生物化學核酸的降解和核苷酸代謝

1、會計學1生物化學核酸的降解和核苷酸代謝生物化學核酸的降解和核苷酸代謝腺嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤鳥嘌呤次黃嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤黃嘌呤腺嘌呤脫氨酶腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸尿酸尿酸尿酸尿囊素尿囊素尿囊酸尿囊酸尿酸氧化酶尿酸氧化酶尿囊酸酶尿囊酸酶尿囊素酶尿囊素酶脲酶脲酶黃嘌呤黃嘌呤乙醛酸乙醛酸 靈長類、鳥類：靈長類、鳥類： 尿酸尿酸其他哺乳動物、軟體動物：其他哺乳動物、軟體動物： 尿囊素尿囊素 硬骨魚：硬骨魚： 尿囊酸尿囊酸 軟骨魚和兩棲類：軟骨魚和兩棲類： 尿素尿素 大多數(shù)海洋無脊椎動物：大多數(shù)海洋無脊椎動物： 氨和氨和CO2 （如甲殼類動物）（

2、如甲殼類動物）（隨尿液排出）（隨尿液排出）胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶-脲基丙酸脲基丙酸-丙氨酸丙氨酸胞嘧啶胞嘧啶脫氨酶脫氨酶二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶脫氫酶脫氫酶二氫尿二氫尿嘧啶酶嘧啶酶脲基丙酸酶脲基丙酸酶-脲基異丁酸脲基異丁酸 -氨基異丁酸氨基異丁酸二氫胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶（一）嘌呤核苷酸的生物合成（一）嘌呤核苷酸的生物合成嘌呤環(huán)各元素的來源嘌呤環(huán)各元素的來源 各種嘌呤核苷酸的合成是先合成次黃嘌呤核各種嘌呤核苷酸的合成是先合成次黃嘌呤核苷酸，再轉(zhuǎn)變成各種嘌呤核苷酸。此途徑叫嘌呤苷酸，再轉(zhuǎn)變成各種嘌呤核苷酸。此途徑叫嘌呤核苷酸的從頭合成途徑核苷酸的從頭合成途徑（de

3、 novo synthesis pathway）。）。 次黃嘌呤核苷酸的合成是在磷酸核糖上合成次黃嘌呤核苷酸的合成是在磷酸核糖上合成次黃嘌呤的，而不是先合成次黃嘌呤，再與磷酸次黃嘌呤的，而不是先合成次黃嘌呤，再與磷酸核糖結(jié)合的。核糖結(jié)合的。焦磷酸激酶焦磷酸激酶PRPP5-5-磷酸核糖磷酸核糖-焦磷酸焦磷酸5-5-磷酸核糖磷酸核糖-胺胺甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸 甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)酰胺酶轉(zhuǎn)酰胺酶合成酶合成酶轉(zhuǎn)甲酰基酶轉(zhuǎn)甲?；福ㄗ⒁廪D(zhuǎn)酰胺后核糖（注意轉(zhuǎn)酰胺后核糖1 1位構(gòu)型的變化）位構(gòu)型的變化）甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒甲酰甘氨脒核苷酸核苷酸5-5-氨基

4、咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-（N-N-琥珀基）琥珀基）氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸合成酶合成酶合成酶合成酶羧化酶羧化酶合成酶合成酶接前頁接前頁5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-（N-N-琥珀基）琥珀基）氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰胺氨咪唑甲酰胺氨咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黃嘌呤次黃嘌呤核苷酸核苷酸裂解酶裂解酶轉(zhuǎn)甲酰基酶轉(zhuǎn)甲?；负厦负厦附忧绊摻忧绊摯吸S嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸天冬氨酸天冬氨酸腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸腺苷酸腺苷酸合成酶合成

5、酶裂解酶裂解酶延胡索酸延胡索酸黃嘌呤核苷酸黃嘌呤核苷酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 鳥苷酸鳥苷酸 谷氨酸谷氨酸次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸 黃嘌呤核苷酸黃嘌呤核苷酸合成酶合成酶脫氫酶脫氫酶 生物體內(nèi)除了能以簡單前體物質(zhì)生物體內(nèi)除了能以簡單前體物質(zhì)“從頭合成從頭合成”（de novo synthesis）核苷酸外，還能利用）核苷酸外，還能利用游離游離的的堿基和核糖合成核苷酸。這個途徑稱為堿基和核糖合成核苷酸。這個途徑稱為“補救補救途徑途徑”（salvage pathway）。）。核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶腺苷激酶腺苷激酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶只有腺苷酸能以上述方式產(chǎn)生，其他

6、核苷酸只能按以下反應(yīng)產(chǎn)生。只有腺苷酸能以上述方式產(chǎn)生，其他核苷酸只能按以下反應(yīng)產(chǎn)生。 Lesch-Nyhan綜合征是一種與綜合征是一種與X染染色體連鎖的遺傳代謝病，患者先天性缺色體連鎖的遺傳代謝病，患者先天性缺乏次黃嘌呤（鳥嘌呤）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶乏次黃嘌呤（鳥嘌呤）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（HGPRT）。這種缺陷是伴性的隱性遺）。這種缺陷是伴性的隱性遺傳性狀，主要見之于男性。由于鳥嘌呤傳性狀，主要見之于男性。由于鳥嘌呤和次黃嘌呤補救途徑障礙，產(chǎn)生過量的和次黃嘌呤補救途徑障礙，產(chǎn)生過量的尿酸，導致腎結(jié)石和痛風。這些癥狀可尿酸，導致腎結(jié)石和痛風。這些癥狀可通過別嘌呤醇（次黃嘌呤的類似物）對通過別嘌呤醇（次黃嘌

7、呤的類似物）對黃嘌呤氧化酶的抑制而得到緩解。黃嘌呤氧化酶的抑制而得到緩解。 Lesch-Nyhan綜合征更嚴重的后果綜合征更嚴重的后果是自殘肢體。是自殘肢體。 患者上床入睡時健康狀況良好。清晨二時左右，他因大腳患者上床入睡時健康狀況良好。清晨二時左右，他因大腳指劇痛而早醒：較少見的是腳后跟、踝或腳背劇痛。這種痛苦指劇痛而早醒：較少見的是腳后跟、踝或腳背劇痛。這種痛苦簡直好像關(guān)節(jié)脫位一樣，但是患部的感覺又好像澆了冷水。隨簡直好像關(guān)節(jié)脫位一樣，但是患部的感覺又好像澆了冷水。隨之而來的是寒戰(zhàn)和哆嗦，還有一點發(fā)燒。開始本來不算太厲害之而來的是寒戰(zhàn)和哆嗦，還有一點發(fā)燒。開始本來不算太厲害的疼痛這時變得更

8、為嚴重。隨著這種痛苦程度的增加，寒戰(zhàn)和的疼痛這時變得更為嚴重。隨著這種痛苦程度的增加，寒戰(zhàn)和哆嗦也加重。過了一段時間之后，這種現(xiàn)象達到高峰，患部涉哆嗦也加重。過了一段時間之后，這種現(xiàn)象達到高峰，患部涉及跗骨和跖骨及其韌帶。忽而是韌帶劇烈拉伸和撕裂，或而是及跗骨和跖骨及其韌帶。忽而是韌帶劇烈拉伸和撕裂，或而是一陣劇痛，現(xiàn)在又是一種重壓和繃緊感。這時患部的感覺如此一陣劇痛，現(xiàn)在又是一種重壓和繃緊感。這時患部的感覺如此敏銳和強烈，它甚至經(jīng)受不住被子的重量，也受不住一個人在敏銳和強烈，它甚至經(jīng)受不住被子的重量，也受不住一個人在屋里走動時所引起的刺耳聲。整個夜晚都在痛苦、失眠、患部屋里走動時所引起的刺耳

9、聲。整個夜晚都在痛苦、失眠、患部轉(zhuǎn)動和在不斷地改變姿勢中渡過；輾轉(zhuǎn)翻身和關(guān)節(jié)疼痛同樣地轉(zhuǎn)動和在不斷地改變姿勢中渡過；輾轉(zhuǎn)翻身和關(guān)節(jié)疼痛同樣地持續(xù)不斷，而到惡性發(fā)作的時候，更加的嚴重。持續(xù)不斷，而到惡性發(fā)作的時候，更加的嚴重。氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸嘧啶環(huán)各元素的來源嘧啶環(huán)各元素的來源 與嘌呤核苷酸的從頭合成不同，在從頭合與嘌呤核苷酸的從頭合成不同，在從頭合成嘧啶核苷酸時，先合成嘧啶化合物乳清酸，成嘧啶核苷酸時，先合成嘧啶化合物乳清酸，再與磷酸核糖焦磷酸（再與磷酸核糖焦磷酸（PRPP）結(jié)合成為乳清苷）結(jié)合成為乳清苷酸，然后脫羧成為尿嘧啶核苷酸。其他嘧啶核酸，然后脫羧成為尿嘧啶核苷酸。

10、其他嘧啶核苷酸是由尿苷酸轉(zhuǎn)變而來。苷酸是由尿苷酸轉(zhuǎn)變而來。轉(zhuǎn)氨甲酰酶轉(zhuǎn)氨甲酰酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸二氫乳清酸脫氫酶脫氫酶 乳清酸乳清酸 二氫乳清酸二氫乳清酸氨甲酰氨甲酰天冬氨酸天冬氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 天冬氨酸天冬氨酸嘧啶合成所嘧啶合成所需的氨甲酰需的氨甲酰磷酸由細胞磷酸由細胞溶膠中的氨溶膠中的氨甲酰磷酸合甲酰磷酸合成酶成酶催化催化合成。合成。 乳清苷酸乳清苷酸 尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸乳清酸乳清酸焦磷酸化酶焦磷酸化酶脫羧酶脫羧酶UMP激酶激酶核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶CTP合成合成酶酶UTPCTP尿嘧啶轉(zhuǎn)尿嘧啶轉(zhuǎn)變成胞嘧變成胞嘧啶必須在啶必須在核苷三磷核苷三磷酸的水平酸的

11、水平上進行。上進行。UMP磷酸核糖磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶尿苷磷酸化酶尿苷磷酸化酶尿苷激酶尿苷激酶尿苷激酶尿苷激酶 脫氧核糖核苷酸是脫氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸還原產(chǎn)生由核糖核苷酸還原產(chǎn)生的。在生物體內(nèi)，的。在生物體內(nèi)，ADP、GDP、CDP和和UDP四四種核糖核苷酸都可以被種核糖核苷酸都可以被還原成相應(yīng)的脫氧核糖還原成相應(yīng)的脫氧核糖核苷酸。催化此反應(yīng)的核苷酸。催化此反應(yīng)的酶稱為核糖核苷酸還原酶稱為核糖核苷酸還原酶。酶。 核糖核苷酸還原酶由核糖核苷酸還原酶由R1和和R2兩個亞基組成，在有兩個亞基組成，在有Mg2+存在時該酶才有活性。存在時該酶才有活性。R1亞基含有兩條相同的多亞基含有兩條相同的多肽

12、鏈，每條多肽鏈上有兩個別構(gòu)調(diào)節(jié)位點。一個調(diào)節(jié)肽鏈，每條多肽鏈上有兩個別構(gòu)調(diào)節(jié)位點。一個調(diào)節(jié)位點結(jié)合效應(yīng)物后影響對底物的特異性，另一個調(diào)節(jié)位點結(jié)合效應(yīng)物后影響對底物的特異性，另一個調(diào)節(jié)位點結(jié)合效應(yīng)物后調(diào)節(jié)酶的活性。每條肽鏈上還含有位點結(jié)合效應(yīng)物后調(diào)節(jié)酶的活性。每條肽鏈上還含有一對參與催化氧化還原反應(yīng)的巰基。一對參與催化氧化還原反應(yīng)的巰基。R2亞基也含有兩亞基也含有兩條相同的肽鏈，每一條肽鏈上有一個參與催化氧化還條相同的肽鏈，每一條肽鏈上有一個參與催化氧化還原反應(yīng)的酪氨酸殘基和一個雙核鐵輔因子。原反應(yīng)的酪氨酸殘基和一個雙核鐵輔因子。Tyr122ATP激活激活dATP抑制抑制圖中三個圖中三個Cys都

13、屬于都屬于R1，Cys439受受R2的的Tyr122作用產(chǎn)生自由作用產(chǎn)生自由基?；?。AMP激酶激酶核苷二磷酸核苷二磷酸激酶激酶脫氧核糖基轉(zhuǎn)移酶脫氧核糖基轉(zhuǎn)移酶有有4種針對不同種針對不同NMP的的激酶激酶此酶特異性不強此酶特異性不強此酶可以使堿基與脫氧核苷上的堿基交換此酶可以使堿基與脫氧核苷上的堿基交換胸腺嘧啶核苷酸合酶胸腺嘧啶核苷酸合酶二氫葉酸還原酶二氫葉酸還原酶絲氨酸絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶羥甲基轉(zhuǎn)移酶dTMPdUMP（一）嘌呤核苷酸的生物合成（一）嘌呤核苷酸的生物合成嘌呤環(huán)各元素的來源嘌呤環(huán)各元素的來源5-5-磷酸核糖磷酸核糖-焦磷酸焦磷酸5-5-磷酸核糖磷酸核糖-胺胺甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨

14、酰胺核苷酸 甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)酰胺酶轉(zhuǎn)酰胺酶合成酶合成酶轉(zhuǎn)甲酰基酶轉(zhuǎn)甲?；福ㄗ⒁廪D(zhuǎn)酰胺后核糖（注意轉(zhuǎn)酰胺后核糖1 1位構(gòu)型的變化）位構(gòu)型的變化）甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒甲酰甘氨脒核苷酸核苷酸5-5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-（N-N-琥珀基）琥珀基）氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸合成酶合成酶合成酶合成酶羧化酶羧化酶合成酶合成酶接前頁接前頁 生物體內(nèi)除了能以簡單前體物質(zhì)生物體內(nèi)除了能以簡單前體物質(zhì)“從頭合成從頭合成”（de novo synthesis）核苷酸外，還能利用）核苷酸外，還能利用游離游離的的堿基和核糖合成核苷酸。這個途徑稱為堿基和核糖合成核苷酸。這個途徑稱為“補救補救途徑途徑”（salvage pathway）。）。 Lesch-Nyhan綜合征是一種與綜合征是一種與X染染色體連鎖的遺傳代謝病，患者先天性缺色體連鎖的遺傳代謝病，患者先天性缺乏次黃嘌呤（鳥嘌呤）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶乏次黃嘌呤（鳥嘌呤）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（HGPRT）。這種