生物化学 第十四章 核酸的降解和核苷酸代谢一

生物化学

第十四章

核酸的降解和核苷酸代谢第一节核酸的分解代谢第二节核苷酸代谢第一节核酸的分解代谢一、核酸的解聚作用水解连接核苷酸之间的3’,5’-磷酸二酯键，产生低级多核苷酸或单核苷酸，即核酸的解聚作用。作用磷酸二酯键的酶称磷酸二酯酶，而作用核酸的磷酸二酯酶称核酸酶：1、按作用对象分：（1）核糖核酸酶：水解核糖核酸（RNA）（2）脱氧核糖核酸酶：水解脱氧核糖核酸（DNA）2、按作用部位分：（1）核酸内切酶：水解RNA或DNA核酸分子内的磷酸二酯键。（2）核酸外切酶：从核酸连的一端逐个切下核苷酸，分5”端外切酶和3’端外切酶。

牛脾磷酸二酯酶为5’端外切酶，切下3’-核苷酸；蛇毒磷酸二酯酶为3’端外切酶，切下5’-核苷酸。二、核苷酸的降解1、降解为核苷和磷酸

磷酸单酯酶（核苷酸酶）核苷酸核苷+磷酸

1）非特异性核苷酸酶：可水解下核苷2’，3’或5’位上的磷酸；

2）特异性核苷酸酶：只能水解3’或5’位上的磷酸，分别称为3’-核苷酸酶和5’-核苷酸酶。2、降解为戊糖和嘌呤碱或嘧啶碱1）广泛形式：核苷磷酸化酶核苷+磷酸嘌呤碱（或嘧啶碱）+戊糖-1-磷酸

为可逆反应（逆反应用于补救合成）。

2）植物和微生物内形式：

核苷水解酶核苷+H2O嘌呤碱或嘧啶碱+戊糖

为不可逆反应。只能对核糖核苷有作用，对脱氧核糖核苷无作用。第二节核苷酸代谢核苷酸的功用合成核酸的原料

体内能量的利用形式：ATP，GTP，CTP，UTP参与代谢和生理调节：cAMP，cGMP组成辅酶：FAD，NAD+，NADP+活化中间代谢物：UDPG，CDP-DG，SAM，PAPS一、嘌呤核苷酸代谢（一）嘌呤核苷酸的分解代谢不同生物分解能力不一样，则最终分解产物也不同。1、脱氨基：

腺嘌呤→次黄嘌呤（脱6位上的NH2）

腺嘌呤脱氨酶（动物组织中该酶含量少，而腺嘌呤核苷酸脱氨酶和腺嘌呤核苷脱氨酶活性高，因此是在核苷或核苷酸水平上进行脱氨）

鸟嘌呤→黄嘌呤（脱2位上的NH2）

鸟嘌呤脱氨酶2、氧化成尿酸：

次黄嘌呤+O2+H2O→黄嘌呤+H2O2

黄嘌呤+O2→尿酸+H2O2

黄嘌呤氧化酶*人或排尿动物的最终产物3、氧化成尿囊素：

尿酸+2H2O+O2→尿囊素+CO2+H2O2

尿酸氧化酶其他哺乳动物的最终产物4、水解成尿囊酸：

尿囊素+H2O→尿囊酸

尿囊素酶硬骨鱼的最终产物5、水解成尿素和乙醛酸：

尿囊酸+H2O→尿素+乙醛酸

尿囊酸酶多数鱼类及两栖类的最终产物6、进一步分解成NH3和CO2：

尿素+H2O→4NH3+2CO2

脲酶PiPiNH3NH3NH3RibRibPiRibNH3NH3腺嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤鸟嘌呤尿酸（二）嘌呤核苷酸合成从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。补救合成途径：利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸的途径。1、嘌呤核苷酸从头合成原料：磷酸核糖，Gly，Gln，Asp，CO2,N5-N10-CH=FH4（甲烯四氢叶酸），N10-CHO-FH4（甲酰四氢叶酸）,ATP合成部位：胞液合成过程：次黄嘌呤核苷单磷酸（IMP）的合成AMP→GMP的合成AMP→ADP→ATPGMP→GDP→GTP嘌呤碱合成的元素来源天冬氨酸一碳基团一碳基团嘌呤核苷酸的合成过程富马酸，延胡索酸ATP和GTP的生成ADPATPGDPGTP(Xanthosinemonophosphate)回忆

嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸从头合成的调节原则之一：满足需求，防止供过于求。氨嘌呤核苷酸从头合成的调节原则之二：相互调整，比例平衡2、嘌呤核苷酸的补救合成（1）嘌呤碱与5-磷酸核糖焦磷酸合成嘌呤核苷酸（为重要补救途径）：（2）预先合成碱基，然后合成核苷，再合成核苷酸：核苷的合成：碱基+1-磷酸核糖←→核苷+Pi

特异的核苷磷酸化酶（逆反应用于分解代谢）核苷酸的合成：核苷+ATP←→核苷酸+ADP

核苷磷酸激酶嘌呤核苷酸补救合成的生理意义节约能量和一些氨基酸的消耗。有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进行嘌呤核苷酸的补救合成。HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌征HGPRT缺失导致次黄嘌呤累积，转而过量产生尿酸，同时补救途径不通会引起嘌呤核苷酸合成速度增加，更加大量累积尿酸，从而导致肾结石和痛风3、脱氧核苷酸的生成核糖核苷酸通常是在核苷二磷酸水平上被还原，由核糖第二位碳原子上的氧脱去形成。嘌呤核苷酸合成总结IMPAMPGMPADPGDPATPGTPdADPdATPdGDPdGTP嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物-2谷氨酰胺氮杂丝氨酸6-重氮-5-氧正亮氨酸嘌呤核苷酸的抗代谢物-3四氢叶酸氨蝶呤氨甲蝶呤（MTX）嘌呤核苷酸的抗代谢物的作用血中尿酸含量：正