核酸類物質(zhì)的發(fā)酵機(jī)制ppt課件

1、第六章第六章 核酸類物質(zhì)的積累機(jī)制核酸類物質(zhì)的積累機(jī)制 核酸發(fā)酵是在氨基酸發(fā)酵根底上的核酸發(fā)酵是在氨基酸發(fā)酵根底上的進(jìn)一步深化和開展的代謝控制發(fā)酵，即以進(jìn)一步深化和開展的代謝控制發(fā)酵，即以代謝控制實(shí)際為根據(jù)，設(shè)法培育選育代謝控制實(shí)際為根據(jù)，設(shè)法培育選育從遺傳角度解除了正常代謝控制機(jī)制的突從遺傳角度解除了正常代謝控制機(jī)制的突變株。變株。 核苷酸縮水核酸核 雜環(huán) 磷糖 堿基 酸CHOHHCH2OHCH2OHOHOHOCH2OHBOHH(OH)O胸腺嘧啶CH2OHOHONNHOOH3C 2脫 氧核糖 2脫氧胸苷 核苷CHOCH2OHCH2OHOHOHOHO腺嘌呤嘧啶CH2OHOHOHONNNNNH2

2、CH2OHOHOHONNHOOD核糖腺苷尿苷雜環(huán)堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤胞嘧啶鳥嘧啶胸腺嘧啶NNHNNHONNNNHNH2NH2NHNONH2NHHNOONHHNOOH3CRNA尿NNNNNH2CH2OHOHOOPOOHOH3腺嘌呤核苷酸 （3腺苷酸）CH2OHOHOOP OHOHONNHOO5-尿嘧啶核苷酸（5尿苷酸）l第一節(jié)第一節(jié) 核苷酸的生物合成途徑核苷酸的生物合成途徑l核苷酸的生物合成有兩條不同途徑：核苷酸的生物合成有兩條不同途徑：l全合成途徑：從磷酸核糖開場(chǎng)，全合成途徑：從磷酸核糖開場(chǎng)，逐漸加上必要的成分，最后閉合成逐漸加上必要的成分，最后閉合成環(huán)嘌呤或嘧啶環(huán)。環(huán)嘌呤或嘧啶環(huán)。l補(bǔ)救

3、途徑：從培育基中汲取嘌呤補(bǔ)救途徑：從培育基中汲取嘌呤或嘧啶堿基、戊糖、磷酸，經(jīng)過一或嘧啶堿基、戊糖、磷酸，經(jīng)過一系列酶的作用合成核苷酸。系列酶的作用合成核苷酸。l一、嘌呤核苷酸的合成途徑一、嘌呤核苷酸的合成途徑l一從頭合成途徑：一從頭合成途徑：l 經(jīng)過利用一些簡(jiǎn)單的前體物，經(jīng)過利用一些簡(jiǎn)單的前體物，如如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳單磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及位及CO2等，逐漸合成嘌呤核苷等，逐漸合成嘌呤核苷酸的過程稱為從頭合成途徑。這酸的過程稱為從頭合成途徑。這一途徑主要見于肝臟，其次為小一途徑主要見于肝臟，其次為小腸和胸腺。腸和胸腺。 合成步驟：可分為三個(gè)階段：合成步驟：可分為三個(gè)階段： 1

4、、次黃嘌呤核苷酸的合成：、次黃嘌呤核苷酸的合成： 首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，耗費(fèi)首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，耗費(fèi)ATP，由，由5-磷酸核糖合成磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸焦磷酸-5-磷酸核糖磷酸核糖)。然后再經(jīng)過大約。然后再經(jīng)過大約10步反響，合步反響，合成成 第一個(gè)嘌呤核苷酸第一個(gè)嘌呤核苷酸次黃苷酸次黃苷酸IMP。 磷酸核糖焦磷酸合成酶磷酸核糖焦磷酸合成酶5-磷酸核糖磷酸核糖 PRPPIMP ATP 2、 腺苷酸及鳥苷酸的合成：腺苷酸及鳥苷酸的合成： IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸冬氨酸提供

5、氨基合成腺苷酸代琥珀酸AMP-S，然后裂解產(chǎn)生，然后裂解產(chǎn)生AMP；IMP也可在也可在IMP脫脫氫酶的催化下，以氫酶的催化下，以NAD+為受氫體，脫氫氧化為受氫體，脫氫氧化為黃苷酸為黃苷酸XMP，后者再在鳥苷酸合成酶催，后者再在鳥苷酸合成酶催化 下 ， 由 谷 氨 酰 胺 提 供 氨 基 合 成 鳥 苷 酸化 下 ， 由 谷 氨 酰 胺 提 供 氨 基 合 成 鳥 苷 酸GMP。 AMP-S AMPIMP XMP GMP 激激酶酶 激激酶酶 A AM MP P/ /G GM MP P A AD DP P/ /G GD DP P A AT TP P/ /G GT TP P A AT TP P A

6、 AD DP P A AT TP P A AD DP P N NA AD DP PH H+ +H H+ + 核核糖糖核核苷苷酸酸還還原原酶酶 N NA AD DP P+ + +H H2 2O O 激激酶酶 d dA AD DP P/ /d dG GD DP P d dA AT TP P/ /d dG GT TP P A AT TP P A AD DP P 嘌呤核苷酸生物合成過程的特點(diǎn)：嘌呤核苷酸生物合成過程的特點(diǎn)：合成過程是在合成過程是在5 5磷酸核糖根底上磷酸核糖根底上進(jìn)展的；進(jìn)展的；組成嘌呤環(huán)的各元素是逐個(gè)壘加到組成嘌呤環(huán)的各元素是逐個(gè)壘加到核糖的核糖的C1C1上去的，先合成咪唑環(huán)，上去的

7、，先合成咪唑環(huán)，隨著嘌呤環(huán)的生成，隨著嘌呤環(huán)的生成， 5 5- -核苷酸應(yīng)核苷酸應(yīng)運(yùn)而生。第一個(gè)被合成的核苷酸是運(yùn)而生。第一個(gè)被合成的核苷酸是IMPIMP。AMPAMP、GMPGMP是由是由IMPIMP轉(zhuǎn)化而生成的。轉(zhuǎn)化而生成的。來自谷氨酰胺的酰胺氮來自谷氨酰胺的酰胺氮來自來自“甲酸鹽甲酸鹽來自天冬氨酸來自天冬氨酸來自甘氨酸來自甘氨酸來自來自CO2來自來自“甲酸鹽甲酸鹽二補(bǔ)救合成途徑：二補(bǔ)救合成途徑： 又稱再利用合成途徑。指利用分解又稱再利用合成途徑。指利用分解代謝產(chǎn)生的自在嘌呤堿合成嘌呤核代謝產(chǎn)生的自在嘌呤堿合成嘌呤核苷酸的過程。這一途徑可在大多數(shù)苷酸的過程。這一途徑可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)展

8、。其反響為：組織細(xì)胞中進(jìn)展。其反響為： 腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶酶 A + PRPP AMP + PPi 次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 I/G+PRPP IMP/GMP+PPil二、嘧啶嘌呤核苷酸的合成途徑二、嘧啶嘌呤核苷酸的合成途徑l 嘧啶核苷酸的生物合成過程同樣有兩條嘧啶核苷酸的生物合成過程同樣有兩條途徑：一條是在尚未完成的嘧啶環(huán)上接上途徑：一條是在尚未完成的嘧啶環(huán)上接上磷酸核糖主要途徑，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)猷琢姿岷颂侵饕緩?，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)猷奏ず塑账?；另一條是由曾經(jīng)完成的嘧啶來啶核苷酸；另一條是由曾經(jīng)完成的嘧啶來合成核苷酸補(bǔ)救途徑。合成核苷酸補(bǔ)救途徑。l

9、全合成途徑：首先以全合成途徑：首先以CO2和谷氨酰胺和谷氨酰胺為原料合成氨基甲酰磷酸；氨甲酰磷酸為原料合成氨基甲酰磷酸；氨甲酰磷酸與天冬氨酸縮合生成氨甲酰天冬氨酸，再與天冬氨酸縮合生成氨甲酰天冬氨酸，再脫水、脫氨生成乳清酸；乳清酸接受脫水、脫氨生成乳清酸；乳清酸接受PRPP的的5-磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，再進(jìn)一步脫羧生成尿嘧啶核苷酸再進(jìn)一步脫羧生成尿嘧啶核苷酸UMP，可由激酶催化和可由激酶催化和ATP提供高能鍵而生成提供高能鍵而生成UDP和和UTP；UMP可經(jīng)由氨基化生成胞可經(jīng)由氨基化生成胞嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸CMP。嘧啶核苷酸的主要合成步驟為：嘧啶核苷酸的主要合成

10、步驟為： 1、尿苷酸的合成：、尿苷酸的合成： 在氨基甲酰磷酸合成酶在氨基甲酰磷酸合成酶的催化下，的催化下，以以Gln，CO2，ATP為原料合成氨基甲酰為原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的催磷酸。后者在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的催化下，轉(zhuǎn)移一分子天冬氨酸，從而合成化下，轉(zhuǎn)移一分子天冬氨酸，從而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再經(jīng)脫氫、脫羧、氨甲酰天冬氨酸，然后再經(jīng)脫氫、脫羧、環(huán)化等反響，合成第一個(gè)嘧啶核苷酸，環(huán)化等反響，合成第一個(gè)嘧啶核苷酸，即即UMP。Gln+CO2+2ATP 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸氨 甲 酰 天 冬 氨 酸氨 甲 酰 天 冬 氨 酸 乳 清 酸乳 清 酸 UMP嘧啶核苷酸的

11、嘧啶環(huán)是由氨甲酰磷酸嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨甲酰磷酸 和天冬氨酸合成的。和天冬氨酸合成的。氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸 激激酶酶 激激酶酶 C CT TP P 合合成成酶酶 U UM MP P U UD DP P U UT TP P C CT TP P A AT TP P A AD DP P A AT TP P A AD DP P G Gl ln n+ +A AT TP P G Gl lu u+ +A AD DP P+ +P Pi i 核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶 激酶激酶 CTP CDP dCDP dCTP CTP CDP dCDP dCTP H H2 2O Pi NADPH+H

12、O Pi NADPH+H+ + NADP NADP+ +H+H2 2O ATP ADPO ATP ADP H H2 2O O Pi Pi dCMP dCMP H H2 2O O 脫氨酶脫氨酶 NH NH3 3 dUMP dUMP N N5 5,N,N1010- -CHCH2 2- -FHFH4 4 胸苷酸合成酶胸苷酸合成酶 FH FH4 4 dTMP dTMP dTDP dTTP dTDP dTTP 二補(bǔ)救合成途徑：二補(bǔ)救合成途徑：由分解代謝產(chǎn)生的嘧啶由分解代謝產(chǎn)生的嘧啶/嘧啶核苷轉(zhuǎn)變嘧啶核苷轉(zhuǎn)變?yōu)猷奏ず塑账岬倪^程稱為補(bǔ)救合成為嘧啶核苷酸的過程稱為補(bǔ)救合成途徑途徑(salvage pathway)。以嘧啶核苷。以嘧