生物化学 第33章 核酸的降解和核苷酸代谢课件

Chapter33核酸的降解和核苷酸代谢CatabolismofNucleicacids＆MetabolismofNucleotidesChapter33核酸的降解和核苷Catabolism1一、核酸和核苷酸的分解代谢二、核苷酸的生物合成三、辅酶核苷酸的生物合成本章要点一、核酸和核苷酸的分解代谢本章要点2一、核酸和核苷酸的分解代谢

一、核酸和核苷酸的分解代谢3食物核蛋白胃酸蛋白质核酸（RNA及DNA）单核苷酸水解3’，5’-磷酸二酯键H2O胰核酸酶（磷酸二酯酶）核糖核酸酶（RNase）脱氧核糖核酸酶(DNase)核酸的消化食物核蛋白胃酸蛋白质核酸（RNA及DNA）单核苷酸水解3’，4胰、肠核苷酸酶（nucleotidase）（磷酸单酯酶）H2O磷酸核苷碱基戊糖（或戊糖-1’-磷酸）核苷磷酸化酶（nucleosidephosphorylase）核苷酶(nucleosidase)（水解或磷酸解）核苷水解酶（nucleosidehydrolase）H2OH3PO4单核苷酸胰、肠核苷酸酶（nucleotidase）（磷酸单酯酶）H25核酸的降解

核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖碱基水解核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶何处去？进入磷酸戊糖途径或重新合成核酸？分解合成核酸的降解核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖碱基水核酸酶核苷酸6一、核酸和核苷酸的分解代谢（一）核酸的解聚作用什么是核酸内切酶(endonuclease)？凡能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶叫核酸内切酶；什么是核酸外切酶(exonuclease)？凡能从核酸链的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶；什么是限制性核酸内切酶？在细菌内存在一类能识别并水解外源双链DNA的核酸内切酶，称为限制性核酸内切酶。一、核酸和核苷酸的分解代谢（一）核酸的解聚作用什么是核酸7DNARNA外切酶内切酶特定部位的—限制性内切酶DNARNA外切酶内切酶特定部位的—限制性内切酶8一、核酸和核苷酸的分解代谢（一）核酸的解聚作用两种需要掌握的非特异的磷酸二酯酶

蛇毒磷酸二酯酶：从游离的3‘-羟基端逐个解下5‘-核苷酸

牛脾磷酸二酯酶：从游离的5‘-羟基端逐个解下3‘-核苷酸一、核酸和核苷酸的分解代谢（一）核酸的解聚作用两种需要掌9（二）核苷酸的降解一、核酸和核苷酸的分解代谢核苷酸在核苷酸酶作用下水解成核苷和磷酸，核苷在核苷磷酸化酶和核苷水解酶（植物和微生物）进一步降解。核苷＋磷酸嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖-1-磷酸核苷＋H2O嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖核苷磷酸化酶核苷水解酶（二）核苷酸的降解一、核酸和核苷酸的分解代谢核10一、核酸和核苷酸的分解代谢（三）嘌呤碱的降解一、核酸和核苷酸的分解代谢（三）嘌呤碱的降解11人和猿类等缺乏分解尿酸的能力，因此尿酸是人、猿、鸟类及爬虫类体内嘌呤碱分解的最终产物。

共同中间产物（三）嘌呤碱的降解1、人的嘌呤碱的降解人和猿类等缺乏分解尿酸的能力，因此尿酸是人、猿、鸟类及爬虫类12（三）嘌呤碱的降解2、其他生物的嘌呤碱的降解（三）嘌呤碱的降解2、其他生物的嘌呤碱的降解13（三）嘌呤碱的降解3、嘌呤碱与其核苷及核苷酸的相互转变（三）嘌呤碱的降解3、嘌呤碱与其核苷及核苷酸的相互转变14痛风痛风15

嘌呤碱最终分解生成尿酸，正常情况下尿酸随尿排出。正常人血浆尿酸含量为0.12-0.36mmol/L(2-6mg%).若进食过多嘌呤食物或体内核酸大量分解（恶性肿瘤等患者）或肾排出现障碍，血中尿酸超过8mg%，其钠盐则会形成结晶，沉积于关节、软组织、软骨及肾等处，出现痛风症。4、痛风嘌呤碱最终分解生成尿酸，正常情况下尿酸随尿排出。正1677痛风的治疗：别嘌呤醇竞争抑制黄嘌呤氧化酶77痛风的治疗：别嘌呤醇竞争抑制黄嘌呤氧化酶17***冬天吃火锅，小心患痛风***高嘌呤食物：动物内脏、牛羊肉、虾蟹、豆制品、蘑菇每100毫升肉汤内含嘌呤160-400毫克，比正常饮食要高出30倍***冬天吃火锅，小心患痛风***高嘌呤食物：动物内脏、牛羊18*海鲜与啤酒易诱发痛风

海鲜中富含嘌呤，啤酒中富含VB1VB1促进嘌呤分解*豆腐易诱发痛风

*海鲜与啤酒易诱发痛风海鲜中富含嘌呤，啤酒中富含VB1*豆19一、核酸和核苷酸的分解代谢（四）嘧啶碱的降解嘧啶的分解过程，已知分解时环即被破坏，其N原子可变为尿素和NH3，第二碳转变为CO2。胞嘧啶不直接被动物体利用，一部分从尿排出。嘧啶在哺乳动物肝脏内的分解过程如下：

一、核酸和核苷酸的分解代谢（四）嘧啶碱的降解嘧啶的分20ββ（四）嘧啶碱的降解尿嘧啶ββ（四）嘧啶碱的降解尿嘧啶21一、核酸和核苷酸的分解代谢（四）嘧啶碱的降解嘧啶与其相应核苷和核苷酸之间的关系回到目录一、核酸和核苷酸的分解代谢（四）嘧啶碱的降解嘧啶与其相应核22二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成

1、从头合成以CO2、甲酸盐、Gln、Asp和Gly作为合成嘌呤环的前体，从5-磷酸核糖焦磷酸(PRPP)开始，经10步反应生成次黄嘌呤（IMP），再生成腺嘌呤核苷酸（AMP）。二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成1、从头合231、“从头合成”中碱基各原子来源嘌呤碱天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸甲酸甲酸磷酸核糖C1上逐个安插成嘌呤碱成分，形成A(G)MPCO21、“从头合成”中碱基各原子来源嘌呤碱天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸24二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成1、从头合成嘌呤环的元素来源（391页）二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成1、从头合25途径（1）PRPP的合成11、从头合成途径（1）PRPP的合成11、从头合成26（2）IMP的生成在PRPP的基础上，经10步酶促反应生成IMP。AMPIMPGMP共同的中间产物（2）IMP的生成在PRPP的基础上，经10步酶促反应生成I27（3）AMP和GMP的生成（黄嘌呤核苷酸）（3）AMP和GMP的生成（黄嘌呤核苷酸）28从头合成的调节从头合成的调节29*嘌呤核苷酸的合成要点*1.原子的来源2.起始原料，先合成PRPP，再合成嘌呤环骨架。3.合成PRPP为关键反应，PRPP合成酶为关键酶。4.共同中间代谢产物为IMP。PRPP为5-磷酸核糖的供体*嘌呤核苷酸的合成要点*1.原子的来源PRPP为5-磷酸302、补救途径——体内有些组织（脑、血细胞等）缺乏从头合成的酶，只能利用游离的嘌呤碱或嘌呤核苷为原料合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成。二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成2、补救途径二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成312、补救途径二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成2、补救途径二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成32（1）嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸次黄嘌呤

次黄嘌呤核苷酸

鸟嘌呤

鸟嘌呤核苷酸

次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶

(HGPRT)PRPPPPi腺嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）HGPRT活性高APRT活性低90%

嘌呤碱（1）嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤核33腺嘌呤+1-磷酸核糖腺苷+Pi核苷磷酸化酶（2）腺嘌呤与1-磷酸核糖生成腺苷,再生成腺嘌呤核苷酸腺苷+ATP腺苷激酶腺苷酸+ADP腺嘌呤+1-磷酸核糖腺苷+Pi核苷磷酸化酶（2）腺嘌呤与1-34主要发生在肝脏，常因各种抑制物甚至生理紧张导致其中的某些酶缺乏，影响细胞生长。“从头合成”途径（通常情况下占95%）核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi核糖核苷酸辅酶RNA脱氧核糖核苷酸DNA“补救”途径(脑和骨髓)内外源核酸分解核苷碱基、Pi脱氧核苷核酸类补品原理所在可提高康复速度主要发生在肝脏，常因各种抑制物甚至生理紧张导致其中的某些酶缺35

1、从头合成以氨甲酰磷酸和Asp作为合成嘧啶环的前体，首先合成嘧啶环，再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸，然后生成尿嘧啶核苷酸。其它嘧啶核苷酸则由尿嘧啶核苷酸转变而成。二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成1、从头合成二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合36嘧啶碱天冬氨酸NH3CO2嘧啶环合成后+磷酸核糖C(U)MP嘧啶碱天冬氨酸NH3CO2嘧啶环合成后+磷酸核糖C(U)MP37二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成天冬氨酸既参与嘌呤碱的合成又参与嘧啶碱的合成1、从头合成二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成天冬氨酸既参38尿嘧啶核苷酸的合成1、从头合成尿嘧啶核苷酸的合成1、从头合成39②CTP的生成UDPdCDPTMP的生成dUMP5②CTP的生成UDPdCDPTMP的生成dUMP540二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成2、补救途径

利用体内已有的嘧啶或嘧啶核苷来合成嘧啶核苷酸的补救途径。意义：代谢再利用，减少代谢物阻遏和积累。二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成2、补救途径41二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成2、补救途径二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成2、补救途径42二、核苷酸的生物合成（三）脱氧核糖核苷酸的合成1、核糖核苷酸的还原

不是以脱氧核糖为起始物进行合成，而是用还原方法使相应核苷酸分子中的核糖脱氧转变为脱氧核苷酸。这种还原反应通常发生在核苷二磷酸（NDP）的水平上。

二、核苷酸的生物合成（三）脱氧核糖核苷酸的合成1、核糖核苷43二、核苷酸的生物合成2、脱氧核苷酸的脱氧核糖残基的形成（三）脱氧核糖核苷酸的合成二、核苷酸的生物合成2、脱氧核苷酸的脱氧核糖残基的形成（44二、核苷酸的生物合成2、脱氧核苷酸的脱氧核糖残基的形成（三）脱氧核糖核苷酸的合成二、核苷酸的生物合成2、脱氧核苷酸的脱氧核糖残基的形成（453、脱氧胸苷酸（dTMP）的生物合成

自然界存在的胸苷酸皆是脱氧胸苷酸，代号为dTMP，是DNA的特殊核苷酸。

二、核苷酸的生物合成（三）脱氧核糖核苷酸的合成3、脱氧胸苷酸（dTMP）的生物合成二、核苷酸的生物合成（46二、核苷酸的生物合成4、补救途径胸腺嘧啶→脱氧胸苷（dT）→dTMP（三）脱氧核糖核苷酸的合成二、核苷酸的生物合成4、补救途径胸腺嘧啶→脱氧胸苷（dT47二、核苷酸的生物合成（四）核苷三磷酸的合成

在有ATP存在时，通过有关的特异性激酶催化即可转变为核苷三磷酸。dTMP→dTDP→dTTP回到目录二、核苷酸的生物合成（四）核苷三磷酸的合成在有48三、辅酶核苷酸的生物合成3种辅酶核苷酸的生物合成NAD和NADPFMN和FADCoA（以自学为主401页）回到目录三、辅酶核苷酸的生物合成3种辅酶核苷酸的生物合成（以自学为49理解嘌呤环和嘧啶环上各个原子的来源了解嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成的过程以及最初产物。二者合成途径的差异。了解核苷酸补救合成途径的重要意义。了解核苷酸降解的过程和终产物，尿酸堆积引起的疾病和治疗方法。本章考点理解嘌呤环和嘧啶环上各个原子的来源本章考点50本章结束本章结束51Chapter33核酸的降解和核苷酸代谢CatabolismofNucleicacids＆MetabolismofNucleotidesChapter33核酸的降解和核苷Catabolism52一、核酸和核苷酸的分解代谢二、核苷酸的生物合成三、辅酶核苷酸的生物合成本章要点一、核酸和核苷酸的分解代谢本章要点53一、核酸和核苷酸的分解代谢

一、核酸和核苷酸的分解代谢54食物核蛋白胃酸蛋白质核酸（RNA及DNA）单核苷酸水解3’，5’-磷酸二酯键H2O胰核酸酶（磷酸二酯酶）核糖核酸酶（RNase）脱氧核糖核酸酶(DNase)核酸的消化食物核蛋白胃酸蛋白质核酸（RNA及DNA）单核苷酸水解3’，55胰、肠核苷酸酶（nucleotidase）（磷酸单酯酶）H2O磷酸核苷碱基戊糖（或戊糖-1’-磷酸）核苷磷酸化酶（nucleosidephosphorylase）核苷酶(nucleosidase)（水解或磷酸解）核苷水解酶（nucleosidehydrolase）H2OH3PO4单核苷酸胰、肠核苷酸酶（nucleotidase）（磷酸单酯酶）H256核酸的降解

核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖碱基水解核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶何处去？进入磷酸戊糖途径或重新合成核酸？分解合成核酸的降解核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖碱基水核酸酶核苷酸57一、核酸和核苷酸的分解代谢（一）核酸的解聚作用什么是核酸内切酶(endonuclease)？凡能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶叫核酸内切酶；什么是核酸外切酶(exonuclease)？凡能从核酸链的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶；什么是限制性核酸内切酶？在细菌内存在一类能识别并水解外源双链DNA的核酸内切酶，称为限制性核酸内切酶。一、核酸和核苷酸的分解代谢（一）核酸的解聚作用什么是核酸58DNARNA外切酶内切酶特定部位的—限制性内切酶DNARNA外切酶内切酶特定部位的—限制性内切酶59一、核酸和核苷酸的分解代谢（一）核酸的解聚作用两种需要掌握的非特异的磷酸二酯酶

蛇毒磷酸二酯酶：从游离的3‘-羟基端逐个解下5‘-核苷酸

牛脾磷酸二酯酶：从游离的5‘-羟基端逐个解下3‘-核苷酸一、核酸和核苷酸的分解代谢（一）核酸的解聚作用两种需要掌60（二）核苷酸的降解一、核酸和核苷酸的分解代谢核苷酸在核苷酸酶作用下水解成核苷和磷酸，核苷在核苷磷酸化酶和核苷水解酶（植物和微生物）进一步降解。核苷＋磷酸嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖-1-磷酸核苷＋H2O嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖核苷磷酸化酶核苷水解酶（二）核苷酸的降解一、核酸和核苷酸的分解代谢核61一、核酸和核苷酸的分解代谢（三）嘌呤碱的降解一、核酸和核苷酸的分解代谢（三）嘌呤碱的降解62人和猿类等缺乏分解尿酸的能力，因此尿酸是人、猿、鸟类及爬虫类体内嘌呤碱分解的最终产物。

共同中间产物（三）嘌呤碱的降解1、人的嘌呤碱的降解人和猿类等缺乏分解尿酸的能力，因此尿酸是人、猿、鸟类及爬虫类63（三）嘌呤碱的降解2、其他生物的嘌呤碱的降解（三）嘌呤碱的降解2、其他生物的嘌呤碱的降解64（三）嘌呤碱的降解3、嘌呤碱与其核苷及核苷酸的相互转变（三）嘌呤碱的降解3、嘌呤碱与其核苷及核苷酸的相互转变65痛风痛风66

嘌呤碱最终分解生成尿酸，正常情况下尿酸随尿排出。正常人血浆尿酸含量为0.12-0.36mmol/L(2-6mg%).若进食过多嘌呤食物或体内核酸大量分解（恶性肿瘤等患者）或肾排出现障碍，血中尿酸超过8mg%，其钠盐则会形成结晶，沉积于关节、软组织、软骨及肾等处，出现痛风症。4、痛风嘌呤碱最终分解生成尿酸，正常情况下尿酸随尿排出。正6777痛风的治疗：别嘌呤醇竞争抑制黄嘌呤氧化酶77痛风的治疗：别嘌呤醇竞争抑制黄嘌呤氧化酶68***冬天吃火锅，小心患痛风***高嘌呤食物：动物内脏、牛羊肉、虾蟹、豆制品、蘑菇每100毫升肉汤内含嘌呤160-400毫克，比正常饮食要高出30倍***冬天吃火锅，小心患痛风***高嘌呤食物：动物内脏、牛羊69*海鲜与啤酒易诱发痛风

海鲜中富含嘌呤，啤酒中富含VB1VB1促进嘌呤分解*豆腐易诱发痛风

*海鲜与啤酒易诱发痛风海鲜中富含嘌呤，啤酒中富含VB1*豆70一、核酸和核苷酸的分解代谢（四）嘧啶碱的降解嘧啶的分解过程，已知分解时环即被破坏，其N原子可变为尿素和NH3，第二碳转变为CO2。胞嘧啶不直接被动物体利用，一部分从尿排出。嘧啶在哺乳动物肝脏内的分解过程如下：

一、核酸和核苷酸的分解代谢（四）嘧啶碱的降解嘧啶的分71ββ（四）嘧啶碱的降解尿嘧啶ββ（四）嘧啶碱的降解尿嘧啶72一、核酸和核苷酸的分解代谢（四）嘧啶碱的降解嘧啶与其相应核苷和核苷酸之间的关系回到目录一、核酸和核苷酸的分解代谢（四）嘧啶碱的降解嘧啶与其相应核73二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成

1、从头合成以CO2、甲酸盐、Gln、Asp和Gly作为合成嘌呤环的前体，从5-磷酸核糖焦磷酸(PRPP)开始，经10步反应生成次黄嘌呤（IMP），再生成腺嘌呤核苷酸（AMP）。二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成1、从头合741、“从头合成”中碱基各原子来源嘌呤碱天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸甲酸甲酸磷酸核糖C1上逐个安插成嘌呤碱成分，形成A(G)MPCO21、“从头合成”中碱基各原子来源嘌呤碱天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸75二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成1、从头合成嘌呤环的元素来源（391页）二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成1、从头合76途径（1）PRPP的合成11、从头合成途径（1）PRPP的合成11、从头合成77（2）IMP的生成在PRPP的基础上，经10步酶促反应生成IMP。AMPIMPGMP共同的中间产物（2）IMP的生成在PRPP的基础上，经10步酶促反应生成I78（3）AMP和GMP的生成（黄嘌呤核苷酸）（3）AMP和GMP的生成（黄嘌呤核苷酸）79从头合成的调节从头合成的调节80*嘌呤核苷酸的合成要点*1.原子的来源2.起始原料，先合成PRPP，再合成嘌呤环骨架。3.合成PRPP为关键反应，PRPP合成酶为关键酶。4.共同中间代谢产物为IMP。PRPP为5-磷酸核糖的供体*嘌呤核苷酸的合成要点*1.原子的来源PRPP为5-磷酸812、补救途径——体内有些组织（脑、血细胞等）缺乏从头合成的酶，只能利用游离的嘌呤碱或嘌呤核苷为原料合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成。二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成2、补救途径二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成822、补救途径二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成2、补救途径二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成83（1）嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸次黄嘌呤

次黄嘌呤核苷酸

鸟嘌呤

鸟嘌呤核苷酸

次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶

(HGPRT)PRPPPPi腺嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）HGPRT活性高APRT活性低90%

嘌呤碱（1）嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤核84腺嘌呤+1-磷酸核糖腺苷+Pi核苷磷酸化酶（2）腺嘌呤与1-磷酸核糖生成腺苷,再生成腺嘌呤核苷酸腺苷+ATP腺苷激酶腺苷酸+ADP腺嘌呤+1-磷酸核糖腺苷+Pi核苷磷酸化酶（2）腺嘌呤与1-85主要发生在肝脏，常因各种抑制物甚至生理紧张导致其中的某些酶缺乏，影响细胞生长。“从头合成”途径（通常情况下占95%）核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi核糖核苷酸辅酶RNA脱氧核糖核苷酸DNA“补救”途径(脑和骨髓)内外源核酸分解核苷碱基、Pi脱氧核苷核酸类补品原理所在可提高康复速度主要发生在肝脏，常因各种抑制物甚至生理紧张导致其中的某些酶缺86

1、从头合成以氨甲酰磷酸和Asp作为合成嘧啶环的前体，首先合成嘧啶环，再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸，然后生成尿嘧啶核苷酸。其它嘧啶核苷酸则由尿嘧啶核苷酸转变而成。二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成1、从头合成二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合87嘧啶碱天冬氨酸NH3CO2嘧啶环合成后+磷酸核糖C(U)MP嘧啶碱天冬氨酸NH3CO2嘧啶环合成后+磷酸核糖C(U)MP88二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成天冬氨酸既参与嘌呤碱的合成又参与嘧啶碱的合成1、从头合成二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成天冬氨酸既参89尿嘧啶核苷酸的合成1、从头合成尿嘧啶核苷酸的合成1、从头合成90②CTP的生成UDPdCDPTMP的生成dUMP5②CTP的生成UDPdCDPTMP的生成dUMP591二、核苷酸的生物合成（二）嘧啶核糖核苷酸的合成2、补