核酸的降解和核苷酸代謝

關(guān)于核酸的降解和核苷酸代謝第一頁，共四十四頁，2022年，8月28日◆食物中的核酸，經(jīng)腸道酶系降解成各種核苷酸，再在相關(guān)酶作用下，分解產(chǎn)生嘌呤、嘧啶、核糖、脫氧核糖和磷酸，然后被吸收。◆吸收到體內(nèi)的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利用，合成核苷酸?！羧撕蛣游锼璧暮怂釤o須直接依賴于食物，只要食物中有足夠的磷酸鹽，、糖和蛋白質(zhì)，核酸就能在體內(nèi)正常合成。第一節(jié)核酸的酶促降解第二頁，共四十四頁，2022年，8月28日核酸酶限制性內(nèi)切酶

核酸酶

核苷酸酶

核苷磷酸化酶

核酸核苷酸核苷堿基+戊糖-1-P磷酸第三頁，共四十四頁，2022年，8月28日核酸酶1、核酸酶的分類（1）根據(jù)對底物的專一性分為（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分為核糖核酸酶(RNase)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶2、核酸酶的作用特點(diǎn)第四頁，共四十四頁，2022年，8月28日外切核酸酶對核酸的水解位點(diǎn)5′

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p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切3得5）第五頁，共四十四頁，2022年，8月28日內(nèi)切核酸酶對RNA的水解位點(diǎn)示意圖5′

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pOHPyPuPyPy1′

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pGA3′RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

第六頁，共四十四頁，2022年，8月28日限制性內(nèi)切酶

原核生物中存在著一類能識別外源DNA雙螺旋中4-8個堿基對所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對稱性的回文序列，并在此序列的某位點(diǎn)水解DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類酶稱為限制性內(nèi)切酶（ristrictionendonuclease）。第七頁，共四十四頁，2022年，8月28日第八頁，共四十四頁，2022年，8月28日限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號屬名種名株名例：EcoRI，這是從大腸桿菌（E.coli）R菌珠中分離出的一種限制性內(nèi)切酶★限制酶的命名：E.coRI第一位：屬名E（大寫）第二、三位：種名的頭兩個字母小寫co第四位：菌株R第五位：從該細(xì)菌中分離出來的這一類酶的編號第九頁，共四十四頁，2022年，8月28日

限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進(jìn)行DNA序列測定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來解剖纖細(xì)的DNA分子。第十頁，共四十四頁，2022年，8月28日第二節(jié)核苷酸的降解

核苷酸酶

核苷酶核苷酸核苷堿基+（脫氧）戊糖-1-P磷酸第十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日一嘌呤的分解代謝首先在各自的脫氨酶的作用下水解脫氨，脫氨反應(yīng)可發(fā)生在嘌呤堿、核苷及核苷酸水平上。第十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日

不同種類的生物分解嘌呤的能力不同，產(chǎn)物也不同。人、靈長類、鳥類、某些爬蟲類將嘌呤分解成尿酸，其他生物還可將尿酸進(jìn)一步分解成尿囊素、尿囊酸、尿素、甚至CO2、NH3。

第十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日嘌呤的分解第十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日●排尿酸動物：靈長類、鳥類、昆蟲、排尿酸爬蟲類●排尿囊素動物：哺乳動物（靈長類除外）、腹足類●排尿囊酸動物：硬骨魚類●排尿素動物：大多數(shù)魚類、兩棲類●某些低等動物能將尿素進(jìn)一步分解成NH3和CO2排出?！裰参锓纸忄堰实耐緩脚c動物相似，產(chǎn)生各種中間產(chǎn)物（尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）?！裎⑸锓纸忄堰暑愇镔|(zhì)，生成NH3、CO2及有機(jī)酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。第十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日二嘧啶的分解

胞苷脫氫酶

尿苷酶胞苷尿苷尿嘧啶

脫氧胸苷酶脫氧胸苷胸腺嘧啶NH3核糖脫氧核糖第十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日嘧啶的分解第十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日第三節(jié)核苷酸的合成代謝一、核糖核苷酸的生物合成二、脫氧核糖核苷酸的生物合成第十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日一、核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救途徑2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救合成途徑第十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日1、嘌呤核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑由5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸（5’-PRPP）開始，先合成次黃嘌呤核苷酸，然后由次黃嘌呤核苷酸（IMP）轉(zhuǎn)化為腺嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸。嘌呤環(huán)合成的前體：CO2、甲酸鹽、Gln、Asp、Gly嘌呤環(huán)的元素來源及摻入順序A.Gln提供-NH2：N9B.Gly：C4、C5、N7C.5.10-甲川FHFA：C8D.Gln提供-NH2：N3閉環(huán)ECO2：C6F.Asp提供-NH2：N1G10-甲酰THFA：C2

第二十頁，共四十四頁，2022年，8月28日來自谷氨酰胺的酰胺氮來自“甲酸鹽”來自天冬氨酸來自甘氨酸來自CO2來自“甲酸鹽”第二十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日IMP合成概況：

R-5-P→5-氨基咪唑核苷酸，形成了咪唑環(huán)，第一階段:5-氨基咪唑核苷酸→IMP，在5-氨基咪唑核苷酸分子上形成另一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)（嘧啶環(huán)），形成IMP。

第二階段:第二十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日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的生物合成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-氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFA延胡索酸甲酰THFAFH4FH4CHO第二十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日總反應(yīng)式：5-磷酸核糖+CO2+甲川THFA+甲酰THFA+2Gln+Gly+Asp+5ATP→IMP+2THFA+2Glu+延胡索酸+4ADP+1AMP+4Pi+PPi第二十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日2、腺嘌呤核苷酸的合成（AMP）

IMP+Asp+GTPAMP+延胡索酸腺苷酸琥珀酸合成酶腺苷酸琥珀酸+GDP+PI腺苷酸琥珀酸裂解酶第二十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日3、

鳥嘌呤核苷酸的合成

IMP+NAD++H2OIMP脫氫酶黃嘌呤核苷酸+NADH+H+黃嘌呤核苷酸+Gln（或NH4+）+ATP+H2OGMP合成酶GMP+Glu+AMP+PPi第二十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日IMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMP第二十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日（2）．補(bǔ)救途徑（salvagepathway）

利用已有的堿基和核苷合成核苷酸①

磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑（重要途徑）嘌呤堿和5-PRPP在特異的磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶的作用下生成嘌呤核苷酸

phosphoribosyltransferase

第二十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日(adeninephosohoribosyltransferase)(hypoxanthine-guaninephosohoribosyltransferase)嘌呤核苷酸的從頭合成與補(bǔ)救途徑之間存在平衡。Lesch-Nyan綜合癥就是由于次黃嘌呤：鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶缺陷，AMP合成增加，大量積累尿酸，腎結(jié)石和痛風(fēng)。第二十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日②核苷激酶途徑腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下轉(zhuǎn)化為腺嘌呤核苷，后者在核苷磷酸激酶的作用下與ATP反應(yīng)，生成腺嘌呤核苷酸。

堿基+核糖-1-磷酸核苷磷酸化酶核苷+Pi腺苷+ATP腺苷激酶腺苷酸+ADP第三十頁，共四十四頁，2022年，8月28日節(jié)約能量和一些氨基酸的消耗。有些組織（如腦、骨髓）不能從頭合成嘌呤核苷酸，只能進(jìn)行嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成。HGPRT完全缺失的患兒，表現(xiàn)為自毀容貌綜合癥。嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成的生理意義第三十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日先合成嘧啶環(huán)，然后再和PRPP作用形成核苷酸。

相同處：都有從頭合成途徑和補(bǔ)救途徑。

UMP

CMPTMP與嘌呤核苷酸合成的顯著不同處：2嘧啶核苷酸的生物合成

第三十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日嘧啶環(huán)上各原子的來源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸合成前體：氨甲酰磷酸、Asp

第三十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日（1）尿苷酸（UMP）的合成：

①從頭合成途徑（Denovosynthesis）

第一階段：合成氨甲酰磷酸

第二階段:嘧啶核的形成第三階段：形成尿苷酸,第三十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日尿嘧啶核苷酸合成途徑第三十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日②補(bǔ)救途徑（salvagepathway）

尿苷磷酸化酶UraR-1-PPiU（尿苷）尿苷激酶UMPATPADP

尿嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶

UraPRPPPPi第三十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP第三十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日（2）胞苷酸（CMP）的合成UMPCMP

+NH3第三十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日補(bǔ)救途徑

Cyt+PRPPCMP+PPi

胞苷激酶CMPCATPADP

(胞苷)第三十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日（3）脫氧核苷酸的合成①核苷二磷酸的還原

第四十頁，共四十四頁，2022年，8月28日核糖核苷酸的還原反應(yīng)硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還原酶核糖核苷酸還原酶核苷二磷酸還原酶NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FADATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸第四十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日②

脫氧胸苷酸（dTMP）的合成

UMP→dTMP

要解決二個問題:※糖基的脫氧※堿基的甲基化，先脫氧后甲基化，高等動物中

在DP水平上脫氧，在MP水平上甲基化

UMP→