生物化學(xué)核酸分解代謝

生物化學(xué)核酸分解代謝第一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日第十一章、核苷酸代謝第二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)、核苷酸的分解代謝

生物體普遍存在的磷酸單酯酶或核苷酸酶可催化核苷酸的水解，而特異性強的磷酸單酯酶只能水解3’-Nt或5’-Nt。

催化核苷水解的酶有2類，即核苷磷酸化酶和核苷水解酶

Nsphosphorylase Ns+PiPuorPy+pentose-1-P

Nshydrolase Ns+H2OPuorPy+pentose Nsphosphorylase存在廣泛，反應(yīng)可逆

Nshydrolase主要存在于植物和微生物，只對核糖核苷起作用，對脫氧核糖核苷無作用。

第三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日

核酸酶(Nuclease)

核酸酶是作用于核酸磷酸二酯鍵的水解酶，包括：1、核糖核酸酶(RNase)，2、脫氧核糖核酸酶(DNase)，其中能水解核酸分子內(nèi)磷酸二酯鍵的酶又稱為核酸內(nèi)切酶(endonuclease)，從核酸的一端逐個水解下核苷酸的酶稱為核酸外切酶(exonuclease)。第四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日

食物核酸與蛋白結(jié)合為核蛋白體（Nucleoproteins）的形式，在胃中受胃酸作用水解為NAs和Proteins，NA在小腸被胰nuclease（包括DNase、RNase）降解為Pu-Nt、Py-Nt和Oligonucleotide。腸黏膜釋放的phosphodiesterase并協(xié)同胰核酸酶進行消化，水解為單核苷酸腸黏膜細(xì)胞中還有nucleotidase(phosphomonoesterase)，水解Nt為Ns和Pi。脾、肝等組織中的nucleosidase進一步水解Ns為戊糖和堿基。

第五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日一、核苷酸分解第六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二、核苷酸三級水平的降解第七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日三、嘌呤核苷酸分解的三級脫氨第八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（一）、嘌呤堿的分解

不同生物嘌呤堿的分解能力不同，代謝產(chǎn)物也不同，人和猿類及一些排尿酸的動物（鳥類、某些爬行類和昆蟲）嘌呤的代謝產(chǎn)物為尿酸。

第九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1、嘌呤分解中的脫氨作用

嘌呤堿的分解首先在各種脫氨酶的作用下水解脫氨，脫氨作用也可以在核苷或核苷酸的水平上進行。動物組織腺嘌呤脫氨酶含量極少，而腺嘌呤核苷脫氨酶及腺嘌呤核苷酸脫氨酶的活性較高，因此腺嘌呤的脫氨分解主要在核苷或核苷酸水平上進行。鳥嘌呤脫氨酶分布廣，脫氨分解主要在該酶的作用下進行。第十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（1）、鳥嘌呤脫氨第十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（2）、黃嘌呤的分解第十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（3）、尿酸生成第十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（二）、嘌呤核苷酸的分解第十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1、不同生物嘌呤核苷酸的

分解產(chǎn)物不同鳥、昆蟲、人類非靈長類哺乳動物硬骨魚魚、兩棲類甲殼類、無脊椎第十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日2、黃嘌呤氧化酶

(XanthineOxidase)

催化次黃嘌呤和黃嘌呤氧化生產(chǎn)尿酸。酶為復(fù)合黃素酶，由兩個相同的亞基組成，分子量260,000，每個亞基含一個FAD、一個鉬原子和一個Fe4S4中心。反應(yīng)要求分子氧作為電子受體，還原產(chǎn)物是H2O2，進入尿酸的氧來自水。底物與酶結(jié)合后，Mo(VI)被還原為Mo(IV)，電子經(jīng)黃素、鐵硫中心等傳給O2，與氫離子生成H2O2，Mo(IV)氧化為Mo(VI)。第十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日3、痛風(fēng)(Gout)

嘌呤堿分解代謝產(chǎn)生過多的尿酸，由于其溶解性很差，易形成尿酸鈉結(jié)晶，沉積于男性的關(guān)節(jié)部位引起疼痛或灼痛――痛風(fēng)和腎結(jié)石。

第十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日痛風(fēng)的尿酸鈉晶體第十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日4、別嘌呤醇與次黃嘌呤第十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（1）、別嘌呤醇的作用別嘌呤醇別黃嘌呤第二十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（2）、別嘌呤醇的作用機理第二十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（3）、自殺底物(SuicideSubstrate)

結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤很相似的別嘌呤醇(allopurinol)，在黃嘌呤氧化酶的作用下氧化為別黃嘌呤(alloxanthine)，后者與酶中心的Mo(IV)牢固結(jié)合，使Mo(IV)不易轉(zhuǎn)變成Mo(VI)而成為酶的滅活物，這種底物類似物被稱為自殺作用（底）物，這種作用被稱為自殺作用。第二十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日四、嘧啶堿的分解

不同生物嘧啶堿的分解過程也不一樣，一般情況下含氨基的嘧啶要先水解脫去氨基，脫氨基也可以在核苷或核苷酸水平上進行。

第二十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（一）、嘧啶還原途徑的分解第二十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（二）、嘧啶氧化途徑的分解第二十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1、尿嘧啶、胞嘧啶分解第二十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日2、胸腺嘧啶的分解返回第二十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)、核苷酸生物合成

可以通過兩條完全不同的途徑進行，1、從頭合成途徑：由磷酸戊糖先和尚未完成的Pu或Py環(huán)結(jié)合，在未完成的環(huán)上添加必要的部分，然后閉合成環(huán)。

2、補救途徑：由現(xiàn)成的Pu,Py,Pentose及Pi在酶的作用下直接合成核苷酸（Nt——SalvagePathway）；第二十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日一、嘌呤核苷酸的從頭合成途徑

碳14標(biāo)記的HCOOH和氮15標(biāo)記的氨基酸與鴿肝勻漿物共培養(yǎng)，得到Pu各元素的來源，1950s由J.Buchanan和G.RobertGreenberg提出Hypoxanthinedenovosynthesis假說，并證明HypoxanthineNt是Ade-Nt及Gua-Nt合成的前體。第二十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日一、嘌呤核苷酸的從頭合成途徑

合成所需物質(zhì)： -D-ribose-5-P,ATP,Gln,Asp,GTP,N5,N10-methyleneTHFA,CO2。

另需輔助因子：

Mg2+,Mn2+,NAD+,THFA-CHO

合成中先生成IMP，然后轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP和GMP。第三十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1、嘌呤環(huán)元素的來源第三十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日2、嘌呤核苷酸的全程合成總圖第三十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的全程

合成（反應(yīng)1）5-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺第三十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的全程

合成（反應(yīng)2）甘氨酰胺核甘酸5-磷酸核糖胺第三十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的全程

合成（反應(yīng)3）1甲酰甘氨酰胺核甘酸甘氨酰胺核甘酸第三十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的全程

合成（反應(yīng)4）甲酰甘氨酰胺核甘酸甲酰甘氨咪唑核甘酸第三十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的全程

合成（反應(yīng)5）甲酰甘氨咪唑核甘酸5-氨基咪唑核甘酸第三十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的全程

合成（反應(yīng)6）5-氨基咪唑4-羧基核甘酸

5-氨基咪唑4-N琥珀酸氨甲酰核甘酸第三十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的全程合成（反應(yīng)7）

5-氨基咪唑4-N琥珀酸氨甲酰核甘酸115-氨基咪唑甲酰胺核甘酸第三十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的全程合成(反應(yīng)8)

5-氨基咪唑甲酰胺核甘酸5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核甘酸第四十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日嘌呤核苷酸的全程

合成（反應(yīng)9）

5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核甘酸次黃嘌呤核甘酸第四十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日3、由IMP合成AMP和GMP第四十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日磷酸核糖基焦磷酸（PRPP）第四十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日5、嘌呤核苷酸合成的調(diào)節(jié)第四十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（1）、大腸桿菌腺苷酸和鳥苷酸合成的調(diào)節(jié)第四十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（2）、氨甲蝶呤第四十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（3）氮絲氨酸等Gln類似物第四十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二、補救途徑

利用現(xiàn)成的嘌呤、嘧啶堿基、核甘通過腺嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶（APRT)及次黃嘌呤－鳥嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶（HGPRT)實現(xiàn)AMP、IMP、GMP的補救合成。

人體細(xì)胞大多為全程合成，但腦中多通過補救途徑合成。第四十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（一）、嘌呤核苷酸的補救合成第四十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（二）、Lesch-NyhanSyndrome（自毀容貌綜合癥）

HGPRT（次黃嘌呤－鳥嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶）缺陷的男性兒童表現(xiàn)為一種自毀容貌綜合癥，為先天性遺傳疾病（缺乏HGPRT)，行為對立，侵略性強，自咬手指、腳趾、嘴唇等，智力低下。第五十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日自毀容貌綜合癥機理第五十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日三、嘧啶核苷酸的合成從頭合成途徑生物有機體利用CO2、NH3及天冬氨酸合成核苷酸的途徑。嘧啶核苷酸的合成包括：補救途徑生物有機體利用堿基或核苷和磷酸核糖合成核苷酸的途徑。第五十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（一）、從頭合成途徑1、嘧啶環(huán)元素的來源第五十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日2、氨甲酰磷酸合成氨甲酰Asp第五十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日3、乳清酸的合成第五十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日4、乳清酸合成UMP第五十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日5、嘧啶核苷酸的全程合成：由乳清酸合成

UTP和CTP第五十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日6、UTP合成CTP第五十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日7、嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)第五十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日8、嘧啶核苷酸的合成受到反饋抑制的調(diào)節(jié)

細(xì)菌嘧啶核苷酸合成速度的調(diào)節(jié)很大程度受到Asp羧甲基轉(zhuǎn)移酶（ATCase）的調(diào)節(jié)，產(chǎn)物CTP對反應(yīng)為抑制作用。細(xì)菌ATCase分子有6個催化亞基和6個調(diào)節(jié)亞基組成，催化亞基與底物分子結(jié)合，變構(gòu)調(diào)節(jié)亞基與變構(gòu)調(diào)節(jié)物CTP結(jié)合。與亞基一樣，整個酶分子有兩種構(gòu)象：活性形式和非活性形式，CTP未與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合時，酶的活性最大；CTP積累并與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合時，調(diào)節(jié)亞基構(gòu)象改變并帶動催化亞基構(gòu)象改變，酶變?yōu)闊o活性形式。ATP阻止由CTP所引起改變的改變。第六十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日CTP和ATP對天門冬氨酸羧甲基轉(zhuǎn)移酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)第六十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（二）、嘧啶核苷酸的補救合成

UMP磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶

Ura+PRPPUMP+PPi

尿嘧啶磷酸化酶

Ura+1-P-RUridine+Pi

尿苷激酶

Uridine+ATPUMP+ADP

Cytosine不能與PRPP作用。第六十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日三、三磷酸核苷酸的合成1.AMP生成ATP

核甘酸激酶

AMP+ATP2ADP

glycolyticenzymesoroxidativephosphorylation ADPATP2.ATP通過核苷單磷酸激酶生成其他NDP

ATP+NMPADP+NDP3.NTP的生成

Nsdiphosphatekinase NTPD+NDPANDPD+NTPA第六十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日四、脫氧核糖核苷酸的合成

以核糖核苷酸為原料，通過NDP還原酶將核糖分子還原為脫氧核糖。核糖核苷酸必須先行轉(zhuǎn)化為二磷酸核苷酸(NDP)水平，再還原為脫氧核苷二磷酸水平。 除需還原酶外，還需另兩種氧還蛋白參與，即硫氧還蛋白(thioredoxin)和谷氧還蛋白(glutaredoxin)。 產(chǎn)物為dNDP。 進一步在激酶的作用下形成相應(yīng)的dNTP。第六十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（一）、脫氧核苷酸的合成第六十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1、核糖核苷酸還原酶催化核糖核苷酸還原為脫氧核糖核苷酸第六十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日2、核糖核苷酸還原酶TyrFe2+第六十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日3、核糖核苷酸還原酶作用的可能機制第六十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日4、脫氧核苷酸合成機理第六十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日5、硫氧還蛋白第七十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日7、硫氧還蛋白還原酶第七十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日8、谷氧還蛋白還原酶第七十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日9、脫氧核苷三磷酸對核糖核苷酸還原酶的調(diào)節(jié)第七十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（二）、dTMP的生物合成