核酸的降解和核苷酸代谢

第33章核酸的降解和核苷酸代谢

核苷酸：核酸的基本结构单位。体内核苷酸不属营养必需物质。而且食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。核苷酸的生物学功用：⒈作为核酸合成的原料（主要功能）⒉体内能量的利用形式（ATPGTPUTPCTP）⒊参与代谢和生理调节（cAMPcGMP）⒋组成辅酶（NADFADNAD+NADP+HSCoA）⒌活化中间代谢物（UDPGCDP-胆碱SAM等）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解聚作用

核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶,按其作用位置分为:一.核酸外切酶：作用于核酸链的末端（3’端或5’端），逐个水解下核苷酸。脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA

核糖核酸外切酶:只作用于RNA二.核酸内切酶:从核酸分子内部切断3’，5’-磷酸二酯键。限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能识别并水解外源双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割DNA,常作为工具酶。DNARNA外切酶内切酶特定部位的—限制性内切酶某些核酸外切酶对RNA、DNA均有作用：牛脾磷酸二酯酶3-核苷酸蛇毒磷酸二酯酶5-核苷酸第一节嘌呤核苷酸代谢一﹑嘌呤核苷酸的合成代谢二﹑嘌呤核苷酸的分解代谢一﹑嘌呤核苷酸的合成代谢两条途径：一﹑从头合成途径（denovosynthesis）:

不以现成的碱基为原料，而是以磷酸核糖﹑氨基酸﹑

一碳单位﹑CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的过程。

（主要合成途径，肝组织进行此途径）二﹑补救合成途径（salvagepathway）:

利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸的过程。

（脑﹑骨髓等只能进行此途径）组织：肝﹑小肠粘膜及胸腺细胞内定位：细胞液嘌呤环中各碳原子的来源：（一）嘌呤核苷酸的从头合成甲酸盐甲酸盐⒈合成途径两个阶段：⑴5-磷酸核糖→→→次黄嘌呤核苷酸（IMP）⑵IMP→→→AMP﹑GMP⑴5-磷酸核糖→→→次黄嘌呤核苷酸（IMP）PRPP—核苷酸核糖磷酸部分的供体关键酶IMP合成的特点：IMP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，再与磷酸核糖结合的。⑵IMP→→→AMP﹑GMP6622＊AMP→ADP→ATP与GMP→GDP→GTP的转化⒉从头合成的调节

单体二聚体（有活性）（无活性）IMPAMPGMPPRPP（＋）（＋）（二）嘌呤核苷酸的补救合成两个酶：①腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）②次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）反应：腺嘌呤＋PRPPAMP＋PPi

次黄嘌呤＋PRPPIMP＋PPi

鸟嘌呤＋PRPPGMP＋PPi＊人体内还有腺苷激酶，能使腺嘌呤核苷磷酸化，生成AMP

腺嘌呤核苷AMPAPRTHGPRTHGPRT腺苷激酶ATPADP补救合成的特点：过程简单，耗能少。补救合成的生理意义：⒈减少能量和氨基酸的消耗⒉弥补某些组织（脑骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸的不足。（三）嘌呤核苷酸的相互转变（四）脱氧核糖核苷酸的生成⒈核糖核苷酸的还原—dADP﹑dGDP﹑dUDP﹑dCDP的生成酶系为变构酶，有两个亚基：

R1（含–SH）

R2（含铁硫蛋白）二者结合并有Mg2+存在时具有活性。还原型谷氧还蛋白-（SH）2GGSG2GSH谷胱甘肽还原酶⒉脱氧核苷三磷酸（dNTP）的生成dNDP＋ATPdNTP＋ADP激酶（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物为嘌呤﹑氨基酸或叶酸等的类似物，充当竞争性抑制剂，干扰或阻断合成代谢，具有抗肿瘤的作用。嘌呤类似物：6-巯基嘌呤（6MP）

6-巯基鸟嘌呤

8-氮杂鸟嘌呤

氨基酸类似物：氮杂丝氨酸（重氮丝氨酸）

6-重氮-5-氧正亮氨酸

N-羟-N-甲酰甘氨酸与天冬氨酸类似（羽田杀菌素）叶酸类似物：氨喋呤甲氨喋呤（MTX）与谷氨酰胺类似二﹑嘌呤核苷酸的分解代谢主要器官：肝﹑肾﹑小肠代谢：

嘌呤碱嘌呤核苷酸补救合成途径

1-磷酸核糖→5-磷酸核糖磷酸戊糖途径

尿酸（终产物）鸟嘌呤脱氨酶

腺嘌呤鸟嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黄嘌呤黄嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸尿素+乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

（人类和灵长类动物、爬虫、鸟类）（灵长类以外的哺乳动物）（植物）（鱼类、两栖类）（海洋无脊椎动物）腺嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶药物：别嘌呤醇尿酸与痛风症的关系血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中沉积，形成痛风症。

受累组织器官：关节﹑软骨﹑肾﹑软组织病变：关节炎﹑肾病﹑尿路结石病因：酶缺陷﹑高嘌呤饮食﹑核酸大量分解﹑肾病治疗：⑴⑵治疗原发病⑶进食低核酸饮食别嘌呤醇作用的机理：别嘌呤醇：别黄嘌呤底物类似物经酶作用后成为酶的灭活物，称之为自杀作用物。自杀性底物第二节嘧啶核苷酸代谢一﹑嘧啶核苷酸的合成代谢二﹑嘧啶核苷酸的分解代谢一﹑嘧啶核苷酸的合成代谢（一）嘧啶核苷酸的从头合成细胞内定位：细胞液﹑线粒体

嘧啶环中各元素的来源：基本过程：⑴HCO3–﹑Gln→→→UMP⑵UMP→→→CTP﹑TMP/dTMP⒈从头合成途径⑴尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成

CPS-ⅠCPS-Ⅱ细胞内定位氮源合成物变构激活剂反馈抑制剂生理功能酶活性的意义线粒体（肝）NH3氨基甲酰磷酸N-乙酰谷氨酸无参与尿素合成反映肝细胞的分化程度细胞液（所有细胞）Gln氨基甲酰磷酸无UMP（哺乳动物）参与嘧啶合成反映细胞增殖程度

两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较尿苷酸激酶二磷酸核苷激酶CTP合成酶合成特点：先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。真核细胞中，这是多功能酶真核细胞中，这是多功能酶⑵CTP的合成⑶dTMP/TMP的生成(dTMP)⒉从头合成的调节CPS-Ⅱ哺乳类细菌

PRPP合成酶天冬氨酸氨基甲酰转移酶（二）嘧啶核苷酸的补救合成⒈嘧啶(U﹑T)＋PRPP磷酸嘧啶核苷＋PPi⒉尿嘧啶＋1-磷酸核糖尿嘧啶核苷＋Pi⒊尿嘧啶核苷＋ATPUMP＋ADP⒋脱氧胸苷＋ATPdTMP＋ADP嘧啶磷酸核糖转移酶尿苷磷酸化酶尿苷激酶胸苷激酶（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物为嘧啶﹑氨基酸或叶酸等的类似物，充当竞争性抑制剂，干扰或阻断合成代谢，具有抗肿瘤的作用。嘧啶类似物：5-氟尿嘧啶（5-FU）→FdUMP﹑FUTP氨基酸类似物：氮杂丝氨酸

6-重氮-5-氧正亮氨酸叶酸类似物：氨喋呤甲氨喋呤（MTX）改变了核糖结构的核苷类似物：阿糖胞苷﹑环胞苷与谷氨酰胺类似作用环节：CTP合成酶核糖核苷酸还原酶TMP合成酶N5，N10-甲烯FH4二﹑嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸嘧啶核苷嘧啶碱→→→H2OPiPi1-磷酸核糖核苷酸酶核苷磷酸化酶⒈嘧啶核苷酸的水解嘧啶的降解：这是一个还原降解过程。

胞嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧