核酸代谢 主要内容：核酸的分解代谢核苷酸的生物合成课件

第五章核酸代谢第五章核酸代谢1核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）核酸核苷酸核苷磷酸戊糖碱基核酸的组成核酸酶水解核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）核酸核苷酸核苷磷酸戊2核苷酸链的书写方法核苷酸链的书写方法3核酸的酶促降解核酸核酸酶单核苷酸核酸酶核酸内切酶核酸外切酶磷酸单脂酶核苷嘧啶（嘌呤）核糖（脱氧核糖）核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸核酸的酶促降解核酸核酸酶单核苷酸核酸酶核酸内切酶核4第一节

核酸的酶促降解

一、核酸外切酶

（exonuclease）作用于核酸链的末端，逐个水解下核苷酸。DNA外切酶：只作用于DNA。RNA外切酶：只作用于RNA。

同时作用于DNA和RNA的外切酶。核糖核酸酶(RNase)和脱氧核糖核酸酶(DNase)

从核酸链的3′—端开始切，生成5′—核苷酸。

从核酸链的5′—端开始切，生成3′—核苷酸。

同时切核酸链的3′—端和5′—端。

第一节核酸的酶促降解5外切核酸酶对核酸的水解位点5´

p

p

p

pOHB

p

p

p

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）外切核酸酶对核酸的水解位点5´ppppOHBpp6

二、核酸内切酶（endonuclease）

水解多核苷酸链内部的磷酸二酯键。DNA内切酶：只作用于DNA。RNA内切酶：只作用于RNA。

同时作用于DNA和RNA的内切酶。

二、核酸内切酶（endonuclease）7内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5´

p

p

p

pOHPyPuPyPy1´

p

p

pGACU

p

p

pGA3´RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5´ppppOHP8限制性内切酶

（ristrictionendonuclease）

对某些碱基顺序专一的核酸内切酶。

生物学功能：1、识别双链DNA上的特定位点即“回文结构”（长度在4——8个碱基对范围内，从前往后读和从后往前读完全一样的碱基序列），切割后错开的切口会产生互补的单链末端（粘性末端、平末端）。

2、降解外面侵入的DNA，但不降解自身细胞的DNA，因为自身DNA的酶切位点上经甲基化修饰而得到保护。限制性内切酶9常用的DNA限制性内切酶的专一性酶辨认的序列和切口说明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口常用的DNA限制性内切酶的专一性酶辨认的序列和切口说明‥‥10限制性内切酶的命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：EcoRI，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限制图谱、进行DNA序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的DNA分子。限制性内切酶的命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：E115′—G—A—A—T—T—C—3′3′—C—T—T—A—A—G—5′5′—GT—T—A—A—C—3′3′—C—A—A—T—TG—5′粘性末端EcoRⅠ5′—G—A—A—T—T—C—3′3′—C—T—T—A—A—12

第二节

核苷酸的生物降解

一、核苷酸的降解

13核苷酸酶核苷酸

核苷（磷酸单酯酶）磷酸核苷磷酸化酶嘌呤碱或嘧啶碱+1—P—戊糖核苷酶嘌呤或嘧啶+戊糖核苷酸酶14

二嘌呤的降解

二15

不同生物分解嘌呤碱的最终产物不同：

人类和灵长类动物：止于尿酸

灵长类以外的哺乳动物：尿囊素

大多数鱼类：尿素

一些海洋无脊椎动物：氨

植物的嘌呤的分解主要是在衰老叶子及储藏性的胚乳组织内，在胚和幼苗内不发生嘌呤的分解。当叶子进入衰老期，核酸发生分解，生成的嘌呤碱进一步分解为尿囊酸，然后从叶子内运输出并储藏起来，供来年生长用。这表明植物与动物不同，植物有保存并利用同化氮的能力

不同生物分解嘌呤碱的最终产物不同：16痛风(Gout)

嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸正常人血浆中尿酸含量为20-60mg/L，超过80mg/L时，由于其溶解性很差，易形成尿酸钠结晶，沉积于男性的关节、软组织、软骨、肾等部位,导致关节炎、尿路结石以及肾脏疾病，引起疼痛或灼痛,即“痛风症”。摄取大量嘌呤食物或尿酸排泄障碍时易患痛风症。痛风(Gout) 嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸正常人血17痛风的尿酸钠晶体痛风的尿酸钠晶体18临床上用“别嘌呤醇”治疗痛风症，机理：别嘌呤醇的结构与次黄嘌呤相似，是黄嘌呤氧化酶的竞争性抑制剂。因为黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤生成尿酸。别嘌呤醇次黄嘌呤临床上用“别嘌呤醇”治疗痛风症，机理：别嘌呤醇19三种嘧啶核苷酸降解至尿嘧啶和胸腺嘧啶三嘧啶的降解三种嘧啶核苷酸降解至三20尿嘧啶和胸腺嘧啶分别降解至乙酰CoA和琥珀酰CoA尿嘧啶和胸腺嘧啶分别降解至乙酰CoA和琥珀酰CoA21第三节

核苷酸的生物合成

核苷酸的合成途径一般有两条：1、从头合成：从最简单的原料如CO2、氨基酸、甲酸盐等开始组装碱基环。2、补救途径：从来自核酸降解的中间产物或外源核苷、碱基直接合成核苷酸，不需组装碱基环。

核酸代谢，主要内容：核酸的分解代谢，核苷酸的生物合成。课件22一、核糖核苷酸的生物合成

（一）嘌呤核糖核苷酸的合成

1、从头合成路线

原料：CO2、甲酸盐、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺

核糖碳架来源：5—P核糖+ATP5—磷酸核糖—1—焦磷酸（PRPP）

过程：先直接合成次黄嘌呤核苷酸（IMP，肌苷酸），不先形成嘌呤环，再转变为腺苷酸AMP、黄苷酸XMP、鸟苷酸GMP。

一、核糖核苷酸的生物合成23

IMP的合成（1）5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）的生成——起始步骤

磷酸核糖焦磷酸合成酶催化5-磷酸核糖和ATP生成。IMP的合成24（2）5-磷酸核糖焦磷酸与谷氨酰胺反应生成5-磷酸核糖胺、谷氨酸和无机焦磷酸。催化此反应的酶是磷酸核糖焦磷酸酰胺基转移酶。（2）5-磷酸核糖焦磷酸与谷氨酰胺反应生成5-磷酸核糖胺、谷25（3）5-磷酸核糖胺在ATP参与下与甘氨酸合成甘氨酰胺核苷酸。催化此反应的酶是甘氨酰胺核苷酸合成酶。（3）5-磷酸核糖胺在ATP参与下与甘氨酸合成甘氨酰胺核苷酸26（4）甘胺酰胺核苷酸在甘胺酰胺核苷酸甲酰基转移酶作用下生成甲酰甘胺酰胺核苷酸。（4）甘胺酰胺核苷酸在甘胺酰胺核苷酸甲酰基转移酶作用下生成甲27（5）甲酰甘胺酰胺核苷酸与谷氨酰胺、ATP作用，闭环之前在第3位上加上氮原子。催化此反应的酶是甲酰甘氨咪唑核苷酸合成酶。（5）甲酰甘胺酰胺核苷酸与谷氨酰胺、ATP作用，闭环之前在第28（6）闭环在氨基咪唑核苷酸合成酶作用下生成5-氨基咪唑核苷酸。（6）闭环29（7）六员环的合成开始在氨基咪唑核苷酸羧化酶催化下，5-氨基咪唑核苷酸与二氧化碳生成5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸。（7）六员环的合成开始30（8）嘌呤环的第1位氮的固定在氨基咪唑琥珀酸氨甲酰核苷酸合成酶催化下，5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸与天冬氨酸和ATP生成5-氨基咪唑-4-琥珀酸甲酰胺核苷酸。（8）嘌呤环的第1位氮的固定31（9）脱掉延胡索酸反应由腺甘酸裂解酶催化。生成5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸和延胡索酸。（9）脱掉延胡索酸32（10）嘌呤环上最后的碳原子由甲酰基供给。催化此反应的酶是氨基咪唑酰胺核苷酸甲酰基转移酶。（10）嘌呤环上最后的碳原子由甲酰基供给。催化此反应的酶是氨33（11）脱水环化在次黄苷酸环水解酶作用下脱水环化生成次黄嘌呤核苷酸（IMP）。（11）脱水环化345-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-氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFA5-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35PurineringdenovosynthesisPRPP

SynthetaseN10-Formyl

THFTHFPRPPP-RibosePhosphoribosyl

amineGlycinamide

ribonucleotideN10-Formyl

THFTHFAmidophosphoribosyl

transferasePhosphoribosyl

glycinamide

synthetasePhosphoribosyl

glycinamide

formyltransferasePhosphoribosyl

formylglycinamidine

synthetasePhosphoribosyl

aminoimidazole

synthetasePhosphoribosyl

aminoimidazole

carboxylasePhosphoribosyl

aminoimidazole

succinocarboxamide

synthetaseAdenylosuccinate

lyasePhosphoribosyl

aminoimidazole

carboxamide

formyltransferaseIMP

cyclohydrolaseIMPATPATPATPATPFormylglycinamide

ribonucleotideFormylglycinamidine

ribonucleotide5-aminoimidazole

ribonucleotide5-aminoimidazole

4-carboxylate

ribonucleotide5-aminoimidazole

4-Nsuccinocarboxamide

ribonucleotide5-aminoimidazole

4-carboxamide

ribonucleotide5-Formamidoimidazole

4-carboxamide

ribonucleotideGlutamineGlutamicacidPurineringdenovosynthesisP36IMP转变为GMP和AMPIMP转变为GMP和AMP37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”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38

2、补救途径

核苷磷酸化酶

磷酸激酶（1）嘌呤＋1—磷酸核糖嘌呤核苷＋PiA（G）MPATPADP核苷酸焦磷酸化酶（2）嘌呤＋5—磷酸核糖焦磷酸（PRPP）A（G）MP+PPi

哺乳动物和微生物中存在：磷酸核糖转移酶嘌呤碱＋5—磷酸核糖焦磷酸（PRPP）A（G）MP+PPi2、补救途径39生理意义减少从头合成时能量和原料的消耗●节省:●作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径遗传疾病Lesch-Nyhan莱-尼综合征,自毁容貌综合征HGPRT基因缺陷嘌呤合成过多，明显的高尿酸血症，痛风伴-----罕见的性染色体X连锁遗传病疾病生化本质:行为,称之为自毁容貌综合征.大脑瘫痪、智力减退、舞蹈手足综合征,身体和精神发育迟缓,有咬指咬唇的强迫性自残生理意义减少从头合成时能量和原料的消耗●节省:●作为某些器40（二）嘧啶核苷酸的生物合成

1、从头合成途径

原料：CO2、NH3、天冬氨酸5—磷酸核糖—1—焦磷酸（PRPP）

过程：先组装嘧啶环然后与PRPP结合生成尿苷酸UMP，再在UMP基础上合成胞苷酸CMP。

（二）嘧啶核苷酸的生物合成41嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC6542PyrimidineringdenovosynthesisPRPPPhosphoribose2ATPATPMitochondrionPRPP

SynthetaseCarbamoylphosphate

SynthetaseIIAspartate

transcarbamoylaseDihydroorotaseOrotate

phosphoribosyl

transferaseOrotidine

5’-monophosphate

decarboxylaseUMPOrotidine

5’-monophosphateOrotateOrotateDihydroorotateDihydroorotateDihydroorotate

dehydrogenaseCarbamoyl

aspartateCarbamoyl

phosphatePyrimidineringdenovosynthe43

2、补救途径UMP磷酸核糖转移酶（1）尿嘧啶＋PRPPUMP＋PPi尿苷磷酸化酶（2）尿嘧啶＋1—磷酸核糖尿苷＋Pi

尿苷激酶尿苷UMP＋ADPATPADP2、补救途径44（三）关于NMP与NTP的转变NMP激酶Mg2＋NDP激酶Mg2＋NMPNDPNTPATPADPATPADP核酸代谢，主要内容：核酸的分解代谢，核苷酸的生物合成。课件45

二、脱氧核糖核苷酸的合成

1、由核糖核苷酸在NDP水平上经2′位去O原子还原为dNDP。（dUMP除外）

核糖核苷二磷酸还原酶系Mg2＋NDP＋NADPH＋H＋dNDP＋NADP＋＋H2O

46脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成47dUMP除外，其合成途径为：（1）dUMP可来自dUDP、dUTP的水解：核苷酸酶dUDP+H2OdUMP+Pi

dUTP酶dUTP+H2OdUMP+PPi核酸代谢，主要内容：核酸的分解代谢，核苷酸的生物合成。课件48（2）dUMP可来自于dCMP的脱氨作用dCMP脱氨酶dCMP+H2OdUMP+NH3

核酸代谢，主要内容：核酸的分解代谢，核苷酸的生物合成。课件492、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的生成(1)由dUMP甲基化生成dTMPdTMP合成酶dUMP＋N5，N10亚甲基四氢叶酸dTMP核酸代谢，主要内容：核酸的分解代谢，核苷酸的生物合成。课件50脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly

N5、N10—CH2—FH4FH2二氢叶酸还原酶Ser羟甲基转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H51

3、脱氧核糖核苷酸也可在相应的激酶的催化下，由ATP提供能量，发生脱氧一磷酸、二磷酸、三磷酸之间的转变。得到dNTP、dNDP、dNMP。dNMP激酶Mg2＋dNDP激酶Mg2＋dNMPdNDPdNTPATPADPATPADP

52

（2）经补救途径合成胸苷磷酸化酶T+脱氧核糖—1—P胸苷+Pi

胸苷激酶胸苷+ATPdTMP+ADP（2）经补救途径合成531.DNA的合成机理三、多聚核苷酸的合成（一）、DNA的生物合成（复制）1.DNA的合成机理三、多聚核苷酸的合成（一）、DNA542.复制的基本规律（1）半保留复制（2）在特定的部位开始

原核一个/真核多个（3）单向或双向（4）从5’3’方向进行（5）半不连续复制（6）需要RNA作为引物2.复制的基本规律553、DNA聚合酶的作用机理

3、DNA聚合酶的作用机理56半保留复制半保留复制57（二）、RNA的生物合成（转录）1.合成机理（二）、RNA的生物合成（转录）582、RNA的合成过程2、RNA的合成过程59RNA聚合酶催化RNA的合成RNA聚合酶催化RNA的合成60RNA的复制

RNA的复制

61核酸代谢，主要内容：核酸的分解代谢，核苷酸的生物合成。课件62核酸代谢，主要内容：核酸的分解代谢，核苷酸的生物合成。课件63第五章核酸代谢第五章核酸代谢64核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）核酸核苷酸核苷磷酸戊糖碱基核酸的组成核酸酶水解核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）核酸核苷酸核苷磷酸戊65核苷酸链的书写方法核苷酸链的书写方法66核酸的酶促降解核酸核酸酶单核苷酸核酸酶核酸内切酶核酸外切酶磷酸单脂酶核苷嘧啶（嘌呤）核糖（脱氧核糖）核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸核酸的酶促降解核酸核酸酶单核苷酸核酸酶核酸内切酶核67第一节

核酸的酶促降解

一、核酸外切酶

（exonuclease）作用于核酸链的末端，逐个水解下核苷酸。DNA外切酶：只作用于DNA。RNA外切酶：只作用于RNA。

同时作用于DNA和RNA的外切酶。核糖核酸酶(RNase)和脱氧核糖核酸酶(DNase)

从核酸链的3′—端开始切，生成5′—核苷酸。

从核酸链的5′—端开始切，生成3′—核苷酸。

同时切核酸链的3′—端和5′—端。

第一节核酸的酶促降解68外切核酸酶对核酸的水解位点5´

p

p

p

pOHB

p

p

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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）外切核酸酶对核酸的水解位点5´ppppOHBpp69

二、核酸内切酶（endonuclease）

水解多核苷酸链内部的磷酸二酯键。DNA内切酶：只作用于DNA。RNA内切酶：只作用于RNA。

同时作用于DNA和RNA的内切酶。

二、核酸内切酶（endonuclease）70内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5´

p

p

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pOHPyPuPyPy1´

p

p

pGACU

p

p

pGA3´RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

内切核酸酶对RNA的水解位点示意图5´ppppOHP71限制性内切酶

（ristrictionendonuclease）

对某些碱基顺序专一的核酸内切酶。

生物学功能：1、识别双链DNA上的特定位点即“回文结构”（长度在4——8个碱基对范围内，从前往后读和从后往前读完全一样的碱基序列），切割后错开的切口会产生互补的单链末端（粘性末端、平末端）。

2、降解外面侵入的DNA，但不降解自身细胞的DNA，因为自身DNA的酶切位点上经甲基化修饰而得到保护。限制性内切酶72常用的DNA限制性内切酶的专一性酶辨认的序列和切口说明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口常用的DNA限制性内切酶的专一性酶辨认的序列和切口说明‥‥73限制性内切酶的命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：EcoRI，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限制图谱、进行DNA序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的DNA分子。限制性内切酶的命名和意义EcoRI序号属名种名株名例：E745′—G—A—A—T—T—C—3′3′—C—T—T—A—A—G—5′5′—GT—T—A—A—C—3′3′—C—A—A—T—TG—5′粘性末端EcoRⅠ5′—G—A—A—T—T—C—3′3′—C—T—T—A—A—75

第二节

核苷酸的生物降解

一、核苷酸的降解

76核苷酸酶核苷酸

核苷（磷酸单酯酶）磷酸核苷磷酸化酶嘌呤碱或嘧啶碱+1—P—戊糖核苷酶嘌呤或嘧啶+戊糖核苷酸酶77

二嘌呤的降解

二78

不同生物分解嘌呤碱的最终产物不同：

人类和灵长类动物：止于尿酸

灵长类以外的哺乳动物：尿囊素

大多数鱼类：尿素

一些海洋无脊椎动物：氨

植物的嘌呤的分解主要是在衰老叶子及储藏性的胚乳组织内，在胚和幼苗内不发生嘌呤的分解。当叶子进入衰老期，核酸发生分解，生成的嘌呤碱进一步分解为尿囊酸，然后从叶子内运输出并储藏起来，供来年生长用。这表明植物与动物不同，植物有保存并利用同化氮的能力

不同生物分解嘌呤碱的最终产物不同：79痛风(Gout)

嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸正常人血浆中尿酸含量为20-60mg/L，超过80mg/L时，由于其溶解性很差，易形成尿酸钠结晶，沉积于男性的关节、软组织、软骨、肾等部位,导致关节炎、尿路结石以及肾脏疾病，引起疼痛或灼痛,即“痛风症”。摄取大量嘌呤食物或尿酸排泄障碍时易患痛风症。痛风(Gout) 嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸正常人血80痛风的尿酸钠晶体痛风的尿酸钠晶体81临床上用“别嘌呤醇”治疗痛风症，机理：别嘌呤醇的结构与次黄嘌呤相似，是黄嘌呤氧化酶的竞争性抑制剂。因为黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤生成尿酸。别嘌呤醇次黄嘌呤临床上用“别嘌呤醇”治疗痛风症，机理：别嘌呤醇82三种嘧啶核苷酸降解至尿嘧啶和胸腺嘧啶三嘧啶的降解三种嘧啶核苷酸降解至三83尿嘧啶和胸腺嘧啶分别降解至乙酰CoA和琥珀酰CoA尿嘧啶和胸腺嘧啶分别降解至乙酰CoA和琥珀酰CoA84第三节

核苷酸的生物合成

核苷酸的合成途径一般有两条：1、从头合成：从最简单的原料如CO2、氨基酸、甲酸盐等开始组装碱基环。2、补救途径：从来自核酸降解的中间产物或外源核苷、碱基直接合成核苷酸，不需组装碱基环。

核酸代谢，主要内容：核酸的分解代谢，核苷酸的生物合成。课件85一、核糖核苷酸的生物合成

（一）嘌呤核糖核苷酸的合成

1、从头合成路线

原料：CO2、甲酸盐、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺

核糖碳架来源：5—P核糖+ATP5—磷酸核糖—1—焦磷酸（PRPP）

过程：先直接合成次黄嘌呤核苷酸（IMP，肌苷酸），不先形成嘌呤环，再转变为腺苷酸AMP、黄苷酸XMP、鸟苷酸GMP。

一、核糖核苷酸的生物合成86

IMP的合成（1）5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）的生成——起始步骤

磷酸核糖焦磷酸合成酶催化5-磷酸核糖和ATP生成。IMP的合成87（2）5-磷酸核糖焦磷酸与谷氨酰胺反应生成5-磷酸核糖胺、谷氨酸和无机焦磷酸。催化此反应的酶是磷酸核糖焦磷酸酰胺基转移酶。（2）5-磷酸核糖焦磷酸与谷氨酰胺反应生成5-磷酸核糖胺、谷88（3）5-磷酸核糖胺在ATP参与下与甘氨酸合成甘氨酰胺核苷酸。催化此反应的酶是甘氨酰胺核苷酸合成酶。（3）5-磷酸核糖胺在ATP参与下与甘氨酸合成甘氨酰胺核苷酸89（4）甘胺酰胺核苷酸在甘胺酰胺核苷酸甲酰基转移酶作用下生成甲酰甘胺酰胺核苷酸。（4）甘胺酰胺核苷酸在甘胺酰胺核苷酸甲酰基转移酶作用下生成甲90（5）甲酰甘胺酰胺核苷酸与谷氨酰胺、ATP作用，闭环之前在第3位上加上氮原子。催化此反应的酶是甲酰甘氨咪唑核苷酸合成酶。（5）甲酰甘胺酰胺核苷酸与谷氨酰胺、ATP作用，闭环之前在第91（6）闭环在氨基咪唑核苷酸合成酶作用下生成5-氨基咪唑核苷酸。（6）闭环92（7）六员环的合成开始在氨基咪唑核苷酸羧化酶催化下，5-氨基咪唑核苷酸与二氧化碳生成5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸。（7）六员环的合成开始93（8）嘌呤环的第1位氮的固定在氨基咪唑琥珀酸氨甲酰核苷酸合成酶催化下，5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸与天冬氨酸和ATP生成5-氨基咪唑-4-琥珀酸甲酰胺核苷酸。（8）嘌呤环的第1位氮的固定94（9）脱掉延胡索酸反应由腺甘酸裂解酶催化。生成5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸和延胡索酸。（9）脱掉延胡索酸95（10）嘌呤环上最后的碳原子由甲酰基供给。催化此反应的酶是氨基咪唑酰胺核苷酸甲酰基转移酶。（10）嘌呤环上最后的碳原子由甲酰基供给。催化此反应的酶是氨96（11）脱水环化在次黄苷酸环水解酶作用下脱水环化生成次黄嘌呤核苷酸（IMP）。（11）脱水环化975-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-氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFA5-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98PurineringdenovosynthesisPRPP

SynthetaseN10-Formyl

THFTHFPRPPP-RibosePhosphoribosyl

amineGlycinamide

ribonucleotideN10-Formyl

THFTHFAmidophosphoribosyl

transferasePhosphoribosyl

glycinamide

synthetasePhosphoribosyl

glycinamide

formyltransferasePhosphoribosyl

formylglycinamidine

synthetasePhosphoribosyl

aminoimidazole

synthetasePhosphoribosyl

aminoimidazole

carboxylasePhosphoribosyl

aminoimidazole

succinocarboxamide

synthetaseAdenylosuccinate

lyasePhosphoribosyl

aminoimidazole

carboxamide

formyltransferaseIMP

cyclohydrolaseIMPATPATPATPATPFormylglycinamide

ribonucleotideFormylglycinamidine

ribonucleotide5-aminoimidazole

ribonucleotide5-aminoimidazole

4-carboxylate

ribonucleotide5-aminoimidazole

4-Nsuccinocarboxamide

ribonucleotide5-aminoimidazole

4-carboxamide

ribonucleotide5-Formamidoimidazole

4-carboxamide

ribonucleotideGlutamineGlutamicacidPurineringdenovosynthesisP99IMP转变为GMP和AMPIMP转变为GMP和AMP100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”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101

2、补救途径

核苷磷酸化酶

磷酸激酶（1）嘌呤＋1—磷酸核糖嘌呤核苷＋PiA（G）MPATPADP核苷酸焦磷酸化酶（2）嘌呤＋5—磷酸核糖焦磷酸（PRPP）A（G）MP+PPi

哺乳动物和微生物中存在：磷酸核糖转移酶嘌呤碱＋5—磷酸核糖焦磷酸（PRPP）A（G）MP+PPi2、补救途径102生理意义减少从头合成时能量和原料的消耗●节省:●作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径遗传疾病Lesch-Nyhan莱-尼综合征,自毁容貌综合征HGPRT基因缺陷嘌呤合成过多，明显的高尿酸血症，痛风伴-----罕见的性染色体X连锁遗传病疾病生化本质:行为,称之为自毁容貌综合征.大脑瘫痪、智力减退、舞蹈手足综合征,身体和精神发育迟缓,有咬指咬唇的强迫性自残生理意义减少从头合成时能量和原料的消耗●节省:●作为某些器103（二）嘧啶核苷酸的生物合成

1、从头合成途径

原料：CO2、NH3、天冬氨酸5—磷酸核糖—1—焦磷酸（PRPP）

过程：先组装嘧啶环然后与PRPP结合生成尿苷酸UMP，再在UMP基础上合成胞苷酸CMP。

（二）嘧啶核苷酸的生物合成104嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸嘧啶环上各原子的来源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC65105PyrimidineringdenovosynthesisPRPPPhosphoribose2ATPATPMitochondrionPRPP

SynthetaseCarbamoylphosphate

SynthetaseIIAspartate

transcarbamoylaseDihydroorotaseOrotate

phosphoribosyl

transferaseOrotidine

5’-monophosphate

decarboxylaseUMPOrotidine

5’-monophosphateOrotateOrotateDihydroorotateDihydroorotateDihydroorotate

dehydrogenaseCarbamoyl

aspartateCarbamoyl

phosphatePyrimidineringdenovosynthe106

2、补救途径UMP磷酸核糖转移酶（1）尿嘧啶＋PRPPUMP＋PPi尿苷磷酸化酶（2）尿嘧啶＋1—磷酸核糖尿苷＋Pi

尿苷激酶尿苷UMP＋ADPATPADP2、补救途径107（三）关于NMP与NTP的转变NMP激酶Mg2＋NDP激酶Mg2＋NMPNDPNTPATPADPATPADP核酸代谢，主要内容：核