核酸分解代谢.pdf

第三十三章第三十三章 核酸降解与核苷酸代谢核酸降解与核苷酸代谢 核酸代谢与蛋白质的生物合成核酸代谢与蛋白质的生物合成 核酸就是遗传基因 它担负着生命信息 的储存和传递 核酸就是遗传基因 它担负着生命信息 的储存和传递 蛋白质的生物合成必须依赖于核酸才能 实现 蛋白质的生物合成必须依赖于核酸才能 实现 核酸代谢核酸代谢 第一节 核酸的消化与吸收第一节 核酸的消化与吸收 胃酸 蛋白质胃酸 蛋白质 核蛋白核蛋白核酸酶核苷酸酶 磷酸核酸酶核苷酸酶 磷酸 核酸单核苷酸核酸单核苷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 戊糖 1 磷酸戊糖 1 磷酸 胰液 小肠 小肠 胰液 小肠 小肠 核苷核苷 磷酸二酯酶磷酸二酯酶含氮碱含氮碱 各组分均可被小肠上皮细胞吸收各组分均可被小肠上皮细胞吸收 核酸合成进一步分解核酸合成进一步分解 除食物核酸外 组织核酸也在不断地更新 代谢 除食物核酸外 组织核酸也在不断地更新 代谢 核苷酸的重要生理功能核苷酸的重要生理功能 核酸的基本组成的单位核酸的基本组成的单位 核苷酸核苷酸 1 DNA和RNA的前体1 DNA和RNA的前体 2 G的活化形式UDPG 合成糖原 淀粉 2 G的活化形式UDPG 合成糖原 淀粉 3 CDP 甘油二酯 合成磷脂SAM 卵磷 脂 CDP 胆碱 3 CDP 甘油二酯 合成磷脂SAM 卵磷 脂 CDP 胆碱 4 辅基 NAD4 辅基 NAD NADP NADP CoA CoASHSH FAD FMN等 腺苷酸的衍生物 FAD FMN等 腺苷酸的衍生物 5 cAMP 第二信使5 cAMP 第二信使 6 GTP 生物大分子移位反应的主动力6 GTP 生物大分子移位反应的主动力 第二节 核酸的分解代谢第二节 核酸的分解代谢 一 核酸的酶促降解 1 一 核酸的酶促降解 1 核酸酶核酸酶 降解核酸中磷脂二酯键的酶 Dnase核酸内切酶 底物 降解核酸中磷脂二酯键的酶 Dnase核酸内切酶 底物 内切酶 作用方式 内切酶 作用方式 Rnase核酸外切酶Rnase核酸外切酶 核酸酶核酸酶 B B B B B B B p p p p p p 5 3 DnaseDnase restriction endonulease 只作用于 双链DNA 只在特定核苷酸顺序处切开核苷酸的 连接 多数酶可交错地切断两链 产生两条 互补单链 称粘性末端 restriction endonulease 只作用于 双链DNA 只在特定核苷酸顺序处切开核苷酸的 连接 多数酶可交错地切断两链 产生两条 互补单链 称粘性末端 基因工程的工具酶基因工程的工具酶 3 CTTAAG 5 5 GAATTC 3 二 单核苷酸的分解二 单核苷酸的分解 核苷酸酶核苷酸酶 核苷酸核苷酸核苷 Pi H 核苷 Pi H2 2O 核苷酸酶特异性不强 可水解3 或5 核苷酸 O 核苷酸酶特异性不强 可水解3 或5 核苷酸 核苷磷酸化核苷磷酸化 分布广 分布广 H H3 3POPO4 4 嘌呤碱或嘧啶碱 戊糖 1 磷酸 嘌呤碱或嘧啶碱 戊糖 1 磷酸 核苷核苷 H H2 2O嘌呤碱或嘧啶碱 戊糖 核苷水解酶 O嘌呤碱或嘧啶碱 戊糖 核苷水解酶 植物 微生物 植物 微生物 分解HMS途径分解HMS途径 三 嘌呤的分解三 嘌呤的分解 嘌呤最终分解产物嘌呤最终分解产物 尿酸尿酸 具嘌呤 环 仅取代基发生氧化 具嘌呤 环 仅取代基发生氧化 尿酸是人 灵长类 鸟类 爬行类及大多 数昆虫的嘌呤代谢终产物 尿酸是人 灵长类 鸟类 爬行类及大多 数昆虫的嘌呤代谢终产物 尿中尿酸排泄量为200 400mg d 尿中尿酸排泄量为200 400mg d 其它的哺乳动物终产物是尿素 其它的哺乳动物终产物是尿素 尿嘌呤 黄嘌呤 次黄嘌呤 腺嘌呤核苷 尿酸 次黄苷 尿嘌呤 黄嘌呤 次黄嘌呤 腺嘌呤核苷 尿酸 次黄苷 肌苷肌苷 尿酸酶尿酸酶 尿囊素尿囊素 腺 嘌 呤 核 苷 A 腺 嘌 呤 核 苷 A 鸟 嘌 呤 核 苷 G 鸟 嘌 呤 核 苷 G 的 分 解 的 分 解 核酸代谢障碍的疾病核酸代谢障碍的疾病 痛风痛风 嘌呤分解过盛 尿酸 或排泄 受阻 血中尿酸 尿酸盐沉积在关 节 软组织等处 可被吞噬细胞吞噬 其盐能破坏吞噬细胞的溶酶体膜 导致 一些水解酶等释放 产生炎症 痛风性关 节炎 嘌呤分解过盛 尿酸 或排泄 受阻 血中尿酸 尿酸盐沉积在关 节 软组织等处 可被吞噬细胞吞噬 其盐能破坏吞噬细胞的溶酶体膜 导致 一些水解酶等释放 产生炎症 痛风性关 节炎 治疗药 7碳8 氮次黄嘌呤治疗药 7碳8 氮次黄嘌呤 与PRPP 5 磷酸核糖焦磷酸 反应 与PRPP 5 磷酸核糖焦磷酸 反应 消耗PRPP 抑制嘌呤核苷酸的合成消耗PRPP 抑制嘌呤核苷酸的合成 N N N N OH 2 3 4 5 6 7 8 1 N N H NH2 O HN N H O O O2 NH3 U C H2N CH2 H2 C COOH 乙酰CoA乙酰CoA琥珀酸CoA琥珀酸CoA T CoASH 移位 还原 开环 移位 还原 开环 CO2 NH3 转氨 移位 转氨 移位 CoASH 氨基异丁酸 氨基异丁酸 嘧 啶 环 打 开 嘧 啶 环 打 开 NH3 CO2 H2O 四 嘧 啶 的 分 解 四 嘧 啶 的 分 解 核酸代谢障碍的疾病核酸代谢障碍的疾病 氨基异丁酸部分从尿中排出 它成 反映细胞DNA的破坏程度 氨基异丁酸部分从尿中排出 它成 反映细胞DNA的破坏程度 尿中 氨基异丁酸浓度可作为白血病 患者的辅助指标 尿中 氨基异丁酸浓度可作为白血病 患者的辅助指标 第三节 核苷酸的生物合成第三节 核苷酸的生物合成 体内的核苷酸可来自食物 但主要由机构自身合成体内的核苷酸可来自食物 但主要由机构自身合成 核苷酸在细胞内合成有两条途径核苷酸在细胞内合成有两条途径 从头合成从头合成 途径途径 从AA 磷酸核糖 磷酸脱氧核 糖 CO 从AA 磷酸核糖 磷酸脱氧核 糖 CO2 2 NH NH3 3 等合成核苷酸 等合成核苷酸 补救补救 途径途径 利用核酸分解产生的碱基 核苷等 转变成核苷酸 利用核酸分解产生的碱基 核苷等 转变成核苷酸 因遗传 疾病甚至生理紧张都可能造成因遗传 疾病甚至生理紧张都可能造成 从头合 成 从头合 成 途径中某种酶的缺乏 此时途径中某种酶的缺乏 此时 补救补救 途径就成 为维持生命所必需的 骨髓 脑组织不能 途径就成 为维持生命所必需的 骨髓 脑组织不能 从头 合成 从头 合成 依靠肝中运来的嘌呤或核苷 依靠肝中运来的嘌呤或核苷 一 5 磷酸核糖焦磷酸一 5 磷酸核糖焦磷酸 PRPP的生成PRPP的生成 合成的起始物质合成的起始物质 G 6 P HMS途径途径 R 5 P R 5 P焦磷酸激酶R 5 P焦磷酸激酶 二 嘌呤核苷酸的合成二 嘌呤核苷酸的合成 1 嘌呤核苷酸的1 嘌呤核苷酸的 从头合成从头合成 嘌呤核苷酸的合成 从PRPP开始 与合成嘌 呤碱的原料相结合 经一系列变化 IMP 次 黄 AMP GMP 嘌呤核苷酸的合成 从PRPP开始 与合成嘌 呤碱的原料相结合 经一系列变化 IMP 次 黄 AMP GMP a IMP的合成a IMP的合成 b AMP和GMP的合成b AMP和GMP的合成 嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成 嘌 呤 核 苷 酸 从 头 合 成 全 过 程 嘌 呤 核 苷 酸 从 头 合 成 全 过 程 2 补救途径2 补救途径 嘌呤核苷酸合成的补救途径有两种嘌呤核苷酸合成的补救途径有两种 A A 嘌呤 PRPP嘌呤 PRPP 腺嘌呤 PRPP 腺苷酸 PPi 鸟嘌呤 PRPP 鸟苷酸 PPi 由PRPP提供磷酸核糖 合成嘌呤核苷酸 腺嘌呤 PRPP 腺苷酸 PPi 鸟嘌呤 PRPP 鸟苷酸 PPi 由PRPP提供磷酸核糖 合成嘌呤核苷酸 B B 嘌呤 1 磷酸核糖 ATP嘌呤 1 磷酸核糖 ATP 由1 磷酸核糖提供核糖 再由ATP提供磷酸 嘌呤 1 磷酸核糖嘌呤核苷 Pi 嘌呤核苷酸 由1 磷酸核糖提供核糖 再由ATP提供磷酸 嘌呤 1 磷酸核糖嘌呤核苷 Pi 嘌呤核苷酸 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 腺苷激酶 ATP腺苷激酶 ATP 腺苷酸焦磷酸化酶 鸟苷酸焦磷酸化酶 腺苷酸焦磷酸化酶 鸟苷酸焦磷酸化酶 三 嘧啶核苷酸的合成三 嘧啶核苷酸的合成 1 尿嘧啶核苷酸1 尿嘧啶核苷酸 从头合成从头合成 分三阶段 H 分三阶段 H2 2N CO P 胞浆 和Asp 缩合 乳清酸 乳清酸 PRPP UMP 尿 N CO P 胞浆 和Asp 缩合 乳清酸 乳清酸 PRPP UMP 尿 2 胞嘧啶核苷酸的合成 胞嘧啶核苷酸的合成 ATP ATP Gln UMP UDP UTP CTP ATP N N H NH2 O HN N H O O N N H2N CH COOH CH2 C OH O H2N C P O U C 氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸Asp Gln UMP CTP 乳清酸乳清酸 3 嘧啶核苷酸的补救途径3 嘧啶核苷酸的补救途径 二种途径 二种途径 尿嘧啶 尿嘧啶 PRPP尿苷酸 尿苷酸 PPi 嘧啶 1 磷酸核糖嘧啶 1 磷酸核糖U R Pi UMP 磷酸核糖转移酶 尿苷激酶 磷酸核糖转移酶 尿苷激酶 四 脱氧核糖核苷酸的合成 脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸转变而来 的 这种转变对大多数生物来说都是在二磷 酸核糖核苷水平上进行的 1 ADP dADP GDP dGDP CDP dCDP UDP dTDP 脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸转变而来 的 这种转变对大多数生物来说都是在二磷 酸核糖核苷水平上进行的 1 ADP dADP GDP dGDP CDP dCDP UDP dTDP 核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶 核糖核苷二磷酸 NDP dNDP核糖核苷二磷酸 NDP dNDP SH S 硫氧还蛋白硫氧还蛋白 SH S SH S 硫氧还蛋白硫氧还蛋白 SH S 硫氧还蛋白还原酶硫氧还蛋白还原酶 NADPNADP NADPH HNAD