生物化學(xué)核苷酸代謝

1、第八章第八章 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 核苷酸代謝核苷酸代謝一一 核酸的酶促降解核酸的酶促降解二二 核苷酸的分解代謝核苷酸的分解代謝三三 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成一一 核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸核酸核酸酶核酸酶單核苷酸單核苷酸核苷酸酶核苷酸酶核苷核苷嘧啶（嘌呤）嘧啶（嘌呤）核糖（脫氧核糖核糖（脫氧核糖）核苷酶核苷酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤嘧啶（嘌呤）核糖核糖-1-磷酸磷酸脫氧核糖脫氧核糖-1-1-磷酸磷酸核糖核糖-5-磷酸磷酸磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑醛縮酶醛縮酶乙醛乙醛3-3-磷酸磷酸- -甘油醛甘油醛核酸水解酶的分類核酸水解酶的分類 3 3按磷酸二酯鍵斷裂的方式按

2、磷酸二酯鍵斷裂的方式 4 4其它：如雙鏈酶、單鏈酶等其它：如雙鏈酶、單鏈酶等 1 1底物：核糖核酸酶（底物：核糖核酸酶（ribonuclease, RNaseribonuclease, RNase） 脫氧核糖核酸酶（脫氧核糖核酸酶（deoxyribonuclease, DNasedeoxyribonuclease, DNase） 2 2作用方式：核酸內(nèi)切酶（作用方式：核酸內(nèi)切酶（endonucleaseendonuclease） 核酸外切酶（核酸外切酶（exonucleaseexonuclease） 限制性內(nèi)切酶（限制性內(nèi)切酶（restriction endonuclease） 簡(jiǎn)稱限制酶簡(jiǎn)稱

3、限制酶 1979年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn) 限制性內(nèi)切酶主要降解外源的未經(jīng)特限制性內(nèi)切酶主要降解外源的未經(jīng)特殊修飾的殊修飾的DNA，不降解自身，不降解自身DNA，對(duì)自，對(duì)自身起了保護(hù)作用。身起了保護(hù)作用。（1 1）限制性內(nèi)切酶的特征）限制性內(nèi)切酶的特征 具有嚴(yán)格的堿基專一性，有專一的識(shí)別順序、切點(diǎn)具有嚴(yán)格的堿基專一性，有專一的識(shí)別順序、切點(diǎn) 粘性未端，平整末端粘性未端，平整末端 （2）限制性內(nèi)切酶的命名）限制性內(nèi)切酶的命名 EcoRI 為大腸桿菌屬名的第一個(gè)字母為大腸桿菌屬名的第一個(gè)字母種名頭兩個(gè)字母種名頭兩個(gè)字母所有大腸桿菌的菌株所有大腸桿菌的菌株一類酶一類酶的編號(hào)的編號(hào) （3）限制性內(nèi)切酶舉例）限制性內(nèi)

4、切酶舉例 二、核苷酸的分解代謝二、核苷酸的分解代謝 堿基的分解堿基的分解嘌呤堿（嘌呤堿（purine, Pu） 嘧啶堿（嘧啶堿（pyrimidine, Py） 1. 1. 嘌呤堿的分解（見課本嘌呤堿的分解（見課本P261P261）NNNHNNH2次黃嘌呤次黃嘌呤尿素尿素NH3 + CO2鳥嘌呤鳥嘌呤RNH2（微生物）（微生物） 黃嘌呤黃嘌呤 尿酸（醇式）尿酸（醇式）2.嘧啶堿的分解嘧啶堿的分解（見（見P262）NNHNH2ONH3NHNHOO二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶還原還原H2O（開環(huán)）（開環(huán)）脲基丙酸脲基丙酸H2O 丙丙AA堿基代謝的終產(chǎn)物堿基代謝的終產(chǎn)物尿酸尿酸靈長類，短毛狗，鳥類、爬蟲類、靈

5、長類，短毛狗，鳥類、爬蟲類、軟體動(dòng)物、海鞘類、昆蟲軟體動(dòng)物、海鞘類、昆蟲尿囊素尿囊素 哺乳動(dòng)物（靈長類除外）、腹足類哺乳動(dòng)物（靈長類除外）、腹足類尿囊酸尿囊酸 硬骨魚硬骨魚尿素尿素 大多數(shù)魚類、兩棲類、淡水瓣鰓類大多數(shù)魚類、兩棲類、淡水瓣鰓類氨氨 甲殼類、咸水瓣鰓類甲殼類、咸水瓣鰓類三、核苷酸的生物合成三、核苷酸的生物合成 概述：概述： 從頭合成從頭合成基本途徑基本途徑 半合成（補(bǔ)救合成）半合成（補(bǔ)救合成）核苷酸合成的兩條途徑核苷酸合成的兩條途徑核糖、氨基酸、核糖、氨基酸、CO2、NH3核糖核苷酸核糖核苷酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸輔酶輔酶RNA核苷核苷堿基堿基脫氧核苷脫氧核苷DNA一）一） 嘌呤核

6、苷酸的從頭合成嘌呤核苷酸的從頭合成CO2Asp一碳單位一碳單位甲酰甲酰FH4Gln的酰胺氮的酰胺氮甘氨酸甘氨酸一碳單位一碳單位甲酰甲酰FH4N1C4C5C6C2N3C8N7N91 1、母核各原子的來源、母核各原子的來源2 、從頭合成途徑、從頭合成途徑v5磷酸核糖磷酸核糖1焦磷酸的合成焦磷酸的合成（PRPP）POHOHOHOP-OCH2OH OOHOP-OCH2PATP AMP磷酸核糖焦磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸激酶Mg2+來源？來源？3 3 嘌呤核苷酸合成特點(diǎn)：嘌呤核苷酸合成特點(diǎn)：1.合成合成IMP是在是在PRPP的基礎(chǔ)上，逐個(gè)增加原子，直到全的基礎(chǔ)上，逐個(gè)增加原子，直到全部閉環(huán)成部閉環(huán)成IMP。

7、2.從第二步反應(yīng)起，從第二步反應(yīng)起，C1的構(gòu)型由的構(gòu)型由型轉(zhuǎn)為型轉(zhuǎn)為型，并一直型，并一直保持到最后。保持到最后。3.FH4作為一碳單位的載體起著重要的作用。作為一碳單位的載體起著重要的作用。4.反應(yīng)從反應(yīng)從5磷酸核糖開始合成一分子磷酸核糖開始合成一分子IMP，需要消耗由，需要消耗由5分子分子ATP提供的提供的6分子高能磷酸鍵。分子高能磷酸鍵。5.反應(yīng)經(jīng)過反應(yīng)經(jīng)過2次閉環(huán)，第一次脫水閉環(huán)形成咪唑環(huán)，第二次閉環(huán)，第一次脫水閉環(huán)形成咪唑環(huán)，第二次脫水閉環(huán)形成嘧啶環(huán)。次脫水閉環(huán)形成嘧啶環(huán)。6.IMP合成過程中，各原子加入順序是：合成過程中，各原子加入順序是： N9; C4,C5,N7; C8; N3;

8、 C6; N1; C2。N1C4C5C6C2N3C8N7N9R-PO IMP（次黃嘌呤核苷酸）（次黃嘌呤核苷酸）4 、腺嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)化、腺嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)化 AMP 和和 GMP 的生成的生成RPRPAMPGMP二）嘧啶核苷酸的從頭合成二）嘧啶核苷酸的從頭合成CO2NH3AspN3C5N1C2C4C6氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸嘧啶核苷酸合成特點(diǎn)：嘧啶核苷酸合成特點(diǎn)：1.1.合成過程先以合成過程先以COCO2 2,NH,NH3 3,Asp,Asp形成嘧啶環(huán)后再與形成嘧啶環(huán)后再與PRPPPRPP反應(yīng)合成尿苷酸（反應(yīng)合成尿苷酸（UMP UMP ） 。2.2.天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（

9、E.coli E.coli aspartate aspartate transcarbamylasetranscarbamylase, ,ATCaseATCase）催化氨甲酰催化氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成氨甲酰天冬氨酸是一個(gè)別磷酸和天冬氨酸合成氨甲酰天冬氨酸是一個(gè)別構(gòu)酶，活性受構(gòu)酶，活性受ATPATP的激活，受的激活，受CTPCTP的抑制。的抑制。3.3.乳清酸是一個(gè)重要的中間產(chǎn)物，是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。乳清酸是一個(gè)重要的中間產(chǎn)物，是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。胞嘧啶核苷酸的合成：胞嘧啶核苷酸的合成：UMP-UDP-UTP-CTP-CDP-CMPUMP CMPCTP合成酶合成酶 核苷酸的補(bǔ)救合成核苷酸的補(bǔ)救合成（三）核

10、苷酸轉(zhuǎn)化為核苷三磷酸（三）核苷酸轉(zhuǎn)化為核苷三磷酸（d）NMP + ATP （d）NDP +ADP（d）NDP + ATP （d）NTP + ADP（四）脫氧核苷酸的合成（四）脫氧核苷酸的合成不是以脫氧核糖為起始物合成的，而是在不是以脫氧核糖為起始物合成的，而是在核苷二核苷二磷酸磷酸的基礎(chǔ)上核糖脫氧來完成的。的基礎(chǔ)上核糖脫氧來完成的。UDP（d）UDP還原型硫氧還蛋白還原型硫氧還蛋白氧化型硫氧還蛋白氧化型硫氧還蛋白NDP還原酶還原酶NADPH + H+NADP+N-A;C;G;U五）胸苷酸的合成五）胸苷酸的合成 1 .UMP UDP dUDP dUMP dTMP-O+CH32 . T + 脫氧核

11、糖脫氧核糖1磷酸磷酸 胸苷磷酸胸苷磷酸胸苷磷酸化酶胸苷磷酸化酶胸苷胸苷ATP dTMP +ADP 胸苷激酶胸苷激酶IMPAMP GMPUMPADP GDP ATP GTP dADPdGDPdATPdGTPUDPUTPCTPdUDPCDPCMPdCDPdCTPdUMPdTMP dTDP dTTP 一、選擇題一、選擇題1、嘌呤環(huán)中第、嘌呤環(huán)中第4位和第位和第5位碳原子來自下列哪種化合物？位碳原子來自下列哪種化合物？（ ） A、甘氨酸、甘氨酸 B、天冬氨酸、天冬氨酸 C、丙氨酸、丙氨酸 D、谷氨酸、谷氨酸2、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位位N原子來自（原子來自（ ）A、Gly B

12、、Gln C、ASP D、甲酸、甲酸3、dTMP合成的直接前體是：（合成的直接前體是：（ ）A dUMP B、TMP C、TDP D、dUDP答答: 痛風(fēng)是由于尿酸的非正常代謝引起痛風(fēng)是由于尿酸的非正常代謝引起的，尿酸是人體內(nèi)嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物，的，尿酸是人體內(nèi)嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物，由于氨基酸是嘌呤和嘧啶合成的前體，所由于氨基酸是嘌呤和嘧啶合成的前體，所以食用富含蛋白質(zhì)飲食有可能會(huì)導(dǎo)致過量以食用富含蛋白質(zhì)飲食有可能會(huì)導(dǎo)致過量尿酸的生成，引起痛風(fēng)病。尿酸的生成，引起痛風(fēng)病。用兩組人作一個(gè)實(shí)驗(yàn)，一組人的飲食主要是肉食，另一組人主要是米飯。哪一組人發(fā)生痛風(fēng)病的可能性大？為什么？為什么一種嘌呤和嘧啶生物合成的抑制為什么一種嘌呤和嘧啶生物合成的抑制劑往往可以用作抗癌藥和劑往往可以用作抗癌藥和/或抗病毒藥？或抗病毒藥？答：因?yàn)樵S多癌細(xì)胞的特點(diǎn)是快速生長，需要供答：因?yàn)樵S多癌細(xì)胞