12 第12章核酸的降解和核苷酸代謝

1、第12章 核酸的降解和核苷酸代謝一、教學(xué)大綱基本要求核酸的酶促降解，水解核酸的有關(guān)酶（核酶外切酶、核酶內(nèi)切酶、限制性內(nèi)切酶,）核昔酸、嘌吟堿、 嘧啶堿的分解代謝，嘌吟核昔酸的合成，嘧啶核昔酸的合成，脫氧核糖核昔酸的合成，輔酶核昔酸的 合成。二、本章知識(shí)要點(diǎn)（一）核酸的酶促降解核酸酶（nucleases）:是指所有可以水解核酸的酶，在細(xì)胞內(nèi)催化核酸的降解，以維持核酸（尤其是 RNA）的水平與細(xì)胞功能相適應(yīng)。食物中的核酸也需要在核酸酶的作用下被消化。核酸酶按照作用底物可分為：DNA酶（DNase）、RNA酶（Rnase）。按照作用的方式可分為：核酸外切酶和核酸內(nèi)切酶，前者指作用于核酸鏈的5 或3端

2、，有5末 端外切酶和3末端外切酶兩種；后者作用于鏈的內(nèi)部，其中一部分具有嚴(yán)格的序列依賴性（48 bp）， 稱為限制性內(nèi)切酶。核酸酶在DNA重組技術(shù)中是不可缺少的重要工具，尤其是限制性核酸內(nèi)切酶更是所有基因人工改造的 基礎(chǔ)。（二）核苷酸代謝核苷酸的生物學(xué)功能作為核酸合成的原料，這是核昔酸最主要的功能；體內(nèi)能量的利用形式；參與代謝和生理調(diào) 節(jié)；組成輔酶。核昔酸最主要的功能是作為核酸合成的原料，體內(nèi)核昔酸的合成有兩條途徑，一條是從頭合成途徑， 一條是補(bǔ)救合成途徑。肝組織進(jìn)行從頭合成途徑，腦、骨髓等則只能進(jìn)行補(bǔ)救合成，前者是合成的主要途 徑。核昔酸合成代謝中有一些嘌吟、嘧啶、氨基酸或葉酸等的類似物，可

3、以干擾或阻斷核昔酸的合成過程， 故可作為核昔酸的抗代謝物。不同生物嘌吟核昔酸的分解終產(chǎn)物不同，人體內(nèi)核昔酸的分解代謝類似于食 物中核昔酸的消化過程，嘌吟核昔酸的分解終產(chǎn)物是尿酸。嘧啶核昔酸的分解終產(chǎn)物是6-丙氨酸或6-氨 基異丁酸。核昔酸的合成代謝受多種因素的調(diào)節(jié)。（1）嘌吟核昔酸代謝嘌吟核苷酸的合成代謝：體內(nèi)嘌吟核昔酸的合成有兩條途徑，一是從頭合成途 徑，一是補(bǔ)救合成途徑，其中從頭合成途徑是主要途徑。嘌吟核昔酸合成部位在胞液，合成的原料包括磷酸核糖、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳單位 及CO2等。主要反應(yīng)步驟分為兩個(gè)階段：首先合成次黃嘌吟核昔酸（IMP），然后IMP再轉(zhuǎn)變成腺嘌吟核 昔酸（

4、AMP）與鳥嘌吟核昔酸（GMP）。嘌吟環(huán)各元素來源如下：N1由天冬氨酸提供，C2由N1。-甲酰FH4 提供、C8由N5, N1。-甲炔FH4提供，N3、N9由谷氨酰胺提供，C4、C5、N7由甘氨酸提供，C6由CO2提供。嘌吟核昔酸從頭合成的特點(diǎn)是：嘌吟核昔酸是在磷酸核糖分子基礎(chǔ)上逐步合成的，不是首先單獨(dú)合成 嘌吟堿然后再與磷酸核糖結(jié)合的。反應(yīng)過程中的關(guān)鍵酶包括PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶、PRPP合成酶。PRPP酰胺 轉(zhuǎn)移酶是一類變構(gòu)酶，其單體形式有活性，二聚體形式無活性。IMP、AMP及GMP使活性形式轉(zhuǎn)變成無 活性形式，而PRPP則相反。從頭合成的調(diào)節(jié)機(jī)制是反饋調(diào)節(jié)，主要發(fā)生在以下幾個(gè)部位：嘌吟核昔

5、酸合 成起始階段的PRPP合成酶和PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶活性可被合成產(chǎn)物IMP、AMP及GMP等抑制;在形成AMP 和GMP過程中，過量的AMP控制AMP的生成，不影響GMP的合成，過量的GMP控制GMP的生成， 不影響AMP的合成；IMP轉(zhuǎn)變成AMP時(shí)需要GTP，而IMP轉(zhuǎn)變成GMP時(shí)需要ATP。嘌吟核苷酸的補(bǔ)救合成：反應(yīng)中的主要酶包括腺嘌吟磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（APRT），次黃嘌吟-鳥嘌吟磷 酸核糖轉(zhuǎn)移酶（HGPRT）。嘌吟核昔酸補(bǔ)救合成的生理意義：節(jié)省從頭合成時(shí)能量和一些氨基酸的消耗； 體內(nèi)某些組織器官，例如腦、骨髓等由于缺乏從頭合成嘌吟核昔酸的酶體系，而只能進(jìn)行嘌吟核昔酸的補(bǔ) 救合成。嘌吟核苷酸

6、的相互轉(zhuǎn)變：IMP可以轉(zhuǎn)變成AMP和GMP, AMP和GMP也可轉(zhuǎn)變成IMP。AMP和GMP 之間可相互轉(zhuǎn)變。脫氧核苷酸的生成：體內(nèi)的脫氧核苷酸是通過各自相應(yīng)的核糖核苷酸在二磷酸水平上還原而成的。 核糖核苷酸還原酶催化此反應(yīng)嘌吟核苷酸的抗代謝物：A、嘌吟類似物：6-巰基嘌吟（6MP）、6-巰基鳥嘌吟、8-氮雜鳥嘌吟等。6MP 應(yīng)用較多，其結(jié)構(gòu)與次黃嘌吟相似，可在體內(nèi)經(jīng)磷酸核糖化而生成6MP核苷酸，并以這種形式抑制IMP 轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP及GMP的反應(yīng)。B、氨基酸類似物：氮雜絲氨酸和6-重氮-5-氧正亮氨酸等。結(jié)構(gòu)與谷氨酰胺 相似，可干擾谷氨酰胺在嘌吟核苷酸合成中的作用，從而抑制嘌吟核苷酸的合成。C

7、、葉酸類似物：氨喋 吟及甲氨喋吟（MTX）都是葉酸的類似物，能競(jìng)爭(zhēng)抑制二氫葉酸還原酶，使葉酸不能還原成二氫葉酸及四 氫葉酸，從而抑制了嘌吟核苷酸的合成。嘌吟核苷酸的分解代謝：分解代謝反應(yīng)基本過程是核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成核苷，進(jìn)而在 酶作用下成自由的堿基及1-磷酸核糖。嘌吟堿最終分解成尿酸，隨尿排出體外。黃嘌吟氧化酶是分解代謝 中重要的酶。嘌吟核苷酸分解代謝主要在肝、小腸及腎中進(jìn)行。嘌吟代謝異常：尿酸過多引起痛風(fēng)癥，患 者血中尿酸含量升高，尿酸鹽晶體可沉積于關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨及腎等處，導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石及腎疾 病。臨床上常用別嘌吟醇治療痛風(fēng)癥。（2）嘧啶核苷酸代謝：嘧啶核苷酸的合成代謝

8、：A、從頭合成途徑：肝是體內(nèi)從頭合成嘧啶核苷酸的主要器官。嘧啶核苷 酸從頭合成的原料是天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2等。反應(yīng)過程中的關(guān)鍵酶在不同生物體內(nèi)有所不同，在細(xì)菌 中，天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶是嘧啶核苷酸從頭合成的主要調(diào)節(jié)酶；而在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，嘧啶核苷酸合 成的調(diào)節(jié)酶主要是氨基甲酰磷酸合成酶II。主要合成過程：形成的第一個(gè)嘧啶核苷酸是乳氫酸核苷酸（OMP），進(jìn)而形成尿嘧啶核苷酸（UMP），UMP在一系列酶的作用下生成CTP。dTMP由dUMP經(jīng)甲基化生成的。 嘧啶核苷酸從頭合成的特點(diǎn)是先合成嘧啶環(huán)，再磷酸核糖化生成核苷酸。B、補(bǔ)救合成途徑：主要酶是嘧 啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，能利用尿嘧啶、胸腺嘧啶

9、及乳氫酸作為底物，對(duì)胞嘧啶不起作用。嘧啶核苷酸的抗代謝物：A、嘧啶類似物：主要有5-氟尿嘧啶（5-FU），在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)镕dUMP或FUTP 后發(fā)揮作用。B、氨基酸類似物：同嘌吟抗代謝物。C、葉酸類似物：同嘌吟抗代謝物。D、阿糖胞苷：抑 制CDP還原成dCDP。嘧啶核苷酸的分解代謝：嘧啶核苷酸在酶作用下生成磷酸、核糖及自由堿基，產(chǎn)生的嘧啶堿進(jìn)一步 分解。胞嘧啶脫氨基轉(zhuǎn)變成尿嘧啶，尿嘧啶最終生成NH3、CO2及6-丙氨酸。胸腺嘧啶降解成6-氨基異丁 酸。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：核酸的酶促降解，水解核酸的有關(guān)酶，核苷酸、嘌吟堿、嘧啶堿的分解代謝，嘌吟核苷酸的 合成，嘧啶核苷酸的合成，脫氧核糖核苷酸的合成

10、，輔酶核苷酸的合成。難點(diǎn)：核酸的酶促降解，核苷酸從頭合成及補(bǔ)救途徑。四、典型例題解析例題12-1.簡(jiǎn)要說明堿水解RNA的機(jī)制和DNA抗堿的原因。解：堿可以水解RNA，但不能水解DNA。因?yàn)樵谙A的條件下，RNA在堿（OH-）的作用下生成2， 3 -環(huán)狀核苷酸的中間物，然后由于H2O的參入生成2-和3-核苷酸的混合物。進(jìn)一步水解還可生成 核苷。DNA的核糖2 位上沒有羥基，在堿的作用下不能生成2，3-環(huán)狀核苷酸的中間產(chǎn)物。所以DNA 不能被堿水解。例題12-2.指出下列反應(yīng)的產(chǎn)物：蛇毒磷酸二酯酶作用于AUAACU；牛胰核酸酶作用于AUAACU；蛇毒磷酸二酯酶作用于dTAGGCp；對(duì)dTACGGC

11、A進(jìn)行輕度酸水解；對(duì)dTACGGCA進(jìn)行輕度堿水解。解：蛇毒磷酸二酯酶是一種外切酶，水解3 -OH形成的磷酸酯鍵，產(chǎn)物為5 -核苷酸。AUAACU A + pU + pA + pA + pC + pU牛胰核酸酶水解嘧啶核苷酸C3,磷酸基與相鄰核苷酸C5,相連的磷酸酯鍵，生成游離的3嘧啶核苷酸或3磷酸末端為嘧啶核苷酸的寡核苷酸碎片。5AUAACU AUp + AACp + Up蛇毒磷酸二酯酶是一種外切酶，不能水解磷酸單酯鍵，且要求核苷酸鏈的3末端有游離的羥基，dT AGGCp的3末端無游離的羥基，故蛇毒磷酸二酯酶對(duì)此片段無水解效應(yīng)。由于嘌吟核苷酸中嘌吟堿基的N9與脫氧核糖C1形成的糖苷鍵在酸性條

12、件下不如嘧啶核苷酸中的N1 與脫氧核糖的C1形成的糖苷鍵穩(wěn)定。故多核苷酸鏈中的嘌吟核苷酸殘基的嘌吟糖苷鍵易斷裂形成游離 的嘌吟堿基，拖去嘌吟的多核苷酸稱為無嘌吟酸。由于在脫氧核糖中，2位無羥基，在堿性條件下不能形成2，3環(huán)核苷酸中間物。故DNA鏈不能 為堿水解。例題12-3.堿基組成為A2C4G2U的寡核苷酸與多種酶一起保溫,（1）用核糖核酸酶處理產(chǎn)生2分子的Cp， 1分子含有腺嘌吟和尿嘧啶的二核苷酸，1分子含有鳥嘌吟和胞嘧啶的二核苷酸和1分子含有腺嘌吟、胞 嘧啶和鳥嘌吟的三核苷酸。（2）用高峰淀粉酶處理則得到游離的胞嘧啶、Ap和pGp各1分子，及一個(gè)含有 胞嘧啶、鳥嘌吟和尿嘧啶的三核苷酸和一

13、個(gè)其他產(chǎn)物。（高峰淀粉酶既可作用于嘌吟核苷酸戊糖的3 OH 與另一核苷酸的磷酸基團(tuán)形成的酯鍵，產(chǎn)物為5磷酸核苷（pN），也可作用于嘌吟核苷酸的5 OH和另一 個(gè)核苷酸的磷酸基團(tuán)形成的酯鍵，產(chǎn)物為Np）。（3）用蛇毒磷酸二酯酶在有限時(shí)間內(nèi)處理寡核苷酸，產(chǎn)生 了一些pC。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)試推斷該寡核苷酸的堿基序列。解：（1）核糖核酸酶可以水解RNA中嘧啶核昔酸C-3磷酸基團(tuán)與另一個(gè)核苷酸C-5羥基形成的酯 鍵。如果有兩個(gè)嘧啶堿基在RNA分子中連續(xù)排列，經(jīng)該酶作用的產(chǎn)物中會(huì)出現(xiàn)游離的嘧啶核苷酸，若嘧啶 和嘌吟交替排列，則生成以嘧啶核苷酸為3端結(jié)尾的寡核苷酸片段。題中所給的寡核苷酸經(jīng)糖核酸酶處 理可得2

14、Cp，在其分子中可能含有CpCp或UpCp的堿基序列；二核苷酸的堿基順序必然是ApUp和GpCp： 三核苷酸的堿基順序則可能有兩種：ApGpCp或GpApCp。（2）當(dāng)用高峰淀粉酶處理寡核苷酸后可得到游離的C和pGp，表明該寡核苷酸的3端為C，5一端為G； 三核苷酸的順序有兩種可能，即CpUpGp或UpCpGp，由于原寡聚核苷酸中只含1U，在用核糖核酸酶處 理時(shí)已得到ApUp，故可推測(cè)該三核苷酸的堿基順序?yàn)閁pCpGp，而三核苷酸的5端應(yīng)連接Ap，這樣就 可得到一個(gè)四核苷酸的排列順序：ApUpCpGp。另外根據(jù)堿基組成可知高峰淀粉酶處理得到的另一產(chǎn)物是含有2CplAp的三核苷酸，該三核苷酸的排

15、 列順序?yàn)椋篊pCpAp。按照片段置迭法可將上述四核苷酸和三核苷酸的堿基順序排列如下：ApUpCpGpCpCpAp即 CpCpApUpCpGp由于用高峰淀粉酶處理后可得到lAp，Ap在寡核苷酸中的5端應(yīng)與嘌吟核苷酸相連，因該分子中只 有2Gp，1個(gè)已位于5末端，故Ap只能與上述6核苷酸碎片的3端的Gp相連接，這就可得到7核苷 酸碎片的堿基順序?yàn)椋篊pCpApUpCpGpAp。加上5末端和3端的堿基可得到寡核苷酸的堿基排列順序 為：pGpCpCpApUpCpGpApCOH。（3）蛇毒磷酸二酯酶是從3末端開始水解的外切酶，當(dāng)限制性水解時(shí)得到pC，這可進(jìn)一步證實(shí)該 寡核苷酸的3末端堿基為胞嘧啶。例題

16、12-4從肝臟RNA水解產(chǎn)物分離出來的腺苷酸的那一些原子來自下列指定的原子：（1）乙酰輔酰 A的羰基碳因子；（2） D-葡萄糖的第3碳原子；（3）絲氨酸的a-碳原子；（4）天門冬氨酸的氨基氮原子； （5）谷氨酰胺的酰氨氮原子。解：腺苷酸的結(jié)構(gòu)式、順序標(biāo)記和嘌吟環(huán)各原子的來源如圖所示：乙酰輔酶A的羰基碳原子通過TCA循環(huán)，形成CO2,它可以參與Gly的合成：CO2+NH3+N5，N1。-亞甲基四氫葉酸+NADH+H+ Gly+四氫葉酸+NAD+CO2的碳原子在Gly分子中為羧基碳，在嘌吟環(huán)中為C4；另外CO2也可直接參與嘌吟環(huán)的合成，故 C6也可能是乙酰輔酶A的羰基碳原子。圖12-1腺苷酸的結(jié)構(gòu)

17、式、順序標(biāo)記及嘌吟環(huán)各原子的來源D-葡萄糖第3位碳原子通過磷酸已糖途徑后位于5-磷酸核糖的第2位，故在AMP中核糖c是 D-葡萄糖的第3位碳原子。另外D-葡萄糖可以完全氧化形成CO2，第3位碳原子以CO2的形式參與Gly 的合成，故在AMP中應(yīng)是C4或以CO2的形式直接參與嘌吟環(huán)合成，應(yīng)是C6。 Ser通過下列反應(yīng)生成Gly，這樣嘌吟環(huán)的C4，C5，N7是來自Ser，a-碳為嘌吟環(huán)的C5：Ser+FH4Gly+N5，N10-CH2-FH4Asp的N原子位于嘌吟的第1位和與C6相結(jié)合的氨基氮；嘌吟環(huán)的N3和N9是來自于Gln的酰胺N。綜上所述，可列表如下(見表12-1)。表12-1各前身物質(zhì)所提

18、供的原子在AMP中的位置前身物代號(hào)所提供的原子在AMP中的位置(1)CC4，C6(2)CC4 C6 和 C 2，(3)CC5(4)NN1，與C6相結(jié)合的氨基氮(5)NN3, N9五、單元自測(cè)題（一）名詞解釋或概念比較核酸內(nèi)切酶與核酸外切酶；核酸酶與限制性內(nèi)切酶；核苷酸的從頭合成與補(bǔ)救途徑；同裂酶與同尾酶；（二）填空題 限制性核酸內(nèi)切酶主要來源于，能識(shí)別雙鏈DNA中，并同時(shí)斷 。這類酶可分為兩大類，只有第類限制性內(nèi)切酶廣泛用于基因操作。 識(shí)別同一斷裂序列的限制性內(nèi)切酶稱為，識(shí)別相似斷裂序列并能產(chǎn)生通過堿基互補(bǔ)相互締合粘性末端的限制性內(nèi)切酶稱為。核苷、核苷酸和核苷二磷酸，分別是核苷激酶、核苷酸激酶

19、和核苷二磷酸激酶作用的底物，酶促反應(yīng)的產(chǎn)物分別、和。 TOC o 1-5 h z 同位素標(biāo)記證明，嘌吟堿的N1來自，C2和C8來自，N3和N9來自，C4、C5和咯來自，C6來自。 同位素標(biāo)記證明，嘧啶堿的各種元素分別來自和。 嘌吟核苷酸合成的第一步是由酶催化和谷氨酰胺生成5 磷酸核糖胺的反應(yīng)。 嘌吟核苷酸合成的產(chǎn)物 核苷酸，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)橄汆岩骱塑账岷汀?嘧啶合成的起始物氨甲酰磷酸的合成需要 作為氨的供體，尿素循環(huán)中的氨甲酰磷酸是由 作為氨的供體，它們分別由氨甲酰磷酸合成酶I和II催化，前者存在 內(nèi)，后者存在于胞 漿中。 在E.coli細(xì)胞中，催化嘧啶核苷酸合成的關(guān)鍵酶 ，GTP是該酶的 調(diào)節(jié)物

20、，ATP是該酶的 調(diào)節(jié)物。 三磷核苷酸是高能化合物，ATP參與 轉(zhuǎn)移，GTP為 提供能量，UTP參與，CTP與 的合成有關(guān)。 核糖核苷酸還原生成脫氧核糖核苷酸的酶促反應(yīng)，通常是 為底物。催化該反應(yīng)的酶系 由、和 四種蛋白。 生物體內(nèi)有些核苷酸的衍生物如、和 可作輔酶。（三）選擇題5-磷酸核糖和ATP作用生成5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP），催化方反應(yīng)的酶是：A核糖激酶；B磷酸核糖激酶；C三磷酸核苷酸激酶；D磷酸核糖焦磷酸激酶。在E.coli細(xì)胞中受嘧啶堿和嘧啶核苷酸反饋抑制的酶是：A氨甲酰磷酸合成酶；B二氫乳酸脫氫酶；C天冬氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶；D乳清酸核苷酸焦磷酸化酶。別嘌吟醇與次黃嘌吟的結(jié)構(gòu)相似

21、，它強(qiáng)烈地抑制下列哪種酶的活性：A次黃嘌吟氧化酶；B黃嘌吟氧化酶；C次黃嘌吟還原酶；D黃嘌吟還原酶。鳥類為了飛行的需要，通過下列哪種排泄物釋放體內(nèi)多余的氨：A尿素； B尿囊素； C尿酸；D尿囊酸。胸腺嘧啶除了在DNA出現(xiàn)，還經(jīng)常在下列哪種RNA中出現(xiàn)：A mRNA；B tRNA；C 5S rRNA；D 18S rRNA。在生物體內(nèi)下列物質(zhì)的合成除哪種外都是由S 一腺苷甲硫氨酸提供甲基：A磷酸肌酸；B腎上腺素；C卵磷脂； D胸腺嘧啶。下列哪一個(gè)代謝途徑是細(xì)菌和人共有的：A嘌吟核苷酸的合成；B氮的固定；C乙醇發(fā)酵；D細(xì)胞壁粘肽的合成。痛風(fēng)癥是由于尿酸在組織中，特別是在關(guān)節(jié)內(nèi)積累過量引起的，治療的原

22、則是：A激活尿酸分解酶；B激活黃嘌吟氧化酶；C抑制鳥嘌吟脫氫酶；D抑制黃嘌吟氧化酶。存在胞漿中的氨甲酰磷酸合成酶II：A以N-乙酰谷氨酸為正效應(yīng)物；C受UMP的反饋抑制；C催化尿素循環(huán)的第一步反應(yīng)；D以游離氨為底物。胞嘧啶核苷生成胞嘧啶核苷酸由ATP提供磷酸基團(tuán)，催化該反應(yīng)的酶是：A胸苷激酶；B尿苷激酶；C腺苷激酶；D鳥苷激酶。氟尿嘧啶（5-Fu）的抗癌作用機(jī)理為（）A抑制二氫葉酸還原酶的活性，從而抑制TMP的合成；B抑制尿嘧啶的合成，從而減少RNA的生物合成；C抑制胞嘧啶的合成，從而減少DNA的生物合成；D抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶的活性，從而抑制DNA的生物合成。12 .關(guān)于別嘌吟醇治療痛風(fēng)

23、，說法錯(cuò)誤的是：A痛風(fēng)是由于體內(nèi)尿酸 過量積累造成的，經(jīng)過別嘌吟醇治療的患者排泄黃嘌吟和次黃嘌吟；B別嘌吟醇不能被黃嘌吟氧化酶氧化；C別嘌吟醇是黃嘌吟氧化酶的自殺性底物；D別嘌吟醇可以被黃嘌吟氧化酶氧化。（四）是非題嘌吟核苷酸的脫氨過程主要由嘌吟脫氨酶催化嘌吟堿脫氨。腺嘌吟和鳥嘌吟脫去氨基后，分別生成次黃嘌吟和黃嘌吟。別嘌吟醇治療痛風(fēng)癥，因?yàn)樵撁缚梢砸种泣S嘌吟氧化酶，阻止尿酸生成。多數(shù)魚類和兩棲類的嘌吟堿分解排泄物是尿素，而人和其它哺乳動(dòng)物是尿囊素。嘌吟核苷酸和嘧啶核苷酸的生物合成過程相同，即先合成堿基再與磷酸核糖連接生成核苷酸。ATP為GMP的合成提供能量，GTP為AMP的合成提供能量，缺乏

24、ATP和GTP中的任何一種都 會(huì)影響另一種的合成。當(dāng)dUMP轉(zhuǎn)變?yōu)閐TMP時(shí)，其甲基供體是N5，N10亞甲基THFA。尿苷激酶催化胞嘧啶核苷生成胞嘧淀核苷酸。蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二酯酶都是內(nèi)切酶。細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)有一類識(shí)別并水解外源DNA的酶，稱為限制性內(nèi)切酶。（五）簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)要說明堿水解核糖核酸的機(jī)制和脫氧核糖核酸抗堿的原因。比較在不同生物體內(nèi)嘌吟核苷酸分解產(chǎn)物的差異。嘧啶和嘌吟核苷酸的合成各有什么特點(diǎn)？指出在合成過程中分別有哪些氨基酸參加？簡(jiǎn)要說明嘌吟和嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)。羽田殺菌素是天冬氨酸的結(jié)構(gòu)類似物，說明它在嘌吟核苷酸合成中的抑制作用。將標(biāo)記氨基氮的腺嘌吟和標(biāo)記N7的腺嘌吟拌入人、小

25、鼠和鴿子的食物中，在它們的哪種排泄物上 有標(biāo)記？將標(biāo)記14C4的腺嘌吟拌入含有魚的腺嘌吟分解酶系統(tǒng)中，腺嘌吟分解的最終產(chǎn)物（脲和乙醛酸） 是否有標(biāo)記？寫出帶標(biāo)記物的分子式。一個(gè)堿基組成為A2C4G4U2的寡核苷酸用特定酶水解，水解后測(cè)定產(chǎn)物的堿基組成。（1）胰核糖核 酸酶處理生成3分子Cp, 1分子含有A和U的二核苷酸，1分子只含有G的二核苷酸，一個(gè)含有G和U 的二核苷酸和一個(gè)含有A、C和G的三核苷酸。（2）用高峰淀粉酶處理得到Ap,兩個(gè)Gp和3個(gè)三核苷酸， 其中一個(gè)含有A、C和U；第二個(gè)含有C、G,第三個(gè)含有C、G和U。試推斷該寡核苷酸的堿基序列。鼠肝臟RNA中胞苷酸的那些原子來自下列指定的

26、碳原子：（1）草酰乙酸的0羧基碳原子；（2）氨 的氮原子；（3） Glu的氮原子。如果細(xì)胞補(bǔ)救地利用一分子游離腺嘌吟來合成核苷酸，試計(jì)算該途徑少用高能磷酸鍵的數(shù)目。試述核酸物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)保健品是否具有科學(xué)性，說明理由（供討論）。六、參考答案（一）名詞解釋或概念比較核酸內(nèi)切酶是能水解核酸分子內(nèi)磷酸二酯鍵的核酸酶。核酸外切酶是指從核酸鏈的一端逐個(gè)水解下核苷酸的酶。核酸酶是指作用于核酸的磷酸二酯鍵的酶。限制性內(nèi)切酶是指能識(shí)別并水解外源雙鏈DNA的核酸內(nèi)切酶。核苷酸的從頭合成是指由氨基酸磷酸戊糖、CO2和NH3等化合物為原料合成核苷酸的途徑，又稱為從 無到有途徑；補(bǔ)救途徑是由預(yù)先形成的堿基和核苷合成核苷

27、酸。同裂酶是識(shí)別和切割同一堿基序列的限制性內(nèi)切酶；同尾酶是指識(shí)別并切割相似堿基序列并能產(chǎn)生通 過堿基互補(bǔ)相互締合粘性末端的限制性內(nèi)切酶。（二）填空題微生物雙鏈DNA中特異的短核苷酸序列DNA的兩段鏈II同裂酶 同尾酶單磷酸核苷酸二磷酸核苷酸三磷酸核苷酸天冬氨酸 甲酸鹽谷氨酰胺的酰胺基甘氨酸二氧化碳氨甲酰磷酸天冬氨酸磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰胺酶5-磷酸核糖焦磷酸次黃嘌吟鳥嘌吟核苷酸谷氨酰胺游離氨 線粒體內(nèi)氨甲酰磷酸合成酶負(fù) 正能量蛋白質(zhì)生物合成糖原合成 磷脂二磷酸核苷酸 硫氧還蛋白硫氧還蛋白還原酶蛋白質(zhì)B1B212.黃素核苷酸(FMN，F(xiàn)AD)毗啶核苷酸（NAD+，NADP+)輔酶A(三)選擇題1.

28、B 2. A 3. B4. C5. B6. D 7. A8. A 9. B10.B11.D 12. B。（四）是非題1.對(duì) 2.對(duì)3.對(duì)4. 對(duì)5.錯(cuò) 6.對(duì)7.對(duì)8.對(duì)9.錯(cuò) 10.對(duì)（五）簡(jiǎn)答題稀堿的作用下，RNA在堿（OH-）的作用下生成2，3-環(huán)核苷酸的中間物，然后由于H2O的 參入生成2 -和3 -核苷酸的混合物。進(jìn)一步水解生成核苷。DNA的核糖2位上沒有羥基，在堿（OH-） 的作用下不能生成2，3-環(huán)核苷酸的中間物。DNA不能被堿水解。嘌吟核苷酸分解的過程如下：腺嘌吟核苷酸f腺嘌吟核苷f次黃嘌吟核苷f次黃嘌吟* I鳥嘌吟核苷酸f 鳥嘌吟核苷f 黃嘌吟核苷f 黃嘌吟f 尿酸f尿囊素f

29、尿囊酸f尿素+乙醛酸。(* 黃嘌噙氧化酶催化的反應(yīng)。)人、猿類、鳥類、爬蟲類和大多數(shù)的昆蟲以尿酸作為嘌吟堿的最終代謝產(chǎn)物；其它多種生物還可進(jìn)一 步降解尿酸，形成不同的代謝產(chǎn)物，除上述提及的哺乳動(dòng)物，其它哺乳動(dòng)物體中嘌吟的降解產(chǎn)物為尿囊素。 某些硬骨魚可將尿囊素進(jìn)一步分解形成尿囊酸；大多數(shù)魚類、兩棲類中尿囊酸可再分解為尿素和乙醛酸； 某些低等動(dòng)物可將尿素分解為氨和二氧化碳。其它原因?qū)е麦w內(nèi)過多的尿酸積累特別是在關(guān)節(jié)組織中積累可產(chǎn)生痛風(fēng)癥。別嘌吟醇通過抑制黃嘌 吟氧化酶，減少尿酸的生成可緩解痛風(fēng)癥。嘌吟和嘧啶核苷酸的合成，通過完全不同的途徑進(jìn)行。嘌吟核苷酸合成的第一步是5-磷酸核糖-1- 焦磷酸(

30、PRPP)與谷氨酰胺生成5-磷酸核糖胺(PRA)。最后合成的產(chǎn)物是次黃嘌吟核苷酸，然后再轉(zhuǎn)變 為鳥嘌吟和腺嘌吟核苷酸。嘧啶核苷酸的合成一開始沒有核糖參加，合成的產(chǎn)物是嘧啶堿的前體乳清酸， 然后再與5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)生成乳清酸核苷酸，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)槟蜞奏ず塑账?。在嘌吟核苷酸合成過程中有：谷氨酰胺、甘氨酸和天冬氨酸參加。在嘧啶核苷酸全成過程中有：谷氨酰胺和天冬氨酸參加。嘌吟核苷酸合成的調(diào)節(jié)：催化合成途徑第一步反應(yīng)的磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰胺酶是別構(gòu)酶，受AMP和GMP的反饋抑制。次黃嘌吟核苷酸氧化成黃嘌吟是由次黃嘌吟核苷酸氧化酶催化，過量的GMP抑制該酶的活性。次黃嘌吟核苷酸在GTP供

31、能的條件下，與天冬氨酸生成腺苷酸琥珀酸，催化該反應(yīng)的腺苷酸琥 珀酸合成酶，受過量AMP的抑制。嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)：氨甲酰磷酸合成酶II受UMP的反饋抑制。天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶(ATCase)是別構(gòu)酶，ATP是正效應(yīng)物，GTP是負(fù)效應(yīng)物。CTP合成酶受CTP的抑制。羽田殺菌素(N-羥-N-甲酰甘氨酸)與天冬氨酸結(jié)構(gòu)相似，可強(qiáng)烈抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性， 該酶催化：次黃嘌吟+天冬氨酸+GTPf腺苷酸琥珀酸，然后由腺苷酸琥珀酸裂解為腺苷酸和延胡索酸。羽 田殺菌素阻止腺苷酸琥珀酸生成，減少腺苷酸的合成量，是一種具有抗癌作用的抗菌素。標(biāo)記氨基氮的腺嘌吟進(jìn)入人、小鼠和鴿子體內(nèi)，分解后標(biāo)記物出現(xiàn)在NH3

32、上排出體外。標(biāo)記N7的 腺嘌吟進(jìn)入人和鴿子體內(nèi)分解后，標(biāo)記物出現(xiàn)在尿酸分子中，進(jìn)入小鼠體內(nèi)分解后，標(biāo)記物出現(xiàn)在尿囊酸 分子中。將標(biāo)記14C4的腺嘌吟在含有魚的腺嘌吟分解酶系統(tǒng)中，14C4出現(xiàn)在腺嘌吟分解的最終產(chǎn)物乙醛酸分 子上。h-14C4OCOOh(1)該寡核苷酸為十二個(gè)單核苷酸所組成，各種單核苷酸的分子比例為A： C： G： U = 2： 4： 4： 2。(2)胰核糖核酸酶處理得到的多核苷酸碎片的3-端均含有嘧啶(U或C)核苷酸：3CpApUpA C G U t ApGpCp k或GpApCp) 2442 GpUp、GpGp要得到游離的嘧啶苷酸，在寡核苷酸中它們必須與嘧啶核苷酸相連。故Ap

33、Up、ApGpCp (或GpApCp)、 GpUp的3端均應(yīng)加1Cp，這就可得到相應(yīng)的3個(gè)碎片：1) ApUpCp； 2) ApGpCpCp或2 ) GpApCpCp； 3)GpUpCp。另外GpGp這個(gè)碎片必須位于寡核苷酸的3-末端，該碎片的5 -端也應(yīng)于嘧啶核苷酸相連。高峰淀粉酶處理得到的產(chǎn)物中，寡核苷酸都應(yīng)是嘌吟核苷酸結(jié)尾；在含有C和G的三核苷酸中， 根據(jù)寡核苷酸的堿基比值應(yīng)是2C1A，其順應(yīng)是CpCpAp。這樣寡核苷酸經(jīng)高峰淀粉酶得到的三個(gè)碎片分 別是 4)UpCpAp 或4)CpUpAp； 5)UpCpGp 或5)CpUpGp； 6)CpCpAp。至于第 4)和第 5)碎片 以何種順序排列，我們可以根據(jù)碎片1)和3)來確定。在1