第十二章核酸的降解及核苷酸的代谢概述核酸是一种高分 ppt课件

1、第十二章第十二章 核酸的降解及核苷酸的代谢核酸的降解及核苷酸的代谢 概述：概述： 核酸是一种高分子化合物，核苷酸是构成核核酸是一种高分子化合物，核苷酸是构成核酸的根本单位。它们是一类在代谢上极为重要的物酸的根本单位。它们是一类在代谢上极为重要的物质，几乎参与细胞的一切生化过程。质，几乎参与细胞的一切生化过程。作用：作用： 1、核酸在体内的含量不如蛋白质、糖、脂肪多，、核酸在体内的含量不如蛋白质、糖、脂肪多，但它几乎参与细胞的一切但它几乎参与细胞的一切 生化过程。生化过程。 2、 DNA分子中蕴藏着遗传信息分子中蕴藏着遗传信息所谓的所谓的“基因基因。 3、RNA那么可转录那么可转录DNA分子中的

2、遗传信息并指分子中的遗传信息并指点蛋白质的合成包点蛋白质的合成包 括酶蛋白括酶蛋白 的合成。的合成。 4、体内还有各种核苷酸可参与代谢过程。如、体内还有各种核苷酸可参与代谢过程。如ATP是体内各种生理活动的直能源；是体内各种生理活动的直能源；UDPG糖原合成；糖原合成；CDP-胆碱乙醇胺等胆碱乙醇胺等PL合成。合成。 5、腺苷酸是四种重要辅酶、腺苷酸是四种重要辅酶NAD+、NADP+、FAD、CoA的组分。的组分。 6、某些核苷酸是代谢的调理物质。如：、某些核苷酸是代谢的调理物质。如：cAMP和和cGMP是许多种激素引起生理效应的中间介质。是许多种激素引起生理效应的中间介质。胰液核酸酶RNA酶

3、：水解核糖核酸DNA酶：水解脱氧核糖核酸小肠液多核苷酸酶：核苷酶磷酸酶：核苷酸酶：嘧啶核苷酶：嘌呤核苷酶： H+ 第一节第一节 核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收一部位：小肠一部位：小肠 二参与消化的酶：二参与消化的酶： 三消化过程：三消化过程：食物中所含的核酸和蛋白质结合，故消化过程开场之前，核酸先在胃酸作用下与蛋白质分开：食物中核蛋白 蛋白质、核酸DNA、RNA一、消化：一、消化： 核苷可在核苷水解酶作用下分解成嘌呤碱、嘧啶碱和戊糖可参与戊糖代谢。核苷可在核苷水解酶作用下分解成嘌呤碱、嘧啶碱和戊糖可参与戊糖代谢。 核苷水解酶：主要存在于植物和微生物体内，只水解核糖核苷。核苷水解酶：主要存在于

4、植物和微生物体内，只水解核糖核苷。核苷磷酸化酶：广泛存在于生物体内，催化的反响可逆。核苷磷酸化酶：广泛存在于生物体内，催化的反响可逆。 还可继续分解还可继续分解 二、吸收：二、吸收： 单核苷酸及其水解产物均可被小肠单核苷酸及其水解产物均可被小肠C吸收。吸收。 第二节第二节 嘌呤核苷酸代谢与调理嘌呤核苷酸代谢与调理一、嘌呤核苷酸的分解代谢：一、嘌呤核苷酸的分解代谢：嘌呤核苷酸可分解为磷酸、核糖或脱氧核糖、嘌呤核苷酸可分解为磷酸、核糖或脱氧核糖、嘌呤碱等。嘌呤碱等。 鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶 鸟嘌呤鸟嘌呤 + H2O 黄嘌呤黄嘌呤 + NH3 O2 + H2O 尿酸尿酸 + H2O2 NH3 黄嘌

5、呤氧化酶黄嘌呤氧化酶 腺嘌呤腺嘌呤 次黄嘌呤次黄嘌呤 + O2 + H2O 黄嘌呤黄嘌呤 + H2O2 正常成人每天排出尿酸约为0.6克，血浆尿酸：27mg% 假设血尿酸8mg%，尿酸堆积于关节、软组织、软骨、肾等处，导致关节炎痛风症和肾结石肾病。其构造与次黄嘌呤很类似，可竞争性抑制黄嘌呤氧化酶，以减少尿酸的产生，其构造与次黄嘌呤很类似，可竞争性抑制黄嘌呤氧化酶，以减少尿酸的产生，故可治疗痛风症一种继发性嘌呤核苷酸代谢紊乱症，由于尿酸在体内积累所至。故可治疗痛风症一种继发性嘌呤核苷酸代谢紊乱症，由于尿酸在体内积累所至。 排尿酸药物，如水杨酸、辛可劳、丙磺舒等。可降低肾小管对尿酸的重吸收，排尿酸

6、药物，如水杨酸、辛可劳、丙磺舒等。可降低肾小管对尿酸的重吸收， 添加尿酸排出。添加尿酸排出。 2 嘌呤氧化酶抑制剂：别嘌呤醇嘌呤氧化酶抑制剂：别嘌呤醇二二2、嘌呤核苷酸的合成代谢：、嘌呤核苷酸的合成代谢：用同位素标志的化合物做实验，证明生物体内合成嘌呤环的前体有：用同位素标志的化合物做实验，证明生物体内合成嘌呤环的前体有： 天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、CO2、甲酸盐、甲酸盐N5,N10=CH-FH4、N10-CHOFH4等等1、部位：肝，其次是小肠粘膜及胸腺。、部位：肝，其次是小肠粘膜及胸腺。2、原料：、原料：ATP、氨基酸、氨基酸Gln、Asp、Gly、CO2、一

7、碳单位、一碳单位、 5- 磷磷酸核糖等。酸核糖等。 N10CHOFH4、N5、N10=CHFH4 一嘌呤核苷酸从头合成途径：一嘌呤核苷酸从头合成途径：3、合成特点：嘌呤核苷酸的合成并不是先单独合成嘌呤环，再与磷酸和、合成特点：嘌呤核苷酸的合成并不是先单独合成嘌呤环，再与磷酸和核糖结合成嘌呤核苷酸，而是合成开场就从核糖结合成嘌呤核苷酸，而是合成开场就从5 R起沿着合成核苷酸的途径，起沿着合成核苷酸的途径，经过经过11步酶促反响，先合成次黄嘌呤核苷酸步酶促反响，先合成次黄嘌呤核苷酸IMP，再转变为其它的嘌呤核，再转变为其它的嘌呤核苷酸，因此称之为苷酸，因此称之为“从头合成途径。从头合成途径。 4、

8、IMP的合成：从的合成：从5RIMP十一步反响中，催化第一步反响的十一步反响中，催化第一步反响的酶是磷酸核糖焦磷酸激酶，第二步反响由磷酸核糖转酰胺酶氨基转移酶催化酶是磷酸核糖焦磷酸激酶，第二步反响由磷酸核糖转酰胺酶氨基转移酶催化这二个酶均是可调理酶这二个酶均是可调理酶第一阶段：第一阶段： 第二阶段：第二阶段： P 306 图图18-5 IMP合成途径合成途径 5、腺苷酸及鸟苷酸的生成：、腺苷酸及鸟苷酸的生成： IMP不直接是核酸的根本构件，那么直接参与组成核酸的不直接是核酸的根本构件，那么直接参与组成核酸的 AMP 腺嘌呤核苷酸和腺嘌呤核苷酸和GMP鸟嘌呤核苷酸如何合成呢？鸟嘌呤核苷酸如何合成

9、呢？1从从IMP合成鸟嘌呤核苷酸合成鸟嘌呤核苷酸GMP：2从从IMP合成腺嘌呤核苷酸合成腺嘌呤核苷酸AMP：IMP腺苷酸代琥珀酸AMPS鸟苷酸(GMP)黄嘌呤核苷酸XMP腺苷酸(AMP)阐明：阐明： ：AMPS合成酶、合成酶、Asp、GTP、Mg2+参与。参与。：AMPS裂解酶裂解酶：IMP脱氢酶、脱氢酶、NAD+、K+参与。参与。：鸟苷酸合成酶、：鸟苷酸合成酶、Gln、ATP、Mg2+参与参与反响要点：反响要点： IMP是合成AMP、GMP的前身物AMP合成需求GTP供能；GMP合成需求ATP供能AMP合成的本质是Asp提供NH2的过程即第6位碳上的NH2；IMP腺苷酸代琥珀酸AMPS鸟苷酸

10、(GMP)黄嘌呤核苷酸XMP腺苷酸(AMP)GMP的合成的本质是Gln提供NH2的过程第2位碳上的NH2。 二由嘌呤碱和核苷合成核苷酸补救合成途径：二由嘌呤碱和核苷合成核苷酸补救合成途径： 自在的嘌呤碱尤其是腺嘌呤有一部分被重新利用合成核苷酸及核酸，这与从头合成过程相比，显然要简单自在的嘌呤碱尤其是腺嘌呤有一部分被重新利用合成核苷酸及核酸，这与从头合成过程相比，显然要简单得多，经济得多，可以少耗费得多，经济得多，可以少耗费ATP。1 核苷磷酸化酶与核苷磷酸激酶的作用：核苷磷酸化酶与核苷磷酸激酶的作用：2重要的补救合成途径：重要的补救合成途径： 部位：脑、脾、骨髓等部位：脑、脾、骨髓等 酶：腺嘌

11、呤磷酸核糖转移酶、次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶酶：腺嘌呤磷酸核糖转移酶、次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 合成过程：利用嘌呤核苷酸分解得到的嘌呤碱，再和合成过程：利用嘌呤核苷酸分解得到的嘌呤碱，再和5-磷酸核糖焦磷酸反响，那么合成核苷酸。磷酸核糖焦磷酸反响，那么合成核苷酸。能够是由于体内如脾、脑、骨髓等重要组织器官不能从头合成嘌呤核苷酸，而主要经过补救途径合成嘌呤核苷酸。三嘌呤核苷酸合成代谢的调理：三嘌呤核苷酸合成代谢的调理： 二个长负反响：二个长负反响： GDP 磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶 ADP GMP、GTP 磷酸核糖氨基转移酶磷酸核糖氨基转移酶 AMP、ATP二个短负反响：二个短

12、负反响： GMP 次黄嘌呤核苷酸脱氢酶次黄嘌呤核苷酸脱氢酶 AMP 腺苷琥珀酸合成酶腺苷琥珀酸合成酶结论：结论：1嘌呤核苷酸从头合成受两个终产物嘌呤核苷酸从头合成受两个终产物AMP、GMP的反响抑制。而且两个终产物分别对分的反响抑制。而且两个终产物分别对分 枝途径的第一步反响有反响抑制。枝途径的第一步反响有反响抑制。2GMP、AMP的过量仅分别抑制其本身的合成，而不影响另一种核苷酸的合成。的过量仅分别抑制其本身的合成，而不影响另一种核苷酸的合成。四嘌呤核苷酸的互变：四嘌呤核苷酸的互变：GMPAMPXMPAMPSIMP第三节第三节 嘧啶核苷酸的代谢与调理嘧啶核苷酸的代谢与调理一、尿嘧啶核苷酸的从

13、头合成：一、尿嘧啶核苷酸的从头合成：(一一) 部位：主要在肝脏、细胞液中进展。部位：主要在肝脏、细胞液中进展。(二二) 原料：原料：Gln、CO2、ASP、PRPP (三三) 嘧啶环的合成从头合成途径：嘧啶环的合成从头合成途径： 嘧啶环的合成开场于氨甲酰磷酸的生成。嘧啶环的合成开场于氨甲酰磷酸的生成。催化此反响的酶：氨甲酰磷酸合成酶催化此反响的酶：氨甲酰磷酸合成酶嘧啶核苷酸合成中的关键酶嘧啶核苷酸合成中的关键酶表表1：与尿素合成中的氨基甲酰磷酸合成酶：与尿素合成中的氨基甲酰磷酸合成酶比较比较 氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 四尿嘧啶核苷酸四尿嘧啶核苷

14、酸UMP的合成的合成 共六步反响，包括第一步氨甲酰磷酸的生成共六步反响，包括第一步氨甲酰磷酸的生成 存在部位存在部位 细胞线粒体内细胞线粒体内 细胞胞液细胞胞液 氮源氮源 NH3 Gln能源、碳源能源、碳源 2ATP + HCO3 2ATP + HCO3辅助因子辅助因子 N乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸AGA 不需不需AGA 所参予的反响所参予的反响 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 鸟氨酸鸟氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 瓜氨酸瓜氨酸尿素尿素 氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸 嘧啶嘧啶 所参予的反响所参予的反响五一、二、三磷酸核苷的互变及三磷酸胞苷五一、二、三磷酸核苷的互变及三磷酸胞苷CTP的合

15、成：的合成： 1、一、二、三磷酸核苷的互变、一、二、三磷酸核苷的互变 2、三磷酸胞苷、三磷酸胞苷CTP的合成：的合成：(1) UTP的合成的合成:2CTP的合成：的合成： CTP合成酶合成酶 六嘧啶核苷酸生物合成代谢调理六嘧啶核苷酸生物合成代谢调理七补救途径：由嘧啶碱及核苷合成核苷酸七补救途径：由嘧啶碱及核苷合成核苷酸二、嘧啶碱的分解代谢：了解二、嘧啶碱的分解代谢：了解嘧啶碱的分解终产物：嘧啶碱的分解终产物：NH3、CO2、-丙氨酸、丙氨酸、-氨基异丁酸氨基异丁酸 第三节第三节 脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的合成 一、一、 二磷酸脱氧核糖核苷的生成：二磷酸脱氧核糖核苷的生成： 即：即：d

16、ADP、dGDP、dCDP、dUDP 需一步完成，需一步完成，dTDP需二步完成。需二步完成。 在生物体内，在生物体内，A、G、C、U四种核糖核苷酸均可被复原成相应的脱氧核糖核四种核糖核苷酸均可被复原成相应的脱氧核糖核苷酸。通常核糖核苷酸是在核苷二磷酸程度上被复原的。其复原过程如下：苷酸。通常核糖核苷酸是在核苷二磷酸程度上被复原的。其复原过程如下：反响要点：反响要点： 1、反响类型：复原反响、反响类型：复原反响 2、反响程度：二磷酸核苷、反响程度：二磷酸核苷NDP程度程度 3、酶体系：二磷酸核糖核苷复原酶系。它包括四种蛋白质。、酶体系：二磷酸核糖核苷复原酶系。它包括四种蛋白质。 4、辅助因子：

17、、辅助因子：NADPH+H+复原剂复原剂 5、别构酶：核糖核苷酸复原酶是别构酶，其蛋白质B1,亚基上存在有能与作用物结合的部位催化部位；有能与变构剂结合的部位调理部位。假设催化部位上结合CDP复原dCDP；调理部位上结合ATP，那么促进这一反响进展，如调理部位上结合dATP或dGTP、dTTP那么抑制反响。即ATP、dATP、dTTP、dGTP是复原酶的变构效应物。二、脱氧胸腺嘧啶核苷酸二、脱氧胸腺嘧啶核苷酸dTMP的生成：的生成： DNA分子中碱基配对分子中碱基配对UTdTMP，脱氧胸苷酸是如何合成的呢？普通需求，脱氧胸苷酸是如何合成的呢？普通需求两个步骤：两个步骤：1是尿嘧啶脱氧核糖核苷酸

18、是尿嘧啶脱氧核糖核苷酸dUMP的构成；的构成；2dUMP 经甲经甲基化生成基化生成 dTMP脱氧胸腺嘧啶核苷酸。脱氧胸腺嘧啶核苷酸。一碳单位转移反响。一碳单位转移反响。反响要点：反响要点： 1、 N5，N10CH2-FH4 的作用作为一碳单位的供应者、作为复原剂，的作用作为一碳单位的供应者、作为复原剂，由于叶酸衍生物在细胞里的浓度很低，因此，胸苷酸的合成需求由由于叶酸衍生物在细胞里的浓度很低，因此，胸苷酸的合成需求由FH2再生成再生成N5，N10CH2-FH4 。这些反响的抑制要素可间接地阻断胸苷酸的合成。这些反响的抑制要素可间接地阻断胸苷酸的合成。核糖核苷核糖核苷酸复原酶酸复原酶UMPdUMP ? 问题：问题： 能否直接由：能否直接由： 不行，必需在核苷二磷酸程度上进展2、dUMP 的