生物化学第33章

1、第33章 核酸的降解和核苷酸代谢(degradation of nucleic acid and nucleotides metabolism)一、核酸和核苷酸的分解代谢一、核酸和核苷酸的分解代谢二、核苷酸的生物合成二、核苷酸的生物合成三、辅酶核苷酸的生物合成三、辅酶核苷酸的生物合成一、核酸和核苷酸的分解代谢碱基的脱氨嘌呤碱的分解代谢腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸嘌呤碱的分解代谢腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤腺嘌呤脱氨酶腺嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸尿酸嘌呤碱的分解代谢尿酸尿酸尿囊素尿

2、囊素尿囊酸尿囊酸黄嘌呤黄嘌呤嘌呤碱的分解代谢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黄嘌呤黄嘌呤不同动物嘌呤代谢的产物 灵长类、鸟类：灵长类、鸟类： 尿酸尿酸其他哺乳动物、软体动物：其他哺乳动物、软体动物： 尿囊素尿囊素 硬骨鱼：硬骨鱼： 尿囊酸尿囊酸 软骨鱼和两栖类：软骨鱼和两栖类： 尿素尿素 大多数海洋无脊椎动物：大多数海洋无脊椎动物： 氨和氨和co2 （如甲壳类动物）（如甲壳类动物）胞嘧啶和尿嘧啶的分解代谢 胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶-脲基丙酸脲基丙酸-丙氨酸丙氨酸胞嘧啶和尿嘧啶的分解代谢 胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶二氢

3、尿嘧啶二氢尿嘧啶-脲基丙酸脲基丙酸-丙氨酸丙氨酸胞嘧啶胞嘧啶脱氨酶脱氨酶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶脱氢酶脱氢酶二氢尿二氢尿嘧啶酶嘧啶酶脲基丙酸酶脲基丙酸酶胸腺嘧啶的分解代谢-脲基异丁酸脲基异丁酸 -氨基异丁酸氨基异丁酸二氢胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核苷酸的生物合成（一）嘌呤核苷酸的生物合成嘌呤环各元素的来源次黄嘌呤核苷酸的合成 各种嘌呤核苷酸的合成是先合成次黄嘌呤各种嘌呤核苷酸的合成是先合成次黄嘌呤核苷酸，再转变成各种嘌呤核苷酸。此途径叫核苷酸，再转变成各种嘌呤核苷酸。此途径叫嘌呤核苷酸的从头合成途径嘌呤核苷酸的从头合成途径（de novo synthesis

4、 pathway）。）。 次黄嘌呤核苷酸的合成是在核糖上合成次次黄嘌呤核苷酸的合成是在核糖上合成次黄嘌呤的，而不是先合成次黄嘌呤，再与核糖黄嘌呤的，而不是先合成次黄嘌呤，再与核糖结合的。结合的。焦磷酸激酶焦磷酸激酶prpp次黄嘌呤核苷酸的合成途径5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖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次黄嘌呤核苷酸的合成途径5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖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转酰胺酶转酰胺酶合成酶合成酶转甲酰基酶转甲酰基酶次黄嘌呤核苷酸的合成途

5、径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次黄嘌呤核苷酸的合成途径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次黄嘌呤核苷酸的合成途径5-5-氨基咪唑氨

6、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黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸次黄嘌呤核苷酸的合成途径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黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸裂解酶裂解酶转甲酰基酶转甲酰基酶合酶合酶腺嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸天冬氨酸天冬氨酸腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥

7、珀酸腺苷酸腺苷酸合成酶合成酶裂解酶裂解酶鸟嘌呤核苷酸的合成黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 鸟苷酸鸟苷酸 谷氨酸谷氨酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸 黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸合成酶合成酶脱氢酶脱氢酶核苷酸合成的补救途径 生物体内除了能以简单前体物质生物体内除了能以简单前体物质“从头从头合成合成”（de novo synthesis）核苷酸外，还能）核苷酸外，还能利用预先形成的碱基和核糖合成核苷酸。这利用预先形成的碱基和核糖合成核苷酸。这个 途 径 称 为个 途 径 称 为 “ 补 救 途 径补 救 途 径 ” （ s a l v a g e pathway）。）。嘌呤核苷酸合成的补救途

8、径核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶腺苷激酶腺苷激酶磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶只有腺苷激酶，只有腺苷激酶，其他核苷酸只能其他核苷酸只能按以下反应产生。按以下反应产生。lesch-nyhan综合征 lesch-nyhan lesch-nyhan综合征是一种与综合征是一种与x x染色体连锁的染色体连锁的遗传代谢病，患者先天性缺乏次黄嘌呤（鸟嘌呤）遗传代谢病，患者先天性缺乏次黄嘌呤（鸟嘌呤）磷酸核糖转移酶。这种缺陷是伴性的隐性遗传性磷酸核糖转移酶。这种缺陷是伴性的隐性遗传性状，主要见之于男性。由于鸟嘌呤和次黄嘌呤补状，主要见之于男性。由于鸟嘌呤和次黄嘌呤补救途径障碍，导致产生过量

9、的尿酸，导致肾结石救途径障碍，导致产生过量的尿酸，导致肾结石和痛风。这些症状可通过别嘌呤醇对黄嘌呤氧化和痛风。这些症状可通过别嘌呤醇对黄嘌呤氧化酶的抑制而得到缓解。酶的抑制而得到缓解。 lesch-nyhanlesch-nyhan综合征更严重的后果是自残肢综合征更严重的后果是自残肢体，别嘌呤醇对此症状无效。体，别嘌呤醇对此症状无效。嘌呤核苷酸生物合成的调节（二）嘧啶核苷酸的生物合成（二）嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶环各元素的来源氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸尿嘧啶核苷酸的合成 与嘌呤核苷酸的合成不同，在合成嘧啶核与嘌呤核苷酸的合成不同，在合成嘧啶核苷酸时，先合成嘧啶化合物乳清酸，再与磷酸苷酸

10、时，先合成嘧啶化合物乳清酸，再与磷酸核糖焦磷酸结合成为乳清苷酸，然后脱羧成为核糖焦磷酸结合成为乳清苷酸，然后脱羧成为尿嘧啶核苷酸，其他嘧啶核苷酸是由尿苷酸转尿嘧啶核苷酸，其他嘧啶核苷酸是由尿苷酸转变而来。变而来。尿嘧啶核苷酸的合成乳清酸乳清酸 二氢乳清酸二氢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 天冬氨酸天冬氨酸尿嘧啶核苷酸的合成转氨甲酰酶转氨甲酰酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸二氢乳清酸脱氢酶脱氢酶乳清酸乳清酸 二氢乳清酸二氢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 天冬氨酸天冬氨酸尿嘧啶核苷酸的合成 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

11、磷酸化酶焦磷酸化酶脱羧酶脱羧酶胞嘧啶核苷酸的合成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尿嘧啶转尿嘧啶转变成胞嘧变成胞嘧啶必须在啶必须在核苷三磷核苷三磷酸的水平酸的水平上进行。上进行。嘧啶核苷酸合成的补救途径ump磷酸核糖磷酸核糖转移酶转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嘧啶核苷酸合成的调节（三）脱氧核糖核苷酸的合成（三）脱氧核糖核苷酸的合成 脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸还原产生脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸还原产生的。在生物体内，腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和的。在生物体内，腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶四种核糖核苷酸都可以被还原成相应的尿嘧

12、啶四种核糖核苷酸都可以被还原成相应的脱氧核糖核苷酸。催化此反应的酶称为核糖核脱氧核糖核苷酸。催化此反应的酶称为核糖核苷酸还原酶。苷酸还原酶。大肠杆菌核糖核苷酸还原酶 核糖核苷酸还原酶由核糖核苷酸还原酶由r1和和r2两个亚基组成，两个亚基组成，它们分开时没有活性，只有合在一起并有镁离子它们分开时没有活性，只有合在一起并有镁离子存在时才有活性。存在时才有活性。r1亚基含有两条相同的多肽亚基含有两条相同的多肽链，每条多肽链上有两个别构调节位点。一个调链，每条多肽链上有两个别构调节位点。一个调节位点结合效应物后影响对底物的特异性，另一节位点结合效应物后影响对底物的特异性，另一个调节位点结合效应物后调节酶的活性。每条肽个调节位点结合效应物后调节酶的活性。每条肽链上还含有一对参与催化氧化还原反应的巯基和链上还含有一对参与催化氧化还原反应的巯基和一个参与催化氧化还原反应的酪氨酸。一个参与催化氧化还原反应的酪氨酸。大肠杆菌核糖核苷酸还原酶tyr122核糖核苷酸还原酶催化反应时的