核酸降解与核苷酸代谢课件

第六章核酸降解与核苷酸代谢 一．核酸酶促降解 二．核苷酸的分解代谢 三．核苷酸的生物合成 四．辅酶核苷酸的合成第六章核酸降解与核苷酸代谢 一．核酸酶促降解1一、核酸降解

在胃中核蛋白酸水解为核酸和蛋白质，核酸在小肠被胰核酸酶（包括DNase、RNase）降解为嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸和寡核苷酸。磷酸二酯酶协同胰核酸酶进行消化，水解为单核苷酸。 肠黏膜细胞中还有核苷酸酶(磷酸单酯酶)，水解核苷酸为核苷和Pi。 脾、肝等组织中的核苷酶进一步水解核苷为戊糖和碱基。一、核酸降解 2

核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基（嘌呤碱，嘧啶碱）

核酸酶核苷酸酶核苷酶

核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基（嘌呤碱，嘧啶碱）核酸酶核3核酸酶(Nuclease)

核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水解酶，包括核糖核酸酶(RNase)和脱氧核糖核酸酶(DNase)，其中能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶(endonuclease)，从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶(exonuclease)。

核酸酶(Nuclease) 核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的4核酸酶(Nuclease)RNA:RNase(酶稳定、耐高温)DNA:DNase(种类多、工具酶)核酸内切酶磷酸二酯酶核酸外切酶磷酸单酯酶非特异性特异性作用类别：核酸酶(Nuclease)RNA:RNase5二、核苷酸的分解代谢

磷酸单酯酶或核苷酸酶可催化核苷酸的水解，而特异性强的磷酸单酯酶只能水解3’-核苷酸或5’-核苷酸。

催化核苷水解的酶有两类，即核苷磷酸化酶和核苷水解酶

（核苷磷酸化酶）

核苷+Pi嘌呤或嘧啶+戊糖-1-P（核苷水解酶）

核苷+H2O嘌呤或嘧啶+戊糖

核苷磷酸化酶存在广泛，反应可逆

核苷磷酸化酶主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷无作用。

二、核苷酸的分解代谢 磷酸单酯酶或核苷酸酶可催化6核苷酸分解核苷酸分解71.嘌呤碱的分解次黄嘌呤黄嘌呤尿酸（醇式）GNH3尿素NH3+CO2（微生物）1.嘌呤碱的分解次黄嘌呤黄嘌呤尿酸（醇式）G尿素NH3+C8嘌呤核苷酸三级水平的降解嘌呤核苷酸三级水平的降解9嘌呤核苷酸分解的三级脱氨嘌呤核苷酸分解的三级脱氨10嘌呤分解中的脱氨作用

嘌呤碱的分解首先是水解脱氨，脱氨作用也可以在核苷或核苷酸的水平上进行。动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少，而腺嘌呤核苷脱氨酶及腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性较高，因此腺嘌呤的脱氨分解主要在核苷或核苷酸水平上进行。鸟嘌呤脱氨酶分布广，脱氨分解主要在该酶的作用下进行。嘌呤分解中的脱氨作用 嘌呤碱的分解首先是水解脱氨，脱氨作用11嘌呤的分解嘌呤的分解12尿酸生成尿酸生成13黄嘌呤氧化酶

(XanthineOxidase)

催化次黄嘌呤和黄嘌呤氧化生产尿酸。酶为复合黄素酶，由两个相同的亚基组成，每个亚基含一个FAD、一个钼原子和一个Fe4S4中心。反应要求分子氧作为电子受体，还原产物是H2O2，进入尿酸的氧来自水。底物与酶结合后，Mo(VI)被还原为Mo(IV)，电子经黄素、铁硫中心等传给O2，与氢离子生成H2O2。黄嘌呤氧化酶

(XanthineOxidase) 催化次14嘧啶碱的分解

不同生物嘧啶碱的分解过程也不一样，一般情况下含氨基的嘧啶要先水解脱去氨基，脱氨基也可以在核苷或核苷酸水平上进行。

嘧啶碱的分解 不同生物嘧啶碱的分解过程也不一152.嘧啶碱的分解-NH2二氢尿嘧啶β－脲基丙酸β－丙氨酸H2OH2O（开环）2.嘧啶碱的分解-NH2二氢尿嘧啶β－脲基丙酸β－丙氨酸H216嘧啶还原途径的分解嘧啶还原途径的分解17嘧啶分解嘧啶分解18三、核苷酸生物合成

基本途径从头合成半合成（补救合成）（CO2/NH3/AA/戊糖）核苷酸dNDP分解的现成嘌呤、嘧啶三、核苷酸生物合成 基本途径从头合成半合成（补救合成）（19核苷酸合成的两条途径补救途径从头合成核苷碱基脱氧核苷核糖、氨基酸、CO2、NH3核糖核苷酸脱氧核苷酸DNA辅酶RNA核苷酸合成的两条途径补救途径从头20嘌呤环元素的来源（一）嘌呤核苷酸的生物合成N5,N10-次甲基四氢叶酸嘌呤环元素的来源（一）嘌呤核苷酸的生物合成N5,N10-次甲21磷酸核糖基焦磷酸（PRPP）磷酸核糖基焦磷酸（PRPP）22嘌呤核苷酸的全程

合成（反应1）5－磷酸核糖焦磷酸5－磷酸核糖胺嘌呤核苷酸的全程

合成（反应1）5－磷酸核糖焦磷酸5－磷酸核23嘌呤核苷酸的全程

合成（反应2）5－磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸嘌呤核苷酸的全程

合成（反应2）5－磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸24嘌呤核苷酸的全程

合成（反应3）甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸嘌呤核苷酸的全程

合成（反应3）甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核25嘌呤核苷酸的全程

合成（反应4）甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪唑核苷酸嘌呤核苷酸的全程

合成（反应4）甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪26嘌呤核苷酸的全程

合成（反应5）甲酰甘氨咪唑核苷酸5－氨基咪唑核苷酸嘌呤核苷酸的全程

合成（反应5）甲酰甘氨咪唑核苷酸5－氨基咪27嘌呤核苷酸的全程合成（反应6）5－氨基咪唑核苷酸5－亚氨基咪唑－4－羧酸核苷酸嘌呤核苷酸的全程合成（反应6）5－氨基咪唑核苷酸5－亚氨基咪28嘌呤核苷酸的全程合成（反应7）5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸5－亚氨基咪唑－4－羧酸核苷酸嘌呤核苷酸的全程合成（反应7）5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸529嘌呤核苷酸的全程

合成（反应8）5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸5－氨基咪唑－4－甲酰胺核苷酸嘌呤核苷酸的全程

合成（反应8）5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸30嘌呤核苷酸的全程合成（反应9）5－氨基咪唑－4－甲酰胺核苷酸5－氨基咪唑－4－氨甲酰核苷酸嘌呤核苷酸的全程合成（反应9）5－氨基咪唑－4－甲酰胺核苷酸31嘌呤核苷酸的全程合成(反应10)5－氨基咪唑－4－氨甲酰核苷酸5－甲酰氨基咪唑－4－氨甲酰核苷酸嘌呤核苷酸的全程合成(反应10)5－氨基咪唑－4－氨甲酰核苷32嘌呤核苷酸的全程

合成（反应11）5－甲酰氨基咪唑－4－氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸的全程

合成（反应11）5－甲酰氨基咪唑－次黄嘌呤33嘌呤核苷酸的全程

合成总图p394嘌呤核苷酸的全程

合成总图p39434IMP合成的总反应

2Gln+2HCOOH+CO2+Gly+Asp+R-5-P(PRPP)IMP+2Glu+Fumarate

反应需要5（或6）ATPIMP合成的总反应 35由IMP合成AMP和GMP由IMP合成AMP和GMP36嘌呤核苷酸的补救途径

SalvageSynthesisofPu-Nt 利用现成的腺嘌呤、次黄嘌呤和鸟嘌呤通过磷酸核糖基转移酶实现AMP、IMP、GMP的补救合成。 人体细胞大多为全程合成，但脑中多通过补救途径合成。嘌呤核苷酸的补救途径

SalvageSynthesiso37嘌呤核苷酸的补救合成腺嘌呤+PRPPAMP+PPi次黄嘌呤+PRPPIMP+PPi鸟嘌呤+PRPPGMP+PPi磷酸核糖基转移酶催化嘌呤核苷酸的补救合成腺嘌呤+PRPP38嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成39（二）嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶环元素的来源氨甲酰磷酸天冬氨酸（二）嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶环元素的来源氨甲酰磷酸天冬氨酸40氨甲酰磷酸合成氨甲酰Asp氨甲酰磷酸合成氨甲酰Asp41乳清酸的合成氨甲酰Asp二氢乳清酸乳清酸乳清酸的合成氨甲酰Asp二氢乳清酸乳清酸42乳清酸合成UMP乳清酸乳清苷酸乳清酸合成UMP乳清酸乳清苷酸43嘧啶核苷酸的全程合成：由乳清酸合成UTPp397嘧啶核苷酸的全程合成：由乳清酸合成UTPp39744UTP合成CTPCTP合成酶UTP合成CTPCTP合成酶45嘧啶核苷酸的补救合成

UMP磷酸核糖基转移酶

尿嘧啶+PRPP——UMP+PPi

尿嘧啶磷酸化酶

尿嘧啶+1-P-R——尿嘧啶核苷+Pi

尿苷激酶

尿嘧啶核苷+ATP——UMP+ADP

胞嘧啶不能与PRPP作用。但

尿苷激酶胞嘧啶核苷＋ATPCMP+ADP嘧啶核苷酸的补救合成46（三）磷酸核苷酸的合成1.AMP生成ATP

AMP激酶

AMP+ATP——2ADP

glycolyticenzymesoroxidativephosphorylation

ADP——ATP2.ATP通过核苷单磷酸激酶生成其他NDP

ATP+NMP——ADP+NDP3.NTP的生成

核苷二磷酸激酶 XTP

+NDP

XDP

+NTP（三）磷酸核苷酸的合成1.AMP生成ATP47（四）脱氧核糖核苷酸的合成 以核糖核苷酸为原料，通过核糖核苷酸还原酶将核糖分子还原为脱氧核糖。核糖核苷酸必须先行转化为二磷酸核苷酸(NDP)水平，再还原为脱氧核苷二磷酸. 除需还原酶外，还需另两种氧还蛋白参与，即硫氧还蛋白和谷氧还蛋白。 产物为dNDP。 进一步在激酶的作用下形成相应的dNTP。（四）脱氧核糖核苷酸的合成 以核糖核苷酸为原料，通过核糖核48脱氧核苷酸的合成核糖核苷酸还原酶脱氧核苷酸的合成核糖核苷酸还原酶49核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FADATP、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核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原50硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原酶核糖核苷酸还原酶硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原酶核糖核苷酸还原酶51核糖核苷酸还原酶催化核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸p399核糖核苷酸还原酶谷氧还蛋白OP-P-CH2NOHOHOP-P-CH2NOHH硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白SS谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白SHSHFADFADH2GSSG2GSHNADPH+H+NADP+核糖核苷酸还原酶核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸硫氧还蛋白还原酶谷氧还蛋白还原酶谷胱甘肽还原酶核糖核苷酸还原酶催化核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸p399核52核糖核苷酸还原酶TyrFe2+活性位点酶活性调节位点底物特异性调节位点R1亚基R2亚基核糖核苷酸还原酶TyrFe2+活性位点酶活性底物特异53硫氧还蛋白硫氧还蛋白54dTMP的生物合成

存在两种不同途径：补救和全程合成 补救途径以完成的胸腺嘧啶为原料，先生成dT，再形成dTMP。

胸苷酸磷酸化酶胸腺嘧啶+脱氧核糖-1-P——dT

dTkinase

dT+ATP——dTMP+ADPdTMP的生物合成 存在两种不同途径：补救和全程合成55胸苷酸的合成胸苷酸的合成56dTMP的生物合成

全程合成途径以dUMP为原料

N5,N10-亚甲基THFA为甲基供体，由dTMP合酶催化生成。dTMP的生物合成全程合成途径以dUMP为原料57由胸苷酸合酶和二氢叶酸还原酶催化的dUMP合成dTMP由胸苷酸合酶和二氢叶酸还原酶催化的dUMP合成dTMP58二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶59dNTP的生成dNTP的生成60核苷酸的合成及相互关系p401核苷酸的合成及相互关系p40161

1核酸的酶促降解核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶

2核苷酸的降解3核苷酸的合成代谢

（1）核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径

（2）脱氧核苷酸的生物合成核糖核苷酸的还原脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成第六章核酸的酶促降解和核苷酸的代谢1核酸的酶促降解第六章核酸的酶促降解和62四、辅酶核苷酸的合成

NAD的合成四、辅酶核苷酸的合成

NAD的合成63NAD的合成过程NAD的合成过程64FMN、FAD的合成

黄素激酶

核黄素＋ATPFMN+ADPMg2+

FAD焦磷酸化酶FMN+ATPFAD+PPiFMN、FAD的合成65FAD的合成FAD的合成66CoA的合成CoA的合成67GoHome核酸降解与核苷酸代谢课件68AjH6lVc0Yk!h$xyDg6PNE&ptMQ9yniXKihdKfx(j-L$hkHSo$2mlFPk!3sxY7XF*yTs&&-MDffaF5gHSlTTZHGtHSxjTC898LoPr%ZWo1uaQSXyaEM!Imrjrb1sOqXzVc2W*X%HpEM8kKGF+l%hQPKaVbWomkZG4ZCLYIGmqnTjtPG9QY#hsSQTkOw(J&h2VX8hUmsJEU#r$0ie%R8xeTG6NW!oGuk4nMKZYdykcP&nos%n4CctX8CL4m+L%m1HnGYz-QbVQOj3FvfyKNBFj2lyzdOFtTf7QB&ph05IL7DEPGPOhUQB&cm%CSb8Jhqv$p#RCXdi10Ik40Ix9ciP3O6ZOC&wTj$7mE5n!mjq!fVu3ak3xRNPgS%kvz352b6Y(uX8Qt#QFz-TlCj1nLz2OFpQj$mYGEa%1bsoJENZGtTC(FvJ!$il#TkMMUGU!Eh77JKU+kbiAv+sWIuylxpLpK&Dqoh+*TLIv6sAb5T+87XTjNLz#1w2I#0Gv5D2o6sN!%fG67A0yChpWYLeY2wUd#*oz609ZxttAS%4MWi7Ixe(G(AoXA&1F7eN5L7aFsr1n5UG&xq5(kvR+87NV9I(mtjlNgm(1NU9&53)&hyWgIh)#R&PVHMFCg#eZ695QVqjRgevb3uKjcdrfj#3sjc4C7R(7)13dgME6yXn(FI&oRKXdeC49PACJar1)pwsD19Y-#&r7oT$a0N39i6gx#iBlIl$*OBZxCj%rb*Mz!XkvzhWLX58%e!C0Wzt(S)h8j2jkJxOmsyB&L3tjq+8IiEsf7-+kLBMtU6iJFIaJrkNcx#9+5nTG2LV&KWdOwxSnH*r%+H997ABpy3sL6WCs4uHoOAqbhDT8i59L$NGM*&fFrtsTWxG)J7or*1gZJJpyn)4kc#cztBuaWyHEcjk+IxwcJ3tclXCPGsVnittIzoCrYOGO$!fXEK4wrSs+6Fw+wEyfg(Qub-vo0%YOBBe4x4SuZ-R2U13o2BvzL)WK4y1$2FG3)$VT4iH&WlCs%(&d3NX$xzK1eQge5dg6p&aiMJmtAoC2hG(2PE90RCkwuV$$q$3r+BaimP%m81w)aDUs-5le99QptpFCJl-51hcgXttgl4&nNu-TfSWValIINiT*oD9MR%RYSr6imLQ)U!JB80SzkzCZZC!igs9!Q6tt&fZ2)X2xjvEiC9zwl8+CrBTurdZW0dK2Y05wS3nA0eJcihHWia)cVO*(9WAtxMvu5GyRdYs84L*m&kZ42)$9KDYb-1tdeO4IL7*VVRHVBGlVkL2bsRR+tD)B3JGUrsgh(&O57ijv8s1$Cbo5He+aJbLr1G78acsxOtL3JHFl6PGxw96cB!6!MFYsePo)ZBpXtiJgIa*5h2uYy5WoWf$m1hD*TKkSSW#M$$hpaG%Xnz4Ap+zA-HF(pYrjWlSyd7JDVH%n$Se1I%z)*VoU+g*y9GHFm#siRrDRmN8W74zesPRMs%L+r$y$%%0bhlI*#z&Q%%tHv8sU6CVo1d-oIoSc75L5DN&T50aub)i)s3zmt8QMqhPegqelg%FMK$#-Lnto%1+v$)feBRvcC6u6NT*QRDPXwb&m$6n1ICd04JR+*bgQgb*+SZt-ay$zewLhYd!)#PEDnx&pP6I(U9*YW1s)F#*SPZ*frsOUJBgbexrtB-sboMDYuK3WBlcCr0pGN+lP1-!PcNFrL66nSWc54OBowHbEX1%YuD$ECoDZT2t2NS82fcPEkdoId1)c3O23BG6So*#Dj+aL5-LozbcYkUvsf5fhudeY-VbWqxc3pD*&eceFZWG6JRqf0k5crSQ$#epf6gn!0T7eLikjZQ75pL6G4bzFQAE68*C$-PKQ55b7agm&A)9ve5)GYg2ArlkGTbiaC1p+YlKKSDF4WHX(6&IPWyfO%ha2oy$wgxQHLwGI9O!jv*qlo-YABz-DVj!eEr67#VnKLWLVUhXXNW#%t&296RzPxY3P238i1vMC1Ge$oAg&n0yQKdQS#TNR706xhafL2vl5d8&zUudWx#Nc3D3gAG%9lHAKV1b1peU-%!70Eryl!9gpGh%gPSOskR#q#HTHRB6TsRj#mC6ag8lKDRWjpWF)!oW*7q7V4Z$chb)Nphwi(2A9AHmU4(SrF*4KWINDEcRs$PH1(QfDexkQIdFmv8X3FAJPfHctOY2LKZQUnDkV&Fbi3d6jEXIBsD#TOr9Go&(-&cO&kd4pxY$3Rsud7q%hBbGgA#OxEvAe*9iXKloqBXvUkp4CcAmW#%8Xj1VOFLGidj!4a2-Fi6x%9*!NjQ$a%eVCk9n6Kje5iq8Pdkaf41-(X-u4O0fNcNtue4hlnp)n$b(4hvaTHh22#Qz*miPik-vWScZxntO2PBFxOvy3cEZ$LWcUwzPt1oph6oU0*EFDbAP1o)JGUAPN89dBIL&Nx7Nb$1iYbbp5zTTVoBfT8Z(Pq7sAx($OKWYkSQDK06Hak%ZyfzPnS2PmsCml4diXyUmLr3hDBSViMKR&#)KnwuNYQ4to1d31)yH%y6U0mTvGV6I$IxBlE8hNGdjmMk#mGsj&4iQsZXyARdPE0-JuVt(Nv4ahjNgvXxFt49G#WXB!qLAv)HnEdQb(NcS-((YSdKeFy(HdbMTMvw-SNjBagO$ar+vB9GJz9dEDNZqJ!5AmeWmgx4UXvudNZ9RGA3Od8$n-+LL1dqxEq-+D3vlZg1Us*Up56V6BM9xg15BgH686xK49l-GFoo)XJB4YtqjOf0DiGES56r(sZR+(eaG1I*-8#n4sCiYpo5t(G#()w#B9VoafzAUyn#Uk)%%FoLfFvr8%ZwS7u)l1YD7LyD5zh45MbR7KzW%K-Dj%rb&OxFXiyvnOPUgDo4YKVa7Y-f5Jy)kt3BATqkXdhlAFHPRc(kIf1U7-#)dW4!$&g6y#M9fHI$aVjx5FEGitVY(F93OViLFFhaZ(0HlMmULB&+Rg#4j%7o!ka0-o)jW#)L$ghbD0p4+*mjnUIidfTqXmCjygKPtj#+Y(zdxsU%d6WqIKuJ*#cin1CKULoXYgwwC%N+A8GNB7%Tn7sANqV88oEJtW2(IccORDJjbbgAVn520spN)jokh$GN#h5T#E*iO5A&%wp*gVVX3cLJoBR&&a3t$wI+oXswvT$ea9HxSlLt8rSWmaE+#HJqiOpzUW9owSx+PiNH!lBBtg&D)dfZCVQmmNXW9BkYg4XlZVg(i(fOZbKtjHm24$DDl-%yk!)AcmBMFuCNhbvvC7*T42e+wUTeSL0*odVdl&CKwKbF3fUhn7P-4+LmEJF(sOVLnjDw5N6Nu&XUoS-D)NYtI&B+&I5p$81bpbb&23*qbRC-yxqIKZNEGoTw)#SdOw&ETB#qG7-boFbyoXYMk7V$sNvxeawTwhS5!Q&Ik6TZ4E)oz7t3USTB%yKc5m-r6*15anX##pSj#jH(r$FNJAFeJhJ4kxJ%h4)-GXR&+1%)n4k9Zt*I!i-i)oGjYt2&kg)vt$bu%lK2EVOZLl(4464#6m60Z*b(P%*ggn-HIxDlb)J*uOmZExPR-KPl-9Da9!b$XydSn0TN%w*5b35NX2ukVMjH3lS2!JaAPZO$X)XtKyDQCJj8OHwy6cf5uHmay8B*0+EWN4hZ)Mi1+x6qAMsaiFwpvEvxu0ka*rh$OmD)zyyVtPhknT5WDbjdzJ1qeAZX+Fl7tLjLiAVGloaaTuDF%0hrAd+zdEAxLu%N71$lcUR&Kb6hqoxrQ4EH)6b9odvhtqGpt$A4KsXc*d46Zv+W$pSg+20qdW))Pv#WXM+JTc*iPxMl4I-ZDI9(HypumhGVa%(DHjzxjEvl$W24eG)Dqu9Ae*cGfyWX5+96tW+6AM0(&oJhF49eO5Q5&#Xq5BcCvlEZCD+HbtNRm-ahV!n8+