核酸化學(xué)與核苷酸代謝

概述核酸與蛋白質(zhì)一樣，是一切生物機(jī)體不可缺少的組成部分。核酸是生命遺傳信息的攜帶者和傳遞者，它不僅對于生命的延續(xù)，生物物種遺傳特性的保持，生長發(fā)育，細(xì)胞分化等起著重要的作用，而且與生物變異，如腫瘤、遺傳病、代謝病等也密切相關(guān)。因此，核酸是現(xiàn)代生物化學(xué)、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)之一。核酸是由核苷酸組成的具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的大分子化合物，是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。第1頁，共132頁。第六節(jié)核酸酶本章要講述的主要內(nèi)容第一節(jié)核酸的化學(xué)組成第二節(jié)核酸的一級結(jié)構(gòu)第三節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能第五節(jié)核酸的理化性質(zhì)及其應(yīng)用第四節(jié)RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能第2頁，共132頁。第一節(jié)核酸的化學(xué)組成脫氧核糖核酸(deoxyribonucliecacidDNA),

磷酸(phosphate)一.核酸的種類二.核酸的化學(xué)組成堿基(base)戊糖(pentose)核糖核酸（ribonucliecacid,RNA)核酸核苷酸核酸酶第3頁，共132頁。核酸的種類脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸（RNA)第4頁，共132頁。兩類核酸的基本化學(xué)組成比較

DNA

RNA

嘌呤堿

腺嘌呤(A)腺嘌呤(A)（Purinebases）鳥嘌呤(G)

鳥嘌呤(G)

堿基(Base)嘧啶堿

胞嘧啶(C)胞嘧啶(C)（Pyrimidinebases）胸腺嘧啶(T)

尿嘧啶(U)戊糖

D-2-脫氧核糖

D-核糖(Pentose)

酸

磷酸

磷酸(Acid)第5頁，共132頁。CNCCCNNNCHHHNH2嘌呤堿123456789第6頁，共132頁。嘌呤CNCHCCCNNHCHNH2CNCCCCNNHCHOH2N腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)626第7頁，共132頁。第8頁，共132頁。HCHNHCCHCHNNH2OCCHNCHCHNHOONCHNCHCCHHOOCHNCCCHNHCH3嘧啶胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）胸腺嘧啶（T）123456第9頁，共132頁。第10頁，共132頁。第11頁，共132頁。核糖核酸（RNA）脫氧核糖核酸（DNA）核酸核苷酸核苷磷酸戊糖堿基核酸的組成核酸酶水解第12頁，共132頁。由戊糖和堿基以糖苷鍵連接而成核苷脫氧核糖核糖嘌呤堿基嘧啶堿基第13頁，共132頁。CNCHCCCNNHCHNH2+CNCHCCCNNHCHNH2腺苷9第14頁，共132頁。CNCHCCCNNHCHNH2+CNCHCCCNNHCHNH2脫氧腺苷91’第15頁，共132頁。由核苷的戊糖羥基被磷酸酯化而成5’第16頁，共132頁。第17頁，共132頁?！塑账岬拿粋€磷酸基團(tuán)：核苷一磷酸（NMP）含兩個磷酸基團(tuán)：核苷二磷酸（NDP）含三個磷酸基團(tuán)：核苷三磷酸（NTP）N

代表各種堿基的名稱環(huán)化核苷酸：cNMP第18頁，共132頁。O第19頁，共132頁。第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)與功能一、DNA的結(jié)構(gòu)二、DNA的生物學(xué)功能1.DNA的一級結(jié)構(gòu)2.DNA的二級結(jié)構(gòu)3.DNA的三級結(jié)構(gòu)攜帶并傳遞遺傳信息第20頁，共132頁。四種脫氧核糖核苷酸通過3’、5’-磷酸二酯鍵彼此連接而形成的直線形或環(huán)線形分子.DNA分子中核苷酸的排列順序.DNA的一級結(jié)構(gòu)第21頁，共132頁。核苷酸鏈的書寫方法第22頁，共132頁。雙螺旋結(jié)構(gòu)即DNA分子的空間結(jié)構(gòu)1.Chargaff堿基組成規(guī)律2.DNA晶體的X-射線圖譜研究

各原子之間的鍵長、鍵角一、DNA分子模型建立DNA的二級結(jié)構(gòu)由JamesWatson和FrancisCrick提出第23頁，共132頁。(1)腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩爾數(shù)相等.A=T鳥嘌呤與胞嘧啶的摩爾數(shù)相等.G=C嘌呤總數(shù)=嘧啶總數(shù)A+G=C+T(2)DNA的組成具有種的特異性(3)DNA的堿基組成沒有組織的特異性,且較為穩(wěn)定,不隨年齡、營養(yǎng)狀態(tài)、環(huán)境改變的影響Chargaff堿基組成規(guī)律第24頁，共132頁。ＤＮＡ分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)1.ＤＮＡ由兩條反向平行的脫氧多核苷酸（兩條鏈的走向?yàn)?’→3’和3’→5’），圍繞一中心軸（假想軸）構(gòu)成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。第25頁，共132頁。彼此間以磷酸二酯鍵相連，構(gòu)成ＤＮＡ的骨架。2.堿基在雙螺旋內(nèi)側(cè)。雙鏈中相對的堿基按Ａ＝Ｔ和Ｇ≡Ｃ通過氫鍵配對連接，形成互補(bǔ).磷酸基與脫氧核糖在外側(cè)，5’C3’5’C3’5’C第26頁，共132頁。第27頁，共132頁。

糖環(huán)平面與中心軸平行。3.堿基平面與中心軸垂直，各相鄰平面部分重疊。第28頁，共132頁。3.4nm4.雙螺旋的直徑為2nm沿軸向，每個堿基平面的距離為0.34nm每圈螺旋含有10對核苷酸，其軸向距為3.4nm,第29頁，共132頁。(3)離子鍵5.維持DNA雙螺旋穩(wěn)定的作用力(1)互補(bǔ)堿基間的氫鍵(2)使堿基平面堆積的平面間范德華力,又稱堿基堆積力第30頁，共132頁。二、DNA結(jié)構(gòu)的多樣性A-DNA：右手螺旋B-DNA：Watson-Crick模型，右手螺旋生理?xiàng)l件下DNA最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)形式Z-DNA：左手螺旋第31頁，共132頁。DNA的三級結(jié)構(gòu)原核生物真核生物沒有典型的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，真核生物ＤＮＡ的三級結(jié)構(gòu)是由ＤＮＡ分子與組蛋白(histine)和非組蛋白(nonhistineprotein,NHP)結(jié)合組成。被認(rèn)為是原核生物ＤＮＡ的三級結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是真核生物ＤＮＡ的三級結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)核小體結(jié)構(gòu)第32頁，共132頁。DNA超螺旋結(jié)構(gòu)第33頁，共132頁。H2A、H2B、H3和H4各兩分子組成組蛋白八聚體，構(gòu)成核心組蛋白雙螺旋DNA以左手超螺旋的方式繞核心顆粒1.75圈，纏繞在核心組蛋白表面，構(gòu)成核心顆粒核心顆粒和連接區(qū)DNA及附著在連接區(qū)DNA上的組蛋白H1構(gòu)成核小體第34頁，共132頁。一個個核小體連接成串珠狀結(jié)構(gòu)染色單體折疊折疊第35頁，共132頁。第三節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)和功能一、RNA的類型1.核蛋白體RNA(ribosomalRNA,rRNA)3.轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transferRNA,tRNA)2.信使RNA(messengerRNA,mRNA)4.不均一核RNA(HnRNA)二、RNA的結(jié)構(gòu)與功能5.小核RNA(SnRNA)第36頁，共132頁。mRNA的結(jié)構(gòu)與功能一、mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)3’末端有多聚腺嘌呤的結(jié)構(gòu)(polyA)(2)5’末端具有帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppNm)(3)一種mRNA只含有一條多肽鏈的信息※由HnRNA經(jīng)過剪接而成※半衰期最短，幾分鐘到數(shù)小時第37頁，共132頁。二、mRNA的功能蛋白質(zhì)合成的直接模板把核內(nèi)DNA的堿基順序（遺傳信息），按照堿基互補(bǔ)的原則，抄襲并轉(zhuǎn)送至胞質(zhì)，在蛋白質(zhì)合成中用以翻譯成蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序。第38頁，共132頁。tRNA的結(jié)構(gòu)與功能

1.分子量最小一類RNA,占RNA總量10-25%

2.分子中含有10%-20%的稀有堿基一、tRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如假尿嘧啶（ψ）,二氫尿嘧啶（DHU）,甲基化堿基（mG,mA)等

3.3’末端有CCA-OH,是攜帶氨基酸的部位第39頁，共132頁。

4.具有識別密碼子功能的反密碼子

5.二級結(jié)構(gòu)為三葉草形,有三個環(huán)狀結(jié)構(gòu)（DHU環(huán)、Tψ環(huán)、反密碼環(huán)）三級結(jié)構(gòu)為“倒L”形二、tRNA的功能在蛋白質(zhì)的合成過程中作為各種氨基酸的載體并將其轉(zhuǎn)呈給mRNA第40頁，共132頁。第41頁，共132頁。tRNA的三級結(jié)構(gòu)第42頁，共132頁。rRNA的結(jié)構(gòu)與功能一、rRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.含量最豐富,約占總RNA的80%以上2.與核蛋白體蛋白結(jié)合成核蛋白體,rRNA與蛋白質(zhì)既可分離,又可結(jié)合3.核蛋白體由大小兩個亞基構(gòu)成,兩亞基呈不規(guī)則形狀,聚合時中間有裂縫,可通過mRNA第43頁，共132頁。二、rRNA的功能是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的場所其他小分子RNA小核RNA（SnRNA)、小核仁RNA(SnoRNA)、小胞質(zhì)RNA（scRNA/7SL-RNA)

※功能：參與HnRNA和rRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)和加工第44頁，共132頁。原核生物核糖體的亞基組成第45頁，共132頁。原核生物核蛋白體第46頁，共132頁。真核生物核蛋白體第47頁，共132頁。核酶某些RNA分子本身具有自我催化能力，可以完成rRNA的剪接。這些RNA稱為核酶（ribozyme)※意義：擴(kuò)充了酶的范圍，使之不再局限于蛋白質(zhì)。第48頁，共132頁。第四節(jié)核酸的理化性質(zhì)一、核酸的粘度二、核酸的紫外吸收特性三、核酸的變性、復(fù)性及其分子雜交第49頁，共132頁。

一、核酸的粘度*分子量越大粘度也越大ＲＮＡ分子比ＤＮＡ分子小，粘度也就小*生物分子的空間結(jié)構(gòu)也影響粘度。線形分子>無規(guī)線團(tuán)分子>球形分子第50頁，共132頁。二、核酸的紫外吸收特性嘌呤堿和嘧啶堿有共軛雙鍵，都能強(qiáng)烈吸收紫外光，最大吸收波長為260nm蛋白質(zhì)對紫外光的最大吸收波長是280nm第51頁，共132頁。紫外分光光度法檢測核酸的純度通過測定波長在260nm和280nm處吸光度的比值(A260／A280)來估計核酸樣品的純度DNA溶液：A260／A280=1.8

RNA溶液：A260／A280=2.0方法：第52頁，共132頁。在波長260nm紫外線下，吸光度為1.00時，紫外分光光度法估計核酸的濃度取5μl雙鏈DNA樣品,加水稀釋至1ml。以1ml純水作為參照測定波長在260nm處的吸光度值(Ａ260),假如測得稀釋樣品的Ａ260值為0.500，相當(dāng)于50μg/ml的雙鏈DNA,40μg/ml的單鏈DNA或RNA,20μg/ml的單鏈寡核苷酸問題1那么原液中DNA的濃度是？μg/ml第53頁，共132頁。三、核酸的變性、復(fù)性及其分子雜交(一)變性(二)復(fù)性(三)分子雜交第54頁，共132頁。(一)核酸的變性1.概念

核酸分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，氫鍵斷裂（不涉及共價鍵的斷裂），使雙鏈分離，這種現(xiàn)象稱為核酸的變性2.引起核酸變性的因素如乙醇、丙酮、尿素、酰胺等加熱、介質(zhì)中的pH過酸或過堿、有機(jī)溶劑、第55頁，共132頁。3.核酸的變性與降解的區(qū)別

降解其過程是不可逆的。是指多核苷酸鏈中的磷酸二酯鍵斷裂，使分子量降低，不發(fā)生分子量的變化。一般是可逆的，變性4.

蛋白質(zhì)和核酸的變性兩者均不涉及共價鍵的斷裂一級結(jié)構(gòu)不破壞粘度下降，生物活性喪失第56頁，共132頁。ＤＮＡ分子的熱變性ＤＮＡ雙螺旋結(jié)構(gòu)即遭破壞，氫鍵斷裂，雙鏈分離。將ＤＮＡ的稀鹽溶液加熱至80～95℃(或以上)數(shù)分鐘，第57頁，共132頁。d.喪失生物活性a.260nm處的紫外吸收值升高b.粘度下降c.浮力、密度升高（增色效應(yīng)）變性DNA的特點(diǎn)第58頁，共132頁。DNA解鏈曲線拐點(diǎn)所對應(yīng)的溫度，代表ＤＮＡ變性50％時溫度，稱為解鏈溫度，通常稱為融解溫度。用符號Tm

表示70℃～85℃之間“Ｓ”形曲線第59頁，共132頁。Tm值的大小主要與下列因素有關(guān)⑴ＤＮＡ中Ｇ≡Ｃ對的含量Ｇ≡Ｃ堿基對的比例越高，Tm值越高pH和離子強(qiáng)度不變,根據(jù)Ｇ≡Ｃ百分含量，則可計算ＤＮＡ樣品的Tm值Tm＝69.3+0.41*(Ｇ≡Ｃ)％Tm＝4*(G+C)+2*(A+T),(小于20bp)第60頁，共132頁。⑵介質(zhì)中的離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度低Tm值低變性溫度范圍較寬離子強(qiáng)度大Tm值高變性溫度范圍較窄第61頁，共132頁。ＲＮＡ的變性雙鏈的RNA分子RNA-DNA雜化分子可變性中性pH條件下，三者Tm值大小為：雙鏈RNA分子>RNA-DNA雜化分子>DNA分子第62頁，共132頁。(二)核酸的復(fù)性DNA熱變性后的復(fù)性,常常稱為退火。變性的DNA或RNA在去除變性因素并處于適當(dāng)?shù)臈l件下，又可重新結(jié)合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)這一過程稱為復(fù)性。1.概念彼此分離的雙鏈2.復(fù)性過程兩種情況第63頁，共132頁。（1）兩條完全分開的單鏈通過隨機(jī)碰撞形成互補(bǔ)短片段的雙螺旋。（2）尚未配對的堿基很快地“對齊”。迅速形成雙鏈直至雙螺旋結(jié)構(gòu)。第64頁，共132頁。復(fù)性后ＤＮＡ分子性質(zhì)一系列的理化性質(zhì)隨即恢復(fù)d.生物活性部分恢復(fù)a.260nm處的紫外吸收值下降b.粘度上升c.浮力、密度降低（減色效應(yīng)）第65頁，共132頁。

(三)核酸分子雜交在一定條件下（適宜的溫度、pH及離子強(qiáng)度），可按堿基互補(bǔ)原則復(fù)性形成雙鏈，此過程稱為核酸分子雜交。1.概念具有一定同源性的兩條核酸單鏈，變性復(fù)性第66頁，共132頁。不完全同源核酸單鏈分子雜交突環(huán)第67頁，共132頁。2.可發(fā)生雜交的核酸分子(1)兩條同源的DNA鏈(2)兩條同源的RNA鏈(3)一條DNA鏈一條RNA鏈3.核酸雜交的應(yīng)用（1）測定核酸分子堿基組成（2）檢測某些因基因突變引起的疾病第68頁，共132頁。核酸酶指所有可以水解核酸的酶。一、分類1.按照作用底物的不同分DNA酶（DNase):水解DNARNA酶（RNase):水解RNA2.按照作用的部位分核酸外切酶：作用于5′或3′末端核酸內(nèi)切酶：作用于鏈的內(nèi)部第69頁，共132頁。二、限制性核酸內(nèi)切酶作用于鏈的內(nèi)部，具有嚴(yán)格序列依賴性。切——基因工程的手術(shù)刀沒有限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，就很難有今天分子生物學(xué)與基因工程的快速發(fā)展。功能：根據(jù)需要在特定的位點(diǎn)精確切割雙鏈DNA分子是基因工程中最常用的工具酶之一。第70頁，共132頁。核苷酸庫核酸的降解核苷酸的合成核酸的合成核苷酸的降解核苷酸是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位，它不屬于營養(yǎng)必需物質(zhì)核苷酸代謝概述第71頁，共132頁。食物核蛋白蛋白質(zhì)核酸(RNA與DNA)胰核酸酶RNA酶DNA酶(磷酸二酯酶)單核苷酸胰、腸核苷酸酶(磷酸單酯酶)核苷磷酸核苷酶(水解或磷酸解)戊糖或磷酸戊糖堿基核酸的消化排出，很少利用第72頁，共132頁。核苷酸的生理功用作為核酸合成的原料----最主要的功能體內(nèi)能量的利用形式參與代謝與生理調(diào)節(jié)----cAMP,cGMP組成輔酶----NAD,FAD,CoA活化中間代謝物---UDPG,CDP-DG,SAMATP----主要形式；GTP----蛋白質(zhì)合成UTP----糖原合成；CTP----磷脂合成利用本章知識，評價“珍奧核酸”的功能第73頁，共132頁。第一節(jié)嘌呤核苷酸代謝一、嘌呤核苷酸的合成代謝(一)嘌呤核苷酸的從頭合成(二)嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成(三)嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變(四)脫氧(核酸)核苷酸的生成(五)嘌呤核苷酸的抗代謝物二、嘌呤核苷酸的分解代謝第74頁，共132頁。一、嘌呤核苷酸的合成代謝(一)、從頭合成途徑1.概念：用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)合成嘌呤核苷酸的途徑.2.原料：5－磷酸核糖、谷氨酰胺、一碳單位、甘氨酸、CO2、天冬氨酸

第75頁，共132頁。N1C2N3C4C5C6N97NC8

甲?；?一碳單位)甘氨酸CO2Asp甲酰基(一碳單位)Gln(酰胺基)甘氨當(dāng)中站,谷氮坐兩邊,左上天冬氨,頭頂CO2第76頁，共132頁。3.合成的場所:肝臟的胞液4.合成的過程:

兩個階段。(1)次黃嘌呤核苷酸(IMP)的合成(2)腺苷酸(AMP)和鳥苷酸(GMP)的合成第77頁，共132頁。(1)IMP的合成(11步反應(yīng)，過程只需了解)R-5'-PAMPPRPP合成酶PP-1'-R-5'-P(PRPP)ATP①5'-磷酸核糖磷酸核糖焦磷酸反應(yīng)過程：第78頁，共132頁。P_PAMPATP①R-5'-PCNCNNCHCOHNHC10步反應(yīng)IMP第79頁，共132頁。PP-1'-R-5'-PGlnGlu酰胺轉(zhuǎn)移酶酶3:甘氨酰胺核苷酸合成酶H2N-1-R-5'-PH2C-NH2O=C-OHGly酶3ATP,Mg2+H2C-NH2O=CNHR-5'-P甘氨酰胺核苷酸(GAR)③②PRA第80頁，共132頁。轉(zhuǎn)甲?；窮H4H2C-NH2O=CNHR-5'-P甘氨酰胺核苷酸(GAR)N5,N10-甲炔基FH4④H2CO=CNHR-5'-PNHCHOH2CCNHR-5'-PNHCHOHN=Glu甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)⑤GlnATP,Mg2+第81頁，共132頁。H2CCNHR-5'-PNHCHOHN=AIR合成酶ATP,Mg2+,K+H2O⑥CH2N-HCNR-5'-PNCH甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)5-氨基咪唑核苷酸(AIR)R-5'-PCH2NCNNCHCOHOCO2羧化酶⑦5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR)第82頁，共132頁。R-5'-PCH2NCNNCHCOHOR-5'-PCH2NCNNCHCONHHCH2CHOOCHOOCNHHHCH2CHOOCHOOCAsp5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR)5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)-甲酰胺核苷酸(SAICAR)⑧ATP,Mg2+合成酶第83頁，共132頁。R-5'-PCH2NCNNCHCONHHOOCHCH2CHOOC5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)-甲酰胺核苷酸(SAICAR)R-5'-PCH2NCNNCHCOH2NCOOHCHHCHOOC5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)裂解酶⑨延胡索酸第84頁，共132頁。R-5'-PCH2NCNNCHCOH2N5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)N10甲酰FH4FH4轉(zhuǎn)甲酰酶K+⑩R-5'-PCNCNNCHCOH2NHCOH第85頁，共132頁。R-5'-PCNCNNCHCOHHNHCOHR-5'-PCNCNNCHCOHNHC5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)H2O次黃嘌呤核苷酸(IMP)環(huán)水解酶11第86頁，共132頁。(2)腺苷酸和鳥苷酸的合成R-5'-PCNCNNCHCOHNHCIMPR-5'-PCNCNNCHCNHCNHHOOCCH2CHCOOH腺苷酸代琥珀酸合成酶AMPSAsp,Mg2+,GTP第87頁，共132頁。R-5'-PCNCNNCHCNHCNHHOOCCH2CHCOOHR-5'-PCNCNNCHCNHCNH2COOHCHHCHOOC腺苷酸代琥珀酸(AMPS)腺苷酸(AMP)延胡索酸腺苷酸代琥珀酸裂解酶第88頁，共132頁。R-5'-PCNCNNCHCOHNHCIMPR-5'-PCNCNNCHCOHNCONAD+H2ONADH+H+XMP黃嘌呤核苷酸IMP脫氫酶第89頁，共132頁。H2NR-5'-PCNCNNCHCOHNCR-5'-PCNCNNCHCOHNCOGlnGluGMP合成酶Mg2+,ATPXMPGMP第90頁，共132頁。AMP腺苷酸激酶ADPATPADPATPADP腺苷酸激酶ATPGMP鳥苷酸激酶GDPATPADPATPADP鳥苷酸激酶GTP第91頁，共132頁。2.嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)主要通過產(chǎn)物的負(fù)反饋調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)包括:2個長反饋和2個短反饋ATPGTPR-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶PRAIMPAMPSAMPADPXMPGMPGDP2個長反饋第92頁，共132頁。2個短反饋IMPAMPSXMPAMPADPGMPGDPGTPATPATPGTP第93頁，共132頁。一、嘌呤核苷酸的合成代謝(二)、補(bǔ)救合成途徑有兩條合成途徑(1)嘌呤堿與PRPP直接合成嘌呤核苷酸次黃嘌呤次黃嘌呤核苷酸鳥嘌呤鳥嘌呤核苷酸次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)PRPPPPi腺嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（APRT）HGPRT活性高APRT活性低90%嘌呤堿第94頁，共132頁。一、嘌呤核苷酸的合成代謝腺嘌呤+1-磷酸核糖腺苷+Pi核苷磷酸化酶(2)腺嘌呤與1-磷酸核糖生成腺苷,再生成腺嘌呤核苷酸腺苷+ATP腺苷激酶腺苷酸+ADP第95頁，共132頁。生理意義減少從頭合成時能量和原料的消耗●節(jié)省:●作為某些器官(腦,骨髓和脾)合成核苷酸的途徑遺傳疾病Lesch-Nyhan萊-尼綜合征,自毀容貌綜合征HGPRT基因缺陷嘌呤合成過多，明顯的高尿酸血癥，痛風(fēng)伴-----罕見的性染色體X連鎖遺傳病疾病生化本質(zhì):行為,稱之為自毀容貌綜合征.大腦癱瘓、智力減退、舞蹈手足綜合征,身體和精神發(fā)育遲緩,有咬指咬唇的強(qiáng)迫性自殘第96頁，共132頁。(三)腺苷酸和鳥苷酸的相互轉(zhuǎn)變AMPGMPXMPAMPSIMPNH3腺苷酸脫氨酶NADP+NH3NADPH鳥苷酸還原酶第97頁，共132頁。(四)脫氧(核糖)核苷酸的合成在核苷二磷酸水平被還原而成OHOPOOHH堿基HOHHHOOOHOPHOOHOPOHH堿基HOHHHOOOHOPHONADPH+H+NADP++H2O核糖核苷酸還原酶dNDPNDP第98頁，共132頁。脫氧核苷酸的具體生成過程N(yùn)DPdNDPNADP+NADPH+H+還原型硫氧化還原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化S還原蛋白S核糖核苷酸還原酶,Mg2+硫氧化還原蛋白還原酶(FAD)第99頁，共132頁。NDPdNDP核糖核苷酸還原酶ADPdADP核糖核苷酸還原酶GDPdGDP核糖核苷酸還原酶UDPdUDP核糖核苷酸還原酶CDPdCDP核糖核苷酸還原酶TDPdTDP第100頁，共132頁。dNDP+ATPdNTP+ADP激酶激酶dCDP+ATPdCTP+ADPdUDP+ATPdUTP+ADP激酶dGDP+ATPdGTP+ADP激酶dADP+ATPdATP+ADP激酶dTTP?dNDPdNMP+Pi磷酸酶下一節(jié)講第101頁，共132頁。嘌呤核苷酸抗代謝物主要是一些嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物采用競爭性抑制或“以假亂真”等方式抑制合成代謝中的酶，從而干擾和阻斷核苷酸的合成,從而進(jìn)一步阻止核酸以及蛋白質(zhì)的生物合成.由于腫瘤的核酸與蛋白質(zhì)代謝旺盛,因此抗代謝物可用于腫瘤的化療(五)嘌呤核苷酸的抗代謝物第102頁，共132頁。一、嘌呤核苷酸的抗代謝物1.嘌呤類似物:8-氮雜鳥嘌呤NOHNNNHNSHNNNHNSHNNNHH2NNOHNNNHN6-巰基鳥嘌呤次黃嘌呤6-巰基嘌呤（6-MP）第103頁，共132頁。一、嘌呤核苷酸的抗代謝物2.氨基酸類似物抑制有谷氨酰胺參與的反應(yīng)H2N—C—CH2—CH2—CH—COOHONH2N+—N—CH2—C—O—CH2—CH—COOHONH2N+—N—CH2—C—CH2—CH2—CH—COOHONH2谷氨酰胺氮雜絲氨酸（重氮乙酰絲氨酸）6-重氮-5-氧正亮氨酸第104頁，共132頁。一、嘌呤核苷酸的抗代謝物3.葉酸類似物抑制有一碳單位參與的反應(yīng)R=H，氨喋呤R=CH3，氨甲喋呤NNH2NNNHH2N—CH2—N—R—C—N—CHOCH2CH2COOHCOOHHNNCH—CH2—N—H—C—N—CHOCH2CH2COOHCOOHHH2NNOHNH5,6,7,8四氫葉酸第105頁，共132頁。PRPPGln6MP氮雜絲氨酸PRAGARFGARFGAMMTX氮雜絲氨酸AICARMTXFAICARIMPAMPGMPPRPPPPiPPiPRPP6MP6MP6MP氮雜絲氨酸AIGPRPPPPi嘌呤核苷酸抗代謝物的作用第106頁，共132頁。核苷酸分解代謝大致過程核苷酸核苷PiPi1-磷酸核糖堿基補(bǔ)救途徑分解代謝5-磷酸核糖PRPP終末產(chǎn)物經(jīng)尿排出核苷酸酶磷酸化酶1-磷酸核糖變位酶第107頁，共132頁。嘌呤核苷酸的分解代謝AMPIGMPGX黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸第108頁，共132頁。腺嘌呤核苷酸NNH2NNNR-5'-PNOHNNNR-5'-PNNH2NNNRH2OPiNH3H2O脫氨酶次黃嘌呤核苷酸H2OPiNOHNNNRNH3H2O腺嘌呤核苷脫氨酶核苷酸酶第109頁，共132頁。NOHNNNRNOHNNNH核糖1-磷酸Pi核苷磷酸化酶2H++O2._O2+H2O黃嘌呤氧化酶NOHNNNHHONOHNNNHHOO2H++O2._O2+H2O黃嘌呤氧化酶次黃嘌呤核苷次黃嘌呤黃嘌呤尿酸最終產(chǎn)物第110頁，共132頁。NOHNNNR-5'-P次黃嘌呤核苷酸NADP+NH3NADPH+H+還原酶Pi鳥苷核糖1-磷酸NOHNNNR-5'-PH2NNOHNNNHHONOHNNNHH2NNOHNNNRH2N鳥嘌呤核苷酸Pi核苷磷酸化酶NH3尿酸H2O鳥嘌呤酶黃嘌呤鳥嘌呤核苷酸酶H2O第111頁，共132頁。

正常人血漿尿酸含量：0.12～0.36mmol/L

男:0.27mmol/L,女:0.21mmol/L以尿酸及其鈉鹽形式存在,均難溶于水＞0.48mmol/L(8mg%),析出結(jié)晶,沉積在關(guān)節(jié)和軟骨等處痛風(fēng)癥●進(jìn)食高嘌呤膳食時●體內(nèi)核酸大量分解(白血病,惡性腫瘤）●腎臟疾病尿酸排泄障礙血中尿酸↑臨床上用別嘌呤醇治療第112頁，共132頁。別嘌呤醇治療痛風(fēng)癥的作用機(jī)制COHNNNHHNNOHNNNHCH次黃嘌呤別嘌呤醇PRPP別嘌呤醇核苷酸嘌呤核苷酸從頭合成的酶黃嘌呤氧化酶嘌呤核苷酸合成↓反饋第113頁，共132頁。NOHNNNRNOHNNNH核糖1-磷酸Pi核苷磷酸化酶2H++O2._O2+H2O黃嘌呤氧化酶NOHNNNHHONOHNNNHHOO2H++O2._O2+H2O黃嘌呤氧化酶次黃嘌呤核苷次黃嘌呤黃嘌呤尿酸最終產(chǎn)物第114頁，共132頁。第二節(jié)嘧啶核苷酸代謝一、嘧啶核苷酸的合成代謝(一)嘧啶核苷酸的從頭合成(二)嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成(三)嘧啶核苷酸的抗代謝物二、嘧啶核苷酸的分解代謝第115頁，共132頁。一、嘧啶核苷酸的合成代謝(一)從頭合成途徑先合成嘧啶環(huán)，然后再與磷酸核糖連接生成嘧啶核苷酸.NCNCCCAspCO2GlnNH2HCH2CHOOCHOOC第116頁，共132頁。(一)嘧啶核苷酸的從頭合成1.從頭合成途徑反應(yīng)過程(1)尿嘧啶核苷酸的合成----6步反應(yīng)HCO3_+Gln2ATPGlu2ADP+PiNH2O=CO氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸合成酶II①P_第117頁，共132頁。兩種氨基甲酰磷酸合成酶的比較氨基甲酰磷酸合成酶I氨基甲酰磷酸合成酶II分布線粒體(肝)胞液(各種細(xì)胞)氮源氨谷氨酰胺變構(gòu)激活劑N-乙酰谷氨酸無變構(gòu)抑制劑無UMP(哺乳動物)功能尿素合成嘧啶合成(CPS-I)(CPS-II)第118頁，共132頁。NH2O=COP氨基甲酰磷酸HOOCCH2CHCOOHH2N+COH2NCCH2CHCOOHNHOHO天冬氨酸氨基甲酰基轉(zhuǎn)移酶②PiAsp氨基甲酰天冬氨酸OCOHNCCHHCHCOOHNHNAD+NADH+H+COHNCCHCCOOHNHO乳清酸二氫乳清酸H2O脫氫酶④③二氫乳清酸酶第119頁，共132頁。COHNCCHCCOOHNHO乳清酸COHNCCHCCOOHNOR-5'-PPRPPPPi磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶⑤乳清酸核苷酸(OMP)COHNCCHCHNOR-5'-PCO2尿嘧啶核苷酸(UMP)⑥脫羧酶第120頁，共132頁。ATP(2)胞嘧啶核苷酸(CTP)的合成COHNCCHCHNOR-5'-P尿苷酸激酶UDPUMP二磷酸尿苷激酶ADPUTPCONCCHCHNNH2R-5'-P-P-PGln,ATPGlu,ADP+PiATPADPCTPCTP合成酶第121頁，共132頁。COHNCCHCHNOdR-5'-PdCMPdUDPPiNH3dUMPCOHNCC-CH3CHNOdR-5'-PdTMP合成酶FH2N5,N10-甲烯FH4FH4FH2還原酶NADPH+H+NADP+dTMPATP激酶dTDP激酶ADPdTTPATPADPdTMP(3)脫氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP或TMP)的合成第122頁，共132頁。2.從頭合成的調(diào)節(jié)ATP+CO2+GlnPRPP氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸PRPPATP+5'-磷酸核糖OMPUMPUTPCTP嘌呤核苷酸嘧啶核苷酸由合成產(chǎn)物對3個關(guān)鍵酶酶1：CPS-II酶2：天冬氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶酶3：PRPP合成酶