核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件

第13章核酸的酶促降解和核苷酸代謝一、核酸的酶促降解二、嘌呤和嘧啶的分解三、核苷酸的生物合成第13章一、核酸的酶促降解13.1核酸的酶促降解一、核酸酶二、限制性內(nèi)切酶

核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶

核酸核苷酸核苷堿基+戊糖-1-P磷酸13.1核酸的酶促降解一、核酸酶13.1.1核酸酶1、核酸酶的分類(lèi)（1）根據(jù)對(duì)底物的專(zhuān)一性分為（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分為核糖核酸酶(RNase)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶2、核酸酶的作用特點(diǎn)核酸內(nèi)切酶核酸外切酶內(nèi)切兼外切酶13.1.1核酸酶1、核酸酶的分類(lèi)（1）根據(jù)對(duì)底物外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切3得5）外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)5′ppppOHBpp5′

p

p

p

pOHPyPuPyPy1′

p

p

pGACU

p

p

pGA3′RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

內(nèi)切核酸酶對(duì)RNA的水解位點(diǎn)示意圖5′ppppOHPyPuPyPy1′pppGA5限制性內(nèi)切酶類(lèi)型命名意義

原核生物中存在著一類(lèi)能識(shí)別外源DNA雙螺旋中4-8個(gè)堿基對(duì)所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的回文序列，并在此序列的某位點(diǎn)水解DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類(lèi)酶稱為限制性內(nèi)切酶（ristrictionendonuclease）。限制性內(nèi)切酶類(lèi)型原核生物中存在著一類(lèi)能識(shí)別外源D常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專(zhuān)一性酶辨認(rèn)的序列和切口說(shuō)明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專(zhuān)一性酶辨認(rèn)的序列和切口說(shuō)明‥‥7核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件限制性內(nèi)切酶類(lèi)型

I型：分子量大于105，多亞基，需S-線苷蛋氨酸、ATP和Mg2+，識(shí)別位點(diǎn)與切割位點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)，產(chǎn)物為異質(zhì)，是限制與修飾相排斥的多功能酶.

Ⅱ型：分子量小于105，需Mg2+，切割位點(diǎn)位于識(shí)別位點(diǎn)上，產(chǎn)物為專(zhuān)一性片段，不具修飾酶功能?，F(xiàn)在分子生物學(xué)研究所用的限制性內(nèi)切酶均為此類(lèi)。

ⅡI型：識(shí)別位點(diǎn)為5-7bp的非對(duì)稱序列

，切割位點(diǎn)在順序之外離識(shí)別序列5-10bp，切割雙鏈，個(gè)別也切割單鏈。是限制與修飾相多功能酶.限制性內(nèi)切酶類(lèi)型I型：分子量大于105，多限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名例：EcoRI，這是從大腸桿菌（Ecoli）R菌珠中分離出的一種限制性內(nèi)切酶

限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進(jìn)行DNA序列測(cè)定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來(lái)解剖纖細(xì)的DNA分子。限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名例：E13.2核苷酸的分解代謝二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷堿基+（脫氧）戊糖-1-P磷酸13.2.1核苷酸的水解13.2核苷酸的分解代謝二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解13.2.2嘌

呤

的

分

解13.2.2嘌

呤

的

分

解尿酸是嘌呤核苷酸在人體內(nèi)分解代謝的終產(chǎn)物。痛風(fēng)癥患者由于體內(nèi)嘌呤核苷酸分解代謝異常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸鈉晶體沉積于軟骨、關(guān)節(jié)、軟組織及腎臟，臨床上表現(xiàn)為皮下結(jié)節(jié)，關(guān)節(jié)疼痛等。尿酸是嘌呤核苷酸在人體內(nèi)分解代謝的終產(chǎn)物。13.2.3

嘧

啶

的

分

解13.2.3

嘧

啶

的

分

解13.3核苷酸的合成代謝一、核糖核苷酸的生物合成二、脫氧核糖核苷酸的生物合成三、單核苷酸轉(zhuǎn)變成核苷二磷酸和核苷三磷酸四、各種核苷酸的相互轉(zhuǎn)變13.3核苷酸的合成代謝一、核糖核苷酸的生物合成二、脫氧13.3.1核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救途徑2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救合成途徑13.3.1核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1一、嘌呤核苷酸的合成代謝（一）從頭合成途徑：1．概念：通過(guò)利用一些簡(jiǎn)單的前體物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的過(guò)程稱為從頭合成途徑(denovosynthesis)。這一途徑主要見(jiàn)于肝臟，其次為小腸和胸腺。

一、嘌呤核苷酸的合成代謝嘌呤環(huán)上各原子的來(lái)源來(lái)自谷氨酰胺的酰胺氮來(lái)自“甲酸鹽”來(lái)自天冬氨酸來(lái)自甘氨酸來(lái)自CO2來(lái)自“甲酸鹽”嘌呤環(huán)上各原子的來(lái)源來(lái)自谷氨酰胺的酰胺氮來(lái)自“甲酸鹽”來(lái)自天嘌呤堿合成的元素來(lái)源CO2天冬氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬└拾彼峒柞；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊┼堰蕢A合成的元素來(lái)源CO2天冬氨酸甲?；拾彼峒柞；劝滨０?0

2．合成步驟：

可分為三個(gè)階段：⑴PRPP的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下，消耗ATP，由5’-磷酸核糖合成(5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸)。（2）次黃嘌呤核苷酸的合成：再經(jīng)過(guò)大約10步反應(yīng)，合成第一個(gè)嘌呤核苷酸—--次黃苷酸（IMP）。

磷酸核糖焦磷酸合成酶5'-磷酸核糖PRPP→→→→IMP

ATP

2．合成步驟：21

（3）腺苷酸及鳥(niǎo)苷酸的合成：

IMP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（AMP-S），然后裂解產(chǎn)生AMP；IMP也可在IMP脫氫酶的催化下，以NAD+為受氫體，脫氫氧化為黃苷酸（XMP），后者再在鳥(niǎo)苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鳥(niǎo)苷酸（GMP）。

AMP-SAMPIMPXMPGMPAspNAD+Gln（3）腺苷酸及鳥(niǎo)苷酸的合成：AspNAD+Gln225-磷酸核糖焦磷酸PRPP5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧核苷酸IMP

的

生

物

合

成5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFA5-磷酸核糖焦磷酸PRPP5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸IMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMPIMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMP嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑

磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPPA(G)嘧啶核苷酸從頭合成途徑

c、UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP

a、嘧啶環(huán)上原子的來(lái)源b、UMP的從頭合成嘧啶核苷酸從頭合成途徑

c、UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TPCTPCTP合一、嘧啶核苷酸的合成代謝（一）從頭合成途徑：從頭合成途徑（denovosynthesis)是指利用一些簡(jiǎn)單的前體物逐步合成嘧啶核苷酸的過(guò)程。該過(guò)程主要在肝臟的胞液中進(jìn)行。

一、嘧啶核苷酸的合成代謝

嘧啶核苷酸的主要合成步驟為：

1．尿苷酸（uridinemonophosphate)的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP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、環(huán)化等反應(yīng)，合成第一個(gè)嘧啶核苷酸，即UMP。

Gln+CO2+2ATP氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸乳清酸UMP

嘧啶核苷酸的主要合成步驟為：28嘧啶環(huán)上各原子的來(lái)源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸嘧啶環(huán)上各原子的來(lái)源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC65293.嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲天冬氨酸30尿嘧啶核苷酸合成途徑尿嘧啶核苷酸合成途徑2．胞苷酸的合成：

2．胞苷酸的合成：3．脫氧嘧啶核苷酸的合成：

3．脫氧嘧啶核苷酸的合成：嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿脫氧核苷酸的合成

2、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脫氧核苷酸的合成脫氧核苷酸的合成

2、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脫氧核苷酸核糖核苷酸的還原反應(yīng)硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FADATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸的還原反應(yīng)硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還原36核糖核苷酸的還原反應(yīng)FAD核糖核苷酸還原酶ATP、Mg2+硫氧還蛋白SHSH硫氧還蛋白SS硫氧還蛋白還原酶核糖核苷二磷酸+H2O脫氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧還蛋白SS谷氧還蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧還蛋白還原酶OP-P-CH2NOHOHOP-P-CH2NOHHGSSG2GSH谷胱甘肽還原酶核糖核苷酸的還原反應(yīng)FAD核糖核苷酸還原酶ATP、Mg2+37核糖核苷酸還原酶示意圖底物特異性調(diào)節(jié)位點(diǎn)酶活性調(diào)節(jié)位點(diǎn)活性位點(diǎn)R1亞基R2亞基核糖核苷酸還原酶示意圖底物特異性調(diào)節(jié)位點(diǎn)酶活性調(diào)節(jié)位38脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly

N5、N10—CH2—FH4FH2二氫葉酸還原酶Ser羥甲基轉(zhuǎn)移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H葉酸和四氫葉酸（FH4）葉酸四氫葉酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO葉酸和四氫葉酸（FH4）葉酸四氫葉酸HH105N5，N10一碳基團(tuán)的來(lái)源與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4還原酶N5，

N10-CH2-FH4脫氫酶環(huán)水化酶

絲氨酸

組氨酸苷氨酸參與

甲基化反應(yīng)為胸腺嘧啶合成提供甲基參與嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+參與嘌呤合成一碳基團(tuán)的來(lái)源與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N541核苷酸的合成及相互關(guān)系核苷酸的合成及相互關(guān)系七、核酸的酶促降解和核苷酸的代謝

1核酸的酶促降解

核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶、限制性內(nèi)切酶2核苷酸的降解3核苷酸的合成代謝（1）核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的合成：從頭合成和補(bǔ)救途徑嘧啶核苷酸的合成：從頭合成和補(bǔ)救途徑（2）脫氧核苷酸的生物合成核糖核苷酸的還原脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成七、核酸的酶促降解和核苷酸的代謝

1核酸的酶促核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件13.1核酸水解：DNA穩(wěn)定，耐酸堿RNA易水解：堿中水解

2.酶促水解：RNA:RNase(酶穩(wěn)定、耐高溫)DNA:DNase(種類(lèi)多、工具酶)

13.1核酸水解：

1.作用類(lèi)別：

核酸內(nèi)切酶磷酸二酯酶核酸外切酶磷酸單酯酶特異性非特異性

1.作用類(lèi)別：核酸內(nèi)切酶磷酸二酯酶二、嘌呤和嘧啶的分解

（二）嘧啶的分解

（一）嘌呤的分解

嘌呤

次黃嘌呤

黃嘌呤

尿酸（醇式）

尿素NH3+CO2

（微生物）

還原

二氫尿嘧啶

Β－脲基丙酸

Β－丙AA

開(kāi)環(huán)

NNHNH2ONHNHOONH2

H2O

H2O

二、嘌呤和嘧啶的分解（二）嘧啶的分解（一）嘌呤的分三、核苷酸的生物合成（一）核苷酸的生物合成的基本途徑1.“從頭合成”途徑：利用核糖磷酸，某些氨基酸、CO2和NH3等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)一系列酶促反應(yīng)合成核苷酸。此途徑并不經(jīng)過(guò)堿基、核苷的中間途徑。合成部位:肝是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小腸和胸腺，而腦、骨髓則無(wú)法進(jìn)行此合成途徑。2.補(bǔ)救途徑：利用體內(nèi)游離的堿基或核苷合成核苷酸

三、核苷酸的生物合成（二）嘌呤核苷酸的從頭合成

該途徑以核糖-5-磷酸為起始物，逐步增加原子合成次黃苷酸（IMP），然后再由IMP轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP和GMP。（二）嘌呤核苷酸的從頭合成

該途徑以核糖-5-磷酸嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)GMPAMP嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)GMPAMP3.從頭合成過(guò)程（1）IMP的合成（2）AMP和GMP的生成（3）ATP和GTP的生成3.從頭合成過(guò)程（1）IMP的合成R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下IMPAMPGMPH2N-1-R-5′-P（5′-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶R-5-PATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P在谷1.IMP的合成(1)嘌呤核苷酸合成的起始物質(zhì)是5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）。(2)5-磷酸核糖焦磷酸可與谷氨酰胺反應(yīng)生成核糖胺-5-磷酸、谷氨酸和無(wú)機(jī)焦磷酸。(3)五員環(huán)合成的開(kāi)始和酰胺的生成。(4)一碳單位的轉(zhuǎn)移和甲?；０返纳伞?5)閉環(huán)以前在第3位加上氮原子。(6)閉環(huán)。1.IMP的合成（7)六員環(huán)的合成開(kāi)始。

（8）嘌呤環(huán)的第1位氮的固定。（9）脫掉延胡索酸。（10）嘌呤環(huán)上最后的碳原子由甲酰基供給。

（11）脫水環(huán)化。（7)六員環(huán)的合成開(kāi)始。IMP的合成過(guò)程①磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶②GAR合成酶③轉(zhuǎn)甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶IMP的合成過(guò)程①磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件IMP生成總反應(yīng)過(guò)程IMP2.AMP和GMP的合成

IMP在GTP存在下與天冬氨酸合成腺苷酸琥珀酸，后者最終裂解為延胡索酸和AMP。IMP在IMP脫氫酶催化下氧化成XMP，后者在GMP合成酶催化下生成GMP。2.AMP和GMP的合成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶AMP和GMP的AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP鳥(niǎo)苷激酶ADPATP激酶ATP和GTP的生成AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMP嘌呤堿合成的元素來(lái)源CO2天冬氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬└拾彼峒柞；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊┼堰蕢A合成的元素來(lái)源CO2天冬氨酸甲酰基甘氨酸甲?；劝滨０?嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。?IMP的合成需5個(gè)ATP，6個(gè)高能磷酸鍵。AMP或GMP的合成又需1個(gè)ATP。

嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)?嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸從頭從頭合成的調(diào)節(jié)R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP++_____IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP__++調(diào)節(jié)方式：反饋調(diào)節(jié)和交叉調(diào)節(jié)從頭合成的調(diào)節(jié)R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺轉(zhuǎn)嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶鳥(niǎo)苷酸還原酶NADPH+H+NADP+NH3嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變IMPAMP腺苷酸代XMPGMPNH3腺

利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過(guò)程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑1.定義利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黃嘌呤-鳥(niǎo)嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)參與補(bǔ)救合成的酶腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶參與補(bǔ)救合成的酶腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥(niǎo)嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi合成過(guò)程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的消耗。體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。自毀容貌征補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的（三）嘧啶核苷酸的合成

嘧啶環(huán)上的原子來(lái)自簡(jiǎn)單的前體化合物—CO2，NH3和天冬氨酸。與嘌呤核苷酸的合成不同，生物體先利用小分子化合物形成嘧啶環(huán)，再與核糖磷酸結(jié)合成尿苷酸。關(guān)鍵的中間化合物是乳清酸。其他嘧啶核苷酸則由尿苷酸轉(zhuǎn)變而成。（三）嘧啶核苷酸的合成從頭合成途徑(denovosynthesispathway)補(bǔ)救合成途徑(salvagesynthesispathway)從頭合成途徑嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。1.定義2.合成部位（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合3.嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲天冬氨酸4.合成過(guò)程（1）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸4.合成過(guò)程（1）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+HCO核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件（2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi（2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯5.從頭合成的調(diào)節(jié)---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-5.從頭合成的調(diào)節(jié)---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷（四）核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸

核苷酸不直接參加核酸的生物合成而是先轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的核苷三磷酸后再參入DNA或RNA。從核苷酸轉(zhuǎn)化為核苷二磷酸的反應(yīng)是由相應(yīng)的激酶催化的。這些激酶對(duì)堿基轉(zhuǎn)一，對(duì)其底物含核糖或脫氧核糖無(wú)特殊要求。核苷二磷酸進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為核苷三磷酸是由另一種激酶催化的。此酶對(duì)堿基和戊糖都沒(méi)有特殊的要求，磷酸供體為ATP。（四）核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸（五）脫氧核苷酸的合成

脫氧核甘酸的生成dTMP的生成（五）脫氧核苷酸的合成

脫氧核甘酸的生成在核苷二磷酸水平上進(jìn)行（N代表A、G、U、C等堿基）脫氧核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上進(jìn)行脫氧核苷酸的生成dNDP

+

ATP激酶dNTP+ADP二磷酸脫氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸還原酶，Mg2+還原型硫氧化還原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化還原蛋白SS硫氧化還原蛋白還原酶（FAD）脫氧核苷酸的生成dNDP+ATP激酶dNTP+ADP二磷酸脫氧核苷（3）TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPdTMP的生成（3）TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原（六）腺苷酸的合成腺苷酸由dUMP甲基化生成。這個(gè)反應(yīng)是由腺苷酸合成酶催化的。（六）腺苷酸的合成(七)核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)

嘌呤核苷酸合成階段的PRPP合成酶和PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶可被合成產(chǎn)物IMP、AMP及GMP等抑制，從核糖胺-5-磷酸到IMP之間未發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)步驟。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，嘧啶核苷酸合成的主要調(diào)節(jié)酶氨甲酰磷酸酶Ⅱ受UMP抑制。在細(xì)菌中主要調(diào)節(jié)酶是天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（第五章）。PRPP合成酶也受嘧啶核苷酸的抑制，該酶是嘌呤和嘧啶兩類(lèi)核苷酸合成共有的調(diào)節(jié)酶。(七)核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)（八）核苷酸從頭合成的抗代謝物

核苷酸從頭合成的抗代謝物可以抑制核苷酸的合成，從而控制快速生長(zhǎng)的腫瘤細(xì)胞，其主要類(lèi)型有：嘌呤類(lèi)似物：6-巰基嘌呤、6-巰基鳥(niǎo)嘌呤，8-氮雜鳥(niǎo)嘌呤2.谷氨酰胺和天冬氨酸類(lèi)似物：重氮絲氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸、羽田殺菌素3.葉酸類(lèi)似物：氨基蝶呤、氨甲基蝶呤

4.嘧啶類(lèi)似物：5-氟尿嘧啶、阿糖胞苷，環(huán)胞苷（八）核苷酸從頭合成的抗代謝物Awsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrngc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIExtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjf840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsoAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($第13章核酸的酶促降解和核苷酸代謝一、核酸的酶促降解二、嘌呤和嘧啶的分解三、核苷酸的生物合成第13章一、核酸的酶促降解13.1核酸的酶促降解一、核酸酶二、限制性內(nèi)切酶

核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶

核酸核苷酸核苷堿基+戊糖-1-P磷酸13.1核酸的酶促降解一、核酸酶13.1.1核酸酶1、核酸酶的分類(lèi)（1）根據(jù)對(duì)底物的專(zhuān)一性分為（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分為核糖核酸酶(RNase)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶2、核酸酶的作用特點(diǎn)核酸內(nèi)切酶核酸外切酶內(nèi)切兼外切酶13.1.1核酸酶1、核酸酶的分類(lèi)（1）根據(jù)對(duì)底物外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切3得5）外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)5′ppppOHBpp5′

p

p

p

pOHPyPuPyPy1′

p

p

pGACU

p

p

pGA3′RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

內(nèi)切核酸酶對(duì)RNA的水解位點(diǎn)示意圖5′ppppOHPyPuPyPy1′pppGA99限制性內(nèi)切酶類(lèi)型命名意義

原核生物中存在著一類(lèi)能識(shí)別外源DNA雙螺旋中4-8個(gè)堿基對(duì)所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的回文序列，并在此序列的某位點(diǎn)水解DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類(lèi)酶稱為限制性內(nèi)切酶（ristrictionendonuclease）。限制性內(nèi)切酶類(lèi)型原核生物中存在著一類(lèi)能識(shí)別外源D常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專(zhuān)一性酶辨認(rèn)的序列和切口說(shuō)明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專(zhuān)一性酶辨認(rèn)的序列和切口說(shuō)明‥‥101核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件限制性內(nèi)切酶類(lèi)型

I型：分子量大于105，多亞基，需S-線苷蛋氨酸、ATP和Mg2+，識(shí)別位點(diǎn)與切割位點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)，產(chǎn)物為異質(zhì)，是限制與修飾相排斥的多功能酶.

Ⅱ型：分子量小于105，需Mg2+，切割位點(diǎn)位于識(shí)別位點(diǎn)上，產(chǎn)物為專(zhuān)一性片段，不具修飾酶功能?，F(xiàn)在分子生物學(xué)研究所用的限制性內(nèi)切酶均為此類(lèi)。

ⅡI型：識(shí)別位點(diǎn)為5-7bp的非對(duì)稱序列

，切割位點(diǎn)在順序之外離識(shí)別序列5-10bp，切割雙鏈，個(gè)別也切割單鏈。是限制與修飾相多功能酶.限制性內(nèi)切酶類(lèi)型I型：分子量大于105，多限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名例：EcoRI，這是從大腸桿菌（Ecoli）R菌珠中分離出的一種限制性內(nèi)切酶

限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進(jìn)行DNA序列測(cè)定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來(lái)解剖纖細(xì)的DNA分子。限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名例：E13.2核苷酸的分解代謝二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷堿基+（脫氧）戊糖-1-P磷酸13.2.1核苷酸的水解13.2核苷酸的分解代謝二、嘧啶的降解一、嘌呤的降解13.2.2嘌

呤

的

分

解13.2.2嘌

呤

的

分

解尿酸是嘌呤核苷酸在人體內(nèi)分解代謝的終產(chǎn)物。痛風(fēng)癥患者由于體內(nèi)嘌呤核苷酸分解代謝異常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸鈉晶體沉積于軟骨、關(guān)節(jié)、軟組織及腎臟，臨床上表現(xiàn)為皮下結(jié)節(jié)，關(guān)節(jié)疼痛等。尿酸是嘌呤核苷酸在人體內(nèi)分解代謝的終產(chǎn)物。13.2.3

嘧

啶

的

分

解13.2.3

嘧

啶

的

分

解13.3核苷酸的合成代謝一、核糖核苷酸的生物合成二、脫氧核糖核苷酸的生物合成三、單核苷酸轉(zhuǎn)變成核苷二磷酸和核苷三磷酸四、各種核苷酸的相互轉(zhuǎn)變13.3核苷酸的合成代謝一、核糖核苷酸的生物合成二、脫氧13.3.1核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救途徑2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救合成途徑13.3.1核糖核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1一、嘌呤核苷酸的合成代謝（一）從頭合成途徑：1．概念：通過(guò)利用一些簡(jiǎn)單的前體物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的過(guò)程稱為從頭合成途徑(denovosynthesis)。這一途徑主要見(jiàn)于肝臟，其次為小腸和胸腺。

一、嘌呤核苷酸的合成代謝嘌呤環(huán)上各原子的來(lái)源來(lái)自谷氨酰胺的酰胺氮來(lái)自“甲酸鹽”來(lái)自天冬氨酸來(lái)自甘氨酸來(lái)自CO2來(lái)自“甲酸鹽”嘌呤環(huán)上各原子的來(lái)源來(lái)自谷氨酰胺的酰胺氮來(lái)自“甲酸鹽”來(lái)自天嘌呤堿合成的元素來(lái)源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳單位）甘氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊┼堰蕢A合成的元素來(lái)源CO2天冬氨酸甲?；拾彼峒柞；劝滨０?14

2．合成步驟：

可分為三個(gè)階段：⑴PRPP的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下，消耗ATP，由5’-磷酸核糖合成(5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸)。（2）次黃嘌呤核苷酸的合成：再經(jīng)過(guò)大約10步反應(yīng)，合成第一個(gè)嘌呤核苷酸—--次黃苷酸（IMP）。

磷酸核糖焦磷酸合成酶5'-磷酸核糖PRPP→→→→IMP

ATP

2．合成步驟：115

（3）腺苷酸及鳥(niǎo)苷酸的合成：

IMP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（AMP-S），然后裂解產(chǎn)生AMP；IMP也可在IMP脫氫酶的催化下，以NAD+為受氫體，脫氫氧化為黃苷酸（XMP），后者再在鳥(niǎo)苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鳥(niǎo)苷酸（GMP）。

AMP-SAMPIMPXMPGMPAspNAD+Gln（3）腺苷酸及鳥(niǎo)苷酸的合成：AspNAD+Gln1165-磷酸核糖焦磷酸PRPP5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧核苷酸IMP

的

生

物

合

成5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸（IMP）甲酰THFA5-磷酸核糖焦磷酸PRPP5-磷酸核糖胺甘氨酸甘氨酰胺核苷酸IMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMPIMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMP嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑

磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPPA(G)嘧啶核苷酸從頭合成途徑

c、UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP

a、嘧啶環(huán)上原子的來(lái)源b、UMP的從頭合成嘧啶核苷酸從頭合成途徑

c、UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TPCTPCTP合一、嘧啶核苷酸的合成代謝（一）從頭合成途徑：從頭合成途徑（denovosynthesis)是指利用一些簡(jiǎn)單的前體物逐步合成嘧啶核苷酸的過(guò)程。該過(guò)程主要在肝臟的胞液中進(jìn)行。

一、嘧啶核苷酸的合成代謝

嘧啶核苷酸的主要合成步驟為：

1．尿苷酸（uridinemonophosphate)的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP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、環(huán)化等反應(yīng)，合成第一個(gè)嘧啶核苷酸，即UMP。

Gln+CO2+2ATP氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸乳清酸UMP

嘧啶核苷酸的主要合成步驟為：122嘧啶環(huán)上各原子的來(lái)源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸嘧啶環(huán)上各原子的來(lái)源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC651233.嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲天冬氨酸124尿嘧啶核苷酸合成途徑尿嘧啶核苷酸合成途徑2．胞苷酸的合成：

2．胞苷酸的合成：3．脫氧嘧啶核苷酸的合成：

3．脫氧嘧啶核苷酸的合成：嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿脫氧核苷酸的合成

2、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脫氧核苷酸的合成脫氧核苷酸的合成

2、脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脫氧核苷酸核糖核苷酸的還原反應(yīng)硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FADATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸的還原反應(yīng)硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還原130核糖核苷酸的還原反應(yīng)FAD核糖核苷酸還原酶ATP、Mg2+硫氧還蛋白SHSH硫氧還蛋白SS硫氧還蛋白還原酶核糖核苷二磷酸+H2O脫氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧還蛋白SS谷氧還蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧還蛋白還原酶OP-P-CH2NOHOHOP-P-CH2NOHHGSSG2GSH谷胱甘肽還原酶核糖核苷酸的還原反應(yīng)FAD核糖核苷酸還原酶ATP、Mg2+131核糖核苷酸還原酶示意圖底物特異性調(diào)節(jié)位點(diǎn)酶活性調(diào)節(jié)位點(diǎn)活性位點(diǎn)R1亞基R2亞基核糖核苷酸還原酶示意圖底物特異性調(diào)節(jié)位點(diǎn)酶活性調(diào)節(jié)位132脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly

N5、N10—CH2—FH4FH2二氫葉酸還原酶Ser羥甲基轉(zhuǎn)移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H葉酸和四氫葉酸（FH4）葉酸四氫葉酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO葉酸和四氫葉酸（FH4）葉酸四氫葉酸HH105N5，N10一碳基團(tuán)的來(lái)源與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4還原酶N5，

N10-CH2-FH4脫氫酶環(huán)水化酶

絲氨酸

組氨酸苷氨酸參與

甲基化反應(yīng)為胸腺嘧啶合成提供甲基參與嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+參與嘌呤合成一碳基團(tuán)的來(lái)源與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5135核苷酸的合成及相互關(guān)系核苷酸的合成及相互關(guān)系七、核酸的酶促降解和核苷酸的代謝

1核酸的酶促降解

核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶、限制性內(nèi)切酶2核苷酸的降解3核苷酸的合成代謝（1）核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的合成：從頭合成和補(bǔ)救途徑嘧啶核苷酸的合成：從頭合成和補(bǔ)救途徑（2）脫氧核苷酸的生物合成核糖核苷酸的還原脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成七、核酸的酶促降解和核苷酸的代謝

1核酸的酶促核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件13.1核酸水解：DNA穩(wěn)定，耐酸堿RNA易水解：堿中水解

2.酶促水解：RNA:RNase(酶穩(wěn)定、耐高溫)DNA:DNase(種類(lèi)多、工具酶)

13.1核酸水解：

1.作用類(lèi)別：

核酸內(nèi)切酶磷酸二酯酶核酸外切酶磷酸單酯酶特異性非特異性

1.作用類(lèi)別：核酸內(nèi)切酶磷酸二酯酶二、嘌呤和嘧啶的分解

（二）嘧啶的分解

（一）嘌呤的分解

嘌呤

次黃嘌呤

黃嘌呤

尿酸（醇式）

尿素NH3+CO2

（微生物）

還原

二氫尿嘧啶

Β－脲基丙酸

Β－丙AA

開(kāi)環(huán)

NNHNH2ONHNHOONH2

H2O

H2O

二、嘌呤和嘧啶的分解（二）嘧啶的分解（一）嘌呤的分三、核苷酸的生物合成（一）核苷酸的生物合成的基本途徑1.“從頭合成”途徑：利用核糖磷酸，某些氨基酸、CO2和NH3等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)一系列酶促反應(yīng)合成核苷酸。此途徑并不經(jīng)過(guò)堿基、核苷的中間途徑。合成部位:肝是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小腸和胸腺，而腦、骨髓則無(wú)法進(jìn)行此合成途徑。2.補(bǔ)救途徑：利用體內(nèi)游離的堿基或核苷合成核苷酸

三、核苷酸的生物合成（二）嘌呤核苷酸的從頭合成

該途徑以核糖-5-磷酸為起始物，逐步增加原子合成次黃苷酸（IMP），然后再由IMP轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP和GMP。（二）嘌呤核苷酸的從頭合成

該途徑以核糖-5-磷酸嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)GMPAMP嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)GMPAMP3.從頭合成過(guò)程（1）IMP的合成（2）AMP和GMP的生成（3）ATP和GTP的生成3.從頭合成過(guò)程（1）IMP的合成R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下IMPAMPGMPH2N-1-R-5′-P（5′-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶R-5-PATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P在谷1.IMP的合成(1)嘌呤核苷酸合成的起始物質(zhì)是5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）。(2)5-磷酸核糖焦磷酸可與谷氨酰胺反應(yīng)生成核糖胺-5-磷酸、谷氨酸和無(wú)機(jī)焦磷酸。(3)五員環(huán)合成的開(kāi)始和酰胺的生成。(4)一碳單位的轉(zhuǎn)移和甲?；０返纳伞?5)閉環(huán)以前在第3位加上氮原子。(6)閉環(huán)。1.IMP的合成（7)六員環(huán)的合成開(kāi)始。

（8）嘌呤環(huán)的第1位氮的固定。（9）脫掉延胡索酸。（10）嘌呤環(huán)上最后的碳原子由甲酰基供給。

（11）脫水環(huán)化。（7)六員環(huán)的合成開(kāi)始。IMP的合成過(guò)程①磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶②GAR合成酶③轉(zhuǎn)甲?；涪蹻GAM合成酶⑤AIR合成酶IMP的合成過(guò)程①磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件IMP生成總反應(yīng)過(guò)程IMP2.AMP和GMP的合成

IMP在GTP存在下與天冬氨酸合成腺苷酸琥珀酸，后者最終裂解為延胡索酸和AMP。IMP在IMP脫氫酶催化下氧化成XMP，后者在GMP合成酶催化下生成GMP。2.AMP和GMP的合成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶AMP和GMP的AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP鳥(niǎo)苷激酶ADPATP激酶ATP和GTP的生成AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMP嘌呤堿合成的元素來(lái)源CO2天冬氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬└拾彼峒柞；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊┼堰蕢A合成的元素來(lái)源CO2天冬氨酸甲?；拾彼峒柞；劝滨０?嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。?IMP的合成需5個(gè)ATP，6個(gè)高能磷酸鍵。AMP或GMP的合成又需1個(gè)ATP。

嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)?嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸從頭從頭合成的調(diào)節(jié)R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP++_____IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP__++調(diào)節(jié)方式：反饋調(diào)節(jié)和交叉調(diào)節(jié)從頭合成的調(diào)節(jié)R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺轉(zhuǎn)嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶鳥(niǎo)苷酸還原酶NADPH+H+NADP+NH3嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變IMPAMP腺苷酸代XMPGMPNH3腺

利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過(guò)程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑1.定義利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黃嘌呤-鳥(niǎo)嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)參與補(bǔ)救合成的酶腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶參與補(bǔ)救合成的酶腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥(niǎo)嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi合成過(guò)程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的消耗。體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。自毀容貌征補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的（三）嘧啶核苷酸的合成

嘧啶環(huán)上的原子來(lái)自簡(jiǎn)單的前體化合物—CO2，NH3和天冬氨酸。與嘌呤核苷酸的合成不同，生物體先利用小分子化合物形成嘧啶環(huán)，再與核糖磷酸結(jié)合成尿苷酸。關(guān)鍵的中間化合物是乳清酸。其他嘧啶核苷酸則由尿苷酸轉(zhuǎn)變而成。（三）嘧啶核苷酸的合成從頭合成途徑(denovosynthesispathway)補(bǔ)救合成途徑(salvagesynthesispathway)從頭合成途徑嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。1.定義2.合成部位（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合3.嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲酰磷酸天冬氨酸3.嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲天冬氨酸4.合成過(guò)程（1）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸4.合成過(guò)程（1）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+HCO核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件核酸的酶促降解和核苷酸代謝【共享】課件（2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi（2）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯5.從頭合成的調(diào)節(jié)---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-5.從頭合成的調(diào)節(jié)---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷（四）核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸

核苷酸不直接參加核酸的生物合成而是先轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的核苷三磷酸后再參入DNA或RNA。從核苷酸轉(zhuǎn)化為核苷二磷酸的反應(yīng)是由相應(yīng)的激酶催化的。這些激酶對(duì)堿基轉(zhuǎn)一，對(duì)其底物含核糖或脫氧核糖無(wú)特殊要求。核苷二磷酸進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為核苷三磷酸是由另一種激酶催化的。此酶對(duì)堿基和戊糖都沒(méi)有特殊的要求，磷酸供體為ATP。（四）核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸（五）脫氧核苷酸的合成

脫氧核甘酸的生成dTMP的生成（五）脫氧核苷酸的合成

脫氧核甘酸的生成在核苷二磷酸水平上進(jìn)行（N代表A、G、U、C等堿基）脫氧核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上進(jìn)行脫氧核苷酸的生成dNDP

+

ATP激酶dNTP+ADP二磷酸脫氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸還原酶，Mg2+還原型硫氧化還原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化還原