第10章核酸的降解与核苷酸代谢.ppt

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1、第十章第十章 核酸的降解核酸的降解与核苷酸代谢与核苷酸代谢一、核酸的降解食物核蛋白蛋白质核酸（RNA及DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷磷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶碱基戊糖核苷酶第一节 核酸的降解与核酸酶类1、核酸酶的定义及分类核酸酶是指作用于核酸的磷酸二酯键的酶u 依据底物不同分类vDNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：专一降解DNAvRNA酶(ribonuclease,RNase)：专一降解RNA二、核酸酶（Nuclease）u依据切割部位不同 核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能识别并水解外源双链

2、DNA的核酸内切酶，可用于特异切割DNA，常作为工具酶。核酸外切酶：53或35核酸外切酶u参与参与DNA的合成与修复及的合成与修复及RNA合成后的合成后的剪接等重要基因复制和基因表达过程剪接等重要基因复制和基因表达过程 u负责清除多余的、结构和功能异常的核负责清除多余的、结构和功能异常的核酸，同时也可以清除侵入细胞的外源性酸，同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸核酸 u在消化液中降解食物中的核酸以利吸在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 u体外重组DNA技术中的重要工具酶 生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解酸的降解 2 2、核酸酶的功能、核酸酶的功能 单核

3、苷酸库 氨基酸 葡萄糖 磷酸 核苷酸的从头合成 核酸的降解 核苷酸的降解核苷酸的降解 产物的再利用产物的再利用 核苷酸的降解 核酸的合成第二节 核苷酸的代谢l嘌呤核苷酸的结构GMPAMP二、嘌呤核苷酸的代谢（一）嘌呤核苷酸的合成代谢l从头合成途径(de novo synthesis pathway)利用氨基酸等作为原料合成l补救合成途径(salvage synthesis pathway)利用体内游离的碱基或核苷合成嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应

4、，合成嘌呤核质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。苷酸的途径。肝肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是其次是小肠小肠和和胸腺胸腺，而，而脑、骨髓脑、骨髓则无法进行此则无法进行此合成途径。合成途径。1 1、嘌呤核苷酸的从头合成、嘌呤核苷酸的从头合成定义定义合成部位合成部位嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源 合成原料：合成原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、甘天冬氨酸

5、、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳基团、氨酸、一碳基团、CO2、磷酸核糖。、磷酸核糖。合成特点：合成特点：磷酸核糖磷酸核糖为起始物，逐步为起始物，逐步加原料合成嘌呤环，形成重要中间产物加原料合成嘌呤环，形成重要中间产物 IMP（次黄嘌呤核苷酸），再由它转变（次黄嘌呤核苷酸），再由它转变为为AMP和和GMP。过程1.IMP的合成的合成2.AMP和和GMP的生成的生成R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸）焦磷酸）PRPP在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下天冬

6、氨酸的逐步参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸二、核苷酸的生物合成二、核苷酸的生物合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成（一）嘌呤核糖核苷酸的合成1 次黄嘌呤核苷酸（次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成）的合成谷胺酰胺谷胺酰胺磷酸核糖磷酸核糖焦磷酸酰焦磷酸酰胺转移酶胺转移酶5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺甘氨酰甘氨酰胺核糖胺核糖核苷酸核苷酸合成酶合成酶甲酰甘氨酰胺核糖核苷酸甲酰甘氨酰胺核糖核苷酸甲甲酰甘氨脒核糖核苷酸酰甘氨脒核糖核苷酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甘甘氨氨酰酰胺胺核核糖糖核核苷苷

7、酸酸转转甲甲酰酰基基酶酶甲酰甘氨酰胺核糖核苷酸甲酰甘氨酰胺核糖核苷酸甲甲酰酰甘氨甘氨脒核脒核糖核糖核苷酸苷酸合成合成酶酶5-氨基咪唑核糖核苷酸氨基咪唑核糖核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸羧基氨基咪唑核苷酸甲酰甘氨脒核糖核苷酸甲酰甘氨脒核糖核苷酸氨基咪唑氨基咪唑核糖核苷核糖核苷酸合成酶酸合成酶5-氨基咪唑核糖核苷酸氨基咪唑核糖核苷酸N5-羧基氨基咪唑羧基氨基咪唑核苷酸合成酶核苷酸合成酶5-氨基氨基-4-羧酸咪唑核苷酸羧酸咪唑核苷酸N-琥珀酰琥珀酰-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酰胺核糖核苷酸羧酰胺核糖核苷酸N5-羧基氨基咪唑核糖核苷酸羧基氨基咪唑核糖核苷酸N5-羧基氨基咪唑核糖核苷酸变位酶羧基氨基咪

8、唑核糖核苷酸变位酶N-琥珀酰琥珀酰-5-氨基咪氨基咪唑唑-4-酰胺核糖核苷酰胺核糖核苷酸合成酶酸合成酶5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸羧酰胺核苷酸N-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺羧酰胺 核糖核苷酸核糖核苷酸次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷酸酸IMPN-琥珀酰琥珀酰-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酰胺核糖核苷酸羧酰胺核糖核苷酸N-琥珀酰琥珀酰-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-酰胺核糖核苷酰胺核糖核苷酸裂合酶酸裂合酶5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酰胺核羧酰胺核糖核苷酸糖核苷酸N-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺核糖核苷酸羧酰胺核糖核苷酸N-甲酰氨甲酰氨基咪唑基咪唑-4-羧羧酰胺核糖核苷酰胺核糖核苷

9、酸转甲酰基酶酸转甲酰基酶次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸合酶核苷酸合酶由由IMP合成合成AMP 和和 GMP腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀腺苷酸琥珀酸合成酶酸合成酶延胡索酸延胡索酸腺苷酸琥珀腺苷酸琥珀酸裂合酶酸裂合酶AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶 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个ATP，6个高能磷酸键。AMP或GMP的合成又需1个ATP 嘌呤核苷酸从头合成特点从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADP

10、ATPXMPGMPGDP GTP+_IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+调节方式：反馈调节和交叉调节 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。2、嘌呤核苷酸的补救合成途径定义1.腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase,APRT)2.次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)3.腺苷激酶(adenosine kinase)参与补救合成

11、的酶腺嘌呤腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP补救合成的生理意义l补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。l体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。3、嘌呤核苷酸的相互转变IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH34、脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、U

12、、C等碱基）等碱基）dNDP+ATP 激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）脱氧核苷酸的生成（二）嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶碱基1-磷酸核糖嘌呤碱的最终代谢产物AMPGMPH（次黄嘌呤）GX（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶l 嘧啶核苷酸的结构l从头合成途径l补救合成途径（一）嘧啶核苷酸的合成代谢1、嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物

13、质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。定义合成部位嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸 合成原料：合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、COCO2 2、磷酸核糖。、磷酸核糖。合成特点：合成特点：用原料先合成嘧啶环，然用原料先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸合成过程（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CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活

14、剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别的区别（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（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱

15、氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP-ATP+CO2+谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-从头合成的调节2、嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP+ADP3、嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶类似物嘧啶类似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)某些改

16、变了核糖结构的核苷类似物某些改变了核糖结构的核苷类似物l能够抑制嘧啶核苷酸合成的抗代谢药物也是一些嘧啶核苷酸的类似物，通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。l主要的抗代谢药物是5-氟尿嘧啶（5-FU）。5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP相似，可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性，从而抑制胸苷酸的合成。UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷氨甲碟呤氨甲碟呤氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸（二）嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱嘧啶碱1-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶胞嘧啶胞嘧啶NH3尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 H2OCO2+NH3-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基异丁酸氨基异丁酸H2O丙二酸单酰丙二酸单酰CoA乙酰乙酰CoATCA肝肝尿素尿素甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoATCA糖异生糖异生本章思考题1.名词解释 生物化学.静态生化.动态生化.构件分子.生物大分子2.生物化学发展分为几个阶段?3.你了解哪些重大生化