生物化學(xué)教學(xué)課件：核苷酸的代謝

第九章核苷酸代謝第一節(jié)核酸的分解代謝第二節(jié)核苷酸代謝第一節(jié)核酸的分解代謝一、核酸的解聚作用水解連接核苷酸之間的3’,5’-磷酸二酯鍵，產(chǎn)生低級(jí)多核苷酸或單核苷酸，即核酸的解聚作用。作用磷酸二酯鍵的酶稱(chēng)磷酸二酯酶，而作用核酸的磷酸二酯酶稱(chēng)核酸酶。1、按作用對(duì)象分：（1）核糖核酸酶：水解核糖核酸（RNA）（2）脫氧核糖核酸酶：水解脫氧核糖核酸（DNA）2、按作用部位分：（1）核酸內(nèi)切酶：水解RNA或DNA核酸分子內(nèi)的磷酸二酯鍵（2）核酸外切酶：從核酸鏈的一端逐個(gè)切下核苷酸，分5”端外切酶和3’端外切酶。

牛脾磷酸二酯酶為5’端外切酶，切下3’-核苷酸；蛇毒磷酸二酯酶為3’端外切酶，切下5’-核苷酸。二、核苷酸的功用合成核酸的原料

體內(nèi)能量的利用形式：ATP,GTP,CTP,UTP參與代謝和生理調(diào)節(jié)：cAMP,cGMP組成輔酶：FAD,NAD+,NADP+活化中間代謝物：UDPG，CDP-DG，SAM，PAPS第二節(jié)核苷酸代謝一、核苷酸的降解1、核苷酸降解為核苷和磷酸磷酸單酯酶（核苷酸酶）核苷酸核苷+磷酸

1）非特異性核苷酸酶：可水解下核苷2’，3’或5’位上的磷酸；

2）特異性核苷酸酶：只能水解3’或5’位上的磷酸，分別稱(chēng)為3’-核苷酸酶和5’-核苷酸酶。一、核苷酸的一般分解代謝2、核苷降解為戊糖和嘌呤堿或嘧啶堿

1）廣泛形式：核苷磷酸化酶核苷+磷酸嘌呤堿或嘧啶堿+戊糖-1-磷酸為可逆反應(yīng)。

2）植物和微生物內(nèi)形式：核苷水解酶核苷+H2O嘌呤堿或嘧啶堿+戊糖

為不可逆反應(yīng)。只能對(duì)核糖核苷有作用，對(duì)脫氧核糖核苷無(wú)作用。

不同生物分解能力不一樣，則最終分解產(chǎn)物也不同。1、脫氨基：

腺嘌呤→次黃嘌呤（脫6位上的NH2）

腺嘌呤脫氨酶

（動(dòng)物組織中該酶含量少，而腺嘌呤核苷酸脫氨酶和腺嘌呤核苷脫氨酶活性高，因此是在核苷或核苷酸水平上進(jìn)行脫氨）

鳥(niǎo)嘌呤→黃嘌呤（脫2位上的NH2）

鳥(niǎo)嘌呤脫氨酶二、嘌呤核苷酸代謝（一）嘌呤核苷酸的分解代謝PiPiNH3NH3NH3RibRibPiRibNH3NH3腺嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤鳥(niǎo)嘌呤尿酸NH2NH3O2+H2OH2O2黃嘌呤核苷酸氧化酶NH2OOO2、氧化成尿酸：

次黃嘌呤+O2+H2O→黃嘌呤+H2O2

黃嘌呤+O2→尿酸+H2O2

黃嘌呤氧化酶*

人或排尿動(dòng)物的最終產(chǎn)物

3、氧化成尿囊素：

尿酸+2H2O+O2→尿囊素+CO2+H2O2

尿酸氧化酶其他哺乳動(dòng)物的最終產(chǎn)物4、水解成尿囊酸：

尿囊素+H2O→尿囊酸

尿囊素酶硬骨魚(yú)的最終產(chǎn)物5、水解成尿素和乙醛酸：

尿囊酸+H2O→尿素+乙醛酸

尿囊酸酶多數(shù)魚(yú)類(lèi)及兩棲類(lèi)的最終產(chǎn)物6、進(jìn)一步分解成NH3和CO2：

尿素+H2O→4NH3+2CO2

脲酶從頭合成途徑：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的途徑。補(bǔ)救合成途徑：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)過(guò)程，合成嘌呤核苷酸的途徑。（二）嘌呤核苷酸合成1、嘌呤核苷酸從頭合成原料：磷酸核糖，Gly，Gln，Asp，CO2,N5-N10-CH=FH4（甲烯四氫葉酸），N10-CHO-FH4（甲酰四氫葉酸）,ATP合成部位：胞液合成過(guò)程：次黃嘌呤核苷單磷酸（IMP）的合成AMPGMP的合成AMPADPATPGMPGDPGTP嘌呤堿合成的元素來(lái)源甘氨坐中間，谷碳站兩邊，左手開(kāi)天門(mén)，頭頂二氧碳。嘌呤核苷酸的合成過(guò)程合成酶氨基轉(zhuǎn)移酶合成酶轉(zhuǎn)甲?；负铣擅负铣擅隔然负铣擅噶呀饷皋D(zhuǎn)甲?；负厦缸⒁庀匏倜甫痢?/p>

HATP和GTP的生成ADPATPGDPGTP(Xanthosine

monophosphate)合成酶裂解酶脫氫酶合成酶結(jié)合競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)原則之一：滿(mǎn)足需求，防止供過(guò)于求。氨嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)原則之二：相互調(diào)整，比例平衡合成酶脫氫酶合成酶嘌呤核苷酸合成總結(jié)IMPAMPGMPADPGDPATPGTPdADPdATPdGDPdGTP嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物-2嘌呤核苷酸的抗代謝物-3嘌呤核苷酸的抗代謝物的作用嘌呤核苷酸的抑制血中尿酸含量：正常：2～6mg%；痛風(fēng)癥：超過(guò)8mg%嘧啶堿的分解過(guò)程1、脫氨：

胞嘧啶+H2O→尿嘧啶+NH3

（脫4位上的NH2）

胞嘧啶脫氨酶也可在核苷或核苷酸水平上脫氨（人或某些動(dòng)物）三、嘧啶核苷酸代謝（一）嘧啶核苷酸的分解代謝2、還原成二氫尿嘧啶：尿嘧啶+NADPH+H+二氫尿嘧啶+NADP+

二氫尿嘧啶脫氫酶3、水解：二氫尿嘧啶β-脲基丙酸β-丙氨酸+CO2+NH3

二氫尿嘧啶酶脲基丙酸酶胸腺嘧啶的分解相似，最后產(chǎn)生β-氨基異丁酸。

嘧啶核苷酸的分解代謝β-丙氨酸1、嘧啶核苷酸的代謝-從頭合成（二）嘧啶核苷酸的合成代謝嘧啶核苷酸的合成氨基甲酰磷酸合成酶（關(guān)鍵酶）的比較

氨基甲酰磷酸合成酶-Ⅰ氨基甲酰磷酸合成酶-Ⅱ分布線粒體（肝）胞液（所有細(xì)胞）氮源氨谷氨酰胺變構(gòu)激活劑N-乙酰谷氨酸無(wú)功能尿素合成嘧啶的合成嘧啶核苷酸的合成過(guò)程尿苷酸的合成

（1）前期反應(yīng)：

谷氨酰胺+CO2→氨甲酰磷酸

氨甲酰磷酸合成酶（2）轉(zhuǎn)氨甲酰反應(yīng)：

氨甲酰磷酸+天冬氨酸→氨甲酰天冬氨酸+Pi

轉(zhuǎn)氨甲酰酶氨甲?；D(zhuǎn)移到天冬氨酸的α-氨基上.（3）環(huán)化脫水反應(yīng)：

氨甲酰天冬氨酸←→二氫乳清酸+H2O

二氫乳清酸酶

3位N與4位C環(huán)化。（3）氧化反應(yīng)：

二氫乳清酸+NAD+←→乳清酸+NADH+H+

二氫乳清酸脫氫酶（4）與5-磷酸核糖相連接：

乳清酸+5-磷酸核糖焦磷酸←→乳清苷酸+PPi

乳清苷酸焦磷酸化酶（5）脫羧反應(yīng)：

乳清苷酸→尿苷酸+CO2

脫下4位碳上的羧基。CTP和TTP的合成N5,N10-亞甲基FH4TMP的合成

dUMP+N5,N10-亞甲基四氫葉酸→dTMP+二氫葉酸（E=合成酶）在5位碳上加上甲基，甲基來(lái)源于N5,N10-亞甲基四氫葉酸。1、二氫葉酸還原和甲基化：

7,8-二氫葉酸+NADPH+H+←→5,6,7,8-四氫葉酸+NADP+

（E=還原酶）

絲氨酸+四氫葉酸←→N5,N10-亞甲基四氫葉酸+甘氨酸+H2O

（E=羥甲基轉(zhuǎn)移酶）2、dUMP的來(lái)源：UDP→dUDP→dUMP+Pi

或dCMP→dUMP+NH3嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)嘧啶核苷酸的抗代謝物第十章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)代謝途徑的分類(lèi)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系代謝調(diào)節(jié)二、物質(zhì)代謝的特點(diǎn)整體性：代謝途徑網(wǎng)絡(luò)交叉代謝調(diào)節(jié)：網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)各組織、器官代謝各具特色各種代謝物均具有各自共同的代謝池ATP是機(jī)體能量利用的共同形式NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量代謝池的概念：同一代謝物，無(wú)論是體外攝人的成分還是由體內(nèi)各組織細(xì)胞生成的，在進(jìn)行中間代謝時(shí)，不分彼此，參加到共同的代謝池中參與代謝。以血糖為例，無(wú)論消化吸收的糖、肝糖原分解的葡萄糖，還是氨基酸或甘油經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)化生成的糖，均可共同組成血糖代謝池，參與各種組織的代謝。

氨基酸代謝池氨基酸代謝池(metabolicpool)食物蛋白質(zhì)消化吸收組織蛋白質(zhì)分解合成合成脫氨基作用NH3α-

酮酸尿素糖氧化供能酮體脫羧基作用CO2胺類(lèi)轉(zhuǎn)變?nèi)?、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系能量代謝上的相互聯(lián)系糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系糖代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系脂代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系核酸代謝與糖、脂和氨基酸代謝的相互聯(lián)系詳細(xì)見(jiàn)圖39-1各組織依賴(lài)的主要能源物質(zhì)葡萄糖游離脂肪酸酮體紅細(xì)胞+腦++骨骼肌+(劇烈運(yùn)動(dòng))+(休息時(shí))+肝臟++四、組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系肝（代謝樞紐）：糖原的合成與分解、糖異生；脂酸β-氧化、酮體生成、脂肪及膽固醇合成；尿素生成腦：能源物質(zhì)（葡萄糖、酮體）肌肉組織：氧化脂酸、無(wú)氧酵解紅細(xì)胞：糖酵解脂肪組織：合成、儲(chǔ)存及動(dòng)員脂肪腎：糖異生、生成酮體肝臟的物質(zhì)代謝糖代謝糖原合成與分解；糖異生糖酵解：主要是利用葡萄糖為原料合成FA及Ch磷酸戊糖途徑脂代謝脂肪酸氧化供能；合成酮體；脂肪的合成氨基酸代謝氨基酸合成與分解；清除血氨(尿素循環(huán))飽食與饑餓時(shí)血中能源物質(zhì)濃度(mmol/L)飽食饑餓(5-6周)葡萄糖5.04.49β-羥丁酸0.026.67乙酰乙酸1.17肌肉組織的物質(zhì)代謝糖代謝靜息時(shí)，合成肌糖原劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，無(wú)氧酵解，產(chǎn)生乳酸。（乏氧運(yùn)動(dòng)與有氧運(yùn)動(dòng)）脂代謝脂肪是主要能源物質(zhì)，還可利用酮體氨基酸代謝分解產(chǎn)生游離氨基酸，供其他組織利用脫氨基：嘌呤核苷酸循環(huán)五、代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)的一般原理底物的可利用性(substrateavailability)

輔助因子的可利用性(cofactoravailability)ATP、ADP、NADH等產(chǎn)物的移除(removeofproduct)酶活性與酶量的調(diào)節(jié)：變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)；共價(jià)修飾調(diào)節(jié)(covalentmodification)；酶含量的調(diào)節(jié)底物的可利用性與產(chǎn)物的移除葡萄糖細(xì)胞內(nèi)糖代謝胰島素(+)糖尿?。貉巧咄w生成：FA大量動(dòng)員乙酰CoA酮體底物的可利用性：產(chǎn)物的移除：使反應(yīng)定向聯(lián)合脫氨基作用：可逆脫氨基：合成非必需氨基酸NH3尿素1、細(xì)胞水平的酶分布調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布胞液：糖酵解、糖原合成與分解、糖異生、脂酸合成線粒體：三羧酸循環(huán)、脂酸β-氧化、氧化磷酸化胞液和線粒體：尿素合成胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：膽固醇合成酶活性與酶量的調(diào)節(jié)2、限速酶調(diào)節(jié)酶(regulatoryenzymes)或關(guān)鍵酶(keyenzymes)特點(diǎn)所催化的反應(yīng)速度最慢催化單向反應(yīng)（或非平衡反應(yīng)）受多種效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)3、關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)概念變構(gòu)調(diào)節(jié)、變構(gòu)酶、變構(gòu)效應(yīng)劑機(jī)制變構(gòu)酶：調(diào)節(jié)亞基、催化亞基變構(gòu)效應(yīng)劑：底物、產(chǎn)物、小分子代謝物生理意義：快速調(diào)節(jié)使代謝物生成不致過(guò)多；使能量得以有效利用；使不同代謝途徑相互協(xié)調(diào)A激酶（無(wú)活性）A激酶（活性）4、酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)概念：可逆的共價(jià)修飾(covalentmodification)如：磷酸化與去磷酸化特點(diǎn)：快速調(diào)節(jié)酶具無(wú)活性（或低活性）和有活性（或高活性）兩種形式放大效應(yīng)經(jīng)濟(jì)而有效磷酸化酶b(無(wú)活性)(+)(+)(+)磷酸化酶a(活性)P磷酸化酶激酶

(活性)PA激酶(活性)ATP(+)cAMP腺苷酸環(huán)化酶胰島素(+)(-)糖原合成酶a(活性)糖原合成酶b(無(wú)活性)P(-)A激酶(無(wú)活性)磷酸化酶激酶(無(wú)活性)升血糖降血糖腎上腺素胰高血糖素磷酸二酯酶5‘-AMP(+)5、酶量的調(diào)節(jié)特點(diǎn)：遲緩調(diào)節(jié)酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏：誘導(dǎo)劑、阻遏劑（操縱子模型）底物、產(chǎn)物、激素、藥物酶蛋白降解：蛋白水解酶一、酶促反應(yīng)的前饋和反饋

1、前饋：代謝底物對(duì)代謝過(guò)程的作用。

（1）正前饋?zhàn)?/p>