第9章核酸的降解和

1、第第9章章 核酸的降解和核苷酸的代谢核酸的降解和核苷酸的代谢核酸的降解核酸的降解核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢9.1 核酸的降解核酸的降解核酸核苷酸磷酸核苷碱基 +戊糖磷酸二酯酶核苷酸酶核苷水解酶q细胞中细胞中DNADNA的含量相当稳定，的含量相当稳定，RNARNA的含量有显著变化的含量有显著变化q表明表明DNADNA在细胞内是一种较为稳定的成分，在细胞内是一种较为稳定的成分，RNARNA容易被酶降解容易被酶降解9.2 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢核苷酸的酶水解核苷酸的酶水解嘌呤碱的分解代谢嘌呤碱的分解代谢嘧啶碱的分解代谢嘧啶碱的分解代谢1、核苷酸的酶水解

2、、核苷酸的酶水解核苷酸磷酸核苷碱基 +戊糖核苷酸酶核苷水解酶进入磷酸戊糖途径进入磷酸戊糖途径或重新合成核酸或重新合成核酸2 2、嘌呤碱的分解代谢、嘌呤碱的分解代谢q反应部位：主要肝、肾、小肠反应部位：主要肝、肾、小肠NNNHNNH2NNNHNOHNH2NHN(Z)NHNNH3O+ H2ONHNHNHNOO+ H2ONH3腺嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化酶H2OH2O2O2(IMP)(XMP)黄嘌呤氧化酶H2OH2O2ONHNHNHNOO黄嘌呤NHNHNHNOOHONHNHNHHNOOO=尿酸（烯醇式）尿酸（酮式）人和灵长类动物，排泄尿酸人和灵长类动物，排泄尿酸T脱氨脱氨T氧化氧化T氧化氧化

3、N HNHNHHNOOO =尿 酸 （ 酮 式 ）N H2NHNHHNOOO =O2C O2尿 酸 酶尿 囊 素除人和灵长类以外除人和灵长类以外的哺乳动物的哺乳动物，排泄尿囊素，排泄尿囊素NH2NHNHHNOOO=尿囊素NH2NHNHNH2CO2HOO=尿囊酸尿囊素酶H2O某些硬骨鱼某些硬骨鱼含有尿囊素酶，将尿囊素水解成尿囊酸含有尿囊素酶，将尿囊素水解成尿囊酸NH2NHNHNH2CO2HOO=尿囊酸尿囊酸酶H2O2H2NCNH2OCOOHCHO+尿素乙醛酸在在鱼类和两栖类动物鱼类和两栖类动物中，尿囊酸能进一步在尿囊酸酶作中，尿囊酸能进一步在尿囊酸酶作用下，水解成尿素和乙醛酸用下，水解成尿素和乙

4、醛酸3、嘧啶碱的分解代谢、嘧啶碱的分解代谢654321NNHNH2OT还原还原T水解水解T水解水解9.3 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢q嘌呤核糖核苷酸的合成嘌呤核糖核苷酸的合成q嘧啶核糖核苷酸的合成嘧啶核糖核苷酸的合成q脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的合成1、嘌呤核糖核苷酸的合成、嘌呤核糖核苷酸的合成从头合成途径从头合成途径补救合成途径补救合成途径从头合成途径从头合成途径GlyGlyGlnGlnAspAspCOCO2 2 N N5 5-N-N1010- -亚甲基亚甲基FHFH4 4 N N1010- -甲酰甲酰-FH-FH4 4磷酸核糖磷酸核糖 ATPATP原料：原料：用于合成嘌呤环用

5、于合成嘌呤环合成嘌呤碱的原子来源合成嘌呤碱的原子来源甘氨坐中间，谷氨站两边，甘氨坐中间，谷氨站两边，左手开天门，头顶二氧碳。左手开天门，头顶二氧碳。9 98 87 76 65 54 43 32 21 1N NC CN NC CC CC CN NC CN NC CO O2 2甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺( (酰胺基酰胺基) )N N5 5-N-N1010- -亚甲基亚甲基FHFH4 4N N1010- -甲酰甲酰-FH-FH4 45-5-磷酸核糖磷酸核糖 O OO OH HO OH HC CH HO OP PO OH HATP AMPATP AMPPRPPPRPP磷酸核糖焦磷酸磷

6、酸核糖焦磷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO OP PGln GluGln GluPRAPRA5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NH H2 2P P甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NH HC CH H2 2C CN NH HC CH HO OH HN NH H2 2O O5-5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PH H2 2N NC CH HN NH CH CC CN NCOCO2 25-5

7、-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO OC CH H2 2N NC CH HN NC CC CN NH HO OATPATPGlyGly甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NH HC CH H2 2C CN NH H2 2O OFHFH4 4N N5 5,N,N1010-CH=FH-CH=FH4 4甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NH HC CH H2 2C CN NH HO OC CH HO OG

8、luGluGlnGlnR-5-P25-甲酰氨基-4-氨基甲酰5-甲酰氨基-4-氨基甲酰咪唑核苷酸 (FAICAR)咪唑核苷酸 (FAICAR)O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HH HN NH HC CO OH H2 2O OIMPIMP次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HN NH HC CN N1010-CHO-FH-CHO-FH4 45-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4- -甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸O

9、 OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CH H2 2N NC CH HN NC CC CN NH HH H延胡索酸延胡索酸C CO OO OH HH HC CH H2 2C CC CO OO OH HO OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO OC CH H2 2N NC CH HN NC CC CN NN NH H5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4(N-4(N-琥珀酸琥珀酸) )- -甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸AspAspFH4 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的 而不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核

10、糖而不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核糖结合而成的结合而成的ATP和和GTP的生成的生成A AM MP P腺腺苷苷酸酸代代琥琥珀珀酸酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NC CC CH HN NC CC CN NH HN NH HC CN NH H2 2延延胡胡索索酸酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NC CC CH HN NC CC CN NH HN NH HC CN NH HH HO OO OC CC CH H2 2C CH HC CO OO OH HA As sp pG GT TP PI IM MP P次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷

11、苷酸酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HN NH HC CATPATPGluGluGlnGlnO OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HN NC CH HH H N NGMPGMPO OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HN NC CH HO OXMPXMP（黄嘌呤）（黄嘌呤）NADNAD+ +H H2 2O ONADHNADHADPATPGDPGTP 2

12、嘌呤核苷酸从头合成的调节嘌呤核苷酸从头合成的调节5-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺次黄嘌呤AMPGMP原则之一：满足需求，防止供过于求原则之一：满足需求，防止供过于求原则之二：相互调整，比例平衡原则之二：相互调整，比例平衡 嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成APRTAPRTAMP+PPiAMP+PPi腺嘌呤+PRPP腺嘌呤+PRPP腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶IMP+PPiIMP+PPi次黄嘌呤+PRPP次黄嘌呤+PRPP次黄嘌呤-鸟嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)磷酸核糖转移酶(HGPRT)次次黄黄嘌嘌呤呤- -鸟鸟嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶( (H

13、 HG GP PR RT T) )鸟鸟嘌嘌呤呤+ +P PR RP PP PG GM MP P+ +P PP Pi iA AT TP P A AD DP PA AM MP P腺腺苷苷激激酶酶腺腺嘌嘌呤呤核核苷苷磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸嘌呤核苷酸补救合成的生理意义嘌呤核苷酸补救合成的生理意义 节约能量和一些氨基酸的消耗。节约能量和一些氨基酸的消耗。 有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进行嘌呤核苷酸的补救合成。行嘌呤核苷酸的补救合成。 缺乏补救途径会引起嘌呤核苷酸合成速度降低，缺乏补救途径会引起嘌呤核苷酸合成速度降低， 结果大

14、量积结果大量积累尿酸，并导致肾结石和痛风。累尿酸，并导致肾结石和痛风。痛风症痛风症 嘌呤代谢异常的一种疾病嘌呤代谢异常的一种疾病 血中尿酸含量：超过血中尿酸含量：超过8mg% 8mg% 临床表现：血中尿酸含量升高，难溶性的尿酸盐沉积于关临床表现：血中尿酸含量升高，难溶性的尿酸盐沉积于关节和软骨及肾等处，导致关节炎、尿路结石及肾疾病。节和软骨及肾等处，导致关节炎、尿路结石及肾疾病。 别嘌呤醇别嘌呤醇治疗痛风症的机理治疗痛风症的机理 别嘌呤醇与次黄嘌呤结构类似，别嘌呤醇与次黄嘌呤结构类似，可抑制黄嘌呤氧化酶可抑制黄嘌呤氧化酶，从，从而抑制尿酸的生成。而抑制尿酸的生成。 自毁容貌症（自毁容貌症（Le

15、sch-NyhanLesch-Nyhan综合症）综合症）q HGPRT(HGPRT(次黄嘌呤鸟嘌呤核糖转移酶缺乏症，属于先天次黄嘌呤鸟嘌呤核糖转移酶缺乏症，属于先天性嘌呤代谢异常症性嘌呤代谢异常症) )完全缺失的患儿，表现为自毁容貌完全缺失的患儿，表现为自毁容貌征。征。q 临床表现：尿中尿酸排出量过量，临床表现：尿中尿酸排出量过量，50mg/kg50mg/kg体重体重/24hr/24hr。 q 智力发育障碍，攻击性性格，肌肉痉挛，强制性自咬唇智力发育障碍，攻击性性格，肌肉痉挛，强制性自咬唇舌和指尖舌和指尖q 分子基础：分子基础：HGPRTHGPRT先天缺陷（先天缺陷（X X性连锁隐性遗传）性连

16、锁隐性遗传）2、嘧啶核糖核苷酸的合成、嘧啶核糖核苷酸的合成 从头合成从头合成 补救途径补救途径从头合成从头合成氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸NCNCCCCO2Gln123456嘧啶核苷酸的合成过程嘧啶核苷酸的合成过程氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺+ +H H2 2N NC CO OP PO OH HO O- -O OO OC CO O2 2-2ATP2ATP2ADP+Pi2ADP+PiGluGluC CH H C CO OO OH HNH2C CH H2 2H HO OO OC CPiPi天冬氨酸氨基甲酰转移酶天冬氨酸氨基甲酰转移酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸酶脱氢酶

17、脱氢酶N NA AD DH HN NA AD D+ +C CO O2 2脱羧酶脱羧酶尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸C CN NC CH HC CH HC CO OO OR RN NH H5 5P P氨氨甲甲酰酰天天冬冬氨氨酸酸N NH H2 2C CN NC CH HC CH H2 2C CO OH HO OO OH HC CO OO OH H二氢乳清酸二氢乳清酸C CN NC CH HC CH H2 2C CO OO OH HN NH HC CO OO OH H乳清酸乳清酸C CN NC CC CH HC CO OO OH HN NH HC CO OO OH H磷酸核糖磷酸核糖转移酶转移酶PRPP

18、PRPPPPiPPi乳清酸核苷酸乳清酸核苷酸C CN NC CC CH HC CO OO OR RN NH HC CO OO OH H5 5P PUMP尿嘧啶核苷酸激酶ATPUDPATP核苷二磷酸激酶UTPGlnATPH2OCTP合成酶CTP脱水脱水C CN NC CH HC CH HC CO OO OR RN NH H5 5P PC CN NC CH HC CH HC CO OR RN NH H5 5P PN NH H2 2P PP PC CN NC CH HC CH HC CO OO Od dR RN NH H5 5P PC CH H3 3UMPUMPCTPCTPTMPTMPTMP的合成的

19、合成T TM MP P合合成成酶酶F FH H4 4N NA AD DP P+ +N NA AD DP PH HF FH H2 2N N5 5, ,N N1 10 0- -C CH H2 2- -F FH H4 4C CN NC CH HC CC CO OO Od dR RN NH H5 5P PC CH H3 3C CN NC CH HC CH HC CO OO Od dR RN NH H5 5P Pd dU UM MP PT TM MP P氨氨基基酸酸嘧啶核苷酸合成的调节嘧啶核苷酸合成的调节CO2ATP谷氨酰胺氨甲酰磷酸天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸UMPUTPCTP+氨基甲酰磷酸合成酶天冬氨酸转

20、氨甲酰酶CTP合成酶 补救合成途径补救合成途径 通过食物的消化和分解而被摄取的通过食物的消化和分解而被摄取的外源性嘧啶碱和核苷外源性嘧啶碱和核苷 或或体内的核苷酸代谢产生的嘧啶碱和核苷体内的核苷酸代谢产生的嘧啶碱和核苷 可重新合成嘧啶核苷酸可重新合成嘧啶核苷酸尿嘧啶 + PRPPUMP + PPiUMP磷酸核糖转移酶尿嘧啶 + 1-磷酸核糖尿嘧啶核苷磷酸化酶尿嘧啶核苷 +Pi尿嘧啶核苷 +ATPUMP + ADP尿嘧啶核苷激酶 胞嘧啶不能直接与胞嘧啶不能直接与PRPPPRPP生成胞嘧啶核苷酸生成胞嘧啶核苷酸 尿嘧啶激酶能催化胞嘧啶核苷被尿嘧啶激酶能催化胞嘧啶核苷被ATPATP磷酸化形成磷酸化形

21、成CMPCMP胞嘧啶核苷 +ATPCMP + ADP尿嘧啶核苷激酶嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶核苷酸的抗代谢物尿嘧啶尿嘧啶阿糖胞苷阿糖胞苷C CN NC CH HC CH HC CO ON NH H2 2N NH HO OO OH HO OH HC CH H2 2O OH H5-FU5-FUC CN NC CH HC CH HC CO OO OH HN NH HC CN NC CH HC CC CO OO OH HN NH HF FFdUMPFdUMPFUTPFUTP(与(与dUMPdUMP相似)相似)(与(与TTPTTP相似)相似)5 5F FU UM MT TX X阿阿糖糖胞胞苷苷氮氮杂杂丝丝

22、氨氨酸酸d dT TM MP Pd dU UM MP Pd dU UD DP PU UD DP Pd dC CD DP PC CD DP PC CT TP PU UT TP PU UM MP P3、脱氧核糖核苷酸的合成、脱氧核糖核苷酸的合成qdADP、dGDP 、dCDP的合成的合成qdUMP、dTMP的合成的合成dADP、dGDP 、dCDP的合成的合成由相应的核糖核苷酸还原得到由相应的核糖核苷酸还原得到二磷酸核苷水平二磷酸核苷水平dUMP、dTMP的合成的合成一磷酸核苷水平一磷酸核苷水平一、选择题一、选择题1 1合成嘌呤环的氨基酸为合成嘌呤环的氨基酸为( )( ) A A、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸 B B、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺 C C、甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺 D D、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酸 2 2嘌呤核苷酸的主要合成途径中首先合成的是嘌呤核苷酸的主要合成途径中首先合成的是( )( ) A A、AMP BAMP B、GMP CGMP C、IMP IMP D D、XMP EXMP E、CMPCMP3.d