核酸降解与核苷酸代谢

掌握核酸的酶促降解了解核苷酸的生物合成熟悉核苷酸的分解【目的与要求】目前一页\总数八十七页\编于十四点 食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核苷酸，再在相关酶作用下，分解产生嘌呤/嘧啶、核糖/脱氧核糖和磷酸，然后被吸收。 吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利用，合成核苷酸。 人和动物所需核酸无须直接依赖于食物，只要食物中有足够的磷酸盐，、糖和蛋白质，核酸就能在体内正常合成。目前二页\总数八十七页\编于十四点核酸核酸酶单核苷酸磷酸单脂酶（核苷酸酶）核苷嘧啶/嘌呤核糖/脱氧核糖核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶/嘌呤核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸目前三页\总数八十七页\编于十四点一、核酸外切酶核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶,按其作用位置分为: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作用于核酸链的末端（3’端或5’端），逐个水解下核苷酸。第一节核酸的酶促降解目前四页\总数八十七页\编于十四点某些核酸外切酶对RNA、DNA均有作用：牛脾磷酸二酯酶产生3-核苷酸蛇毒磷酸二酯酶产生5-核苷酸目前五页\总数八十七页\编于十四点

限制性内切酶 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。二、核酸内切酶:从核酸分子内部切断3’,5’-磷酸二酯键。目前六页\总数八十七页\编于十四点限制性内切酶RestrictionendonucleaseEcoRI：5‘——GAATTC——3’5’——GAATTC——3’3‘——CTTAAG——5‘3‘——CTTAAG——5‘HindII：5‘——GTPyPuAC——3’5‘——GTPyPuAC——3‘3‘——CAPuPyTG——5’3’——CAPuPyTG——5’限制酶-----识别回文序列

----只降解异源DNA目前七页\总数八十七页\编于十四点

核苷+H2O嘌呤（或嘧啶）+戊糖

核苷酸+H2O核苷+Pi一、核苷酸的分解核苷+H3PO4

嘌呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸解酶（核苷水解酶主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）（核苷磷酸化酶存在广泛）第二节核苷酸的分解降解目前八页\总数八十七页\编于十四点核苷酸合成→→DNA/RNA→活性中间物如UDPG→能量载体如ATP等→辅酶/基如FAD、NAD、CoA等→调节物质如cAMP等→降解目前九页\总数八十七页\编于十四点嘌呤核苷酸的结构GMPAMP二、嘌呤核苷酸的降解目前十页\总数八十七页\编于十四点嘌呤碱的最终代谢产物AMPGMPH(I)（次黄嘌呤）GX（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶目前十一页\总数八十七页\编于十四点目前十二页\总数八十七页\编于十四点腺嘌呤脱氨酶含量极少腺苷脱氨酶和腺苷酸脱氨酶活性较高腺嘌呤脱氨基主要在核苷和核苷酸水平鸟嘌呤脱氨酶分布广鸟嘌呤脱氨基主要在碱基水平目前十三页\总数八十七页\编于十四点嘌呤类在核苷酸、核苷和碱基三个水平上的降解某些生物体内，嘌呤的脱氨基和氧化作用可在核苷酸、核苷和碱基三个水平上进行。目前十四页\总数八十七页\编于十四点尿酸在不同生物体内的继续分解嘌呤代谢的最终产物目前十五页\总数八十七页\编于十四点痛风症别嘌呤醇尿酸鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶------尿酸沉积别嘌呤醇化疗药物次黄嘌呤目前十六页\总数八十七页\编于十四点嘧啶碱1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶三、嘧啶核苷酸的分解目前十七页\总数八十七页\编于十四点排泄，进入TCA目前十八页\总数八十七页\编于十四点因此，核酸不是必要营养成分第三节核苷酸的生物合成从头合成途径----利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。补救合成途径----利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。目前十九页\总数八十七页\编于十四点核苷酸的从头合成概况5-磷酸核糖PRPPAspCO2+Gln氨基甲酰磷酸乳清酸UMPdTMPUTPCTPGTPATPAMPGMPIMPGlnGlyGln一碳单位一碳单位CO2Asp目前二十页\总数八十七页\编于十四点一、嘌呤核苷酸的合成（一）从头合成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。合成部位目前二十一页\总数八十七页\编于十四点谷氨酰胺（酰胺基）CO2天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甘氨酸甲酰基（一碳单位）环上原子来源目前二十二页\总数八十七页\编于十四点合成过程1.IMP（inosinemonophosphate）的合成2.AMP和GMP的生成目前二十三页\总数八十七页\编于十四点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IMP

AMP

GMPH2N-1-R-5´-P（5´-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶目前二十四页\总数八十七页\编于十四点四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体PRPP是5-磷酸核糖的活性供体嘌呤核苷酸合成特点先形成IMP，然后在单磷酸的水平上转变成AMP、GMP。IMP合成从5-P-核糖开始的，在ATP参与下先形成PRPP各个原子在PRPP的C1上逐渐加上去的。先形成右环，再形成左环。目前二十五页\总数八十七页\编于十四点1.IMP的合成目前二十六页\总数八十七页\编于十四点目前二十七页\总数八十七页\编于十四点目前二十八页\总数八十七页\编于十四点5-磷酸核糖焦磷酸5-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THFA目前二十九页\总数八十七页\编于十四点IMP生成总反应过程目前三十页\总数八十七页\编于十四点2.AMP和GMP的生成

AMP↑

，则抑制本途径，激活另一途径------交叉调节目前三十一页\总数八十七页\编于十四点AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶目前三十二页\总数八十七页\编于十四点•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的能量代谢目前三十三页\总数八十七页\编于十四点3.从头合成的调节----反馈调节和交叉调节既满足需要，又不致于浪费。维持ATP与GTP浓度的平衡。目前三十四页\总数八十七页\编于十四点（二）嘌呤核苷酸的补救合成腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）腺苷激酶（TK）参与补救合成的酶目前三十五页\总数八十七页\编于十四点补救合成过程目前三十六页\总数八十七页\编于十四点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。目前三十七页\总数八十七页\编于十四点（三）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目前三十八页\总数八十七页\编于十四点（四）嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。主要以竞争性抑制干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢，从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成。目前三十九页\总数八十七页\编于十四点次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)嘌呤类似物：主要有6-巯基嘌呤

(

6-Mercaptopurine，6-MP)目前四十页\总数八十七页\编于十四点

6-MP6-MP核苷酸从头合成途径补救合成途径HGPRTPRPP酰胺转移酶IMPAMP和GMP-----6-MP核苷酸是IMP的类似物目前四十一页\总数八十七页\编于十四点氨基酸类似物：氮杂丝氨酸(AS)是Gln的类似物---抑制氨基化目前四十二页\总数八十七页\编于十四点叶酸类似物：氨蝶呤

(AP)和甲氨蝶呤(MTX)---抑制一碳单位转移目前四十三页\总数八十七页\编于十四点目前四十四页\总数八十七页\编于十四点甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）PRPP谷氨酰胺（Gln）=PRA甘氨酰胺核苷酸（GAR）==甲酰甘氨脒核苷酸（FGAM）5-氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黄嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（A）GMP==PRPPPPi鸟嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸MTXMTX目前四十五页\总数八十七页\编于十四点（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液合成部位二、嘧啶核苷酸的合成代谢目前四十六页\总数八十七页\编于十四点嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸目前四十七页\总数八十七页\编于十四点先由氨甲酰磷酸与天冬氨酸形成嘧啶环，再与核糖磷酸（PRPP）结合形成

UMP其关键中间产物是乳清酸。胞苷酸则由尿苷酸在三磷酸的水平上转变而来。嘧啶核苷酸合成特点目前四十八页\总数八十七页\编于十四点1.从头合成途径（1）尿嘧啶核苷酸的合成目前四十九页\总数八十七页\编于十四点鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液目录目前五十页\总数八十七页\编于十四点CPSⅠ

CPSⅡ

分布

线粒体(肝)

胞液(所有细胞)

氮源

NH3

Gln

变构激活剂

AGA

无

变构抑制剂无UMP功能

尿素合成

嘧啶合成

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ和Ⅱ的区别目前五十一页\总数八十七页\编于十四点

目前五十二页\总数八十七页\编于十四点（2）CTP的合成

是在三磷酸水平上进行的。目前五十三页\总数八十七页\编于十四点UTP+谷氨酰胺+ATP+H2OCTP+谷氨酸+ADP+PiCTP合成酶动物体UMPUDPUTPATPADPATPADP尿苷酸激酶尿苷二磷酸激酶CTP合成酶UTP+NH3+ATPCTP+ADP+PiMg2+细菌目前五十四页\总数八十七页\编于十四点（3）dTMP或TMP的生成FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+UDP脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPTMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2脱氧胸苷一磷酸dTMPdUMP脱水脱氨在一磷酸水平进行目前五十五页\总数八十七页\编于十四点2.从头合成的调节大肠杆菌目前五十六页\总数八十七页\编于十四点（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+

PRPP嘧啶核苷酸+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细胞快速增值过程中，这些激酶活性很高，如骨髓细胞目前五十七页\总数八十七页\编于十四点（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶类似物胸腺嘧啶5-氟尿嘧啶5-氟尿嘧啶(5-FU)是胸腺嘧啶的类似物。目前五十八页\总数八十七页\编于十四点5-FU5-FdUMP5-FUTPdUMPdTMP合成RNA破坏RNA的结构竞争性抑制TMP合酶无正常的功能目前五十九页\总数八十七页\编于十四点氨基酸类似物—抑制氨基化，抑制丝氨酸为FH4提供一碳单位如氮杂丝氨酸抑制CTP的合成。叶酸类似物---抑制一碳单位转移如甲氨喋呤抑制dTMP的合成。目前六十页\总数八十七页\编于十四点某些改变了核糖结构的核苷类似物－抗癌作用目前六十一页\总数八十七页\编于十四点UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸阿糖胞苷氨甲碟呤氮杂丝氨酸目前六十二页\总数八十七页\编于十四点嘌啶核苷酸与嘧啶核苷酸合成的比较相同点1.

原料基本相同嘌啶核苷酸嘧啶核苷酸2.

高等动物合成部位主要在肝脏3.

都有2种合成途径(从头和补救途径)

4.

都是先合成一个与之有关的核苷酸,然后在此基础上进一步合成核苷酸不同点1.

在5'-P-R基础上合成嘌呤环2.

最先合成的核苷酸是IMP

3.

在IMP基础上完成AMP和GMP的合成1.

合成嘧啶环再与5'-P-R结合2.

先合成UM3.

以UMP为基础,完成CTP,TMP的合成

目前六十三页\总数八十七页\编于十四点三、脱氧核糖核苷酸的生成体内脱氧核糖核苷酸是通过相应的核糖核苷酸还原生成的。这种还原反应是由核糖核苷酸还原酶催化，在二磷酸核苷（NDP）水平上进行的。目前六十四页\总数八十七页\编于十四点在核苷二磷酸水平上进行（N代表A、G、U、C等碱基）目前六十五页\总数八十七页\编于十四点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）脱氧核苷酸的生成目前六十六页\总数八十七页\编于十四点

脱氧核糖核苷酸的生成过程目前六十七页\总数八十七页\编于十四点活性部位底物结合部位调节部位大肠杆菌核苷酸还原酶结构目前六十八页\总数八十七页\编于十四点

核糖核苷酸还原酶的调节

目前六十九页\总数八十七页\编于十四点四、核苷酸转化成核苷三磷酸NMPNDPNTPATPADP核苷二磷酸激酶ATPADP核苷酸激酶核苷酸激酶：专一性（ATP提供磷酸）；核苷二磷酸激酶：专一性低（NTP提供磷酸）。目前七十页\总数八十七页\编于十四点嘌呤核苷酸合成小结

IMP目前七十一页\总数八十七页\编于十四点嘧啶核苷酸合成小结

UMP目前七十二页\总数八十七页\编于十四点核苷酸的合成及相互关系目前七十三页\总数八十七页\编于十四点总结5'-P-RPRPPIMPdAMPGMPdGMPAMPdADPGDPdGDPADPdATPGTPdGTPATPUMPCMPdUMPUDPCDPdUDPUTPCTPdUTPdTMPdCMPdTDPdCDPdTTPdCTPCO2+GlnH2N-CO-POMP核苷酸的从头合成过程总结dUDPdCMPdUMP目前七十四页\总数八十七页\编于十四点五、辅酶核苷酸的生物合成1、烟酰胺核苷酸的生物合成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）在生物氧化中起氢传递体的作用。由烟酸合成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸需要三步反应。NAD+ATPNADP+ADPNAD激酶目前七十五页\总数八十七页\编于十四点目前七十六页\总数八十七页\编于十四点目前七十七页\总数八十七页\编于十四点2、黄素核苷酸的生物合成黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）在生物氧化中起氢和电子传递体的作用。核黄素+ATPFMN+ADP黄素激酶Mg2+FMN+ATPFAD+PPiFAD焦磷酸化酶目前七十八页\总数八十七页\编于十四点目前七十九页\总数八十七页\编于十四点3、辅酶A的生物合成CoA四个组成部分：-巯基乙胺泛酸磷酸腺苷酸目前八十页\总数八十七页\编于十四点合成步骤：