生物化学第八核苷酸代谢

生物化学第八核苷酸代谢第一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日1、核酸酶的定义及分类指所有可以水解核酸的酶。依据底物不同分类DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：专一降解DNA。RNA酶(ribonuclease,RNase)：专一降解RNA。二、核酸酶（Nuclease）依据切割部位不同核酸内切酶：限制性核酸内切酶非限制性核酸内切酶核酸外切酶：5´→3´或3´→5´核酸外切酶第二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日2.限制性内切酶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）。第三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日常用的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，粘端切口第四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日1.作为核酸合成的原料，是核酸的基本组成单位2.体内能量的利用形式，ATP是重要能量货币3.活化中间代谢物，其衍生物是许多生化反应的中间供体

，如UDPG、SAM等4.组成辅酶，如NAD、FAD、CoA等5.参与代谢和生理调节:cAMP是第二使,(p)ppGpp是氨基酸饥饿引起效应的中间介质三、核苷酸的生物功能P469第五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日四、体内核苷酸的来源自身合成（主要途径）食物摄入（次要）第六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日一、嘌呤核苷酸的分解代谢第二节核苷酸的分解代谢哺乳动物为例第七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶（一）嘌呤核苷酸分解的基本过程脱氨酶P472脱氨酶第八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日痛风痛风是由于尿酸生产过量或尿酸排泄不充分造成堆积引起的一种疾病，其基本的生化特征是高尿酸血症。血液中的尿酸以钠盐或钾盐的形式存在，溶解度很小，浓度高时，在软骨和软组织，特别是在肾脏以及舌和关节处形成结晶（有时与尿酸一起）形成尿酸结石或关节炎。第九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日痛风症的治疗机制羟嘌呤醇是黄嘌呤脱氢酶（黄嘌呤氧化酶）的一个很强的抑制剂。这种底物类似物经酶催化后成为酶的灭活物，就是自杀性底物。P471第十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日痛风症的治疗机制鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇经别嘌呤醇治疗的患者排泄黄嘌呤或次黄嘌呤来代替尿酸。X和I的溶解度比尿酸钠和尿酸大得多，如果它们不能通过补救途径被重新利用也可经肾脏排泄掉。第十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日（二）不同生物体嘌呤分解的终产物不同灵长类和排尿酸动物（鸟类、昆虫）—尿酸为终产物多数哺乳动物—尿囊素鱼类、两栖类—尿囊酸软骨鱼、两栖动物—尿素无脊椎动物、甲壳类—NH3+CO2尿囊素酶尿囊酸酶脲酶P472第十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日二、嘧啶核苷酸的分解嘧啶碱1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶与嘌呤核苷酸分解总体相似第十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日胞嘧啶NH3尿嘧啶二氢尿嘧啶β-丙氨酸胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶丙二酸单酰CoA乙酰CoATAC肝尿素β-氨基异丁酸甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰CoATAC糖异生嘧啶碱的分解代谢β-脲基异丁酸CO2+NH3H2OH2Oβ-脲基丙酸脱氢酶水合酶P473第十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

P473第十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

第三节核苷酸的合成代谢一、核苷酸合成的基本途径二、嘌呤核苷酸的合成三、嘧啶核苷酸的合成四、脱氧核糖核苷酸的生成五、核苷酸的抗代谢物第十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日核糖、氨基酸、CO2、NH3核糖核苷酸脱氧核苷酸DNA核苷碱基脱氧核苷辅酶RNA补救途径一、核苷酸生物合成的基本途径从头合成第十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日从头合成途径（肝内主要途径）利用磷酸核糖、氨基酸、CO2和NH3等简单小分子物质为原料，经过一系列酶促反应合成核苷酸，此途径不经过碱基、核苷的中间阶段，消耗较多能量，是从无到有的途径。补救合成途径（脑

、骨髓等）也很重要利用体内核苷酸降解的中间产物如游离的碱基或核苷合成核苷酸的途径。涉及的反应和耗能较少。

返回节第十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日1.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，所有反应定位于细胞液。而脑、骨髓则无法进行此合成途径。二、嘌呤核苷酸的合成（一）嘌呤核苷酸从头合成的部位2.嘌呤核苷酸合成原料CO2Asp甲酰基（一碳单位）甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）Gly第十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日核苷酸的从头合成概况5-磷酸核糖PRPPUMPIMPAspCO2+Gln氨基甲酰磷酸乳清酸dTMPUTPCTPGlnGlyGln一碳单位一碳单位CO2AspGTPATPAMPGMP第二十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3.嘌呤核苷酸从头合成过程(1)IMP的合成

(2)AMP和GMP的生成

(3)ATP和GTP的生成第二十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

AMPGMP在Gln、Gly、一碳单位、CO2及Asp的逐步参与下(1)IMP的生成活化的核糖P476第二十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日IMP生成总反应过程第二十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日IMP生成总反应过程第二十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日①AMPS合成酶③IMP脱氢酶②AMPS裂解酶④GMP合成酶(2)AMP和GMP的生成P477、478第二十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP鸟苷激酶ADPATP激酶(3)ATP和GTP的生成第二十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日(1)嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。(2)IMP的合成需6个ATP，7个高能磷酸键（R-5-P出发）。(3)GMP或AMP的合成又需1个ATP（GTP）。4.嘌呤核苷酸从头合成特点第二十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日腺嘌呤+

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

PRPPHGPRTGMP+PPi1.补救合成过程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径腺嘌呤磷酸核糖转移酶次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶嘌呤+R-1-P嘌呤核苷+Pi核苷磷酸化酶次要第二十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日2.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。自毁容貌征第二十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日Lesch-Nyhan综合症，也称之自毁容貌症：其特征是智力迟钝、痉挛，表现出强制性的自残行为，甚至自毁容貌。主要的生物化学特征是排泄尿酸量可达到正常排泄尿酸量的6倍，同时嘌呤从头合成的速率大大增加。大脑中嘌呤核苷酸补救合成途径（重要）受阻，因而降解为尿酸，过量尿酸导致中枢神经系统功能失常，自我损伤。(I)G+

PRPPHGPRTGMP(IMP)+PPi尿酸→中枢神经系统功能失常降解返回节第三十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液，部分位于线粒体中1.合成部位三、嘧啶核苷酸的合成代谢2.嘧啶环上各原子的来源氨基甲酰磷酸P479第三十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3.从头合成过程（1）UMP的合成Gln+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+PiGlu+氨基甲酰磷酸P480第三十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第三十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日（2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDPUTPCTP合成酶GlnATPGluADP+Pi二磷酸核苷激酶ATPADPUTP（三磷酸水平）P481第三十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日4.嘧啶核苷酸从头合成特点：用原料先合成嘧啶环，然后再与PRPP连接生成嘧啶核苷酸。能量消耗相对嘌呤核苷酸要小。第三十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日（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嘧啶+R-1-P嘧啶核苷+Pi核苷磷酸化酶次要返回节第三十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日在核苷二磷酸水平上进行还原四、脱氧核苷酸的生成（一）脱氧核苷酸的生成P481第三十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日TMP合酶N5,N10-亚甲FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMP（二）胸腺嘧啶核苷酸的合成（dTMP的生成）P485第三十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日核苷酸的合成及相互关系返回节P486第三十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日五、核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物嘧啶核苷酸的抗代谢物是一些碱基、氨基酸或叶酸等的类似物。主要以竞争性抑制阻断核苷酸的合成代谢，从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成。肿瘤细胞的核酸及蛋白质合成十分旺盛，对核苷酸合成抑制剂的作用更敏感，由此这些抗代谢物具有抗肿瘤作用，这就是化疗的生化基础。P485第四十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日（一）嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤类似物氨基酸类似物叶酸类似物6-巯基嘌呤6-巯基鸟嘌呤8-氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸等氨蝶呤氨甲蝶呤等与Gln相似竞争性抑制二氢叶酸还原酶第四十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)嘌呤类似物：主要有6-巯基嘌呤6-MP6-MP核苷酸IMPAMP和GMP-PRPP酰胺转移酶-补救合成途径-HGPRT-从头合成途径-第四十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日氨基酸类似物：氮杂丝氨酸(AS)是Gln的类似物.第四十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日叶酸类似物：氨基蝶呤

(AP)和甲氨蝶呤(MTX)MTX第四十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日二者是叶酸类似物，竞争性抑制FH2还原酶的活性，使叶酸无法有效地转变为FH4；影响嘌呤和嘧啶核苷酸的合成中一碳单位的转移，减少核苷酸合成速度，进而严重影响核酸的合成。合成酶第四十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日甲酰甘氨酰