核酸的代謝資料

核酸的代謝資料第1頁/共92頁一核酸的酶促降解三核苷酸的合成代謝二核苷酸的分解代謝第2頁/共92頁一、核酸的酶促降解人和動物所需的核酸無須直接依賴于食物，只要食物中有足夠的磷酸鹽、糖和蛋白質(zhì)，核酸就能在體內(nèi)正常合成。吸收到體內(nèi)的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利用，合成核苷酸。第3頁/共92頁

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磷酸一、核酸的酶促降解第4頁/共92頁核酸酶核酸酶的分類（1）根據(jù)對底物的專一性分為（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)非特異性核酸酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶第5頁/共92頁外切核酸酶對核酸的水解位點(diǎn)5′

p

p

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pOHB

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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）第6頁/共92頁戊糖堿基核苷核苷水解酶核苷在核苷酶（有兩種：核苷磷酸化酶和核苷水解酶）作用下分解成堿基和戊糖。第7頁/共92頁磷酸化酶水解酶存在廣泛

存在于植物/微生物催化可逆的反應(yīng)

反應(yīng)不可逆作用于核糖或脫氧核糖核苷

作用于核糖核苷第8頁/共92頁一核酸的酶促降解三核苷酸的合成代謝二核苷酸的分解代謝第9頁/共92頁第10頁/共92頁二、核苷酸的降解2、嘧啶的分解1、嘌呤的分解

核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷堿基+（脫氧）戊糖-1-P磷酸第11頁/共92頁

不同種類的生物分解嘌呤堿的能力不同，終產(chǎn)物也不同。第12頁/共92頁嘌

呤

的

分

解第13頁/共92頁脫氨可發(fā)生在核苷/核苷酸水平第14頁/共92頁第15頁/共92頁第16頁/共92頁第17頁/共92頁別嘌呤醇是黃嘌呤氧化酶的一個(gè)很強(qiáng)的自殺作用物。第18頁/共92頁嘌呤的分解第19頁/共92頁三種嘧啶核苷酸降解至尿嘧啶和胸腺嘧啶嘧啶的分解第20頁/共92頁二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶尿嘧啶和胸腺嘧啶分別降解至乙酰CoA和琥珀酰CoA第21頁/共92頁一核酸的酶促降解三核苷酸的合成代謝二核苷酸的分解代謝第22頁/共92頁三、核苷酸的合成代謝1、嘌呤核糖核苷酸的合成2、嘧啶核糖核苷酸的合成第23頁/共92頁1、嘌呤核苷酸的生物合成（1）從頭合成途徑（3）補(bǔ)救途徑（4）嘌呤核苷酸生物合成的調(diào)節(jié)（2）AMP和GMP的合成第24頁/共92頁天冬氨酸

一碳基團(tuán)（甲酸鹽）谷氨酰胺甘氨酸

一碳基團(tuán)（甲酸鹽）嘌呤環(huán)上各原子的來源第25頁/共92頁

嘌呤核苷酸從頭合成的最初產(chǎn)物是次黃嘌呤核苷酸，其它各種嘌呤核苷酸都是次黃嘌呤核苷酸的衍生物。

Buchanan和Greenberg于50年代闡明了次黃嘌呤從頭合成的10步反應(yīng)和每一個(gè)中間代謝物的結(jié)構(gòu)。（1）嘌呤核苷酸從頭合成的最初產(chǎn)物是次黃嘌呤核苷酸第26頁/共92頁5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）的生成——起始步驟焦磷酸激酶第27頁/共92頁第28頁/共92頁焦磷酸激酶第29頁/共92頁①5-磷酸核糖焦磷酸與谷氨酰胺反應(yīng)生成5-磷酸核糖胺、谷氨酸和無機(jī)焦磷酸。催化此反應(yīng)的酶是酰胺轉(zhuǎn)移酶。第30頁/共92頁酰胺轉(zhuǎn)移酶5-磷酸核糖胺第31頁/共92頁②5-磷酸核糖胺在ATP參與下與甘氨酸合成甘氨酰胺核苷酸。催化此反應(yīng)的酶是甘氨酰胺核苷酸合成酶。第32頁/共92頁5-磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸合成酶第33頁/共92頁甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲?；D(zhuǎn)移酶來自甲酸（鹽）第34頁/共92頁④甲酰甘胺酰胺核苷酸與谷氨酰胺、ATP作用，閉環(huán)之前在第3位上加上氮原子。催化此反應(yīng)的酶是甲酰甘氨咪唑核苷酸合成酶。第35頁/共92頁甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸合成酶第36頁/共92頁第37頁/共92頁甲酰甘氨脒核苷酸5-氨基-咪唑核苷酸合成酶⑤閉環(huán)第38頁/共92頁⑥六員環(huán)的合成開始在氨基咪唑核苷酸羧化酶催化下，5-氨基咪唑核苷酸與二氧化碳生成5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸。

無需生物素第39頁/共92頁5-氨基-4-羧酸咪唑核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸合成酶5-氨基-咪唑核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸變位酶第40頁/共92頁⑦嘌呤環(huán)的第1位氮的固定在氨基咪唑琥珀酸氨甲酰核苷酸合成酶催化，5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸與天冬氨酸和ATP生成5-氨基咪唑-4-琥珀酸甲酰胺核苷酸。第41頁/共92頁5-氨基-4-羧酸咪唑核苷酸N-琥珀酸-5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸⑦合成酶第42頁/共92頁⑧脫掉延胡索酸反應(yīng)由腺苷酸琥珀酸裂合酶催化。生成5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸和延胡索酸。第43頁/共92頁5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸延胡索酸⑧裂合酶N-琥珀酸-5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸第44頁/共92頁⑨嘌呤環(huán)上最后的碳原子由甲酰基供給。催化此反應(yīng)的酶是氨基咪唑酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲?；?。第45頁/共92頁5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸N-甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸⑨轉(zhuǎn)甲?；傅?6頁/共92頁⑩脫水環(huán)化在次黃嘌呤核苷酸合酶作用下脫水環(huán)化生成次黃嘌呤核苷酸（IMP）。第47頁/共92頁次黃嘌呤核苷酸N-甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸⑩合酶第48頁/共92頁IMP的生物合成5-磷酸核糖焦磷酸5-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THFAATPADP+Pi第49頁/共92頁IMP轉(zhuǎn)變?yōu)镚MP和AMP（2）AMP和GMP的合成第50頁/共92頁第51頁/共92頁第52頁/共92頁次黃嘌呤核苷酸腺苷酸黃嘌呤核苷酸鳥苷酸腺苷酸代琥珀酸第53頁/共92頁H第54頁/共92頁第55頁/共92頁第56頁/共92頁主要發(fā)生在肝臟，常因各種抑制物甚至生理緊張導(dǎo)致其中的某些酶缺乏，影響細(xì)胞生長?！皬念^合成”途徑（通常情況下占95%）核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi核糖核苷酸輔酶RNA脫氧核糖核苷酸DNA“補(bǔ)救”途徑(腦和骨髓)內(nèi)外源核酸分解核苷堿基、Pi脫氧核苷（3）嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑第57頁/共92頁嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP核苷磷酸化酶核苷磷酸激酶a、在核苷磷酸化酶作用下，嘌呤堿基與1-磷酸核糖作用生成核苷，核苷再磷酸化生成核苷酸。由于生物體內(nèi)只有腺苷激酶，所以此途徑不是主要途徑。第58頁/共92頁b、在磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶催化下，嘌呤堿基與5-磷酸核糖焦磷酸作用生成核苷酸和焦磷酸。（主要途徑）第59頁/共92頁活性低活性高第60頁/共92頁嘌呤核苷酸的從頭合成與補(bǔ)救途徑之間存在平衡。Lesch-Nyhan綜合癥就是由于次黃嘌呤：鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶缺陷。第61頁/共92頁1、IMP、AMP、GMP抑制焦磷酸激酶和PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶的活性；（4）嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)2、過量的AMP抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性，抑制AMP的合成；同理過量的GMP抑制次黃嘌呤脫氫酶的活性，從而抑制GMP的合成；第62頁/共92頁

磷酸核糖焦磷酸激酶

轉(zhuǎn)酰胺酶

腺苷酸琥珀酸合成酶

次黃嘌呤核苷酸脫氫酶第63頁/共92頁第64頁/共92頁第65頁/共92頁“從頭合成”中堿基各原子來源通過放射性同位素法推斷嘌呤堿天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸甲酸甲酸磷酸核糖C1上逐個(gè)安插成嘌呤堿成分，形成A(G)MP。CO2第66頁/共92頁三、核苷酸的合成代謝1、嘌呤核糖核苷酸的合成2、嘧啶核糖核苷酸的合成3、脫氧核糖核苷酸的合成第67頁/共92頁2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)尿嘧啶核苷酸的合成(2)胞嘧啶核苷酸的合成(3)補(bǔ)救合成途徑(4)嘧啶核苷酸生物合成的調(diào)節(jié)第68頁/共92頁嘧啶環(huán)上各原子的來源天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸嘧啶核苷酸的合成首先形成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖結(jié)合成為乳清苷酸，最后生成尿嘧啶核苷酸。第69頁/共92頁尿嘧啶核苷酸合成途徑第70頁/共92頁第71頁/共92頁第72頁/共92頁第73頁/共92頁尿嘧啶核苷酸合成途徑第74頁/共92頁（2）UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TP第75頁/共92頁（3）嘧啶核苷酸的“補(bǔ)救途徑”尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATP尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP①在尿苷磷酸化酶作用下，尿嘧啶與1-磷酸核糖作用生成尿苷，尿苷在尿苷激酶作用下被磷酸化形成尿嘧啶核苷酸。（主要途徑）Mg2+尿苷激酶尿苷磷酸化酶第76頁/共92頁

尿苷激酶還能催化胞嘧啶核苷生成胞嘧啶核苷酸。胞嘧啶核苷+ATPCMP+ADP尿苷激酶Mg2+第77頁/共92頁②在嘧啶核糖磷酸轉(zhuǎn)移酶催化下，嘧啶與5-磷酸核糖焦磷酸作用生成核苷酸和焦磷酸。從人體紅細(xì)胞中獲得的嘧啶核糖磷酸轉(zhuǎn)移酶只對尿嘧啶、胸腺嘧啶起作用，對胞嘧啶沒有作用第78頁/共92頁在哺乳動物細(xì)胞中，嘧啶核苷酸合成的主要調(diào)節(jié)酶是“氨甲酰磷酸合成酶”，受UDP和UTP的反饋抑制。（4）嘧啶核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)第79頁/共92頁第80頁/共92頁嘧啶堿天冬氨酸NH3CO2嘧啶環(huán)合成后+磷酸核糖C(U)MP第81頁/共92頁dTTP第82頁/共92頁三、核苷酸的合成代謝1、嘌呤核糖核苷酸的合成2、嘧啶核糖核苷酸的合成3、脫氧核糖核苷酸的合成第83頁/共92頁3、脫氧核糖核苷酸的合成（1）在核苷二磷酸水平被還原第84頁/共92頁第85頁/共92頁第86頁/共92頁（