第十章主要含氮化合物的代谢

第十章主要含氮化合物的代谢蛋白质的酶促降解氨基酸的降解和转化氨同化及氨基酸的生物合成核酸的酶促降解核苷酸的生物降解核苷酸的生物合成第一节蛋白质的酶促降解肽酶(Peptidase)末端蛋白酶（肽链内切酶）肽链内部｛羧基末端羧肽酶氨基末端氨肽酶含AA较少的肽链蛋白质小片段氨基酸蛋白酶肽酶一、水解蛋白质的酶消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）二、细胞内蛋白质降解的重要性排除异常蛋白质（翻译\折叠\修饰出错的蛋白）排除积累过多的酶或调节蛋白（1）不依赖ATP的溶酶体途径，没有选择性，主要降解细胞通过胞吞作用摄取的外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。（蛋白酶的pH偏低，5左右）（2）依赖ATP的泛素途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白（调节蛋白），此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。（选择性降解）真核细胞中蛋白质的降解途径意义：（1）清除异常蛋白；（2）细胞对代谢进行调控的一种方式三、

细胞内蛋白质降解的机制

N-端规则一种蛋白质的半衰期与N-端氨基酸的性质有关。如果一种蛋白质N端的氨基酸是Met,Ser,Ala,Thr,Val或Gly，则半衰期较长，大于20个小时。如果一种蛋白质的N端氨基酸是Phe,Leu,Asp,Lys或

Arg，则半衰期较短，3分钟或者更短。泛素是一种8.5KD（76a.a.残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，酵母与人只相差3个aa残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被26S蛋白酶体降解。2004年诺贝尔化学奖

TheNobelPrizeinChemistry2004“forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation”

AaronCiechanoverAvramHershkoIrwinRose

2004年6日瑞典皇家科学院宣布，2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。

③泛素-蛋白质连接酶（E3）将活化的泛素从E2转移到已结合在E3上的蛋白质的赖氨酸-氨基上，形成一个异肽键（isopetidebond）。泛素

情况下可被几个泛素分子连接。

①泛素的羧基末端以硫酯键与泛素活化酶（E1）相连。②泛素然后被转移到被称为泛素结合酶（E2）的巯基上。氨基酸的去向（1）重新合成蛋白质（2）合成其它含氮化合物，如血红素、活性胺、GSH、核苷酸、辅酶等（3）彻底分解，提供能量(动物)第二节氨基酸的降解和转化脱氨基作用脱羧基作用AA分解产物的代谢--NH3的去向；碳骨架的去向AA与一碳单位概况一、脱氨基作用定义：氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用。脱氨基作用包括：氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用

脱酰胺作用

转氨基作用

联合脱氨基作用㈠氧化脱氨基作用定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，并产生氨的过程。AA氧化酶的种类

L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。

D-AA氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。

L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。三种酶的催化作用均不是体内理想的脱氨基方式反应通式：HNH2R-C-COOH--+O2+H2OR-C-COOH+H2O2+NH3AA氧化酶OHNH2R-C-COOH--AA氧化酶R-C-COO-NH2H2OR-C-COOHO+NH3FPFPH2FPH2+O2FP+H2O2+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脱氢酶ATPGTPNADH变构抑制ADPGDP变构激活CH2-COOHC=O-CH2COOH--还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。

（在微生物中个别AA进行,但不普遍）

㈡非氧化脱氨L-丝氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+--COOHCH2OHNH2-C-H--COOHCH3C=O--丝氨酸脱水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亚氨基丙酸由解氨酶催化（苯丙氨酸解氨酶）

CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+NH3L-苯丙氨酸

(酪氨酸)反式肉桂酸(反式香豆酸)单宁等次生物辅酶QPAL

㈢氨基酸的脱酰胺作用

CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO---+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO---+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO---+NH3两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。

（四）转氨基作用指α-AA和酮酸之间氨基的转移作用，α-AA的α-氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的AA生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。OR2-C-COOH=R1-C-COOH+NH2OR1-C-COOH=R2-C-COOH--+HNH2H迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP）为辅基。AAR1α-酮酸R2P-吡哆醛醛亚胺——酮亚胺AAR2α-酮酸R1例如天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸CH2-COO-CH+NH3COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CH+NH3COO---++

单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有Glu脱氢酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基。

(五)联合脱氨基类型a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联大多数转氨酶，优先利用α-酮戊二酸作为氨基的受体，生成Glu。因为生成的谷氨酸可在谷氨酸脱氢酶的催化下氧化脱氨，使α-酮戊二酸再生。转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联

转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

(骨骼肌\心脏\肝脏\脑组织中)

α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸苹果酸延胡索酸腺苷酸次黄苷酸脱氨基作用氧化脱氨非氧化脱氨氨基酸的脱酰胺作用转氨基作用联合脱氨基（两个内容）小结二、脱羧基作用

AA胺类化合物脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）R1COOHH-C-NH2--HR2O=C--+AA胺类化合物脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛R1COOHH-C-N=C---H-R2醛亚胺+H2OR1HH-C-N=C---H-R2CO2H2OHR2O=C--+R1HH-C-NH2--专一性强胺谷AAγ-氨基丁酸+CO2天冬AAβ-丙AA+CO2赖AA尸胺+CO2鸟AA腐胺+CO2Arg→鸟氨酸→脱羧→腐胺→亚精胺→精胺，亚精胺和精胺总称为多胺，是调节细胞生长的重要物质。丝氨酸乙醇胺胆碱卵磷脂色氨酸吲哚丙酮酸吲哚乙醛

吲哚乙酸

胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛，进一步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2RCOOHCO2+H2OAA尿素三、氨基酸分解产物的代谢1、氨的去路：排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类）以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物）重新利用合成AA：合成酰胺（高等植物中）嘧啶环的合成（细菌）生成铵盐尿素的生成

概念

在排尿动物体内由NH3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环(theureacycle)。氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鸟氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+H2O2ADP+Pi基质线粒体胞液NH2-C-NH2O尿素12345PiNH3-酮戊二酸尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。

-酮戊二酸尿素循环（1）形成一分子尿素消耗4个高能磷酸键（2）两个氨基分别来自游离氨和Asp，一个CO2来自TCA循环.总反应和过程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸是动物细胞排NH3+CO2的方式2、AA碳骨架的去路（AA脱氨基的意义）AA分解产生7种产物进入TCA循环，进行彻底的氧化分解。七种产物为：丙酮酸、乙酰乙酰CoA、乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸再合成AA转变成糖和脂肪

生糖AA：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的AA。（AlaThrGlySerCysAspAsnArgHisGlnProIleMetVal、Phe、Tyr、Trp）转变成酮体

生酮AA：凡能生成乙酰乙酸、-羟-丁酸的AA。（Phe

TyrLeuLys

Thr

Ile

Trp,在动物肝脏中）

氨基酸碳骨架进入TCA帕金森病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成减少。在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素，人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病。氨基酸代谢缺陷病酪氨酸的代谢

四、AA与一碳单位

许多AA可以作为一碳单位的来源，在各种化合物发生甲基化时作为甲基的供体。

一碳单位：AA在分解过程中可产生具有一个碳原子的活性基团，称为一碳基团或一碳单位。一般了解：一碳单位的种类和相互转变

一碳单位:

亚氨甲基（-CH=NH），甲酰基（HC=O-），羟甲基（-CH2OH），亚甲基（又称甲叉基，-CH2），次甲基（又称甲川基，-CH=），甲基（-CH3）Gly、Ser、Thr、His、Met等可以提供一碳单位。一碳基团的利用：参与合成反应，如磷脂、嘌呤和嘧啶核苷酸等的合成。一碳单位的转移靠四氢叶酸FH4

VB11(叶酸)和四氢叶酸(FH4或THF)二氢叶酸对氨基苯甲酸谷氨酸蝶呤8四氢叶酸HH105第三节氨同化及氨基酸的生物合成氨同化氨基酸的合成一、氨的同化定义：

生物体将无机态的氨转化为含氮有机化合物的过程（N素亦称生命元素）。

1、

氮源

氮流入氨基酸分子，起始于无机氮:

N2固定生成NH3（生物固氨,微生物）

硝酸还原生成NH3

(植物、微生物)

将硝酸盐（NO3-)还原为NH3

氨同化食物提供N2固定（生物固氨）——微生物

与豆科植物共生的根瘤菌、自养固氮菌---兰藻

在固氮酶系作用下，将空气中的N2固定，产生NH3

根瘤N2+8H++8e-2NH3+H2

植物体中的N源(硝酸还原生成）NO3-植物直接吸收氨硝酸还原酶NO2-亚硝酸还原酶NH3AAPro其它含N化合物2、氨同化的途径

谷AA的形成途径氨甲酰磷酸形成途径

（1）谷AA合成途径

谷AA脱氢酶（细菌）NH3谷AA其它AACH2-COOHCH2-C=OCOOH--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--+NH3+NADH+NAD++H2Oα-酮戊二酸（TCA循环产生的）

此反应要求有较高浓度的NH3，足以使光合磷酸化解偶联，不可能是植物体内无机氨转为有机氮的主要途径

谷氨酰胺合成酶（高等植物的主要途径）

CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--+NH3+ATP+ADP+Pi+H2O

谷氨酰胺可做为NH3的供体将其转移CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+NADPH+H+CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--2总反应:NH3+ATP+α-酮戊二酸+2H谷AA+ADP+H2O+Pi谷AA合酶NADP+（2）氨甲酰磷酸合成途径（微生物和动物）原料：NH3CO2ATP

氨甲酰激酶NH3+CO2+ATPMg2+

OH2N-C-OPO3H2+ADP=氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸合成酶NH3+CO2+2ATPMg2+辅因子OH2N-C-OPO3H2+2ADP+Pi在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺的酰胺基，不是由氨来的。利用体内代谢的氨二、氨基酸的合成主要通过转氨基作用AA-R1α-酮酸R1转氨酶AA-R2α-酮酸R2

许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的是谷氨酸，其被称为氨基的“转换站”，先

Glu其它AA。氨基酸的合成｛有AA提供氨基(最主要为谷AA，领头AA)有C架（α-酮酸）直接碳架是相应的α-酮酸：C架主要来源：糖酵解——丙酮酸

TCA——草酰乙酸、α-酮戊二酸

磷酸戊糖途径——磷酸核糖包括：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu)

㈠丙氨酸族氨基酸的合成共同碳架：EMP中的丙酮酸COOHCH3C=O--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--COOHCH3CHNH2--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--谷丙转氨酶++丙酮酸谷AA

丙AA

α-酮戊二酸

丙氨酸族其它氨基酸的合成2丙酮酸α-酮异戊酸

缩合CO2转氨基缬氨酸α-酮异己酸

亮氨酸转氨基-CH3C=OCOO---CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH--CH3-CHα-酮异戊酸

㈡丝氨酸族氨基酸的合成包括：甘(Gly)、丝(Ser)、半胱(Cys)甘AA碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--COOHCHO-+COOHCH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+α-酮戊二酸

甘AA

谷AA

乙醛酸

COOHCH2NH2-COOHCH2OHCHNH2-+NH3+CO2+2H++

2e-2H2O

丝AA

甘AA

碳架:EMP中的3-磷酸甘油酸丝AA还有其它合成途径COOHHO-CHCH2O-P--COOHC=OCH2O-P--COOHCHNH2CH2O-P--COOHCH2OHCHNH2-COOHC=OCH2O-P--COOHHO-CHCH2OH--COOHC=OCH2OH--H2O

Pi磷酸酶转氨基氧化H2O

Pi转氨磷酸化途径非磷酸化途径3-磷酸甘油酸3-磷酸羟基丙酮酸3-磷酸羟基丙酮酸3-磷酸丝氨酸甘油酸3-羟基丙酮酸丝氨酸

半胱氨酸的合成途径（植物或微生物中）丝AA+乙酰-COAO-乙酰丝AA+COAO-乙酰丝AA+硫化物半胱氨酸+乙酸三种氨基酸的关系乙醛酸甘AA丝AA半胱AA3-磷酸甘油酸转乙酰基酶磷酸化途径非磷酸化途径半胱氨酸的合成途径（动物中）L-高半胱氨酸+丝氨酸L，L胱硫醚水解L-半胱氨酸H2O㈢天冬氨酸族氨基酸的合成包括：天冬AA(Asp)、天冬酰胺(Asn)、赖(Lys)、苏(Thr)、甲硫(Met)、异亮(Ile)共同碳架：TCA中的草酰乙酸CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CH+NH3COO---CH2-COO-CH+NH3COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---++天冬AA天冬酰胺合成酶Mg2+Mg2+｛天冬AA+NH3+ATP天冬酰胺+H2O

+AMP+PPi天冬AA+谷氨酰胺+ATP天冬酰胺+谷AA+AMP+PPi（植物，细菌）

（动）谷草转氨酶CH2-COOHCHNH2COOH--

天冬氨酸族其它氨基酸的合成ATPADP天冬氨酸激酶CH2-C-O-P=OCHNH2COOH--O=OHOHNADPH+H+NADP+天冬氨酸激酶天冬氨酰磷酸CH2-CHOCHNH2COOH--β-天冬氨酸半醛L-高丝氨酸甲硫氨酸苏氨酸异亮氨酸（4个C来自Asp,2个C来自丙酮酸）α,ε-二氨基庚二酸赖氨酸CO2天冬氨酸㈣谷氨酸族氨基酸的合成包括：谷AA(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、羟脯(Hyp)、精(Arg)共同碳架：TCA中的α-酮戊二酸

α-酮戊二酸Glu为还原同化作用+NH3

+NADH+NAD++H2O谷AA脱H酶（动物和真菌，不普遍）谷氨酰胺+α-酮戊二酸2谷AA（普遍）α-酮戊二酸谷AA+NH3

+ATP谷氨酰胺+ADP+Pi+H2O

合成酶

Glu合酶NADPH+H+NADP+由谷AA脯AA

CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-COOHCH2-CHNH2CHO--NAD(P)HNAD(P)+ATPADPMg2+H2CCH2HCNCHCOOHNADHNAD+H2CCH2H2CNHCHCOOH1/2O2CCH2H2CNHCHCOOHHHO(谷AA)(谷氨酰半醛)(△’-二氢吡咯-5-羧酸)(脯AA)(羟脯AA)由谷AA其它AA

CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-CH2NH2CH2-CHNH2COOH--CH2-COOHCH2-HC-NH-C-CH3COOH--O=CH2-CHOCH2-HC-NH-C-CH3COOH--O=--C=OCH2-CH2CH2-CHNH2COOH--NHNH2-CH2-CH2CH2-CHNH2COOH--NHNH2-CH2-CH2CH2-CHNH2COOH--NHNH-C=N-CH--C-NH2---COOHCH2COOH--转乙酰酶乙酰COACOANADPH+H+NADP+转氨作用转甲酰酶氨甲酰磷酸磷酸天冬氨酸延胡索酸裂解酶精氨酸精氨酰琥珀酸瓜氨酸鸟氨酸N-乙酰谷氨酰半醛几种氨基酸的关系α-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA羟脯AA鸟AA瓜AA精AA㈤组氨酸族和芳香族氨基酸的合成包括：组AA(His)、色AA(Trp)、酪AA(Tyr)、苯丙AA(Phe)组AA族碳架：PPP中的磷酸核糖芳香族AA碳架：4-磷酸-赤藓糖(PPP)和PEP(EMP)CH2HCCCH-NH2COOH--NHCHN来自核糖来自谷氨酰胺的酰胺基从谷氨酸经转氨作用而来来自ATPTrp芳香族氨基酸的关系若将莽草酸看作芳香族氨基酸合成的前体，因此芳香族氨基酸合成时相同的一段过程叫莽草酸途径色氨酸PEP4-磷酸赤藓糖莽草酸分支酸预苯酸酪氨酸苯丙氨酸氨基酸的生物合成

核酸的酶促降解

核苷酸的降解

核苷酸的合成第四节核酸的酶促降解及核苷酸代谢一、核酸的酶促降解核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶,按其作用位置分为: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。（一）核糖核酸酶只水解RNA磷酸二酯键的酶（RNase），不同的RNase专一性不同。牛胰核糖核酸酶I（RNaseI），作用位点是嘧啶核苷-3’-磷酸与其它核苷酸间的连接键。（内切核酸酶）核糖核酸酶T1（RNaseT1），作用位点是3’-鸟苷酸与其它核苷酸的5’-OH间的键。（内切核酸酶）5´

p

p

p

pOHPyPuPyPu1´

p

p

pGACU

p

p

pGA3´RNAaseIRNAaseT1只能水解DNA磷酸二酯键的酶。牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ），可切割双链和单链DNA，降解产物为3’-磷酸为末端的寡核苷酸。限制性核酸内切酶：细菌体内能识别并水解外源双源DNA的核酸内切酶，可特异切割外源DNA特定序列中的磷酸二脂键(对碱基序列专一），切断双键，常作为工具酶。

（二）脱氧核糖核酸酶限制性内切酶类型I型：识别位点与切割位点相差甚远

Ⅱ型：切割位点位于识别位点上，产物为专一性片段。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产生3ˊ-OH和5ˊ-P的末端限制性内切酶Ⅱ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。既可水解RNA，又可水解DNA磷酸二酯键的核酸酶。小球菌核酸酶（内切酶），可作用于RNA或变性的DNA，产生3’-核苷酸或寡核苷酸。蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二酯酶（外切酶）。（三）非特异性核酸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-核苷酸生物体内核酸的合成原料来自”从头合成”,并非取自食物二、核苷酸的代谢核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸单酯酶）核苷磷酸化酶核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤或嘧啶戊糖-1-磷酸（一）核苷酸的生物降解1、核苷酸的降解

核苷酸+H2O核苷+Pi

核苷+H2O嘌呤（或嘧啶）+戊糖（核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，并且只能对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）

核苷+H3PO4嘌呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖

（核苷磷酸化酶存在广泛）

核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸化酶

2、嘌呤的降解：

这是一个氧化降解过程，不同生物降解的产物不同。

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(硬骨鱼)脱氨氧化水解黄嘌呤氧化酶主要存在于肝、小肠、肾中，能将黄嘌呤氧化为尿酸。尿酸的水溶性较差，因此尿酸过多容易引起结晶而沉积于关节、软组织、软骨、肾等处，导致肾结石或痛风。痛风多见于成年男性，可能是嘌呤代谢酶缺陷导致。另外进食高嘌呤饮食、肾病也可导致尿酸排泄障碍，导致尿酸升高。痛风症（高尿酸血症）别嘌呤醇治疗痛风的机理别嘌呤醇是黄嘌呤氧化酶的抑制剂，可用于痛风症的治疗。3、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啶

H2ONH3NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-丙氨酸

β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶

NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-氨基异丁酸

β-脲基异丁酸

H2O

胞嘧啶脱氨酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢嘧啶酶脲基丙酸酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+NADPH+H+--------哺乳动物NADH+H+----------细菌脱氨还原水解1、嘌呤核苷酸的生物合成从头合成途径补救途径2、嘧啶核苷酸的生物合成从头合成途径补救合成途径（二）核苷酸的生物合成3、脱氧核苷酸的合成（A）嘌呤环上各原子的来源N3N9N7N1C2C6C4C5C8来自谷氨酰胺的酰胺氮来自甲酸来自甲酸来自天冬氨酸来自甘氨酸来自CO21、嘌呤核苷酸的生物合成（AMP、GMP)合成嘌呤核苷酸，先合成IMP，再转化为AMP、GMP。（1）从头合成利用简单的原始材料从头合成核苷酸的过程，此过程不包括碱基和核苷等中间物。IMP的合成是从5-磷酸核糖开始的，先与ATP反应生成5′-磷酸核糖-1′-焦磷酸（PRPP），然后嘌呤环的各原子在PRPP的C-1位置上逐渐加上去。（B）

IMP的合成PRPPIMPFH49N4C、5C，7N3N6C1N2C8C①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（C）由IMP生成AMP和GMP羽田杀菌素（Asp的类似物）（C）IMP转变为GMP和AMP羽田杀菌素（Asp的类似物）IMPAMPGMPGTPATPPRPP甘氨酸

天冬氨酸

谷氨酰胺

一碳单位

CO210步酶促反应5-磷酸核糖嘌呤核苷酸的合成结果直接形成IMPIMP合成从5-P-核糖开始的，在ATP参与下先形成PRPP嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上去的。由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2提供N和C四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体

概括：嘌呤核苷酸从头合成途径嘌呤核苷酸的从头合成IMPGMPAMPATPGTP多步反应（不必记）反馈抑制(2)补救途径红细胞、脑骨髓、脾脏等组织不能从头合成嘌呤核苷酸，但可从血中摄取由肝脏运来的现成的嘌呤碱或嘌呤核苷以合成嘌呤核苷酸。腺苷+ATPAMP+ADP腺苷激酶IGIMPGMP+PRPP+PPiHGPRT腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）腺嘌呤+PRPPAMP+PPi次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶Lesch-Nyhan综合征

(1964)是一种与X染色体连锁遗传代谢病，为隐性遗传性状，患者主要是男性，女性仅为携带者。该病的病因是由于次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）有缺陷造成的。由于鸟嘌呤和次黄嘌呤回收障碍，导致过量产生尿酸，导致肾结石和痛风。更严重的后果是神经系统损伤，如智力迟钝和高攻击性或破坏性行为等。次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷→补救途径受阻→嘌呤和PRPP增加→嘌呤从头合成加速→嘌呤分解产物(尿酸)增多→痛风症嘧啶核苷酸的嘧啶环是由氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成的。2、嘧啶核苷酸的生物合成氨甲酰磷酸天冬氨酸(1)尿苷酸的从头合成其合成与嘌呤核苷酸的合成不同，先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与核糖磷酸（PRPP）结合形成UMP，其关键的中产物是乳清酸。其他嘧啶核苷酸由尿苷酸转变而来ATCase尿嘧啶核苷酸氨基甲酰磷酸天冬氨酸转氨甲酰酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸脱氢酶乳清酸磷酸核糖转移酶／Mg2+乳清苷酸脱羧酶A.从头合成

B.胞苷酸的生物合成

UMPUDPUTPATPADPATPADP

UTP+NH3+ATPCTP+ADP+Pi

(细菌体内)

UTP+谷氨酰胺+ATP+H2OCTP+谷氨酸+ADP+Pi

核苷二磷酸激酶CTP合成酶Mg2+尿嘧啶核苷酸激酶CTP合成酶在动物体内,由谷氨酰胺代替氨参加反应提供氨基嘧啶碱与1-磷酸核糖生成嘧啶核苷，然后由尿苷激酶催化尿苷和胞苷形成UMP和CMP。嘧啶碱+1-磷酸核糖核苷磷酸化酶嘧啶核苷+Pi尿苷（胞苷）+ATP尿苷激酶／Mg2+UMP（CMP）+ADP

B.磷酸核糖转移酶途径（胞嘧啶不行）尿嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶+5-PRPPUMP+PPi(2)补救途径A.

嘧啶核苷激酶途径（重要途径）（1）核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FAD核糖核苷酸还原酶（B1和B2）ATP、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ADP、GDP、CDP、UDP腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶核糖核苷酸经还原，将核糖第二位碳原子的氧脱去，即成为相应的脱氧核糖核苷酸。还原反应一般在核苷二磷酸（NDP）水平上进行3、脱氧核糖核苷酸的生物合成由尿嘧啶脱氧核苷酸（dUMP）经甲基化生成。Ser提供甲基，NADPH提供还原当量。（2）胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成H

胸腺嘧啶脱氧核苷酸（dTMP）的合成

dUDP+H2OdUMP+Pi

dCMP+H2OdUMP+Pi