第9章核酸的降解和

1、第第9章章 核酸的降解和核苷酸的代謝核酸的降解和核苷酸的代謝核酸的降解核酸的降解核苷酸的分解代謝核苷酸的分解代謝核苷酸的合成代謝核苷酸的合成代謝9.1 核酸的降解核酸的降解核酸核苷酸磷酸核苷堿基 +戊糖磷酸二酯酶核苷酸酶核苷水解酶q細(xì)胞中細(xì)胞中DNADNA的含量相當(dāng)穩(wěn)定，的含量相當(dāng)穩(wěn)定，RNARNA的含量有顯著變化的含量有顯著變化q表明表明DNADNA在細(xì)胞內(nèi)是一種較為穩(wěn)定的成分，在細(xì)胞內(nèi)是一種較為穩(wěn)定的成分，RNARNA容易被酶降解容易被酶降解9.2 核苷酸的分解代謝核苷酸的分解代謝核苷酸的酶水解核苷酸的酶水解嘌呤堿的分解代謝嘌呤堿的分解代謝嘧啶堿的分解代謝嘧啶堿的分解代謝1、核苷酸的酶水解

2、、核苷酸的酶水解核苷酸磷酸核苷堿基 +戊糖核苷酸酶核苷水解酶進(jìn)入磷酸戊糖途徑進(jìn)入磷酸戊糖途徑或重新合成核酸或重新合成核酸2 2、嘌呤堿的分解代謝、嘌呤堿的分解代謝q反應(yīng)部位：主要肝、腎、小腸反應(yīng)部位：主要肝、腎、小腸NNNHNNH2NNNHNOHNH2NHN(Z)NHNNH3O+ H2ONHNHNHNOO+ H2ONH3腺嘌呤鳥嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤黃嘌呤氧化酶H2OH2O2O2(IMP)(XMP)黃嘌呤氧化酶H2OH2O2ONHNHNHNOO黃嘌呤NHNHNHNOOHONHNHNHHNOOO=尿酸（烯醇式）尿酸（酮式）人和靈長(zhǎng)類動(dòng)物，排泄尿酸人和靈長(zhǎng)類動(dòng)物，排泄尿酸T脫氨脫氨T氧化氧化T氧化氧化

3、N HNHNHHNOOO =尿 酸 （ 酮 式 ）N H2NHNHHNOOO =O2C O2尿 酸 酶尿 囊 素除人和靈長(zhǎng)類以外除人和靈長(zhǎng)類以外的哺乳動(dòng)物的哺乳動(dòng)物，排泄尿囊素，排泄尿囊素NH2NHNHHNOOO=尿囊素NH2NHNHNH2CO2HOO=尿囊酸尿囊素酶H2O某些硬骨魚某些硬骨魚含有尿囊素酶，將尿囊素水解成尿囊酸含有尿囊素酶，將尿囊素水解成尿囊酸NH2NHNHNH2CO2HOO=尿囊酸尿囊酸酶H2O2H2NCNH2OCOOHCHO+尿素乙醛酸在在魚類和兩棲類動(dòng)物魚類和兩棲類動(dòng)物中，尿囊酸能進(jìn)一步在尿囊酸酶作中，尿囊酸能進(jìn)一步在尿囊酸酶作用下，水解成尿素和乙醛酸用下，水解成尿素和乙

4、醛酸3、嘧啶堿的分解代謝、嘧啶堿的分解代謝654321NNHNH2OT還原還原T水解水解T水解水解9.3 核苷酸的合成代謝核苷酸的合成代謝q嘌呤核糖核苷酸的合成嘌呤核糖核苷酸的合成q嘧啶核糖核苷酸的合成嘧啶核糖核苷酸的合成q脫氧核糖核苷酸的合成脫氧核糖核苷酸的合成1、嘌呤核糖核苷酸的合成、嘌呤核糖核苷酸的合成從頭合成途徑從頭合成途徑補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑從頭合成途徑從頭合成途徑GlyGlyGlnGlnAspAspCOCO2 2 N N5 5-N-N1010- -亞甲基亞甲基FHFH4 4 N N1010- -甲酰甲酰-FH-FH4 4磷酸核糖磷酸核糖 ATPATP原料：原料：用于合成嘌呤環(huán)用

5、于合成嘌呤環(huán)合成嘌呤堿的原子來源合成嘌呤堿的原子來源甘氨坐中間，谷氨站兩邊，甘氨坐中間，谷氨站兩邊，左手開天門，頭頂二氧碳。左手開天門，頭頂二氧碳。9 98 87 76 65 54 43 32 21 1N NC CN NC CC CC CN NC CN NC CO O2 2甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺( (酰胺基酰胺基) )N N5 5-N-N1010- -亞甲基亞甲基FHFH4 4N N1010- -甲酰甲酰-FH-FH4 45-5-磷酸核糖磷酸核糖 O OO OH HO OH HC CH HO OP PO OH HATP AMPATP AMPPRPPPRPP磷酸核糖焦磷酸磷

6、酸核糖焦磷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO OP PGln GluGln GluPRAPRA5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NH H2 2P P甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NH HC CH H2 2C CN NH HC CH HO OH HN NH H2 2O O5-5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PH H2 2N NC CH HN NH CH CC CN NCOCO2 25-5

7、-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO OC CH H2 2N NC CH HN NC CC CN NH HO OATPATPGlyGly甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NH HC CH H2 2C CN NH H2 2O OFHFH4 4N N5 5,N,N1010-CH=FH-CH=FH4 4甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NH HC CH H2 2C CN NH HO OC CH HO OG

8、luGluGlnGlnR-5-P25-甲酰氨基-4-氨基甲酰5-甲酰氨基-4-氨基甲酰咪唑核苷酸 (FAICAR)咪唑核苷酸 (FAICAR)O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HH HN NH HC CO OH H2 2O OIMPIMP次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HN NH HC CN N1010-CHO-FH-CHO-FH4 45-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4- -甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸O

9、 OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CH H2 2N NC CH HN NC CC CN NH HH H延胡索酸延胡索酸C CO OO OH HH HC CH H2 2C CC CO OO OH HO OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO OC CH H2 2N NC CH HN NC CC CN NN NH H5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4(N-4(N-琥珀酸琥珀酸) )- -甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸AspAspFH4 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的 而不是首先單獨(dú)合成嘌呤堿然后再與磷酸核

10、糖而不是首先單獨(dú)合成嘌呤堿然后再與磷酸核糖結(jié)合而成的結(jié)合而成的ATP和和GTP的生成的生成A AM MP P腺腺苷苷酸酸代代琥琥珀珀酸酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NC CC CH HN NC CC CN NH HN NH HC CN NH H2 2延延胡胡索索酸酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PN NC CC CH HN NC CC CN NH HN NH HC CN NH HH HO OO OC CC CH H2 2C CH HC CO OO OH HA As sp pG GT TP PI IM MP P次次黃黃嘌嘌呤呤核核苷

11、苷酸酸O OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HN NH HC CATPATPGluGluGlnGlnO OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HN NC CH HH H N NGMPGMPO OO OH HO OH HC CH H2 2O OP PO ON NC CC CH HN NC CC CN NH HN NC CH HO OXMPXMP（黃嘌呤）（黃嘌呤）NADNAD+ +H H2 2O ONADHNADHADPATPGDPGTP 2

12、嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)5-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺次黃嘌呤AMPGMP原則之一：滿足需求，防止供過于求原則之一：滿足需求，防止供過于求原則之二：相互調(diào)整，比例平衡原則之二：相互調(diào)整，比例平衡 嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成APRTAPRTAMP+PPiAMP+PPi腺嘌呤+PRPP腺嘌呤+PRPP腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶IMP+PPiIMP+PPi次黃嘌呤+PRPP次黃嘌呤+PRPP次黃嘌呤-鳥嘌呤次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)次次黃黃嘌嘌呤呤- -鳥鳥嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移酶酶( (H

13、 HG GP PR RT T) )鳥鳥嘌嘌呤呤+ +P PR RP PP PG GM MP P+ +P PP Pi iA AT TP P A AD DP PA AM MP P腺腺苷苷激激酶酶腺腺嘌嘌呤呤核核苷苷磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成的生理意義嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成的生理意義 節(jié)約能量和一些氨基酸的消耗。節(jié)約能量和一些氨基酸的消耗。 有些組織（如腦、骨髓）不能從頭合成嘌呤核苷酸，只能進(jìn)有些組織（如腦、骨髓）不能從頭合成嘌呤核苷酸，只能進(jìn)行嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成。行嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成。 缺乏補(bǔ)救途徑會(huì)引起嘌呤核苷酸合成速度降低，缺乏補(bǔ)救途徑會(huì)引起嘌呤核苷酸合成速度降低， 結(jié)果大

14、量積結(jié)果大量積累尿酸，并導(dǎo)致腎結(jié)石和痛風(fēng)。累尿酸，并導(dǎo)致腎結(jié)石和痛風(fēng)。痛風(fēng)癥痛風(fēng)癥 嘌呤代謝異常的一種疾病嘌呤代謝異常的一種疾病 血中尿酸含量：超過血中尿酸含量：超過8mg% 8mg% 臨床表現(xiàn)：血中尿酸含量升高，難溶性的尿酸鹽沉積于關(guān)臨床表現(xiàn)：血中尿酸含量升高，難溶性的尿酸鹽沉積于關(guān)節(jié)和軟骨及腎等處，導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石及腎疾病。節(jié)和軟骨及腎等處，導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石及腎疾病。 別嘌呤醇別嘌呤醇治療痛風(fēng)癥的機(jī)理治療痛風(fēng)癥的機(jī)理 別嘌呤醇與次黃嘌呤結(jié)構(gòu)類似，別嘌呤醇與次黃嘌呤結(jié)構(gòu)類似，可抑制黃嘌呤氧化酶可抑制黃嘌呤氧化酶，從，從而抑制尿酸的生成。而抑制尿酸的生成。 自毀容貌癥（自毀容貌癥（Le

15、sch-NyhanLesch-Nyhan綜合癥）綜合癥）q HGPRT(HGPRT(次黃嘌呤鳥嘌呤核糖轉(zhuǎn)移酶缺乏癥，屬于先天次黃嘌呤鳥嘌呤核糖轉(zhuǎn)移酶缺乏癥，屬于先天性嘌呤代謝異常癥性嘌呤代謝異常癥) )完全缺失的患兒，表現(xiàn)為自毀容貌完全缺失的患兒，表現(xiàn)為自毀容貌征。征。q 臨床表現(xiàn)：尿中尿酸排出量過量，臨床表現(xiàn)：尿中尿酸排出量過量，50mg/kg50mg/kg體重體重/24hr/24hr。 q 智力發(fā)育障礙，攻擊性性格，肌肉痙攣，強(qiáng)制性自咬唇智力發(fā)育障礙，攻擊性性格，肌肉痙攣，強(qiáng)制性自咬唇舌和指尖舌和指尖q 分子基礎(chǔ)：分子基礎(chǔ)：HGPRTHGPRT先天缺陷（先天缺陷（X X性連鎖隱性遺傳）性連

16、鎖隱性遺傳）2、嘧啶核糖核苷酸的合成、嘧啶核糖核苷酸的合成 從頭合成從頭合成 補(bǔ)救途徑補(bǔ)救途徑從頭合成從頭合成氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸NCNCCCCO2Gln123456嘧啶核苷酸的合成過程嘧啶核苷酸的合成過程氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺+ +H H2 2N NC CO OP PO OH HO O- -O OO OC CO O2 2-2ATP2ATP2ADP+Pi2ADP+PiGluGluC CH H C CO OO OH HNH2C CH H2 2H HO OO OC CPiPi天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸酶脫氫酶

17、脫氫酶N NA AD DH HN NA AD D+ +C CO O2 2脫羧酶脫羧酶尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸C CN NC CH HC CH HC CO OO OR RN NH H5 5P P氨氨甲甲酰酰天天冬冬氨氨酸酸N NH H2 2C CN NC CH HC CH H2 2C CO OH HO OO OH HC CO OO OH H二氫乳清酸二氫乳清酸C CN NC CH HC CH H2 2C CO OO OH HN NH HC CO OO OH H乳清酸乳清酸C CN NC CC CH HC CO OO OH HN NH HC CO OO OH H磷酸核糖磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶PRPP

18、PRPPPPiPPi乳清酸核苷酸乳清酸核苷酸C CN NC CC CH HC CO OO OR RN NH HC CO OO OH H5 5P PUMP尿嘧啶核苷酸激酶ATPUDPATP核苷二磷酸激酶UTPGlnATPH2OCTP合成酶CTP脫水脫水C CN NC CH HC CH HC CO OO OR RN NH H5 5P PC CN NC CH HC CH HC CO OR RN NH H5 5P PN NH H2 2P PP PC CN NC CH HC CH HC CO OO Od dR RN NH H5 5P PC CH H3 3UMPUMPCTPCTPTMPTMPTMP的合成的

19、合成T TM MP P合合成成酶酶F FH H4 4N NA AD DP P+ +N NA AD DP PH HF FH H2 2N N5 5, ,N N1 10 0- -C CH H2 2- -F FH H4 4C CN NC CH HC CC CO OO Od dR RN NH H5 5P PC CH H3 3C CN NC CH HC CH HC CO OO Od dR RN NH H5 5P Pd dU UM MP PT TM MP P氨氨基基酸酸嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)CO2ATP谷氨酰胺氨甲酰磷酸天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸UMPUTPCTP+氨基甲酰磷酸合成酶天冬氨酸轉(zhuǎn)

20、氨甲酰酶CTP合成酶 補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑 通過食物的消化和分解而被攝取的通過食物的消化和分解而被攝取的外源性嘧啶堿和核苷外源性嘧啶堿和核苷 或或體內(nèi)的核苷酸代謝產(chǎn)生的嘧啶堿和核苷體內(nèi)的核苷酸代謝產(chǎn)生的嘧啶堿和核苷 可重新合成嘧啶核苷酸可重新合成嘧啶核苷酸尿嘧啶 + PRPPUMP + PPiUMP磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶 + 1-磷酸核糖尿嘧啶核苷磷酸化酶尿嘧啶核苷 +Pi尿嘧啶核苷 +ATPUMP + ADP尿嘧啶核苷激酶 胞嘧啶不能直接與胞嘧啶不能直接與PRPPPRPP生成胞嘧啶核苷酸生成胞嘧啶核苷酸 尿嘧啶激酶能催化胞嘧啶核苷被尿嘧啶激酶能催化胞嘧啶核苷被ATPATP磷酸化形成磷酸化形

21、成CMPCMP胞嘧啶核苷 +ATPCMP + ADP尿嘧啶核苷激酶嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶核苷酸的抗代謝物尿嘧啶尿嘧啶阿糖胞苷阿糖胞苷C CN NC CH HC CH HC CO ON NH H2 2N NH HO OO OH HO OH HC CH H2 2O OH H5-FU5-FUC CN NC CH HC CH HC CO OO OH HN NH HC CN NC CH HC CC CO OO OH HN NH HF FFdUMPFdUMPFUTPFUTP(與(與dUMPdUMP相似)相似)(與(與TTPTTP相似)相似)5 5F FU UM MT TX X阿阿糖糖胞胞苷苷氮氮雜雜絲絲

22、氨氨酸酸d dT TM MP Pd dU UM MP Pd dU UD DP PU UD DP Pd dC CD DP PC CD DP PC CT TP PU UT TP PU UM MP P3、脫氧核糖核苷酸的合成、脫氧核糖核苷酸的合成qdADP、dGDP 、dCDP的合成的合成qdUMP、dTMP的合成的合成dADP、dGDP 、dCDP的合成的合成由相應(yīng)的核糖核苷酸還原得到由相應(yīng)的核糖核苷酸還原得到二磷酸核苷水平二磷酸核苷水平dUMP、dTMP的合成的合成一磷酸核苷水平一磷酸核苷水平一、選擇題一、選擇題1 1合成嘌呤環(huán)的氨基酸為合成嘌呤環(huán)的氨基酸為( )( ) A A、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸 B B、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺 C C、甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺 D D、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酸 2 2嘌呤核苷酸的主要合成途徑中首先合成的是嘌呤核苷酸的主要合成途徑中首先合成的是( )( ) A A、AMP BAMP B、GMP CGMP C、IMP IMP D D、XMP EXMP E、CMPCMP3.d