核酸降解與核苷酸生物合成本及專

1、核酸降解與核苷酸生物合成本及專核苷酸的重要性：核苷酸的重要性： 作為合成核酸的原料：如用作為合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成合成RNA，用，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成合成DNA。 作為能量的貯存和供應(yīng)形式：除作為能量的貯存和供應(yīng)形式：除ATP之外，還之外，還有有GTP，UTP，CTP等。等。 參與代謝或生理活動的調(diào)節(jié)：如環(huán)核苷酸參與代謝或生理活動的調(diào)節(jié)：如環(huán)核苷酸cAMP和和cGMP作為激素的第二信使。作為激素的第二信使。 參與構(gòu)成酶的輔酶或輔基：如在參與構(gòu)成酶的輔酶或輔基：如在NAD+，NADP+，F(xiàn)AD，F(xiàn)MN，CoA中均含有核苷酸的成中均含有核苷酸

2、的成分。分。 作為代謝中間物的載體：如用作為代謝中間物的載體：如用UDP攜帶糖基，攜帶糖基，用用CDP攜帶膽堿，膽胺或甘油二酯，用腺苷攜帶攜帶膽堿，膽胺或甘油二酯，用腺苷攜帶蛋氨酸（蛋氨酸（SAM）等。）等。核酸核酸 核苷酸核苷酸 核苷核苷+磷酸磷酸堿基堿基+戊糖戊糖18.1 核酸的的分解代謝核酸的的分解代謝 18.1.1 核酸的降解核酸的降解 作用于核酸的磷酸二酯鍵酶稱為核酸酶。作用于核酸的磷酸二酯鍵酶稱為核酸酶。1、 DNA酶和酶和RNA酶酶2、 核酸外切酶核酸外切酶l 核酸外切酶作用于核酸鏈的一端，逐核酸外切酶作用于核酸鏈的一端，逐個水解下核苷酸。個水解下核苷酸。 非特異的磷酸二酯酶非特

3、異的磷酸二酯酶 特異的磷酸二酯酶特異的磷酸二酯酶l 如：蛇毒磷酸二酯酶，牛脾磷酸二酯如：蛇毒磷酸二酯酶，牛脾磷酸二酯酶。酶。3、 核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶l 核酸內(nèi)切酶特異地水解多核苷酸內(nèi)部的核酸內(nèi)切酶特異地水解多核苷酸內(nèi)部的鍵，它們是特異性較強(qiáng)的磷酸二酯酶。鍵，它們是特異性較強(qiáng)的磷酸二酯酶。4、限制性核酸內(nèi)切酶、限制性核酸內(nèi)切酶 在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在一類能識別并水解外在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在一類能識別并水解外源雙鏈源雙鏈DNA的核酸內(nèi)切酶。的核酸內(nèi)切酶。 1、核苷酸的降解、核苷酸的降解l 非特異性的磷酸單酯酶能作用于一切核非特異性的磷酸單酯酶能作用于一切核苷酸。苷酸。l 特異性核苷酸酶：特異性核苷酸酶： 3

4、 3/ /- -核苷酸酶或核苷酸酶或5 5/ /- -核核苷酸酶苷酸酶。 2、核苷的降解、核苷的降解在核甘酶的作用下：在核甘酶的作用下：18.1.3 嘌呤的降解嘌呤的降解 不同種類的生物分解嘌呤堿的酶系不一不同種類的生物分解嘌呤堿的酶系不一樣，因而代謝產(chǎn)物各不相同。樣，因而代謝產(chǎn)物各不相同。嘌呤的分解還可以在核苷（酸）的水平上進(jìn)行。18.1.4 嘧啶的降解嘧啶的降解l 不同種類的生物對嘧啶的分解過程不一樣。18.2 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成 18.2.1 嘌呤核糖核苷酸的合成嘌呤核糖核苷酸的合成l生物體內(nèi)不是先合成嘌呤堿，再與核糖生物體內(nèi)不是先合成嘌呤堿，再與核糖和磷酸結(jié)合成核苷酸，而

5、是從和磷酸結(jié)合成核苷酸，而是從5-磷酸核磷酸核糖焦磷酸開始，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，糖焦磷酸開始，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，生成次黃嘌呤核苷酸，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)槠渖纱吸S嘌呤核苷酸，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌堰屎塑账?。他嘌呤核苷酸? 1、從頭合成途徑、從頭合成途徑 利用一些簡單的前體物，如利用一些簡單的前體物，如5-5-磷酸核糖，氨基酸，磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及一碳單位及COCO2 2等，逐步合成嘌呤核苷酸的過程稱為從等，逐步合成嘌呤核苷酸的過程稱為從頭合成途徑。這一途徑主要見于肝臟，其次為小腸和頭合成途徑。這一途徑主要見于肝臟，其次為小腸和胸腺。胸腺。 （）次黃嘌呤核苷酸（次黃嘌呤核苷酸（IMP）的合成的合

6、成第一階段第一階段第二階段第二階段由嘌呤環(huán)合成過程總圖可概括以下要點(diǎn)由嘌呤環(huán)合成過程總圖可概括以下要點(diǎn)：l 嘌呤核苷酸的合成特點(diǎn)是首先直接形成嘌呤核苷酸的合成特點(diǎn)是首先直接形成次黃嘌呤核苷酸（亦稱肌苷酸）。次黃嘌呤核苷酸（亦稱肌苷酸）。l5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸（焦磷酸（PRPP）是核苷酸是核苷酸中磷酸核糖部分的供體。中磷酸核糖部分的供體。 l 嘌呤的各個原子是在嘌呤的各個原子是在PRPP的的C-1位置上位置上逐漸加上去的。逐漸加上去的。l在在5-磷酸核糖胺的氨基位置，由甘氨酸、磷酸核糖胺的氨基位置，由甘氨酸、甲酰四氫葉酸、谷氨酰胺先后提供甲酰四氫葉酸、谷氨酰胺先后提供C和和N原子形成

7、嘌呤的咪唑環(huán)。原子形成嘌呤的咪唑環(huán)。l 由由CO2、天冬氨酸、甲酰四氫葉酸先后天冬氨酸、甲酰四氫葉酸先后提供六元環(huán)上的其他原子形成六元環(huán)，提供六元環(huán)上的其他原子形成六元環(huán)，最后合成次黃嘌呤核苷酸。最后合成次黃嘌呤核苷酸。（2）由由IMP轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為AMP和和GMP的過程的過程2、補(bǔ)救合成途徑、補(bǔ)救合成途徑l 核苷酸也可以由嘌呤堿基或嘌呤核苷合核苷酸也可以由嘌呤堿基或嘌呤核苷合成，稱之為補(bǔ)救合成途徑。成，稱之為補(bǔ)救合成途徑。l（1）由嘌呤和）由嘌呤和PRPP生成：生成： 腺嘌呤腺嘌呤+PRPPAMP+PPi 次黃嘌呤次黃嘌呤+PRPPIMP+PPi 鳥嘌呤鳥嘌呤+PRPPGMP+PPi 從頭合成

8、途徑受從頭合成途徑受AMPAMP和和GMPGMP的反饋抑制，的反饋抑制，第一步轉(zhuǎn)酰胺酶受二者抑制，分枝后的第一步轉(zhuǎn)酰胺酶受二者抑制，分枝后的第一步只受自身抑制。從頭合成與補(bǔ)救第一步只受自身抑制。從頭合成與補(bǔ)救途徑之間有平衡。途徑之間有平衡。 先天缺乏次黃嘌呤先天缺乏次黃嘌呤- -鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶稱為萊酶稱為萊- -納二氏綜合癥，納二氏綜合癥，X X染色體隱性染色體隱性遺傳。遺傳。 患者尿酸和患者尿酸和PRPPPRPP水平高，從頭合成加速，水平高，從頭合成加速，導(dǎo)致痛風(fēng)和自殘。導(dǎo)致痛風(fēng)和自殘。 正常大腦中次黃嘌呤正常大腦中次黃嘌呤- -鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶活

9、力高，而從頭合成酶活力低，對移酶活力高，而從頭合成酶活力低，對補(bǔ)救途徑依賴較大。補(bǔ)救途徑依賴較大。 別嘌呤醇可降低尿酸濃度，但不能降低別嘌呤醇可降低尿酸濃度，但不能降低PRPPPRPP濃度，不能防止自殘。濃度，不能防止自殘。（2）由核苷生成PRPP5-磷酸核糖胺次黃苷酸腺苷酸鳥苷酸PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶酰胺轉(zhuǎn)移酶腺苷琥珀酸合成酶腺苷琥珀酸合成酶次黃嘌呤核苷酸脫氫酶次黃嘌呤核苷酸脫氫酶18.2.2 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成l與嘌呤核苷酸不同，在合成嘧啶核苷酸時首先形成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖結(jié)合成為乳清苷酸，然后生成尿嘧啶核苷酸。其他嘧啶核苷酸則由尿嘧啶核苷酸轉(zhuǎn)變而成。l1、從頭合成途徑從頭合成

10、途徑(1)尿嘧啶核苷酸（尿嘧啶核苷酸（UMP）的合成的合成尿嘧啶核苷酸的生物合成途徑要點(diǎn)：尿嘧啶核苷酸的生物合成途徑要點(diǎn)：l 嘧啶核苷酸的合成主要先組裝嘧啶環(huán)，然后再與磷酸核糖結(jié)合。l 該過程首先是形成乳清酸（嘧啶環(huán)結(jié)構(gòu)）。l5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)也是嘧啶核苷酸合成中磷酸核糖的供體，。（2）胞嘧啶核苷酸（）胞嘧啶核苷酸（CTP）的合成：的合成： 說明：由UTP（三磷酸水平）轉(zhuǎn)變?yōu)镃TP。2、補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑（1） 尿嘧啶補(bǔ)救途徑：與5-磷酸核糖焦磷酸反應(yīng)：先產(chǎn)生尿嘧啶核苷，再生成尿嘧啶核苷酸：（2）胞嘧啶的補(bǔ)救合成途徑CO2+ATP+谷氨酰胺胺甲酰磷酸胺甲酰天冬氨酸UMP

11、UTPCTP胺甲酰磷酸合成酶胺甲酰磷酸合成酶天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶CTP合成酶合成酶ASP18.3 脫氧核糖核苷酸的生物合成脫氧核糖核苷酸的生物合成l植物體中核苷酸向脫氧核糖核苷酸的轉(zhuǎn)植物體中核苷酸向脫氧核糖核苷酸的轉(zhuǎn)化了解甚少，但在動物和細(xì)菌中還原作化了解甚少，但在動物和細(xì)菌中還原作用通常是在核苷二磷酸水平上發(fā)生的。用通常是在核苷二磷酸水平上發(fā)生的。18.2.1 核糖核苷二磷酸的還原過程核糖核苷二磷酸的還原過程18.2.2 脫氧胸腺嘧啶核苷酸脫氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP)的形成：的形成： 1、以dUMP為原料，合成dTMP。 （1）dUMP的生成2、補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑:

12、TMP的生物合成概括為：18.4（脫氧）核苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗔姿幔撗酰┖塑账幔撗酰┖塑账徂D(zhuǎn)變?yōu)槎嗔姿幔撗酰┖塑账醠四種（脫氧）核苷酸一磷酸在四種（脫氧）核苷四種（脫氧）核苷酸一磷酸在四種（脫氧）核苷酸一磷酸激酶的作用下轉(zhuǎn)化為（脫氧）核苷二磷酸一磷酸激酶的作用下轉(zhuǎn)化為（脫氧）核苷二磷酸。酸。l 核苷二磷酸與核苷三磷酸可在核苷二磷酸激酶下核苷二磷酸與核苷三磷酸可在核苷二磷酸激酶下相互轉(zhuǎn)化。相互轉(zhuǎn)化。各種核苷酸合成與轉(zhuǎn)化的相互關(guān)系：一、代謝網(wǎng)絡(luò)一、代謝網(wǎng)絡(luò)（一）糖、脂和蛋白質(zhì)的關(guān)系：通過（一）糖、脂和蛋白質(zhì)的關(guān)系：通過6 6磷磷酸葡萄糖、丙酮酸和乙酰輔酶酸葡萄糖、丙酮酸和乙酰輔酶A A三個中間三個中

13、間物相互聯(lián)系。脂類中的甘油、糖類和蛋物相互聯(lián)系。脂類中的甘油、糖類和蛋白質(zhì)之間可互相轉(zhuǎn)化白質(zhì)之間可互相轉(zhuǎn)化脂肪酸在植物和微生物體內(nèi)可通過乙醛酸脂肪酸在植物和微生物體內(nèi)可通過乙醛酸循環(huán)由乙酰輔酶循環(huán)由乙酰輔酶A A合成琥珀酸，然后轉(zhuǎn)變合成琥珀酸，然后轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惢虻鞍踪|(zhì)，而動物體內(nèi)不存在乙為糖類或蛋白質(zhì)，而動物體內(nèi)不存在乙醛酸循環(huán)，一般不能由乙酰輔酶醛酸循環(huán)，一般不能由乙酰輔酶A A生成糖生成糖和蛋白質(zhì)。和蛋白質(zhì)。（二）核酸與代謝的關(guān)系：（二）核酸與代謝的關(guān)系： 核酸不是重要的碳源、氮源和能源，核酸不是重要的碳源、氮源和能源，但核酸通過控制蛋白質(zhì)的合成可影響細(xì)但核酸通過控制蛋白質(zhì)的合成可影響細(xì)胞的

14、組成成分和代謝類型。胞的組成成分和代謝類型。 許多核苷酸在代謝中起著重要作用，許多核苷酸在代謝中起著重要作用，如如ATPATP、輔酶等。另一方面，核酸的代謝輔酶等。另一方面，核酸的代謝也受其他物質(zhì)，特別是蛋白質(zhì)的影響。也受其他物質(zhì)，特別是蛋白質(zhì)的影響。（三）各種物質(zhì)在代謝中是彼此影響、相（三）各種物質(zhì)在代謝中是彼此影響、相互轉(zhuǎn)化和密切聯(lián)系的。互轉(zhuǎn)化和密切聯(lián)系的。 三羧酸循環(huán)不僅是各種物質(zhì)共同的代三羧酸循環(huán)不僅是各種物質(zhì)共同的代謝途徑，而且是他們互相聯(lián)系的渠道。謝途徑，而且是他們互相聯(lián)系的渠道。二、分解代謝與合成代謝的單向性二、分解代謝與合成代謝的單向性雖然酶促反應(yīng)是可逆的，但在生物體內(nèi)，雖然酶促反應(yīng)是可逆的，但在生物體內(nèi)，代謝過程是單向的。