生物化學(xué)第33章

1、第33章 核酸的降解和核苷酸代謝(degradation of nucleic acid and nucleotides metabolism)一、核酸和核苷酸的分解代謝一、核酸和核苷酸的分解代謝二、核苷酸的生物合成二、核苷酸的生物合成三、輔酶核苷酸的生物合成三、輔酶核苷酸的生物合成一、核酸和核苷酸的分解代謝堿基的脫氨嘌呤堿的分解代謝腺嘌呤腺嘌呤鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤次黃嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤黃嘌呤尿酸尿酸嘌呤堿的分解代謝腺嘌呤腺嘌呤鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤次黃嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤黃嘌呤腺嘌呤脫氨酶腺嘌呤脫氨酶鳥(niǎo)嘌呤脫氨酶鳥(niǎo)嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸尿酸嘌呤堿的分解代謝尿酸尿酸尿囊素尿

2、囊素尿囊酸尿囊酸黃嘌呤黃嘌呤嘌呤堿的分解代謝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黃嘌呤黃嘌呤不同動(dòng)物嘌呤代謝的產(chǎn)物 靈長(zhǎng)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)：靈長(zhǎng)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)： 尿酸尿酸其他哺乳動(dòng)物、軟體動(dòng)物：其他哺乳動(dòng)物、軟體動(dòng)物： 尿囊素尿囊素 硬骨魚(yú)：硬骨魚(yú)： 尿囊酸尿囊酸 軟骨魚(yú)和兩棲類(lèi)：軟骨魚(yú)和兩棲類(lèi)： 尿素尿素 大多數(shù)海洋無(wú)脊椎動(dòng)物：大多數(shù)海洋無(wú)脊椎動(dòng)物： 氨和氨和co2 （如甲殼類(lèi)動(dòng)物）（如甲殼類(lèi)動(dòng)物）胞嘧啶和尿嘧啶的分解代謝 胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶-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謝 胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶二氫

3、尿嘧啶二氫尿嘧啶-脲基丙酸脲基丙酸-丙氨酸丙氨酸胞嘧啶胞嘧啶脫氨酶脫氨酶二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶脫氫酶脫氫酶二氫尿二氫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謝-脲基異丁酸脲基異丁酸 -氨基異丁酸氨基異丁酸二氫胸腺嘧啶二氫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環(huán)各元素的來(lái)源次黃嘌呤核苷酸的合成 各種嘌呤核苷酸的合成是先合成次黃嘌呤各種嘌呤核苷酸的合成是先合成次黃嘌呤核苷酸，再轉(zhuǎn)變成各種嘌呤核苷酸。此途徑叫核苷酸，再轉(zhuǎn)變成各種嘌呤核苷酸。此途徑叫嘌呤核苷酸的從頭合成途徑嘌呤核苷酸的從頭合成途徑（de novo synthesis

4、 pathway）。）。 次黃嘌呤核苷酸的合成是在核糖上合成次次黃嘌呤核苷酸的合成是在核糖上合成次黃嘌呤的，而不是先合成次黃嘌呤，再與核糖黃嘌呤的，而不是先合成次黃嘌呤，再與核糖結(jié)合的。結(jié)合的。焦磷酸激酶焦磷酸激酶prpp次黃嘌呤核苷酸的合成途徑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黃嘌呤核苷酸的合成途徑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轉(zhuǎn)酰胺酶轉(zhuǎn)酰胺酶合成酶合成酶轉(zhuǎn)甲?；皋D(zhuǎn)甲酰基酶次黃嘌呤核苷酸的合成途

5、徑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黃嘌呤核苷酸的合成途徑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黃嘌呤核苷酸的合成途徑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黃嘌呤次黃嘌呤核苷酸核苷酸次黃嘌呤核苷酸的合成途徑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黃嘌呤次黃嘌呤核苷酸核苷酸裂解酶裂解酶轉(zhuǎn)甲?；皋D(zhuǎn)甲?；负厦负厦赶汆堰屎塑账岬暮铣纱吸S嘌呤核苷酸次黃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鳥(niǎo)嘌呤核苷酸的合成黃嘌呤核苷酸黃嘌呤核苷酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 鳥(niǎo)苷酸鳥(niǎo)苷酸 谷氨酸谷氨酸次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸 黃嘌呤核苷酸黃嘌呤核苷酸合成酶合成酶脫氫酶脫氫酶核苷酸合成的補(bǔ)救途徑 生物體內(nèi)除了能以簡(jiǎn)單前體物質(zhì)生物體內(nèi)除了能以簡(jiǎn)單前體物質(zhì)“從頭從頭合成合成”（de novo synthesis）核苷酸外，還能）核苷酸外，還能利用預(yù)先形成的堿基和核糖合成核苷酸。這利用預(yù)先形成的堿基和核糖合成核苷酸。這個(gè) 途 徑 稱(chēng) 為個(gè) 途 徑 稱(chēng) 為 “ 補(bǔ) 救 途 徑補(bǔ) 救 途 徑 ” （ s a l v a g e pathway）。）。嘌呤核苷酸合成的補(bǔ)救途

8、徑核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶腺苷激酶腺苷激酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)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應(yīng)產(chǎn)生。按以下反應(yīng)產(chǎn)生。lesch-nyhan綜合征 lesch-nyhan lesch-nyhan綜合征是一種與綜合征是一種與x x染色體連鎖的染色體連鎖的遺傳代謝病，患者先天性缺乏次黃嘌呤（鳥(niǎo)嘌呤）遺傳代謝病，患者先天性缺乏次黃嘌呤（鳥(niǎo)嘌呤）磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶。這種缺陷是伴性的隱性遺傳性磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶。這種缺陷是伴性的隱性遺傳性狀，主要見(jiàn)之于男性。由于鳥(niǎo)嘌呤和次黃嘌呤補(bǔ)狀，主要見(jiàn)之于男性。由于鳥(niǎo)嘌呤和次黃嘌呤補(bǔ)救途徑障礙，導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)量

9、的尿酸，導(dǎo)致腎結(jié)石救途徑障礙，導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)量的尿酸，導(dǎo)致腎結(jié)石和痛風(fēng)。這些癥狀可通過(guò)別嘌呤醇對(duì)黃嘌呤氧化和痛風(fēng)。這些癥狀可通過(guò)別嘌呤醇對(duì)黃嘌呤氧化酶的抑制而得到緩解。酶的抑制而得到緩解。 lesch-nyhanlesch-nyhan綜合征更嚴(yán)重的后果是自殘肢綜合征更嚴(yán)重的后果是自殘肢體，別嘌呤醇對(duì)此癥狀無(wú)效。體，別嘌呤醇對(duì)此癥狀無(wú)效。嘌呤核苷酸生物合成的調(diào)節(jié)（二）嘧啶核苷酸的生物合成（二）嘧啶核苷酸的生物合成嘧啶環(huán)各元素的來(lái)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 與嘌呤核苷酸的合成不同，在合成嘧啶核與嘌呤核苷酸的合成不同，在合成嘧啶核苷酸時(shí)，先合成嘧啶化合物乳清酸，再與磷酸苷酸

10、時(shí)，先合成嘧啶化合物乳清酸，再與磷酸核糖焦磷酸結(jié)合成為乳清苷酸，然后脫羧成為核糖焦磷酸結(jié)合成為乳清苷酸，然后脫羧成為尿嘧啶核苷酸，其他嘧啶核苷酸是由尿苷酸轉(zhuǎn)尿嘧啶核苷酸，其他嘧啶核苷酸是由尿苷酸轉(zhuǎn)變而來(lái)。變而來(lái)。尿嘧啶核苷酸的合成乳清酸乳清酸 二氫乳清酸二氫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轉(zhuǎn)氨甲酰酶轉(zhuǎn)氨甲酰酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸二氫乳清酸脫氫酶脫氫酶乳清酸乳清酸 二氫乳清酸二氫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脫羧酶脫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尿嘧啶轉(zhuǎn)尿嘧啶轉(zhuǎn)變成胞嘧變成胞嘧啶必須在啶必須在核苷三磷核苷三磷酸的水平酸的水平上進(jìn)行。上進(jìn)行。嘧啶核苷酸合成的補(bǔ)救途徑ump磷酸核糖磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)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調(diào)節(jié)（三）脫氧核糖核苷酸的合成（三）脫氧核糖核苷酸的合成 脫氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸還原產(chǎn)生脫氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸還原產(chǎn)生的。在生物體內(nèi)，腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶和的。在生物體內(nèi)，腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶四種核糖核苷酸都可以被還原成相應(yīng)的尿嘧

12、啶四種核糖核苷酸都可以被還原成相應(yīng)的脫氧核糖核苷酸。催化此反應(yīng)的酶稱(chēng)為核糖核脫氧核糖核苷酸。催化此反應(yīng)的酶稱(chēng)為核糖核苷酸還原酶。苷酸還原酶。大腸桿菌核糖核苷酸還原酶 核糖核苷酸還原酶由核糖核苷酸還原酶由r1和和r2兩個(gè)亞基組成，兩個(gè)亞基組成，它們分開(kāi)時(shí)沒(méi)有活性，只有合在一起并有鎂離子它們分開(kāi)時(shí)沒(méi)有活性，只有合在一起并有鎂離子存在時(shí)才有活性。存在時(shí)才有活性。r1亞基含有兩條相同的多肽亞基含有兩條相同的多肽鏈，每條多肽鏈上有兩個(gè)別構(gòu)調(diào)節(jié)位點(diǎn)。一個(gè)調(diào)鏈，每條多肽鏈上有兩個(gè)別構(gòu)調(diào)節(jié)位點(diǎn)。一個(gè)調(diào)節(jié)位點(diǎn)結(jié)合效應(yīng)物后影響對(duì)底物的特異性，另一節(jié)位點(diǎn)結(jié)合效應(yīng)物后影響對(duì)底物的特異性，另一個(gè)調(diào)節(jié)位點(diǎn)結(jié)合效應(yīng)物后調(diào)節(jié)酶的活性。每條肽個(gè)調(diào)節(jié)位點(diǎn)結(jié)合效應(yīng)物后調(diào)節(jié)酶的活性。每條肽鏈上還含有一對(duì)參與催化氧化還原反應(yīng)的巰基和鏈上還含有一對(duì)參與催化氧化還原反應(yīng)的巰基和一個(gè)參與催化氧化還原反應(yīng)的酪氨酸。一個(gè)參與催化氧化還原反應(yīng)的酪氨酸。大腸桿菌核糖核苷酸還原酶tyr122核糖核苷酸還原酶催化反應(yīng)時(shí)的