核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件

第13章核酸的酶促降解和核苷酸代谢一、核酸的酶促降解二、嘌呤和嘧啶的分解三、核苷酸的生物合成第13章一、核酸的酶促降解13.1核酸的酶促降解一、核酸酶二、限制性内切酶

核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶

核酸核苷酸核苷碱基+戊糖-1-P磷酸13.1核酸的酶促降解一、核酸酶13.1.1核酸酶1、核酸酶的分类（1）根据对底物的专一性分为（2）根据切割位点分为核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶2、核酸酶的作用特点核酸内切酶核酸外切酶内切兼外切酶13.1.1核酸酶1、核酸酶的分类（1）根据对底物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（5´端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3´端外切3得5）外切核酸酶对核酸的水解位点5´ppppOHBpp5´

p

p

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pOHPyPuPyPy1´

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p

pGACU

p

p

pGA3´RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5´ppppOHPyPuPyPy1´pppGA5限制性内切酶类型命名意义

原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶（ristrictionendonuclease）。限制性内切酶类型原核生物中存在着一类能识别外源D常用的DNA限制性内切酶的专一性酶辨认的序列和切口说明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口常用的DNA限制性内切酶的专一性酶辨认的序列和切口说明‥‥7核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件限制性内切酶类型

I型：分子量大于105，多亚基，需S-线苷蛋氨酸、ATP和Mg2+，识别位点与切割位点相差甚远，产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶.

Ⅱ型：分子量小于105，需Mg2+，切割位点位于识别位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。

ⅡI型：识别位点为5-7bp的非对称序列

，切割位点在顺序之外离识别序列5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶.限制性内切酶类型I型：分子量大于105，多限制性内切酶的命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：EcoRI，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶

限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限制图谱、进行DNA序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的DNA分子。限制性内切酶的命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：E13.2核苷酸的分解代谢二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷碱基+（脱氧）戊糖-1-P磷酸13.2.1核苷酸的水解13.2核苷酸的分解代谢二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解13.2.2嘌

呤

的

分

解13.2.2嘌

呤

的

分

解尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。13.2.3

嘧

啶

的

分

解13.2.3

嘧

啶

的

分

解13.3核苷酸的合成代谢一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧核糖核苷酸的生物合成三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸四、各种核苷酸的相互转变13.3核苷酸的合成代谢一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧13.3.1核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1)从头合成途径(2)补救途径2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)从头合成途径(2)补救合成途径13.3.1核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1一、嘌呤核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径：1．概念：通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径(denovosynthesis)。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。

一、嘌呤核苷酸的合成代谢嘌呤环上各原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自“甲酸盐”来自天冬氨酸来自甘氨酸来自CO2来自“甲酸盐”嘌呤环上各原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自“甲酸盐”来自天嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甘氨酸甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基甘氨酸甲酰基谷氨酰胺20

2．合成步骤：

可分为三个阶段：⑴PRPP的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下，消耗ATP，由5’-磷酸核糖合成(5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸)。（2）次黄嘌呤核苷酸的合成：再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸—--次黄苷酸（IMP）。

磷酸核糖焦磷酸合成酶5'-磷酸核糖PRPP→→→→IMP

ATP

2．合成步骤：21

（3）腺苷酸及鸟苷酸的合成：

IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。

AMP-SAMPIMPXMPGMPAspNAD+Gln（3）腺苷酸及鸟苷酸的合成：AspNAD+Gln225-磷酸核糖焦磷酸PRPP5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧核苷酸IMP

的

生

物

合

成5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFA5-磷酸核糖焦磷酸PRPP5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸IMP转变为GMP和AMPIMP转变为GMP和AMP嘌呤核苷酸合成补救途径

磷酸核糖转移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP嘌呤核苷酸合成补救途径磷酸核糖转移酶嘌呤+PRPPA(G)嘧啶核苷酸从头合成途径

c、UMP转变为CTPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP

a、嘧啶环上原子的来源b、UMP的从头合成嘧啶核苷酸从头合成途径

c、UMP转变为CTPCTPCTP合一、嘧啶核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径：从头合成途径（denovosynthesis)是指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。

一、嘧啶核苷酸的合成代谢

嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：

1．尿苷酸（uridinemonophosphate)的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即UMP。

Gln+CO2+2ATP氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸乳清酸UMP

嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：28嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC65293.嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶合成的元素来源氨基甲天冬氨酸30尿嘧啶核苷酸合成途径尿嘧啶核苷酸合成途径2．胞苷酸的合成：

2．胞苷酸的合成：3．脱氧嘧啶核苷酸的合成：

3．脱氧嘧啶核苷酸的合成：嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿脱氧核苷酸的合成

2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成

2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸核糖核苷酸的还原反应硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FADATP、Mg2+硫氧还蛋白（还原型）SHSH硫氧还蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸的还原反应硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原36核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶ATP、Mg2+硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白SS硫氧还蛋白还原酶核糖核苷二磷酸+H2O脱氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧还蛋白还原酶OP-P-CH2NOHOHOP-P-CH2NOHHGSSG2GSH谷胱甘肽还原酶核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶ATP、Mg2+37核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性调节位点酶活性调节位点活性位点R1亚基R2亚基核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性调节位点酶活性调节位38脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly

N5、N10—CH2—FH4FH2二氢叶酸还原酶Ser羟甲基转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H叶酸和四氢叶酸（FH4）叶酸四氢叶酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO叶酸和四氢叶酸（FH4）叶酸四氢叶酸HH105N5，N10一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4还原酶N5，

N10-CH2-FH4脱氢酶环水化酶

丝氨酸

组氨酸苷氨酸参与

甲基化反应为胸腺嘧啶合成提供甲基参与嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+参与嘌呤合成一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N541核苷酸的合成及相互关系核苷酸的合成及相互关系七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢

1核酸的酶促降解

核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶2核苷酸的降解3核苷酸的合成代谢（1）核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径（2）脱氧核苷酸的生物合成核糖核苷酸的还原脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢

1核酸的酶促核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件13.1核酸水解：DNA稳定，耐酸碱RNA易水解：碱中水解

2.酶促水解：RNA:RNase(酶稳定、耐高温)DNA:DNase(种类多、工具酶)

13.1核酸水解：

1.作用类别：

核酸内切酶磷酸二酯酶核酸外切酶磷酸单酯酶特异性非特异性

1.作用类别：核酸内切酶磷酸二酯酶二、嘌呤和嘧啶的分解

（二）嘧啶的分解

（一）嘌呤的分解

嘌呤

次黄嘌呤

黄嘌呤

尿酸（醇式）

尿素NH3+CO2

（微生物）

还原

二氢尿嘧啶

Β－脲基丙酸

Β－丙AA

开环

NNHNH2ONHNHOONH2

H2O

H2O

二、嘌呤和嘧啶的分解（二）嘧啶的分解（一）嘌呤的分三、核苷酸的生物合成（一）核苷酸的生物合成的基本途径1.“从头合成”途径：利用核糖磷酸，某些氨基酸、CO2和NH3等简单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸。此途径并不经过碱基、核苷的中间途径。合成部位:肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成途径。2.补救途径：利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸

三、核苷酸的生物合成（二）嘌呤核苷酸的从头合成

该途径以核糖-5-磷酸为起始物，逐步增加原子合成次黄苷酸（IMP），然后再由IMP转变为AMP和GMP。（二）嘌呤核苷酸的从头合成

该途径以核糖-5-磷酸嘌呤核苷酸的结构GMPAMP嘌呤核苷酸的结构GMPAMP3.从头合成过程（1）IMP的合成（2）AMP和GMP的生成（3）ATP和GTP的生成3.从头合成过程（1）IMP的合成R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下IMPAMPGMPH2N-1-R-5´-P（5´-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶R-5-PATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P在谷1.IMP的合成(1)嘌呤核苷酸合成的起始物质是5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）。(2)5-磷酸核糖焦磷酸可与谷氨酰胺反应生成核糖胺-5-磷酸、谷氨酸和无机焦磷酸。(3)五员环合成的开始和酰胺的生成。(4)一碳单位的转移和甲酰基酰胺的生成。(5)闭环以前在第3位加上氮原子。(6)闭环。1.IMP的合成（7)六员环的合成开始。

（8）嘌呤环的第1位氮的固定。（9）脱掉延胡索酸。（10）嘌呤环上最后的碳原子由甲酰基供给。

（11）脱水环化。（7)六员环的合成开始。IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶②GAR合成酶③转甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件IMP生成总反应过程IMP2.AMP和GMP的合成

IMP在GTP存在下与天冬氨酸合成腺苷酸琥珀酸，后者最终裂解为延胡索酸和AMP。IMP在IMP脱氢酶催化下氧化成XMP，后者在GMP合成酶催化下生成GMP。2.AMP和GMP的合成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶AMP和GMP的AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP鸟苷激酶ADPATP激酶ATP和GTP的生成AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMP嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甘氨酸甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基甘氨酸甲酰基谷氨酰胺•嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。•IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。AMP或GMP的合成又需1个ATP。

嘌呤核苷酸从头合成特点•嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸从头从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP++_____IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP__++调节方式：反馈调节和交叉调节从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺转嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH3嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代XMPGMPNH3腺

利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径1.定义利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)参与补救合成的酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶参与补救合成的酶腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi合成过程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+补救合成的生理意义补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。自毁容貌征补救合成的生理意义补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的（三）嘧啶核苷酸的合成

嘧啶环上的原子来自简单的前体化合物—CO2，NH3和天冬氨酸。与嘌呤核苷酸的合成不同，生物体先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与核糖磷酸结合成尿苷酸。关键的中间化合物是乳清酸。其他嘧啶核苷酸则由尿苷酸转变而成。（三）嘧啶核苷酸的合成从头合成途径(denovosynthesispathway)补救合成途径(salvagesynthesispathway)从头合成途径嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。1.定义2.合成部位（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合3.嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶合成的元素来源氨基甲天冬氨酸4.合成过程（1）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸4.合成过程（1）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+HCO核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件（2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi（2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯5.从头合成的调节---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-5.从头合成的调节---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷（四）核苷酸转化成核苷三磷酸

核苷酸不直接参加核酸的生物合成而是先转化成相应的核苷三磷酸后再参入DNA或RNA。从核苷酸转化为核苷二磷酸的反应是由相应的激酶催化的。这些激酶对碱基转一，对其底物含核糖或脱氧核糖无特殊要求。核苷二磷酸进一步转化为核苷三磷酸是由另一种激酶催化的。此酶对碱基和戊糖都没有特殊的要求，磷酸供体为ATP。（四）核苷酸转化成核苷三磷酸（五）脱氧核苷酸的合成

脱氧核甘酸的生成dTMP的生成（五）脱氧核苷酸的合成

脱氧核甘酸的生成在核苷二磷酸水平上进行（N代表A、G、U、C等碱基）脱氧核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行脱氧核苷酸的生成dNDP

+

ATP激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）脱氧核苷酸的生成dNDP+ATP激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷（3）TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPdTMP的生成（3）TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原（六）腺苷酸的合成腺苷酸由dUMP甲基化生成。这个反应是由腺苷酸合成酶催化的。（六）腺苷酸的合成(七)核苷酸从头合成的调节

嘌呤核苷酸合成阶段的PRPP合成酶和PRPP酰胺转移酶可被合成产物IMP、AMP及GMP等抑制，从核糖胺-5-磷酸到IMP之间未发现调节步骤。在哺乳动物细胞中，嘧啶核苷酸合成的主要调节酶氨甲酰磷酸酶Ⅱ受UMP抑制。在细菌中主要调节酶是天冬氨酸转氨甲酰酶（第五章）。PRPP合成酶也受嘧啶核苷酸的抑制，该酶是嘌呤和嘧啶两类核苷酸合成共有的调节酶。(七)核苷酸从头合成的调节（八）核苷酸从头合成的抗代谢物

核苷酸从头合成的抗代谢物可以抑制核苷酸的合成，从而控制快速生长的肿瘤细胞，其主要类型有：嘌呤类似物：6-巯基嘌呤、6-巯基鸟嘌呤，8-氮杂鸟嘌呤2.谷氨酰胺和天冬氨酸类似物：重氮丝氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸、羽田杀菌素3.叶酸类似物：氨基蝶呤、氨甲基蝶呤

4.嘧啶类似物：5-氟尿嘧啶、阿糖胞苷，环胞苷（八）核苷酸从头合成的抗代谢物Awsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrngc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIExtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjf840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsoAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($第13章核酸的酶促降解和核苷酸代谢一、核酸的酶促降解二、嘌呤和嘧啶的分解三、核苷酸的生物合成第13章一、核酸的酶促降解13.1核酸的酶促降解一、核酸酶二、限制性内切酶

核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶

核酸核苷酸核苷碱基+戊糖-1-P磷酸13.1核酸的酶促降解一、核酸酶13.1.1核酸酶1、核酸酶的分类（1）根据对底物的专一性分为（2）根据切割位点分为核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶2、核酸酶的作用特点核酸内切酶核酸外切酶内切兼外切酶13.1.1核酸酶1、核酸酶的分类（1）根据对底物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（5´端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3´端外切3得5）外切核酸酶对核酸的水解位点5´ppppOHBpp5´

p

p

p

pOHPyPuPyPy1´

p

p

pGACU

p

p

pGA3´RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5´ppppOHPyPuPyPy1´pppGA99限制性内切酶类型命名意义

原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶（ristrictionendonuclease）。限制性内切酶类型原核生物中存在着一类能识别外源D常用的DNA限制性内切酶的专一性酶辨认的序列和切口说明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口常用的DNA限制性内切酶的专一性酶辨认的序列和切口说明‥‥101核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件限制性内切酶类型

I型：分子量大于105，多亚基，需S-线苷蛋氨酸、ATP和Mg2+，识别位点与切割位点相差甚远，产物为异质，是限制与修饰相排斥的多功能酶.

Ⅱ型：分子量小于105，需Mg2+，切割位点位于识别位点上，产物为专一性片段，不具修饰酶功能。现在分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。

ⅡI型：识别位点为5-7bp的非对称序列

，切割位点在顺序之外离识别序列5-10bp，切割双链，个别也切割单链。是限制与修饰相多功能酶.限制性内切酶类型I型：分子量大于105，多限制性内切酶的命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：EcoRI，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶

限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限制图谱、进行DNA序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的DNA分子。限制性内切酶的命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：E13.2核苷酸的分解代谢二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷碱基+（脱氧）戊糖-1-P磷酸13.2.1核苷酸的水解13.2核苷酸的分解代谢二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解13.2.2嘌

呤

的

分

解13.2.2嘌

呤

的

分

解尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。13.2.3

嘧

啶

的

分

解13.2.3

嘧

啶

的

分

解13.3核苷酸的合成代谢一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧核糖核苷酸的生物合成三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸四、各种核苷酸的相互转变13.3核苷酸的合成代谢一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧13.3.1核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1)从头合成途径(2)补救途径2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)从头合成途径(2)补救合成途径13.3.1核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1一、嘌呤核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径：1．概念：通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径(denovosynthesis)。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。

一、嘌呤核苷酸的合成代谢嘌呤环上各原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自“甲酸盐”来自天冬氨酸来自甘氨酸来自CO2来自“甲酸盐”嘌呤环上各原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自“甲酸盐”来自天嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甘氨酸甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基甘氨酸甲酰基谷氨酰胺114

2．合成步骤：

可分为三个阶段：⑴PRPP的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下，消耗ATP，由5’-磷酸核糖合成(5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸)。（2）次黄嘌呤核苷酸的合成：再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸—--次黄苷酸（IMP）。

磷酸核糖焦磷酸合成酶5'-磷酸核糖PRPP→→→→IMP

ATP

2．合成步骤：115

（3）腺苷酸及鸟苷酸的合成：

IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。

AMP-SAMPIMPXMPGMPAspNAD+Gln（3）腺苷酸及鸟苷酸的合成：AspNAD+Gln1165-磷酸核糖焦磷酸PRPP5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧核苷酸IMP

的

生

物

合

成5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFA5-磷酸核糖焦磷酸PRPP5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸IMP转变为GMP和AMPIMP转变为GMP和AMP嘌呤核苷酸合成补救途径

磷酸核糖转移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP嘌呤核苷酸合成补救途径磷酸核糖转移酶嘌呤+PRPPA(G)嘧啶核苷酸从头合成途径

c、UMP转变为CTPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP

a、嘧啶环上原子的来源b、UMP的从头合成嘧啶核苷酸从头合成途径

c、UMP转变为CTPCTPCTP合一、嘧啶核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径：从头合成途径（denovosynthesis)是指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。

一、嘧啶核苷酸的合成代谢

嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：

1．尿苷酸（uridinemonophosphate)的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即UMP。

Gln+CO2+2ATP氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸乳清酸UMP

嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：122嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC651233.嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶合成的元素来源氨基甲天冬氨酸124尿嘧啶核苷酸合成途径尿嘧啶核苷酸合成途径2．胞苷酸的合成：

2．胞苷酸的合成：3．脱氧嘧啶核苷酸的合成：

3．脱氧嘧啶核苷酸的合成：嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿脱氧核苷酸的合成

2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成

2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸核糖核苷酸的还原反应硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FADATP、Mg2+硫氧还蛋白（还原型）SHSH硫氧还蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸的还原反应硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原130核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶ATP、Mg2+硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白SS硫氧还蛋白还原酶核糖核苷二磷酸+H2O脱氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧还蛋白还原酶OP-P-CH2NOHOHOP-P-CH2NOHHGSSG2GSH谷胱甘肽还原酶核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶ATP、Mg2+131核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性调节位点酶活性调节位点活性位点R1亚基R2亚基核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性调节位点酶活性调节位132脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly

N5、N10—CH2—FH4FH2二氢叶酸还原酶Ser羟甲基转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H叶酸和四氢叶酸（FH4）叶酸四氢叶酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO叶酸和四氢叶酸（FH4）叶酸四氢叶酸HH105N5，N10一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4还原酶N5，

N10-CH2-FH4脱氢酶环水化酶

丝氨酸

组氨酸苷氨酸参与

甲基化反应为胸腺嘧啶合成提供甲基参与嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+参与嘌呤合成一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5135核苷酸的合成及相互关系核苷酸的合成及相互关系七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢

1核酸的酶促降解

核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶2核苷酸的降解3核苷酸的合成代谢（1）核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径（2）脱氧核苷酸的生物合成核糖核苷酸的还原脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢

1核酸的酶促核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件13.1核酸水解：DNA稳定，耐酸碱RNA易水解：碱中水解

2.酶促水解：RNA:RNase(酶稳定、耐高温)DNA:DNase(种类多、工具酶)

13.1核酸水解：

1.作用类别：

核酸内切酶磷酸二酯酶核酸外切酶磷酸单酯酶特异性非特异性

1.作用类别：核酸内切酶磷酸二酯酶二、嘌呤和嘧啶的分解

（二）嘧啶的分解

（一）嘌呤的分解

嘌呤

次黄嘌呤

黄嘌呤

尿酸（醇式）

尿素NH3+CO2

（微生物）

还原

二氢尿嘧啶

Β－脲基丙酸

Β－丙AA

开环

NNHNH2ONHNHOONH2

H2O

H2O

二、嘌呤和嘧啶的分解（二）嘧啶的分解（一）嘌呤的分三、核苷酸的生物合成（一）核苷酸的生物合成的基本途径1.“从头合成”途径：利用核糖磷酸，某些氨基酸、CO2和NH3等简单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸。此途径并不经过碱基、核苷的中间途径。合成部位:肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成途径。2.补救途径：利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸

三、核苷酸的生物合成（二）嘌呤核苷酸的从头合成

该途径以核糖-5-磷酸为起始物，逐步增加原子合成次黄苷酸（IMP），然后再由IMP转变为AMP和GMP。（二）嘌呤核苷酸的从头合成

该途径以核糖-5-磷酸嘌呤核苷酸的结构GMPAMP嘌呤核苷酸的结构GMPAMP3.从头合成过程（1）IMP的合成（2）AMP和GMP的生成（3）ATP和GTP的生成3.从头合成过程（1）IMP的合成R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下IMPAMPGMPH2N-1-R-5´-P（5´-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶R-5-PATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P在谷1.IMP的合成(1)嘌呤核苷酸合成的起始物质是5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）。(2)5-磷酸核糖焦磷酸可与谷氨酰胺反应生成核糖胺-5-磷酸、谷氨酸和无机焦磷酸。(3)五员环合成的开始和酰胺的生成。(4)一碳单位的转移和甲酰基酰胺的生成。(5)闭环以前在第3位加上氮原子。(6)闭环。1.IMP的合成（7)六员环的合成开始。

（8）嘌呤环的第1位氮的固定。（9）脱掉延胡索酸。（10）嘌呤环上最后的碳原子由甲酰基供给。

（11）脱水环化。（7)六员环的合成开始。IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶②GAR合成酶③转甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件IMP生成总反应过程IMP2.AMP和GMP的合成

IMP在GTP存在下与天冬氨酸合成腺苷酸琥珀酸，后者最终裂解为延胡索酸和AMP。IMP在IMP脱氢酶催化下氧化成XMP，后者在GMP合成酶催化下生成GMP。2.AMP和GMP的合成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶AMP和GMP的AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP鸟苷激酶ADPATP激酶ATP和GTP的生成AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMP嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甘氨酸甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基甘氨酸甲酰基谷氨酰胺•嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。•IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。AMP或GMP的合成又需1个ATP。

嘌呤核苷酸从头合成特点•嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸从头从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP++_____IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP__++调节方式：反馈调节和交叉调节从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺转嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH3嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代XMPGMPNH3腺

利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径1.定义利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)参与补救合成的酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶参与补救合成的酶腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi合成过程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+补救合成的生理意义补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。自毁容貌征补救合成的生理意义补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的（三）嘧啶核苷酸的合成

嘧啶环上的原子来自简单的前体化合物—CO2，NH3和天冬氨酸。与嘌呤核苷酸的合成不同，生物体先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与核糖磷酸结合成尿苷酸。关键的中间化合物是乳清酸。其他嘧啶核苷酸则由尿苷酸转变而成。（三）嘧啶核苷酸的合成从头合成途径(denovosynthesispathway)补救合成途径(salvagesynthesispathway)从头合成途径嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。1.定义2.合成部位（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合3.嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶合成的元素来源氨基甲天冬氨酸4.合成过程（1）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸4.合成过程（1）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+HCO核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件核酸的酶促降解和核苷酸代谢【共享】课件（2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi（2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯5.从头合成的调节---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-5.从头合成的调节---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷（四）核苷酸转化成核苷三磷酸

核苷酸不直接参加核酸的生物合成而是先转化成相应的核苷三磷酸后再参入DNA或RNA。从核苷酸转化为核苷二磷酸的反应是由相应的激酶催化的。这些激酶对碱基转一，对其底物含核糖或脱氧核糖无特殊要求。核苷二磷酸进一步转化为核苷三磷酸是由另一种激酶催化的。此酶对碱基和戊糖都没有特殊的要求，磷酸供体为ATP。（四）核苷酸转化成核苷三磷酸（五）脱氧核苷酸的合成

脱氧核甘酸的生成dTMP的生成（五）脱氧核苷酸的合成

脱氧核甘酸的生成在核苷二磷酸水平上进行（N代表A、G、U、C等碱基）脱氧核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行脱氧核苷酸的生成dNDP

+

ATP激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化还原