第十一章含N化合物核苷酸的代谢

第十一章含N化合物核苷酸的代谢第一页，共二十九页，编辑于2023年，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键的酶称为核酸酶(nuclease)。根据分解底物的不同可分为：DNA酶(deoxyribonuclease,DNAase)和RNA酶(ribonuclease,RNAase)。按水解方式有：核酸内切酶(endonuclease)和核酸外切酶(exonuclease)；按酶专一性有:随机水解酶和限制性内切酶；第一节核酸的酶促降解第二页，共二十九页，编辑于2023年，星期一2、核酸外切酶水解DNA和RNA3或5末端的磷酸二酯键，如蛇毒磷酸二酯酶从底物的3-端逐个水解下5-核苷酸，牛脾磷酸二酯酶从底物的5-端逐个水解下3-核苷酸3、核酸内切酶催化水解多核苷酸内部的磷酸二酯键非特异性核酸酶：可水解DNA和RNA，产物为3-磷酸寡聚核苷酸（小球菌核酸酶）或5-磷酸寡聚核苷酸（链孢霉菌核酸酶）。脱氧核糖核酸酶：水解DNA的磷酸二酯键，产物为3-磷酸寡聚核苷酸（牛胰脱氧核糖核酸酶）或5-磷酸寡聚核苷酸（牛脾核糖核酸酶）。第三页，共二十九页，编辑于2023年，星期一特异性酶限制性内切酶：可识别DNA上的专一性位点，其碱基长度是4~8个碱基，将两条链同时切开，可形成粘性末端(如EcoRI)和非粘性末端（如HaeIII），是基因工程中它们就象一流外科大夫手中的手术刀。核糖核酸酶：水解RNA的磷酸二酯键，产物为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第四页，共二十九页，编辑于2023年，星期一第二节核苷酸的分解一、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含氮碱+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-戊糖第五页，共二十九页，编辑于2023年，星期一3.碱基降解碱基降解是复杂的过程，在不同的生物其降解过程也不同。核苷+H2O含氮碱+戊糖核苷酶2.磷酸解核苷+磷酸含氮碱+1-磷酸-戊糖核苷磷酸化酶第六页，共二十九页，编辑于2023年，星期一核酸的降解过程核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸单酯酶）核苷磷酸化酶核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤或嘧啶戊糖-1-磷酸第七页，共二十九页，编辑于2023年，星期一嘌呤碱的分解（p283~284）正常人血液中尿酸含量为20~60mg/L，超过80mg/L时，尿酸盐晶体可沉积于关节、肾等处，导致关节炎、尿路结石、肾脏疾病等，称痛风病。第八页，共二十九页，编辑于2023年，星期一第九页，共二十九页，编辑于2023年，星期一

腺嘌呤鸟嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黄嘌呤黄嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素

尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸

尿素+乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

（人类和灵长类动物、爬虫、鸟类）（灵长类以外的哺乳动物）（植物）（鱼类、两栖类）（海洋无脊椎动物）腺嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶别嘌呤醇：别黄嘌呤底物类似物经酶作用后成为酶的灭活物，称之为自杀作用物。自杀性底物第十页，共二十九页，编辑于2023年，星期一嘧啶的分解代谢第十一页，共二十九页，编辑于2023年，星期一嘧啶的降解：这是一个还原降解过程。

胞嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶

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

β-丙氨酸β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶

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

β-氨基异丁酸β-脲基异丁酸

H2O

胞嘧啶脱氨酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢嘧啶酶脲基丙酸酶二氢尿嘧啶脱氢酶二氢嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+第十二页，共二十九页，编辑于2023年，星期一

一、核糖核苷酸的合成1.从头合成途径

利用简单底物合成核苷酸的过程。第三节核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成：戊糖供体为PRPP，嘌呤环由多个原子分子作为供体，经多步反应在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的合成第十三页，共二十九页，编辑于2023年，星期一谷氨酰胺的酰胺氮甲酰FH4天冬氨酸甘氨酸CO2亚甲基FH4嘌呤环上各原子的来源第十四页，共二十九页，编辑于2023年，星期一612345789嘌呤环原子来源NNNNNN谷氨酰胺（酰胺基）N甘氨酸N天冬氨酸CCO2甲酸盐C甲酸盐C（3）嘧啶核苷酸的合成：由氨甲酰磷酸和天冬氨酸供给原子先合成环，再与PRPP结合形成嘧啶核苷酸PRPP次黄嘌呤核苷酸（IMP）天冬氨酸、甲酸盐、谷氨酰胺、甘氨酸、CO2AMPGMP第十五页，共二十九页，编辑于2023年，星期一磷酸核糖焦磷酸（PRPP）的合成次黄嘌呤核苷酸的合成第十六页，共二十九页，编辑于2023年，星期一第十七页，共二十九页，编辑于2023年，星期一腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸的合成第十八页，共二十九页，编辑于2023年，星期一嘧啶环上各原子的来源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十九页，共二十九页，编辑于2023年，星期一嘧啶环的原子来源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第二十页，共二十九页，编辑于2023年，星期一尿嘧啶核苷酸合成途径第二十一页，共二十九页，编辑于2023年，星期一UMP转变为CTPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP第二十二页，共二十九页，编辑于2023年，星期一补救途径利用核苷酸的分解产物再合成核苷酸的途径（1）嘌呤核苷酸在腺嘌呤磷酸核糖转移酶、鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化下形成相应的核苷酸：PRPP+腺嘌呤→腺嘌呤核苷酸+PPiPRPP+鸟嘌呤→鸟嘌呤核苷酸+PPi第二十三页，共二十九页，编辑于2023年，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磷酸核糖转移酶嘧啶核苷

+ATP

UMP

+ADPUMP磷酸核糖转移酶第二十四页，共二十九页，编辑于2023年，星期一嘌呤核苷酸合成补救途径呤呤呤呤呤呤呤呤呤第二十五页，共二十九页，编辑于2023年，星期一嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP第二十六页，共二十九页，编辑于2023年，星期一核苷酸合成的两条途径核糖、氨基酸、CO2、NH3核糖核苷酸脱氧核苷酸辅酶RNA核苷碱基脱氧核苷DNA补救途径从头合成第二十七页，共二十九页，编辑于2023年，星期一二、脱氧核糖核苷酸的合成核苷酸还原：各种核苷酸先形成核苷二磷酸，再还原为脱氧核苷酸。NMP+ATPNDP+ADPNDP+硫