生物化学 第十四章 核酸的降解和核苷酸的代谢1

1、第十四章第十四章 核酸的降解和核酸的降解和核苷酸代谢核苷酸代谢 （一）核酸的解聚（一）核酸的解聚 核酸核酸磷酸磷酸核苷酸核苷酸核苷核苷水水解解核酸酶核酸酶核苷酸酶核苷酸酶一、核酸和核苷酸的分解代谢一、核酸和核苷酸的分解代谢DNA外切核酸酶对核酸的水解位点外切核酸酶对核酸的水解位点5 p p p pOHB p p p p3 BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶5 5 端外切得：端外切得：33核苷酸核苷酸蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶3 3 端外切得：端外切得：55核苷酸核苷酸限制性内切酶：限制性内切酶：主要降解外源主要降解外源DNADNA具有严格的碱基序列专一性具有严格的碱基序列专一性Eco

2、REcoR第一个字母为大肠杆菌第一个字母为大肠杆菌E.coliE.coli属名属名；coco为为种名种名的头两个字母；的头两个字母；第四个字母第四个字母R R表示大肠杆菌的表示大肠杆菌的菌株菌株；最后一个罗马数字表示该细菌中已分离出的最后一个罗马数字表示该细菌中已分离出的这一类这一类酶的编号酶的编号。 （二）核苷酸的分解（二）核苷酸的分解磷酸磷酸-戊糖戊糖碱基碱基核苷核苷核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶分解分解合成合成？进入磷酸戊糖途径进入磷酸戊糖途径或或重新合成核酸重新合成核酸戊糖戊糖碱基碱基核苷核苷核苷水解酶核苷水解酶磷酸化酶水解酶存在广泛 存在于植物/微生物催化可逆的反应 反应不可逆作用于核糖或

3、脱氧核糖核苷 作用于核糖核苷（三）嘌呤的分解（三）嘌呤的分解嘌呤碱包括：嘌呤碱包括：A A- -腺嘌呤、腺嘌呤、G G- -鸟嘌呤鸟嘌呤嘌呤的分解嘌呤的分解代谢终产物代谢终产物人、猿以及鸟类、爬虫类和大多数昆虫：人、猿以及鸟类、爬虫类和大多数昆虫：尿酸尿酸其他哺乳动物、双翅目昆虫：其他哺乳动物、双翅目昆虫：尿囊素尿囊素硬骨鱼类：硬骨鱼类：尿囊酸尿囊酸大多数鱼类、两栖类：大多数鱼类、两栖类：尿素尿素尿酸酶尿酸酶尿囊素酶人、猿以及鸟类、爬虫类和大多数昆虫：人、猿以及鸟类、爬虫类和大多数昆虫：尿酸尿酸其他哺乳动物、双翅目昆虫：其他哺乳动物、双翅目昆虫：尿囊素尿囊素硬骨鱼类：硬骨鱼类：尿囊酸尿囊酸大多

4、数鱼类、两栖类：大多数鱼类、两栖类：尿素尿素尿囊酸酶尿囊酸酶嘌嘌呤呤的的分分解解尿酸尿酸尿囊素尿囊素尿囊酸尿囊酸尿素尿素脱氨可发生在核苷脱氨可发生在核苷/ /核苷酸水平核苷酸水平NNNNNH2核糖核糖NNNNOH脱氨基酶脱氨基酶OHHOHNHHHA-腺嘌呤腺嘌呤腺苷腺苷次黄苷次黄苷核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶PiH核糖核糖-1-磷酸磷酸NNNNOHH次黄嘌呤次黄嘌呤H黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶H2OO2NNNNOHHOHH2O2黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶H2OO2H2O2NNNNOHOHOH尿酸尿酸（四）嘧啶的分解（四）嘧啶的分解NNHONH2NNHOOHNH3NH3NADPH+H+NADPH+NNH

5、OOHHHHHOHHOHHNNHOOHHHHOH2HOHHOHH2CO2NH2CH2CH2OOHO2 NH3 CH3 CO2 乙酸乙酸+3NH3+2CO2NHNHOOCH3NADPH+H+NADPNHNHOOCH3HHHOHHOHHOHHNOCH3HHHOHH2CO2+NH3-氨基异丁酸氨基异丁酸+CO2+NH3排出体外或进入有机酸排出体外或进入有机酸代谢。代谢。CO223嘧嘧啶啶的的分分解解二、二、 核苷酸生物合成核苷酸生物合成（一）（一） 嘌呤核苷酸的合成途径嘌呤核苷酸的合成途径1 1、次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸的从头合成核苷酸的从头合成5-5-磷酸核糖磷酸核糖 + ATP+ ATP5-5-磷

6、酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸 + AMP+ AMP磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶转酰胺酶转酰胺酶5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸合成酶合成酶甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶转甲酰基酶来自甲酸（盐）来自甲酸（盐）甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸合成酶合成酶甲酰甘氨脒核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸5-5-氨基氨基- -咪唑核苷酸咪唑核苷酸合成酶合成酶N5-N5-羧基氨基咪唑核苷酸羧基氨基咪唑核苷酸5-5-氨基氨基- -咪唑核苷酸咪唑核苷酸

7、氨基咪唑核苷酸羧化酶氨基咪唑核苷酸羧化酶5-5-氨基氨基- -咪唑咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸N5-N5-羧基氨基咪唑核苷酸羧基氨基咪唑核苷酸5-5-氨基氨基- -咪唑咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸N-N-琥珀琥珀-5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4（N-N-琥珀基）琥珀基）甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷

8、酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸H次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸腺苷酸腺苷酸黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸鸟苷酸鸟苷酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸2 2、腺嘌呤、腺嘌呤核苷酸的合成核苷酸的合成腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸腺苷酸黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸3 3、鸟嘌呤核苷酸的合成、鸟嘌呤核苷酸的合成黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸鸟苷酸鸟苷酸细菌直接以氨作为氨基供体细菌直接以氨作为氨基供体主要发生在主要发生在肝肝脏脏，常因各种，常因各种抑制物甚至抑制物甚至生生理紧张理紧张导致其导致其中的某些酶缺中的某些酶缺乏，影响

9、细胞乏，影响细胞生长。生长。“从头合成从头合成”途径途径（通常情况下占（通常情况下占95%）核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸“补救补救”途径途径(脑和骨髓脑和骨髓)内外源内外源核酸分解核酸分解核酸类补品原理所在核酸类补品原理所在可提高康复速度可提高康复速度4 4、由嘌呤碱和核苷合成核苷酸、由嘌呤碱和核苷合成核苷酸嘌呤核苷酸合成补救途径嘌呤核苷酸合成补救途径 磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶嘌呤嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤嘌呤+1-P-核糖核糖嘌呤核苷嘌呤核苷 AMPATP ADP核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶腺苷激酶腺苷激酶自毁容貌综合症自毁容貌综合症：生长发育迟缓，强迫性痉挛

10、，舞蹈样手足徐动，自咬嘴唇手指致残，智力低下。 白 化 病苯丙酮尿症苯丙酮尿症苯丙酮尿症智力低下，智力低下，60%患儿有脑患儿有脑电图异常。头电图异常。头发细黄，皮肤发细黄，皮肤色浅和虹膜淡色浅和虹膜淡黄色，惊厥，黄色，惊厥，尿有尿有“发霉发霉”臭味或鼠尿味。臭味或鼠尿味。5 5、嘌呤核苷酸、嘌呤核苷酸生物合成的调节生物合成的调节磷酸核糖焦磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸激酶转酰胺酶转酰胺酶腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸 合成酶合成酶次黄嘌呤核次黄嘌呤核苷酸脱氢酶苷酸脱氢酶“从头合成从头合成”中碱基各原子来源中碱基各原子来源通过放射性同位素法推断通过放射性同位素法推断NNNNCCCCC134256789磷酸核

11、糖磷酸核糖C1上逐个安插成嘌呤碱成分，形成上逐个安插成嘌呤碱成分，形成A(G)MP。COCO2 2（二）嘧啶核苷酸的合成途径（二）嘧啶核苷酸的合成途径1 1、尿嘧啶核苷酸的从头合成、尿嘧啶核苷酸的从头合成与合成嘌呤环不同，嘧啶核苷酸的与合成嘌呤环不同，嘧啶核苷酸的合成首先形成嘧啶环，再与磷酸核合成首先形成嘧啶环，再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸，最后生成尿糖结合成为乳清苷酸，最后生成尿嘧啶核苷酸。其它嘧啶核苷酸由尿嘧啶核苷酸。其它嘧啶核苷酸由尿苷酸转变而来。苷酸转变而来。细菌的细菌的CPSCPSGlnADPCO2天冬氨酸天冬氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸二氢乳清酸二氢乳清酸二

12、氢乳清酸酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸二氢乳清酸乳清酸乳清酸乳清酸乳清酸乳清苷酸乳清苷酸乳清苷酸乳清苷酸尿苷酸尿苷酸尿苷酸尿苷酸三磷酸胞苷三磷酸胞苷2 2、胞嘧啶核苷的合成、胞嘧啶核苷的合成细菌直接与氨作用细菌直接与氨作用3 3、补救途径、补救途径4 4、嘧啶核苷酸生物合成的调节、嘧啶核苷酸生物合成的调节天门冬氨酸氨甲酰转移酶的别构调节天门冬氨酸氨甲酰转移酶的别构调节嘧啶碱NNCCCCCOOCHH3N-CH2OOC-+磷酸核糖磷酸核糖( (三）脱氧核糖核苷酸的合成三）脱氧核糖核苷酸的合成1 1、在、在核苷二磷酸核苷二磷酸水平被还原水平被还原2 2、胸腺嘧啶核苷的合成、胸腺嘧啶核苷的合成脱氧胸腺嘧啶核

13、苷酸的合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成 胸腺嘧啶核苷酸合成酶胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H+SerNADP+Gly N5、N10 亚甲基亚甲基 FH4 FH2二氢叶酸二氢叶酸还原酶还原酶Ser羟甲基羟甲基转移酶转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系3、核糖核苷酸的还原反应核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶FAD核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶ATP 、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（还原型）（还原型）SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白（氧化型）（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+ H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸硫氧还蛋白硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原酶硫氧还蛋白还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸的还原反应核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶ATP 、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白SS硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸+ H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧还蛋白谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白谷氧还蛋白SHSHNADP+