第十一章含N化合物核苷酸的代謝

一、核酸的酶促降解1、核酸酶(nuclease)水解核酸中的磷酸二酯鍵的酶稱為核酸酶(nuclease)。根據(jù)分解底物的不同可分為：DNA酶(deoxyribonuclease,DNAase)和RNA酶(ribonuclease,RNAase)。按水解方式有：核酸內(nèi)切酶(endonuclease)和核酸外切酶(exonuclease)；按酶專一性有:隨機(jī)水解酶和限制性內(nèi)切酶；第一節(jié)核酸的酶促降解本文檔共28頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分2、核酸外切酶水解DNA和RNA3或5末端的磷酸二酯鍵，如蛇毒磷酸二酯酶從底物的3-端逐個水解下5-核苷酸，牛脾磷酸二酯酶從底物的5-端逐個水解下3-核苷酸3、核酸內(nèi)切酶催化水解多核苷酸內(nèi)部的磷酸二酯鍵非特異性核酸酶：可水解DNA和RNA，產(chǎn)物為3-磷酸寡聚核苷酸（小球菌核酸酶）或5-磷酸寡聚核苷酸（鏈孢霉菌核酸酶）。脫氧核糖核酸酶：水解DNA的磷酸二酯鍵，產(chǎn)物為3-磷酸寡聚核苷酸（牛胰脫氧核糖核酸酶）或5-磷酸寡聚核苷酸（牛脾核糖核酸酶）。本文檔共28頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分特異性酶限制性內(nèi)切酶：可識別DNA上的專一性位點(diǎn)，其堿基長度是4~8個堿基，將兩條鏈同時切開，可形成粘性末端(如EcoRI)和非粘性末端（如HaeIII），是基因工程中它們就象一流外科大夫手中的手術(shù)刀。核糖核酸酶：水解RNA的磷酸二酯鍵，產(chǎn)物為3-磷酸寡聚核苷酸（牛胰核糖核酸酶）或5-磷酸寡聚核苷酸（核糖核酸酶T1）。EcoRIHaeIII5ˊ3ˊ—N-C-T-T-A-A-G-N——N-G-A-A-T-T-C-N—3ˊ5ˊ-N-C-T-T-A-AG-N--N-GA-A-T-T-C-N-5ˊ3ˊ3ˊ5ˊ5ˊ3ˊ3ˊ5ˊ—N-C-C-G-G-N——N-G-G-C-C-N——N-C-CG-G-N——N-G-GC-C-N—5ˊ3ˊ3ˊ5ˊ本文檔共28頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分第二節(jié)核苷酸的分解一、核苷酸水解核苷酸+H2O核苷+磷酸核苷酸酶二、核苷分解核苷酸+H2O含氮堿+5-磷酸-戊糖核苷酶1.水解OPOO－O－CH2OHOHONNNNHHHNH核苷酶OPOO－O－CH2OHOHOOHNNNNHHHNHH++H2O腺嘌呤核苷酸AMP腺嘌呤A5-磷酸-戊糖本文檔共28頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分3.堿基降解堿基降解是復(fù)雜的過程，在不同的生物其降解過程也不同。核苷+H2O含氮堿+戊糖核苷酶2.磷酸解核苷+磷酸含氮堿+1-磷酸-戊糖核苷磷酸化酶本文檔共28頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分核酸的降解過程核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸單酯酶）核苷磷酸化酶核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤或嘧啶戊糖-1-磷酸本文檔共28頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分嘌呤堿的分解（p283~284）正常人血液中尿酸含量為20~60mg/L，超過80mg/L時，尿酸鹽晶體可沉積于關(guān)節(jié)、腎等處，導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石、腎臟疾病等，稱痛風(fēng)病。本文檔共28頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分本文檔共28頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分

腺嘌呤鳥嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黃嘌呤黃嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸

尿素+乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

（人類和靈長類動物、爬蟲、鳥類）（靈長類以外的哺乳動物）（植物）（魚類、兩棲類）（海洋無脊椎動物）腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶別嘌呤醇：別黃嘌呤底物類似物經(jīng)酶作用后成為酶的滅活物，稱之為自殺作用物。自殺性底物本文檔共28頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分嘧啶的分解代謝本文檔共28頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分嘧啶的降解：這是一個還原降解過程。

胞嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶

H2ONH3NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-丙氨酸β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶

NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-氨基異丁酸β-脲基異丁酸

H2O

胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+本文檔共28頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分

一、核糖核苷酸的合成1.從頭合成途徑

利用簡單底物合成核苷酸的過程。第三節(jié)核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成：戊糖供體為PRPP，嘌呤環(huán)由多個原子分子作為供體，經(jīng)多步反應(yīng)在PRPP上合成。OOHOHOHCH2

PHHHHOOOHOHCH2

PHHHHPPATPAMP磷酸核糖焦磷酸酶5-磷酸-核糖5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）PRPP的合成本文檔共28頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分谷氨酰胺的酰胺氮甲酰FH4天冬氨酸甘氨酸CO2亞甲基FH4嘌呤環(huán)上各原子的來源本文檔共28頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分612345789嘌呤環(huán)原子來源NNNNNN谷氨酰胺（酰胺基）N甘氨酸N天冬氨酸CCO2甲酸鹽C甲酸鹽C（3）嘧啶核苷酸的合成：由氨甲酰磷酸和天冬氨酸供給原子先合成環(huán)，再與PRPP結(jié)合形成嘧啶核苷酸PRPP次黃嘌呤核苷酸（IMP）天冬氨酸、甲酸鹽、谷氨酰胺、甘氨酸、CO2AMPGMP本文檔共28頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分磷酸核糖焦磷酸（PRPP）的合成次黃嘌呤核苷酸的合成本文檔共28頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分本文檔共28頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分腺嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸的合成本文檔共28頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分嘧啶環(huán)上各原子的來源CO2+谷氨酰胺+ATP氨甲酰磷酸+谷氨酸+ADPH2N-CO-Pi

嘧啶核糖核苷酸的合成本文檔共28頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分嘧啶環(huán)的原子來源CCNCNC612345UTPCTPUMP氨甲酰磷酸天冬氨酸CO2NH3氨甲酰磷酸乳清酸（嘧啶衍生物）CCNCNC612345天冬氨酸CCCN本文檔共28頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分尿嘧啶核苷酸合成途徑本文檔共28頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TPCTPCTP合成酶

ATPGlnH2OUMPUDPUTP本文檔共28頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分補(bǔ)救途徑利用核苷酸的分解產(chǎn)物再合成核苷酸的途徑（1）嘌呤核苷酸在腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶、鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶催化下形成相應(yīng)的核苷酸：PRPP+腺嘌呤→腺嘌呤核苷酸+PPiPRPP+鳥嘌呤→鳥嘌呤核苷酸+PPi本文檔共28頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分核苷+ATP核苷酸+ADP核苷磷酸激酶（2）嘧啶核苷酸尿嘧啶

+

PRPP

UMP+PPiUMP磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘧啶核苷

+ATP

UMP

+ADPUMP磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶本文檔共28頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分嘌呤核苷酸合成補(bǔ)救途徑呤呤呤呤呤呤呤呤呤本文檔共28頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分嘧啶核苷酸補(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本文檔共28頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分核苷酸合成的兩條途徑核糖、氨基酸、CO2、NH3核糖核苷酸脫氧核苷酸輔酶RNA核苷堿基脫氧核苷DNA補(bǔ)救途徑從頭合成本文檔共28頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\13點(diǎn)46分二、脫氧核糖核苷酸的合成核苷酸還原：各種核苷酸先形成核苷二磷酸，再還原為脫氧核苷酸。NMP+ATPNDP+ADPNDP+硫氧還蛋