十二章 核酸代谢

核苷酸酶 AMP H2O Pi AR H 2O
脱氨酶 NH3 核苷酶 GR Pi R-1-P G H2O IR Pi
核苷酶 I R-1-P 黄嘌呤氧化酶 鸟嘌呤酶 X Pi 尿酸
核苷酸酶 GMP H2O Pi
四、嘧啶的分解代谢
嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷 酸化酶的催化下，除去磷酸和核糖，产 生的嘧啶碱可在体内进一步分解代谢。 不同的嘧啶碱其分解代谢的产物不同， 其降解过程主要在肝脏进行。
3、非专一性核酸酶类
底物可以是RNA也可以是DNA （1）牛脾磷酸二酯酶 从5’-OH端开始切 （2）蛇毒磷酸二酯酶 从3’-OH端开始切 二、单核苷酸的分解代谢
胃 核蛋白 HCl 核酸 胰核酸酶 蛋白质 小肠 单核苷酸 核苷酸酶 核苷 核苷酶 含氮碱 小肠 磷酸 肠 戊糖
三、嘌呤的分解代谢 嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下， 脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下 分解生成嘌呤碱，最后经氧化生成尿酸(uric acid)， 经尿液排出体外。 尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。 但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。 痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常， 可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、 关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关 节疼痛等。
“补救途径”
（一）嘌呤核苷酸的生物合成
从头合成途径： 1．概念： 通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核 糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成 嘌呤核苷酸的过程称为 从头合成途径(de novo synthesis)。这一途径主要见于肝脏， 其次为小肠和胸腺。
CO2 → 6 C Asp→N1 C5 N7 ←Gly（4，5，7） | | | 10 2 4 8 5 10 N -CHO FH4→C C C ←N ,N =CH-FH4 N3 N9 ↑ ↑ Gln
1.部位：肝
2.原料：天冬氨酸（Asp）、
氨基甲酰磷酸（NH3+CO2）、
5-磷酸核糖（R-5-P）
3.过程：
C Gln→ 氨基甲酰磷酸 CO2→ N | 2 C
3
4
C ‖ 6 C N
1
5
←Asp
4 3
C
氨基甲酰 磷酸
2
N C
1
5
C
天冬氨酸
6
C
N
dR-5-P
嘧啶碱（UMP）合成的元素来源
嘧啶核苷酸的主要合成步骤为： 1．尿苷酸（uridine monophosphate)的合成： 在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2， ATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转 氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而 合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环 化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即UMP。
Asp
AMP-S XMP
Gln
AMP GMP
IMP
NAD+
⑶ 三磷酸嘌呤核苷的合成：
激酶 AMP/GMP ATP ADP
+
激酶 ADP/GDP ATP ADP ATP/GTP
NADPH+H 核糖核苷酸还原酶 + NADP +H2O 激酶 dADP/dGDP ATP ADP dATP/dGTP
（二）补救合成途径： 又称再利用合成途径(salvage pathway)。 指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核 苷酸的过程。这一途径可在大多数组织细胞中 进行。其反应为：
N
8
天 冬 氨酸 甲 酰基 （一 碳单 位）
N1 C2
3
C C C
9
甲 酰基 （一 碳单 位）
4
N
N
R - 5’ - P
谷氨酰 胺 （酰 胺 基 ）
6-磷酸葡萄糖
图9-2
次黄嘌呤碱合成的原料来源
HOOCCH2CHCOOH NH C HN C N CH HC C N N R-5'-P
NH2
H2O
（二）胸腺嘧啶的降解：
二氢胸腺嘧啶脱氢酶 T
NADPH+H
+
DHT
NADP
+
二氢嘧啶酶 β -脲基异丁酸
H 2O
β -脲基异丁酸酶 β -氨基异丁酸 + NH3 + CO2
H 2O
NH2 C N CH O=C N H 胞嘧啶
NH2
O C
HN O=C
O C
C-CH3 CH
CH
N 胸腺嘧啶 H
磷酸核糖焦磷酸合成酶
5'-磷酸核糖
ATP
PRPP→→→→IMP

⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成： IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天 冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMPS），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶 的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷 酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下， 由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
A
+
PRPP
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
AMP
+
PPi
I/G+PRPP
IMP/GMP+PPi
（二）嘧啶核苷酸的生物合成
从头合成途径： 从头合成途径（de novo synthesis)是 指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶 核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞 液中进行。
嘧啶核苷酸的合成
（二）核酸的酶促降解 1、RNA酶类 底物是RNA （1）牛胰核糖核酸酶 作用于RNA中嘧啶核苷3’-磷酸与后一个核苷生成的酯键 （2）核糖核酸酶T1 作用于鸟嘌呤核苷3’-磷酸与后一个核苷生成的酯键 (3)核糖核酸酶U2 作用于嘌呤核苷3’-磷酸与后一个核苷生成的酯键 2、DNA酶类 （1） DNA酶Ⅰ（DNaseⅠ） （2） DNA酶Ⅱ （DNase Ⅱ） (3)限制性内切酶 EcoRⅠ、Hind Ⅲ、
膳 食 核 蛋 白
蛋白质
胃 酸
蛋白代谢
核酸的消化
核酸 DNA、RNA
胰核酸酶
单核苷酸 胰、肠核苷酸酶 核苷 嘌呤核苷 嘌呤核苷酶 核糖或脱 嘌呤碱 氧核糖
磷酸 嘧啶核苷 嘧啶核苷酶 核糖或脱 氧核糖 嘧啶碱
第一节
核酸的分解代谢
一、核酸的降解 （一）核酸的酸碱水解
核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。 DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。例如，在0.1 mol/L NaOH溶液中，RNA几乎可以完全水解，生成2′-或 3′-磷酸核苷；DNA在同样条件下则不受影响。这种水解 性能上的差别，与RNA核糖基上2′-OH的邻基参与作用有 很大的关系。在RNA水解时，2′-OH首先进攻磷酸基，在 断开磷酯键的同时形成环状磷酸二酯，再在碱的作用下 形成水解产物。（如图）
嘧啶核苷酸
胞嘧啶 尿嘧啶
嘧啶碱+磷酸核糖
终产物
终产物
NH3、CO2、β-丙氨酸 NH3、CO2、β-氨基丁酸
胸腺嘧啶
（一）胞嘧啶和尿嘧啶的降解：
胞嘧啶脱氨酶 C
H2O NH3
U
二氢尿嘧啶脱氢酶 DHU
NADPH+H
+
二氢嘧啶酶 β -脲基丙酸
H2O
NADP
+
β -脲基丙酸酶 β -丙氨酸 + NH3 + CO2
NADPH+H+
NADP+
HN O=C O C N H CH-CH3 CH2
N =C
CH CH
N H 尿嘧啶
二氢胸腺嘧啶
嘧啶硷的分解代谢-1
(接下页)
NADPH+H+ NADP+
N O=C O C N H CH CH
(接上页)
H2O
HOOC HN CH-CH 3 O=C N H CH 2
二氢尿嘧啶 H2O ß -脲基丙酸
嘌呤核苷酸
核苷酸酶
嘌呤核苷
核苷磷 酸化酶
Pi
嘌呤碱 + 磷酸核糖 尿酸 (终产物)
NH2 N N N
AMP
O HN H 2N N N
GMP
N R-5'-P H2O H2 O NH3 Pi O
N
HN N
N R-5'-P
H2 O Pi
核苷酸酶
NH 2 N N
NADPH+H+ NADP+ 核苷酸酶 NH3
第十二章
核酸代谢
Chapter 12 Metabolism of nucleic acid 核 苷 酸 (nucleotide) 是 构 成 核 酸
(nucleic acid)的基本单位，人体所
需的核苷酸都是由机体自身合成的。
食物中的核酸或核苷酸类物质基本上
不能被人体所利用。
核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用： ① 作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP， UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP 合成DNA。 ② 作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外，还 有GTP，UTP，CTP等。 ③ 参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸 cAMP和cGMP作为激素的第二信使。 ④ 参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+， NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成 分。 ⑤ 作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基， 用CDP携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋 氨酸（SAM）等。
嘌呤核糖核苷酸的合成
1.部位:肝脏为主,小肠和胸腺其次. 2.原料:天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly) 、
谷氨酰胺(Gln) 、CO2、一碳基团、 5-磷酸核糖
3.过程: