生物化學(xué) 第十四章 核酸的降解和核苷酸的代謝1

1、第十四章第十四章 核酸的降解和核酸的降解和核苷酸代謝核苷酸代謝 （一）核酸的解聚（一）核酸的解聚 核酸核酸磷酸磷酸核苷酸核苷酸核苷核苷水水解解核酸酶核酸酶核苷酸酶核苷酸酶一、核酸和核苷酸的分解代謝一、核酸和核苷酸的分解代謝DNA外切核酸酶對核酸的水解位點外切核酸酶對核酸的水解位點5 p p p pOHB p p p p3 BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶5 5 端外切得：端外切得：33核苷酸核苷酸蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶3 3 端外切得：端外切得：55核苷酸核苷酸限制性內(nèi)切酶：限制性內(nèi)切酶：主要降解外源主要降解外源DNADNA具有嚴格的堿基序列專一性具有嚴格的堿基序列專一性Eco

2、REcoR第一個字母為大腸桿菌第一個字母為大腸桿菌E.coliE.coli屬名屬名；coco為為種名種名的頭兩個字母；的頭兩個字母；第四個字母第四個字母R R表示大腸桿菌的表示大腸桿菌的菌株菌株；最后一個羅馬數(shù)字表示該細菌中已分離出的最后一個羅馬數(shù)字表示該細菌中已分離出的這一類這一類酶的編號酶的編號。 （二）核苷酸的分解（二）核苷酸的分解磷酸磷酸-戊糖戊糖堿基堿基核苷核苷核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶分解分解合成合成？進入磷酸戊糖途徑進入磷酸戊糖途徑或或重新合成核酸重新合成核酸戊糖戊糖堿基堿基核苷核苷核苷水解酶核苷水解酶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

3、脫氧核糖核苷 作用于核糖核苷（三）嘌呤的分解（三）嘌呤的分解嘌呤堿包括：嘌呤堿包括：A A- -腺嘌呤、腺嘌呤、G G- -鳥嘌呤鳥嘌呤嘌呤的分解嘌呤的分解代謝終產(chǎn)物代謝終產(chǎn)物人、猿以及鳥類、爬蟲類和大多數(shù)昆蟲：人、猿以及鳥類、爬蟲類和大多數(shù)昆蟲：尿酸尿酸其他哺乳動物、雙翅目昆蟲：其他哺乳動物、雙翅目昆蟲：尿囊素尿囊素硬骨魚類：硬骨魚類：尿囊酸尿囊酸大多數(shù)魚類、兩棲類：大多數(shù)魚類、兩棲類：尿素尿素尿酸酶尿酸酶尿囊素酶人、猿以及鳥類、爬蟲類和大多數(shù)昆蟲：人、猿以及鳥類、爬蟲類和大多數(shù)昆蟲：尿酸尿酸其他哺乳動物、雙翅目昆蟲：其他哺乳動物、雙翅目昆蟲：尿囊素尿囊素硬骨魚類：硬骨魚類：尿囊酸尿囊酸大多

4、數(shù)魚類、兩棲類：大多數(shù)魚類、兩棲類：尿素尿素尿囊酸酶尿囊酸酶嘌嘌呤呤的的分分解解尿酸尿酸尿囊素尿囊素尿囊酸尿囊酸尿素尿素脫氨可發(fā)生在核苷脫氨可發(fā)生在核苷/ /核苷酸水平核苷酸水平NNNNNH2核糖核糖NNNNOH脫氨基酶脫氨基酶OHHOHNHHHA-腺嘌呤腺嘌呤腺苷腺苷次黃苷次黃苷核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶PiH核糖核糖-1-磷酸磷酸NNNNOHH次黃嘌呤次黃嘌呤H黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶H2OO2NNNNOHHOHH2O2黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶H2OO2H2O2NNNNOHOHOH尿酸尿酸（四）嘧啶的分解（四）嘧啶的分解NNHONH2NNHOOHNH3NH3NADPH+H+NADPH+NNH

5、OOHHHHHOHHOHHNNHOOHHHHOH2HOHHOHH2CO2NH2CH2CH2OOHO2 NH3 CH3 CO2 乙酸乙酸+3NH3+2CO2NHNHOOCH3NADPH+H+NADPNHNHOOCH3HHHOHHOHHOHHNOCH3HHHOHH2CO2+NH3-氨基異丁酸氨基異丁酸+CO2+NH3排出體外或進入有機酸排出體外或進入有機酸代謝。代謝。CO223嘧嘧啶啶的的分分解解二、二、 核苷酸生物合成核苷酸生物合成（一）（一） 嘌呤核苷酸的合成途徑嘌呤核苷酸的合成途徑1 1、次黃嘌呤次黃嘌呤核苷酸的從頭合成核苷酸的從頭合成5-5-磷酸核糖磷酸核糖 + ATP+ ATP5-5-磷

6、酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸 + AMP+ AMP磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶轉(zhuǎn)酰胺酶轉(zhuǎn)酰胺酶5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸合成酶合成酶甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲酰基酶轉(zhuǎn)甲?；竵碜约姿幔}）來自甲酸（鹽）甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸合成酶合成酶甲酰甘氨脒核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸5-5-氨基氨基- -咪唑核苷酸咪唑核苷酸合成酶合成酶N5-N5-羧基氨基咪唑核苷酸羧基氨基咪唑核苷酸5-5-氨基氨基- -咪唑核苷酸咪唑核苷酸

7、氨基咪唑核苷酸羧化酶氨基咪唑核苷酸羧化酶5-5-氨基氨基- -咪唑咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸N5-N5-羧基氨基咪唑核苷酸羧基氨基咪唑核苷酸5-5-氨基氨基- -咪唑咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸N-N-琥珀琥珀-5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4（N-N-琥珀基）琥珀基）甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷

8、酸氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸H次黃嘌呤次黃嘌呤核苷酸核苷酸腺苷酸腺苷酸黃嘌呤核苷酸黃嘌呤核苷酸鳥苷酸鳥苷酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤次黃嘌呤核苷酸核苷酸2 2、腺嘌呤、腺嘌呤核苷酸的合成核苷酸的合成腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸腺苷酸黃嘌呤核苷酸黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸3 3、鳥嘌呤核苷酸的合成、鳥嘌呤核苷酸的合成黃嘌呤核苷酸黃嘌呤核苷酸鳥苷酸鳥苷酸細菌直接以氨作為氨基供體細菌直接以氨作為氨基供體主要發(fā)生在主要發(fā)生在肝肝臟臟，常因各種，常因各種抑制物甚至抑制物甚至生生理緊張理緊張導(dǎo)致其導(dǎo)致其中的某些酶缺中的某些酶缺乏，影響

9、細胞乏，影響細胞生長。生長?！皬念^合成從頭合成”途徑途徑（通常情況下占（通常情況下占95%）核糖核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸“補救補救”途徑途徑(腦和骨髓腦和骨髓)內(nèi)外源內(nèi)外源核酸分解核酸分解核酸類補品原理所在核酸類補品原理所在可提高康復(fù)速度可提高康復(fù)速度4 4、由嘌呤堿和核苷合成核苷酸、由嘌呤堿和核苷合成核苷酸嘌呤核苷酸合成補救途徑嘌呤核苷酸合成補救途徑 磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤嘌呤+1-P-核糖核糖嘌呤核苷嘌呤核苷 AMPATP ADP核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶腺苷激酶腺苷激酶自毀容貌綜合癥自毀容貌綜合癥：生長發(fā)育遲緩，強迫性痙攣

10、，舞蹈樣手足徐動，自咬嘴唇手指致殘，智力低下。 白 化 病苯丙酮尿癥苯丙酮尿癥苯丙酮尿癥智力低下，智力低下，60%患兒有腦患兒有腦電圖異常。頭電圖異常。頭發(fā)細黃，皮膚發(fā)細黃，皮膚色淺和虹膜淡色淺和虹膜淡黃色，驚厥，黃色，驚厥，尿有尿有“發(fā)霉發(fā)霉”臭味或鼠尿味。臭味或鼠尿味。5 5、嘌呤核苷酸、嘌呤核苷酸生物合成的調(diào)節(jié)生物合成的調(diào)節(jié)磷酸核糖焦磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸激酶轉(zhuǎn)酰胺酶轉(zhuǎn)酰胺酶腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸 合成酶合成酶次黃嘌呤核次黃嘌呤核苷酸脫氫酶苷酸脫氫酶“從頭合成從頭合成”中堿基各原子來源中堿基各原子來源通過放射性同位素法推斷通過放射性同位素法推斷NNNNCCCCC134256789磷酸核

11、糖磷酸核糖C1上逐個安插成嘌呤堿成分，形成上逐個安插成嘌呤堿成分，形成A(G)MP。COCO2 2（二）嘧啶核苷酸的合成途徑（二）嘧啶核苷酸的合成途徑1 1、尿嘧啶核苷酸的從頭合成、尿嘧啶核苷酸的從頭合成與合成嘌呤環(huán)不同，嘧啶核苷酸的與合成嘌呤環(huán)不同，嘧啶核苷酸的合成首先形成嘧啶環(huán)，再與磷酸核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，最后生成尿糖結(jié)合成為乳清苷酸，最后生成尿嘧啶核苷酸。其它嘧啶核苷酸由尿嘧啶核苷酸。其它嘧啶核苷酸由尿苷酸轉(zhuǎn)變而來。苷酸轉(zhuǎn)變而來。細菌的細菌的CPSCPSGlnADPCO2天冬氨酸天冬氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸二氫乳清酸二氫乳清酸二

12、氫乳清酸酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸二氫乳清酸乳清酸乳清酸乳清酸乳清酸乳清苷酸乳清苷酸乳清苷酸乳清苷酸尿苷酸尿苷酸尿苷酸尿苷酸三磷酸胞苷三磷酸胞苷2 2、胞嘧啶核苷的合成、胞嘧啶核苷的合成細菌直接與氨作用細菌直接與氨作用3 3、補救途徑、補救途徑4 4、嘧啶核苷酸生物合成的調(diào)節(jié)、嘧啶核苷酸生物合成的調(diào)節(jié)天門冬氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)天門冬氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)嘧啶堿NNCCCCCOOCHH3N-CH2OOC-+磷酸核糖磷酸核糖( (三）脫氧核糖核苷酸的合成三）脫氧核糖核苷酸的合成1 1、在、在核苷二磷酸核苷二磷酸水平被還原水平被還原2 2、胸腺嘧啶核苷的合成、胸腺嘧啶核苷的合成脫氧胸腺嘧啶核

13、苷酸的合成脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成 胸腺嘧啶核苷酸合成酶胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H+SerNADP+Gly N5、N10 亞甲基亞甲基 FH4 FH2二氫葉酸二氫葉酸還原酶還原酶Ser羥甲基羥甲基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互關(guān)關(guān)系系3、核糖核苷酸的還原反應(yīng)核糖核苷酸的還原反應(yīng)NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白硫氧還蛋白還原酶還原酶FAD核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶ATP 、Mg2+硫氧還蛋白硫氧還蛋白（還原型）（還原型）SHSH硫氧還蛋白硫氧還蛋白（氧化型）（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+ H2O脫氧核糖核苷二磷酸脫氧核糖核苷二磷酸硫氧還蛋白硫氧還蛋白核糖核酸還原酶系核糖核酸還原酶系硫氧還蛋白還原酶硫氧還蛋白還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸的還原反應(yīng)核糖核苷酸的還原反應(yīng)FAD核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶ATP 、Mg2+硫氧還蛋白硫氧還蛋白SHSH硫氧還蛋白硫氧還蛋白SS硫氧還蛋白硫氧還蛋白還原酶還原酶核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸+ H2O脫氧核糖核苷二磷酸脫氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧還蛋白谷氧還蛋白SS谷氧還蛋白谷氧還蛋白SHSHNADP+