第十一章含N化合物核苷酸的代謝

第十一章含N化合物核苷酸的代謝第1頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、核酸的酶促降解1、核酸酶(nuclease)水解核酸中的磷酸二酯鍵的酶稱為核酸酶(nuclease)。根據(jù)分解底物的不同可分為：DNA酶(deoxyribonuclease,DNAase)和RNA酶(ribonuclease,RNAase)。按水解方式有：核酸內(nèi)切酶(endonuclease)和核酸外切酶(exonuclease)；按酶專一性有:隨機(jī)水解酶和限制性內(nèi)切酶；第一節(jié)核酸的酶促降解第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、核酸外切酶水解DNA和RNA3或5末端的磷酸二酯鍵，如蛇毒磷酸二酯酶從底物的3-端逐個(gè)水解下5-核苷酸，牛脾磷酸二酯酶從底物的5-端逐個(gè)水解下3-核苷酸3、核酸內(nèi)切酶催化水解多核苷酸內(nèi)部的磷酸二酯鍵非特異性核酸酶：可水解DNA和RNA，產(chǎn)物為3-磷酸寡聚核苷酸（小球菌核酸酶）或5-磷酸寡聚核苷酸（鏈孢霉菌核酸酶）。脫氧核糖核酸酶：水解DNA的磷酸二酯鍵，產(chǎn)物為3-磷酸寡聚核苷酸（牛胰脫氧核糖核酸酶）或5-磷酸寡聚核苷酸（牛脾核糖核酸酶）。第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一特異性酶限制性內(nèi)切酶：可識(shí)別DNA上的專一性位點(diǎn)，其堿基長(zhǎng)度是4~8個(gè)堿基，將兩條鏈同時(shí)切開，可形成粘性末端(如EcoRI)和非粘性末端（如HaeIII），是基因工程中它們就象一流外科大夫手中的手術(shù)刀。核糖核酸酶：水解RNA的磷酸二酯鍵，產(chǎn)物為3-磷酸寡聚核苷酸（牛胰核糖核酸酶）或5-磷酸寡聚核苷酸（核糖核酸酶T1）。EcoRIHaeIII5ˊ3ˊ—N-C-T-T-A-A-G-N——N-G-A-A-T-T-C-N—3ˊ5ˊ-N-C-T-T-A-AG-N--N-GA-A-T-T-C-N-5ˊ3ˊ3ˊ5ˊ5ˊ3ˊ3ˊ5ˊ—N-C-C-G-G-N——N-G-G-C-C-N——N-C-CG-G-N——N-G-GC-C-N—5ˊ3ˊ3ˊ5ˊ第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)核苷酸的分解一、核苷酸水解核苷酸+H2O核苷+磷酸核苷酸酶二、核苷分解核苷酸+H2O含氮堿+5-磷酸-戊糖核苷酶1.水解OPOO－O－CH2OHOHONNNNHHHNH核苷酶OPOO－O－CH2OHOHOOHNNNNHHHNHH++H2O腺嘌呤核苷酸AMP腺嘌呤A5-磷酸-戊糖第5頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.堿基降解堿基降解是復(fù)雜的過(guò)程，在不同的生物其降解過(guò)程也不同。核苷+H2O含氮堿+戊糖核苷酶2.磷酸解核苷+磷酸含氮堿+1-磷酸-戊糖核苷磷酸化酶第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一核酸的降解過(guò)程核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸單酯酶）核苷磷酸化酶核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤或嘧啶戊糖-1-磷酸第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一嘌呤堿的分解（p283~284）正常人血液中尿酸含量為20~60mg/L，超過(guò)80mg/L時(shí)，尿酸鹽晶體可沉積于關(guān)節(jié)、腎等處，導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石、腎臟疾病等，稱痛風(fēng)病。第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

腺嘌呤鳥嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黃嘌呤黃嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素

尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸

尿素+乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

（人類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物、爬蟲、鳥類）（靈長(zhǎng)類以外的哺乳動(dòng)物）（植物）（魚類、兩棲類）（海洋無(wú)脊椎動(dòng)物）腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶別嘌呤醇：別黃嘌呤底物類似物經(jīng)酶作用后成為酶的滅活物，稱之為自殺作用物。自殺性底物第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一嘧啶的分解代謝第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一嘧啶的降解：這是一個(gè)還原降解過(guò)程。

胞嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶

H2ONH3NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-丙氨酸β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶

NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-氨基異丁酸β-脲基異丁酸

H2O

胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

一、核糖核苷酸的合成1.從頭合成途徑

利用簡(jiǎn)單底物合成核苷酸的過(guò)程。第三節(jié)核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成：戊糖供體為PRPP，嘌呤環(huán)由多個(gè)原子分子作為供體，經(jīng)多步反應(yīng)在PRPP上合成。OOHOHOHCH2

PHHHHOOOHOHCH2

PHHHHPPATPAMP磷酸核糖焦磷酸酶5-磷酸-核糖5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）PRPP的合成第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一谷氨酰胺的酰胺氮甲酰FH4天冬氨酸甘氨酸CO2亞甲基FH4嘌呤環(huán)上各原子的來(lái)源第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一612345789嘌呤環(huán)原子來(lái)源NNNNNN谷氨酰胺（酰胺基）N甘氨酸N天冬氨酸CCO2甲酸鹽C甲酸鹽C（3）嘧啶核苷酸的合成：由氨甲酰磷酸和天冬氨酸供給原子先合成環(huán)，再與PRPP結(jié)合形成嘧啶核苷酸PRPP次黃嘌呤核苷酸（IMP）天冬氨酸、甲酸鹽、谷氨酰胺、甘氨酸、CO2AMPGMP第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一磷酸核糖焦磷酸（PRPP）的合成次黃嘌呤核苷酸的合成第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一腺嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸的合成第18頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一嘧啶環(huán)上各原子的來(lái)源CO2+谷氨酰胺+ATP氨甲酰磷酸+谷氨酸+ADPH2N-CO-Pi

嘧啶核糖核苷酸的合成第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一嘧啶環(huán)的原子來(lái)源CCNCNC612345UTPCTPUMP氨甲酰磷酸天冬氨酸CO2NH3氨甲酰磷酸乳清酸（嘧啶衍生物）CCNCNC612345天冬氨酸CCCN第20頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一尿嘧啶核苷酸合成途徑第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一補(bǔ)救途徑利用核苷酸的分解產(chǎn)物再合成核苷酸的途徑（1）嘌呤核苷酸在腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶、鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶催化下形成相應(yīng)的核苷酸：PRPP+腺嘌呤→腺嘌呤核苷酸+PPiPRPP+鳥嘌呤→鳥嘌呤核苷酸+PPi第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一核苷+ATP核苷酸+ADP核苷磷酸激酶（2）嘧啶核苷酸尿嘧啶

+

PRPP

UMP+PPiUMP磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘧啶核苷

+ATP

UMP

+ADPUMP磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶第24頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑呤呤呤呤呤呤呤呤呤第25頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一嘧啶核苷酸補(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26頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一核苷酸合成的兩條途徑核糖、氨基酸、CO2、NH3核糖核苷酸脫氧核苷酸輔酶RNA核苷堿基脫氧核苷DNA補(bǔ)救途徑從頭合成第27頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、脫氧核糖核苷酸的合成核苷酸還原：各種核苷酸先形成核苷二磷酸，再還原為脫氧核苷酸。NMP+ATPNDP+ADPNDP+