核酸分解代谢2019ppt课件

1、第十二章第十二章 核酸降解与核苷酸代谢核酸降解与核苷酸代谢 南京工业大学生物与制药工程学院核酸代谢与蛋白质的生物合成核酸代谢与蛋白质的生物合成 n核酸就是遗传基因，它担负着生命信息核酸就是遗传基因，它担负着生命信息的储存和传递。的储存和传递。n蛋白质的生物合成必须依赖于核酸才能蛋白质的生物合成必须依赖于核酸才能实现。实现。 胃酸胃酸 蛋白质蛋白质核蛋白核蛋白 核酸酶核酸酶 核苷酸酶核苷酸酶 磷酸磷酸 核酸核酸 单核苷酸单核苷酸 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 戊糖戊糖-1-1-磷酸磷酸 ( (胰液胰液, ,小肠小肠) () (小肠小肠) ) 核苷核苷 磷酸二酯酶磷酸二酯酶 含氮碱含氮碱 各组分均可被

2、小肠上皮细胞吸收各组分均可被小肠上皮细胞吸收 核酸合成核酸合成 进一步分解进一步分解 核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收 核酸代谢核酸代谢 除食物核酸外，组织核酸也在不断地更新，代谢除食物核酸外，组织核酸也在不断地更新，代谢. . 核苷酸的重要生理功能核苷酸的重要生理功能核酸的基本组成的单位核酸的基本组成的单位核苷酸核苷酸 n1）DNA和和RNA的前体的前体n2）G的活化形式的活化形式UDPG合成糖原淀粉）合成糖原淀粉）n3CDP-甘油二酯甘油二酯合成磷脂合成磷脂nCDP-胆碱胆碱n4辅基：辅基：NAD+，NADP+，CoASH，FAD，FMN等等n腺苷酸的衍生物腺苷酸的衍生物n5cAMP，第二

3、信使，第二信使n6GTP，生物大分子移位反应的主动力，生物大分子移位反应的主动力n7ATP,能量的载体，能量的载体，SAM卵磷脂）卵磷脂）第一节、核苷酸的生物合成第一节、核苷酸的生物合成 体内的核苷酸可来自食物，但主要由机构自身合成体内的核苷酸可来自食物，但主要由机构自身合成 核苷酸在细胞内合成有两条途径：核苷酸在细胞内合成有两条途径： “ “从头合成从头合成途径：从途径：从AAAA，磷酸核糖磷酸脱氧，磷酸核糖磷酸脱氧核糖），核糖），CO2 CO2 ，NH3 NH3 等合成核苷酸。等合成核苷酸。 “ “补救补救途径：利用核酸分解产生的碱基，核苷途径：利用核酸分解产生的碱基，核苷等转变成核苷酸等

4、转变成核苷酸 因遗传，疾病甚至生理紧张都可能造成因遗传，疾病甚至生理紧张都可能造成“从头合成从头合成途径中某种酶的缺乏，此时途径中某种酶的缺乏，此时“补救补救途径就成途径就成为维持生命所必需的。骨髓、脑组织不能为维持生命所必需的。骨髓、脑组织不能“从头从头合成合成”，依靠肝中运来的嘌呤或核苷。，依靠肝中运来的嘌呤或核苷。 嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成 一、嘌呤环的原子来源一、嘌呤环的原子来源1 1、5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸PRPPPRPP的生成的生成 合成的起始物质合成的起始物质G-6-PHMS途途径径R-5-PR-5-PR-5-P焦磷酸激酶焦磷酸激酶二、嘌呤核苷酸从头合成

5、二、嘌呤核苷酸从头合成 2 2、 次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成：从嘌呤核苷酸的合成：从PRPPPRPP开始，与合成开始，与合成嘌呤碱的原料相结合，经一系列变化嘌呤碱的原料相结合，经一系列变化IMPIMP次黄）次黄） AMP AMP GMP GMPa.IMPa.IMP的合成的合成b.AMPb.AMP和和GMPGMP的合成的合成 嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸从从头头合合成成全全过过程程 2、次黄嘌呤核苷酸的合成、次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成3、AMP和和GMP的合成的合成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸从从头头合合成成的的调调节节1、PRPP转酰胺酶是转酰胺

6、酶是主要的反馈调节部位主要的反馈调节部位2、腺苷酸代琥珀酸合成、腺苷酸代琥珀酸合成酶和酶和IMP脱氢酶脱氢酶3、磷酸核糖焦磷酸激酶、磷酸核糖焦磷酸激酶四、嘌呤核苷酸合成的补救途径四、嘌呤核苷酸合成的补救途径 嘌呤核苷酸合成的补救途径有两种嘌呤核苷酸合成的补救途径有两种 nA、嘌呤次黄嘌呤）、嘌呤次黄嘌呤）+PRPPn腺嘌呤腺嘌呤+PRPP腺苷酸腺苷酸+PPin鸟嘌呤鸟嘌呤+PRPP鸟苷酸鸟苷酸+PPin由由PRPP提供磷酸核糖，合成嘌呤核苷酸提供磷酸核糖，合成嘌呤核苷酸nB、嘌呤、嘌呤+1-磷酸核糖磷酸核糖+ATPn由由1-磷酸核糖提供核糖，再由磷酸核糖提供核糖，再由ATP提供磷酸提供磷酸n嘌

7、呤嘌呤+1-磷酸核糖磷酸核糖嘌呤核苷嘌呤核苷+Pin嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶腺苷激酶，腺苷激酶，ATP腺嘌呤磷酸核糖转酶腺嘌呤磷酸核糖转酶鸟苷酸焦磷酸化酶鸟苷酸焦磷酸化酶第二节、嘧啶核苷酸的合成第二节、嘧啶核苷酸的合成 一、嘧啶环的原子来源一、嘧啶环的原子来源二、嘧啶核苷酸的二、嘧啶核苷酸的“从头合成从头合成” ” 分三阶段：分三阶段： H2N-CO-P ( H2N-CO-P (胞浆胞浆) ) 和和Asp Asp 缩合缩合乳清酸乳清酸 乳清酸乳清酸+PRPPUMP(+PRPPUMP(尿尿) ) 2 2、胞嘧啶核苷酸的合成、胞嘧啶核苷酸的合成 ATP ATP GlnATP A

8、TP GlnUMP UDP UTP CTPUMP UDP UTP CTP ATP ATP NNHNH2OHNNHOONNH2NCHCOOHCH2COHOH2NCPOUC氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸Asp(Gln)UMPCTP乳清酸乳清酸四、嘧啶核苷酸合成的补救途径四、嘧啶核苷酸合成的补救途径 n 二种途径：二种途径： 尿嘧啶尿嘧啶+PRPP +PRPP 尿苷酸尿苷酸+PPi+PPi 嘧啶嘧啶+1-+1-磷酸核糖磷酸核糖 U-R+PiU-R+Pi UMP UMP磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶尿苷激酶尿苷激酶第三节、脱氧核糖核苷酸的合成 n脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸转变而来的，核糖脱氧核糖核苷酸是由核糖核

9、苷酸转变而来的，核糖核苷酸还原酶在二磷酸核糖核苷水平上催化脱氧核苷酸还原酶在二磷酸核糖核苷水平上催化脱氧 n一、一、ADPdADPADPdADP；GDPdGDPGDPdGDP； CDPdCDPCDPdCDP；n UDPdTDP UDPdTDP 核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸NDPNDP） dNDPdNDP SH S SH S 硫氧还蛋白硫氧还蛋白 硫氧还蛋白硫氧还蛋白 SH SH S S 硫氧还蛋白还原酶硫氧还蛋白还原酶 NADP+ NADPH + H+ NADP+ NADPH + H+ ATP+Mg2+二、二、dTMP的合成的合成甲基化甲基化UMPdUMPdTM

10、PFH4N5N10-CH2-也可以由也可以由T直接合成直接合成dR-1-P,磷酸化）磷酸化）HNNOOCH3Rd -5-P一嘌呤的分解一嘌呤的分解 n嘌呤最终分解产物嘌呤最终分解产物 尿酸具嘌呤环，尿酸具嘌呤环，仅取代基发生氧化）仅取代基发生氧化）n 尿酸是人，灵长类，鸟类，爬行类及尿酸是人，灵长类，鸟类，爬行类及大多数昆虫的嘌呤代谢终产物。大多数昆虫的嘌呤代谢终产物。n 尿中尿酸排泄量为尿中尿酸排泄量为200-400mg/d200-400mg/d。n其它的哺乳动物终产物是尿素。其它的哺乳动物终产物是尿素。 第三节核苷酸的分解代谢第三节核苷酸的分解代谢 腺腺嘌嘌呤呤核核苷苷A A鸟鸟嘌嘌呤呤核

11、核苷苷G G的的分分解解 尿嘌呤尿嘌呤黄嘌呤黄嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷尿酸尿酸次黄苷次黄苷,肌苷肌苷尿酸酶尿酸酶尿囊素尿囊素四、四、嘧嘧啶啶的的分分解解 嘧嘧啶啶环环打打开开 NH3 NH3 + + CO2 CO2 + + H2O H2O NNHNH2OHNNHOOO2NH3UCH2N CH2H2C COOH乙酰乙酰CoACoA 琥珀酸琥珀酸CoACoATCoASH移位移位复原复原开环开环CO2NH3转氨转氨移位移位CoASH-氨基异丁酸氨基异丁酸一、核苷酸代谢障碍的疾病一、核苷酸代谢障碍的疾病 n痛风痛风嘌呤分解过盛，尿酸嘌呤分解过盛，尿酸，或排泄，或排泄受阻，血中尿酸受阻，

12、血中尿酸，尿酸盐沉积在关节，尿酸盐沉积在关节，软组织等处，可被吞噬细胞吞噬，其盐软组织等处，可被吞噬细胞吞噬，其盐能破坏吞噬细胞的溶酶体膜，导致一些能破坏吞噬细胞的溶酶体膜，导致一些水解酶等释放水解酶等释放- -产生炎症产生炎症- -痛风性关节炎。痛风性关节炎。n治疗药：治疗药：7 7碳碳8-8-氮次黄嘌呤氮次黄嘌呤 n 与与PRPP(5-PRPP(5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸) )反响，反响，n 消耗消耗PRPP PRPP 抑制嘌呤核苷酸的合成抑制嘌呤核苷酸的合成n 黄嘌呤氧化酶的抑制剂黄嘌呤氧化酶的抑制剂 别嘌呤醇别嘌呤醇NNNNOH12345678第五节 核苷酸代谢异常和抗代谢物核酸

13、代谢障碍的疾病核酸代谢障碍的疾病n-氨基异丁酸部分从尿中排出，它成氨基异丁酸部分从尿中排出，它成反映细胞反映细胞DNADNA的破坏程度的破坏程度n尿中尿中-氨基异丁酸浓度可作为白血病氨基异丁酸浓度可作为白血病患者的辅助指标。患者的辅助指标。 二、抑制剂与抗核苷酸代谢药物二、抑制剂与抗核苷酸代谢药物n嘌呤类似物嘌呤类似物6-MP是是IMP的类似物的类似物阻断嘌呤核苷酸的从头合成阻断嘌呤核苷酸的从头合成阻止嘌呤核苷酸的补救途径阻止嘌呤核苷酸的补救途径n嘧啶类似物嘧啶类似物n5-Fura，5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶nn5-氟脱氧尿嘧啶核苷酸氟脱氧尿嘧啶核苷酸FdUMP）细胞代谢胸苷酸合成酶抑制抑制n核苷类似物核苷类似物n阿糖胞苷阿糖胞