《核酸类物质G》PPT课件.ppt

1、6 核酸类物质,第六小组 成员：陈萍虹 王奥博 张千文,目录,6.1 概述 6.1.1核酸类物质的生产现状 6.1.2核酸类产品的应用 6.2 核苷酸的生物合成 6.2.1嘌呤核苷酸的合成 6.2.2嘧啶核苷酸的合成 6.3 核苷酸的降解,6.1 概述,核酸的基本结构是核苷酸。 核酸由众多的单体核苷酸通过3 ,5 磷酸二酯键聚合而成。 核苷酸由碱基（A,T,C,G,U）、核糖、磷酸组成。 脱去磷酸后的碱基称为核苷。,6.1 概述,鲜味剂：呈味核苷酸 核苷酸类中的肌苷酸（IMP）、鸟苷酸（GMP）、黄苷酸（XMP）呈强鲜味。如：肌苷酸钠比味精鲜40倍，鸟苷酸钠比味精鲜160倍。 5 鸟苷酸 5

2、肌苷酸 5 黄苷酸 （guanylic acid）（inosinic acid） （xanthylic acid） 5 -GMP 5 -IMP 5 -XMP,6.1 概述,鲜味剂的协同效应 当核苷酸与氨基酸类物质混合使用时，鲜味 不是简单的叠加，而是成倍地提高。 增效：甜味、肉味 消除：咸、酸、苦味、腥味、焦味,6.1.1 核酸类物质的生产现状,历史 1960年，日本科学家发现5 -IMP具有强烈鲜味。 60年代后期，日本成为用发酵法生产核苷酸类物质的最大生产国。 市场上的“强力味精”、“加鲜味精”是在普通的味精中加少量肌苷酸钠组成。 70年代以后，核酸类物质及其衍生物以其具有抗病毒和抗肿瘤的

3、作用，受到医药界的普遍重视。,6.1.1 核酸类物质的生产现状,生产方法 1. 发酵法：发酵法 核苷 核苷酸 2. 酶解法（5-磷酸二脂酶） 酵母 核糖核酸 核苷酸 3.半合成法（发酵和合成配合使用） 由于发酵法生产核苷的效率很高，核苷悬浮于磷酸三甲酯中，在冷却条件下加入氯化氧磷，进行磷酸化，收率可达90%以上。,磷酸化,提取,酵解,6.1.1 核酸类物质的生产现状,国际市场供求状况 核苷酸目前国内需求在2000吨以上，国内产量不足200吨，国际核酸药物市场一直由日本垄断，年供给量在2万吨以上，80%自用，20%出口。日本国内几乎所有面包、饼干都添加核苷酸，我国仅有一部分核苷酸用于抗癌抗病毒药

4、物，食品方面极少应用。,6.1.2 核酸类产品的应用,作为增味剂的主要成分 作为临床治疗的核酸类药物 叠氮胸苷（Azidothymidine，AZT）、阿糖腺苷（Adenine arabinoside）、三氮唑核苷 在农业上：浸种、蘸根及喷雾,6.2 核苷酸的生物合成,从头合成途径： 利用氨基酸等作为原料合成。 补救合成途径： 利用体内游离的碱基或核苷合成。,6.2.1 嘌呤核苷酸的合成,嘌呤核苷酸的从头合成途径,嘌呤核苷酸的补救合成途径,嘌呤核苷酸的相互转变,嘌呤脱氧核糖核苷酸的生成,嘌呤类核苷酸生物合成的抑制剂,嘌呤核苷酸的从头合成途径,嘌呤核苷酸环上的原子来源,一碳单位,一碳单位,天冬氨

5、酸,甘氨酸,谷氨酸,嘌呤核苷酸的从头合成途径,由氨基酸、磷酸戊糖、CO2和NH3合成核苷酸。 嘌呤核苷酸的全合成途径：直接生成次黄嘌呤核苷酸（IMP）,然后转变为其它嘌呤核苷酸。,由IMP合成AMP及GMP,葡萄糖 5磷酸核糖 磷酸核糖焦磷酸（PRPP） PRPP转酰胺酶 5 -IMP AMP SAMP XMP GMP,腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶,由IMP合成AMP及GMP,IMP合成途径的代谢调控,主要通过产物的负反馈调节 调节包括: 2个长反馈和2个短反馈,IMP合成途径的代谢调控,IMP合成途径的代谢调控,嘌呤核苷酸的从头合成途径,嘌呤核苷酸的

6、合成特点 合成部位：胞浆，肝脏是主要合成器官，其次是小肠和胸腺，脑和骨髓等不能合成。 先形成IMP，然后在单磷酸的水平上转变成AMP、GMP。 IMP合成从5-P-核糖开始的，在ATP参与下先形成PRPP。 嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上去的。由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和C ，合成时先形成右环，再形成左环（共11步反应）。 四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体。,嘌呤核苷酸的补救合成途径,微生物从培养基中取得完整的嘌呤、戊糖、磷酸，直接合成单核苷酸。 当全生物合成途径受阻时，微生物可通过此途径合成核苷酸。,嘌呤核苷酸的补救合成途径,缺少次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移

7、酶活性，可以导致严重的代谢病，其生化特征是尿酸排泄量升高，约为正常的6倍，同时嘌呤从头合成的速率大大增加，又称Lesch-Nyhan综合症。,嘌呤核苷酸的相互转变,腺苷酸代琥珀酸,黄嘌呤核苷酸（XMP）,延胡索酸,天冬氨酸,嘌呤核苷酸的相互转变,GMP生成后，在磷酸激酶的催化下，接受ATP的高能磷酸基团，生成GDP及GTP。这种转变方式也是体内从一磷酸核苷转变为二磷酸及三磷酸核苷的普遍方式，以N代表嘌呤或嘧啶碱基表示为： NMP+ATP NDP+ADP NDP+ATP NTP+ADP,嘌呤脱氧核糖核苷酸的合成,脱氧核糖核苷酸是通过核糖核苷二磷酸还原生成的，NADPH作为这一反应的还原力。 大多

8、数脱氧核苷酸的合成是在NDP的基础上进行的。,嘌呤类核苷酸生物合成的抑制剂,临床上几种治癌药物的作用机理 嘌呤类似物（6-巯基嘌呤）： 可抑制AMP、GMP的生成 谷胺酰胺类似物（氮杂丝氨酸）： 可抑制IMP的合成中有谷胺酰胺参与的反应 叶酸类似物（氨基蝶呤、氨甲喋呤）： 可抑制IMP合成中有四氢叶酸参与的反应,6.2.2 嘧啶核苷酸的合成,嘧啶核苷酸的从头合成,嘧啶核苷酸的补救合成途径,嘧啶核苷酸的相互转变,嘧啶脱氧核糖核苷酸的生成,嘧啶类核苷酸的抗代谢物,融合细胞的筛选及应用,嘧啶核苷酸的从头合成途径,嘧啶核苷酸环上的原子来源 嘧啶环的前体是氨甲酰磷酸和天冬氨酸。 C2来自HCO-3；N3

9、来自谷氨酰胺的酰胺基团；其余原子都来自天冬氨酸。 各种嘧啶核苷酸的前体是尿嘧啶核苷酸(UMP)，尿嘧啶核苷酸从头合成的过程比嘌呤简单，并且消耗的ATP少。,嘧啶核苷酸的从头合成途径,嘧啶核苷酸的合成特点 合成场所：主要在肝细胞胞浆 其合成与嘌呤核苷酸的合成不同，先由氨甲酰磷酸与天冬氨酸形成嘧啶环，再与核糖磷酸（PRPP）结合形成 UMP，其关键的中间产物是乳清酸。胞苷酸则由尿苷酸在三磷酸的水平上转变而来。,嘧啶核苷酸的从头合成途径,由UMP转换成CTP涉及三步反应。 尿苷酸激酶催化ATP的-磷酸转移给UMP，形成UDP。 核苷二磷酸激酶催化第二个ATP的-磷酸转移给UDP，形成UTP。 CTP

10、合成酶催化来自谷氨酰胺的酰胺氮转移至UTP的C-4，形成CTP。,嘧啶核苷酸的相互转变,嘧啶脱氧核糖核苷酸的合成,大多数脱氧核苷酸的合成是在NDP的基础上进行的，但脱氧胸苷酸的合成是个例外。 dTMP是由dUMP甲基化形成的。 首先dUDP转换为dUMP，然后在由胸苷酸合成酶催化下dUMP转化为dTMP。 反应中，5,10-亚甲基四氢叶酸提供一碳单位之后，形成二氢叶酸，二氢叶酸经还原变成四氢叶酸，再接收丝氨酸提供的一碳单位重新形成5,10-亚甲基四氢叶酸。,嘧啶脱氧核糖核苷酸的合成,嘧啶核苷酸的补救合成途径,尿苷激酶途径 尿苷+ATP 尿苷酸+ADP 胸苷激酶途径 T + 1-磷酸脱氧核糖 脱

11、氧胸苷+Pi 脱氧胸苷酸（dTMP）,磷酸化酶,嘧啶类核苷酸的抗代谢物,嘧啶类似物： 5-氟尿嘧啶(5-FU),叶酸类似物： 氨甲蝶呤,嘧啶类核苷酸的抗代谢物,氟尿嘧啶(FU),氨甲蝶呤,氨基蝶呤,融合细胞的筛选及应用,融合细胞的筛选 细胞A(胸苷激酶缺陷)和细胞B(次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷)只能以从头合成方式合成所需的胸苷酸和次黄嘌呤、鸟嘌呤。 如将两者一起放入含氨甲喋呤(可抑制从头合成)的培养基(称为HAT培养基)中，则只有融合后的细胞才能依靠对方原有的酶合成所需的物质而存活下来，以此可以筛选出融合细胞。,融合细胞的筛选及应用,单克隆抗体技术 正常淋巴细胞(如小鼠脾细胞)具有分泌抗

12、体的能力，但不能长期培养，瘤细胞(如骨髓瘤)可以在体外长期培养，但不分泌抗体。于是英国人Kohler和Milstein 1975将两种细胞杂交而创立了单克隆抗体技术，获1984年诺贝尔奖。,6.3 核苷酸的降解,核苷酸+H2O 核苷+Pi 核苷+H2O 碱基+核糖 核苷+Pi 碱基+核糖-1-磷酸,核苷酸酶,核苷酶,核苷磷酸化酶,6.3 核苷酸的降解,嘌呤核苷酸的分解代谢,嘧啶核苷酸的分解代谢,鸟类、爬行动物和灵长类动物（包括人） 可以将嘌呤核苷酸转换为尿酸排泄掉。,嘌呤核苷酸的分解代谢,痛风？,许多动物还可以进一步将尿酸降解为其它产物，如尿囊素、尿囊酸和尿素等。,嘌呤核苷酸的分解代谢,双翅目昆虫,硬骨鱼、两栖类动物,鱼、两栖类动物,嘌呤核苷酸的分