMP GMPUMPADP GDP ATP GTP dADPdGDPdATPdGTPUDPUTPCTPdUDPCDPCMPdCDPdCTPdUMPdTMP dTDP dTTP 核苷酸生物合成相互关系核苷酸生物合成相互关系核核苷苷酸酸的的生生物物合合成成嘌嘌呤呤嘧嘧啶啶一、一、选择题选择题1、嘌呤环中第、嘌呤环中第4位和第位和第5位碳原子来自下列哪种位碳原子来

13、自下列哪种化合物？（化合物？（ ） A、甘氨酸、甘氨酸 B、天冬氨酸、天冬氨酸 C、丙氨酸、丙氨酸 D、谷氨酸、谷氨酸2、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位位N原子来自（原子来自（ ）A、Gly B、Gln C、ASP D、甲酸、甲酸3、dTMP合成的直接前体是：（合成的直接前体是：（ ）A dUMP B、TMP C、TDP D、dUDP答答: : 痛风是由于尿酸的非正常代谢引起痛风是由于尿酸的非正常代谢引起的，尿酸是人体内嘌呤分解代谢的终产物，的，尿酸是人体内嘌呤分解代谢的终产物，由于氨基酸是嘌呤和嘧啶合成的前体，所由于氨基酸是嘌呤和嘧啶合成的前体，所以食用富含蛋白质饮食有可能会导致过量以食用富含蛋白质饮食有可能会导致过量尿酸的生成，引起痛风病。尿酸的生成，引起痛风病。用两组人作一个实验，一组人的饮食主用两组人作一个实验，一组人的饮食主要是肉食，另一组人主要是米饭。哪一要是肉食，另一组人主要是米饭。哪一组人发生痛风病的可能性大？为什么？组人发生痛风病的可能性大？为什么？为什么一种嘌呤和嘧啶生物合成的抑制为什么一种嘌呤和嘧啶生物合成的抑制剂往往可以用作抗癌药和剂往往可以用作抗癌药和/或抗病毒药？或抗病毒药？答：因为许多癌