生物化學(xué)第33章核酸的降解和核苷酸代謝ppt課件

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不可逆不可逆磷酸解磷酸解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

2、素酶尿囊素酶脲酶脲酶黃嘌呤黃嘌呤乙醛酸乙醛酸不同動(dòng)物嘌呤代謝的最終產(chǎn)物 靈長(zhǎng)類、鳥(niǎo)類：靈長(zhǎng)類、鳥(niǎo)類： 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：軟骨魚(yú)和兩棲類： 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 如甲殼類動(dòng)物如甲殼類動(dòng)物隨尿液排出隨尿液排出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 -

3、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核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。此途徑叫嘌呤苷酸，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核苷酸的從頭合成途徑de novo synthesis de novo synthesis pathwaypathway。 次黃嘌呤核苷酸的合成是在磷酸核糖上合成次黃嘌呤核苷酸的合成是在磷酸核糖上合成次黃嘌呤的，而不是先合成次黃嘌呤，再與

4、磷酸次黃嘌呤的，而不是先合成次黃嘌呤，再與磷酸核糖結(jié)合的。核糖結(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-磷酸核糖磷酸核糖-焦磷酸焦磷酸5-5-磷酸核糖磷酸核糖-胺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)甲酰基酶留意轉(zhuǎn)酰胺后核糖留意轉(zhuǎn)酰胺后核糖1 1位構(gòu)型的變化位構(gòu)型的變化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

5、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接前頁(yè)接前頁(yè)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)甲酰基酶轉(zhuǎn)甲?；负厦负厦附忧绊?yè)接前頁(yè)腺嘌呤核苷酸的合成次黃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珀酸腺苷酸腺苷酸合成酶合成酶裂解酶裂解酶延胡索酸延胡索酸鳥(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)

6、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)“從頭合成從頭合成de novo synthesisde novo synthesis核苷酸外，還能利用核苷酸外，還能利用游離的堿基和核糖合成核苷酸。這個(gè)途徑稱為游離的堿基和核糖合成核苷酸。這個(gè)途徑稱為“補(bǔ)救途徑補(bǔ)救途徑salvage pathwaysalvage pathway。嘌呤核苷酸合成的補(bǔ)救途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)移酶只需腺苷酸能以上述方式產(chǎn)

7、生，其他核苷酸只能按以下反響產(chǎn)生。只需腺苷酸能以上述方式產(chǎn)生，其他核苷酸只能按以下反響產(chǎn)生。Lesch-Nyhan綜合征綜合征 Lesch-Nyhan Lesch-Nyhan綜合征是一種與綜合征是一種與X X染色體連鎖的遺傳代謝病，患者先染色體連鎖的遺傳代謝病，患者先天性缺乏次黃嘌呤鳥(niǎo)嘌呤磷酸天性缺乏次黃嘌呤鳥(niǎo)嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶核糖轉(zhuǎn)移酶HGPRTHGPRT。這種缺陷。這種缺陷是伴性的隱性遺傳性狀，主要見(jiàn)之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)于男性。由于鳥(niǎo)嘌呤和次黃嘌呤補(bǔ)救途徑妨礙，產(chǎn)生過(guò)量的尿酸，導(dǎo)救途徑妨礙，產(chǎn)生過(guò)量的尿酸，導(dǎo)致腎結(jié)石和痛風(fēng)。這些病癥可經(jīng)過(guò)致腎結(jié)石和

8、痛風(fēng)。這些病癥可經(jīng)過(guò)別嘌呤醇次黃嘌呤的類似物對(duì)別嘌呤醇次黃嘌呤的類似物對(duì)黃嘌呤氧化酶的抑制而得到緩解。黃嘌呤氧化酶的抑制而得到緩解。 Lesch-NyhanLesch-Nyhan綜合征更嚴(yán)重的綜合征更嚴(yán)重的后果是自殘肢體。后果是自殘肢體。英國(guó)醫(yī)生Thomas Sydenham對(duì)痛風(fēng)病的描畫(huà) 患者上床入睡時(shí)安康情況良好。清晨二時(shí)左右，他因大腳患者上床入睡時(shí)安康情況良好。清晨二時(shí)左右，他因大腳指劇痛而早醒：較少見(jiàn)的是腳后跟、踝或腳背劇痛。這種苦楚指劇痛而早醒：較少見(jiàn)的是腳后跟、踝或腳背劇痛。這種苦楚幾乎好似關(guān)節(jié)脫位一樣，但是患部的覺(jué)得又好似澆了冷水。隨幾乎好似關(guān)節(jié)脫位一樣，但是患部的覺(jué)得又好似澆了

9、冷水。隨之而來(lái)的是寒戰(zhàn)和哆嗦，還有一點(diǎn)發(fā)燒。開(kāi)場(chǎng)本來(lái)不算太厲害之而來(lái)的是寒戰(zhàn)和哆嗦，還有一點(diǎn)發(fā)燒。開(kāi)場(chǎng)本來(lái)不算太厲害的疼痛這時(shí)變得更為嚴(yán)重。隨著這種苦楚程度的添加，寒戰(zhàn)和的疼痛這時(shí)變得更為嚴(yán)重。隨著這種苦楚程度的添加，寒戰(zhàn)和哆嗦也加重。過(guò)了一段時(shí)間之后，這種景象到達(dá)頂峰，患部涉哆嗦也加重。過(guò)了一段時(shí)間之后，這種景象到達(dá)頂峰，患部涉及跗骨和跖骨及其韌帶。忽而是韌帶猛烈拉伸和撕裂，或而是及跗骨和跖骨及其韌帶。忽而是韌帶猛烈拉伸和撕裂，或而是一陣劇痛，如今又是一種重壓和繃緊感。這時(shí)患部的覺(jué)得如此一陣劇痛，如今又是一種重壓和繃緊感。這時(shí)患部的覺(jué)得如此敏銳和劇烈，它甚至經(jīng)受不住被子的分量，也受不住一個(gè)人

10、在敏銳和劇烈，它甚至經(jīng)受不住被子的分量，也受不住一個(gè)人在屋里走動(dòng)時(shí)所引起的刺耳聲。整個(gè)夜晚都在苦楚、失眠、患部屋里走動(dòng)時(shí)所引起的刺耳聲。整個(gè)夜晚都在苦楚、失眠、患部轉(zhuǎn)動(dòng)和在不斷地改動(dòng)姿態(tài)中渡過(guò)；輾轉(zhuǎn)翻身和關(guān)節(jié)疼痛同樣地轉(zhuǎn)動(dòng)和在不斷地改動(dòng)姿態(tài)中渡過(guò)；輾轉(zhuǎn)翻身和關(guān)節(jié)疼痛同樣地繼續(xù)不斷，而到惡性發(fā)作的時(shí)候，更加的嚴(yán)重。繼續(xù)不斷，而到惡性發(fā)作的時(shí)候，更加的嚴(yán)重。天生HGPRT缺陷的代謝后果嘌呤核苷酸生物合成的調(diào)理二嘧啶核苷酸的生物合成氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸嘧啶環(huán)各元素的來(lái)源嘧啶環(huán)各元素的來(lái)源尿嘧啶核苷酸的合成 與嘌呤核苷酸的從頭合成不同，在從頭合與嘌呤核苷酸的從頭合成不同，在從頭合成嘧啶

11、核苷酸時(shí)，先合成嘧啶化合物乳清酸，成嘧啶核苷酸時(shí)，先合成嘧啶化合物乳清酸，再與磷酸核糖焦磷酸再與磷酸核糖焦磷酸PRPPPRPP結(jié)合成為乳清苷結(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)變而來(lái)。苷酸是由尿苷酸轉(zhuǎn)變而來(lái)。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 天冬氨酸天冬氨酸嘧啶合成所嘧啶合成所需的氨甲酰需的氨甲酰磷酸由細(xì)胞磷酸由細(xì)胞溶膠中的氨溶膠中的氨甲酰磷酸合甲酰磷酸合成酶成酶催化催化合成。

12、合成。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合成酶合成酶UTPCTP尿嘧啶轉(zhuǎn)尿嘧啶轉(zhuǎn)變成胞嘧變成胞嘧啶必需在啶必需在核苷三磷核苷三磷酸的程度酸的程度上進(jìn)展。上進(jìn)展。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)理三脫氧核糖核苷酸的合成三脫氧核糖核苷酸的合成 脫氧核糖核苷酸是脫氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸復(fù)原產(chǎn)生由核糖核苷酸復(fù)原產(chǎn)生的。在生物體內(nèi)，的。在生物體內(nèi)，ADPADP、GD

13、PGDP、CDPCDP和和UDPUDP四種核四種核糖核苷酸都可以被復(fù)原糖核苷酸都可以被復(fù)原成相應(yīng)的脫氧核糖核苷成相應(yīng)的脫氧核糖核苷酸。催化此反響的酶稱酸。催化此反響的酶稱為核糖核苷酸復(fù)原酶。為核糖核苷酸復(fù)原酶。大腸桿菌核糖核苷酸復(fù)原酶 核糖核苷酸復(fù)原酶由核糖核苷酸復(fù)原酶由R1R1和和R2R2兩個(gè)亞基組成，在有兩個(gè)亞基組成，在有Mg2+Mg2+存在時(shí)該酶才有活性。存在時(shí)該酶才有活性。R1R1亞基含有兩條一樣的多亞基含有兩條一樣的多肽鏈，每條多肽鏈上有兩個(gè)別構(gòu)調(diào)理位點(diǎn)。一個(gè)調(diào)理肽鏈，每條多肽鏈上有兩個(gè)別構(gòu)調(diào)理位點(diǎn)。一個(gè)調(diào)理位點(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)理位點(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)理位點(diǎn)結(jié)合效應(yīng)物后調(diào)理酶的活性。每條肽鏈上還含有位點(diǎn)結(jié)合效應(yīng)物后調(diào)理酶的活性。每條肽鏈上還含有一對(duì)參與催化氧化復(fù)原反響的巰基。一對(duì)參與催化氧化復(fù)原反響的巰基。R2R2亞基也含有兩亞基也含有兩條一樣的肽鏈，每一條肽鏈上有一個(gè)參與催化氧化復(fù)條一樣的肽鏈，每一條肽鏈上有一個(gè)參與催化氧化復(fù)原反響的酪氨酸殘基和一個(gè)雙核鐵輔因子。原反響的酪氨酸殘基和一個(gè)雙核鐵輔因子。大腸桿菌核糖核苷酸復(fù)原酶Tyr122ATP激活激活dATP抑制抑制核糖核苷酸復(fù)原酶的催化機(jī)制圖中三個(gè)圖中三個(gè)Cys都屬于都屬于R1，Cys439受受R2的的Tyr122作用產(chǎn)生自在作