六 核酸类物质的发酵机制

.,第六章核酸类物质的积累机制核酸发酵是在氨基酸发酵基础上的进一步深化和发展的代谢控制发酵，即以代谢控制理论为依据，设法造就（选育）从遗传角度解除了正常代谢控制机制的突变株。,.,.,.,尿,.,.,第一节核苷酸的生物合成途径核苷酸的生物合成有两条不同途径：全合成途径：从磷酸核糖开始，逐步加上必要的成分，最后闭合成环（嘌呤或嘧啶环）。补救途径：从培养基中吸取嘌呤或嘧啶碱基、戊糖、磷酸，通过一系列酶的作用合成核苷酸。,.,一、嘌呤核苷酸的合成途径（一）从头合成途径：通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。,.,合成步骤：可分为三个阶段：1、次黄嘌呤核苷酸的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5-磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。然后再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸次黄苷酸（IMP）。磷酸核糖焦磷酸合成酶5-磷酸核糖PRPPIMPATP,.,.,.,2、腺苷酸及鸟苷酸的合成：IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。AMP-SAMPIMPXMPGMP,.,.,3、三磷酸嘌呤核苷的合成：,.,嘌呤核苷酸生物合成过程的特点：合成过程是在5磷酸核糖基础上进行的；组成嘌呤环的各元素是逐个垒加到核糖的C1上去的，先合成咪唑环，随着嘌呤环的生成，5-核苷酸应运而生。第一个被合成的核苷酸是IMP。AMP、GMP是由IMP转化而生成的。,.,嘌呤环上各原子的来源,来自谷氨酰胺的酰胺氮,来自“甲酸盐”,来自天冬氨酸,来自甘氨酸,来自CO2,来自“甲酸盐”,.,（二）补救合成途径：又称再利用合成途径。指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大多数组织细胞中进行。其反应为：腺嘌呤磷酸核糖转移酶A+PRPPAMP+PPi次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶I/G+PRPPIMP/GMP+PPi,.,二、嘧啶嘌呤核苷酸的合成途径嘧啶核苷酸的生物合成过程同样有两条途径：一条是在尚未完成的嘧啶环上接上磷酸核糖（主要途径），然后再转变为嘧啶核苷酸；另一条是由已经完成的嘧啶来合成核苷酸（补救途径）。全合成途径：首先以CO2和谷氨酰胺为原料合成氨基甲酰磷酸；氨甲酰磷酸与天冬氨酸缩合生成氨甲酰天冬氨酸，再脱水、脱氨生成乳清酸；乳清酸接受PRPP的5-磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，再进一步脱羧生成尿嘧啶核苷酸（UMP），可由激酶催化和ATP提供高能键而生成UDP和UTP；UMP可经由氨基化生成胞嘧啶核苷酸（CMP）。,.,嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：1、尿苷酸的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶的催化下，以Gln，CO2，ATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即UMP。Gln+CO2+2ATP氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸乳清酸UMP,.,.,嘧啶核苷酸的嘧啶环是由氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成的。,氨甲酰磷酸,天冬氨酸,.,胞苷酸的合成,.,脱氧嘧啶核苷酸的合成,.,（二）补救合成途径：由分解代谢产生的嘧啶/嘧啶核苷转变为嘧啶核苷酸的过程称为补救合成途径(salvagepathw