12 核酸与核苷酸代谢 1
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核酸分解及核苷酸代谢A
作用：植物和微生物，只水解核糖核苷
2.嘌呤的分解
嘌呤分解产物 尿素 植物 大量存在代谢中产物 如尿囊素和尿囊酸等
人类、灵长类、爬行类、鸟类
NH 2 N
N
N H
N
氨
尿酸
微生物
鱼类、两栖类、人类（少）
鱼类、两栖动物、海洋无脊椎动物
氨、二氧化碳、有机酸（甲酸、乙 酸、乳酸等）
尿酸生成
人体嘌呤代谢
部位 主要肝脏、小肠、肾脏
名称：N-羟-N-甲酰甘氨酸，hadacidin 结构：类似天冬酰胺 作用：抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性，
阻止腺苷酸琥珀酸的生成， 阻止核酸合成，抗癌！ 结果：未用于临床，对肝、肾的毒副作用大
⑶鸟嘌呤核苷酸的合成 黄嘌呤核苷酸经氨基化成鸟嘌呤核苷酸。
NAD
NADH2
谷氨酰胺
谷氨酸
IMP
①
H2O
XMP
是否斜体？
Ⅱ.核苷酸的降解 1.核苷酸的水解
核苷酸+H2O→核苷+磷酸
酶
名称：总称磷酸单酯酶， 2'，3'，5'-Pi 存在：广泛存在
核苷酸酶：水解3'，5'-Pi 的磷酸单酯酶！
核苷+磷酸←→碱基+戊糖-1-磷酸 核苷磷酸化酶 存在广泛，反应可逆。
核苷+H2O→碱基+戊
酶
名称：核苷酶或核苷糖水解酶
大多数产生粘末端。
适 应
可能是细菌的免疫防御， 抵抗外来分子侵袭， 相当于免疫细胞。
限制性内切酶是分子生物学研究的重要工具酶
属名＋种名＋株名+类别
命名
Eco RⅠ
E： 大肠杆菌（Escherichia coli）的属名
2.嘌呤的分解
嘌呤分解产物 尿素 植物 大量存在代谢中产物 如尿囊素和尿囊酸等
人类、灵长类、爬行类、鸟类
NH 2 N
N
N H
N
氨
尿酸
微生物
鱼类、两栖类、人类（少）
鱼类、两栖动物、海洋无脊椎动物
氨、二氧化碳、有机酸（甲酸、乙 酸、乳酸等）
尿酸生成
人体嘌呤代谢
部位 主要肝脏、小肠、肾脏
名称：N-羟-N-甲酰甘氨酸，hadacidin 结构：类似天冬酰胺 作用：抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性，
阻止腺苷酸琥珀酸的生成， 阻止核酸合成，抗癌！ 结果：未用于临床，对肝、肾的毒副作用大
⑶鸟嘌呤核苷酸的合成 黄嘌呤核苷酸经氨基化成鸟嘌呤核苷酸。
NAD
NADH2
谷氨酰胺
谷氨酸
IMP
①
H2O
XMP
是否斜体？
Ⅱ.核苷酸的降解 1.核苷酸的水解
核苷酸+H2O→核苷+磷酸
酶
名称：总称磷酸单酯酶， 2'，3'，5'-Pi 存在：广泛存在
核苷酸酶：水解3'，5'-Pi 的磷酸单酯酶！
核苷+磷酸←→碱基+戊糖-1-磷酸 核苷磷酸化酶 存在广泛，反应可逆。
核苷+H2O→碱基+戊
酶
名称：核苷酶或核苷糖水解酶
大多数产生粘末端。
适 应
可能是细菌的免疫防御， 抵抗外来分子侵袭， 相当于免疫细胞。
限制性内切酶是分子生物学研究的重要工具酶
属名＋种名＋株名+类别
命名
Eco RⅠ
E： 大肠杆菌（Escherichia coli）的属名
基础生物化学 第十二章(1-3节)-核酸的合成与分解
尿囊素酶
＋ H2 O
尿囊素
尿囊酸酶
＋ H2 O
尿囊酸 4NH3
2CO2
尿酶
＋2H2O
尿素
乙醛酸
二、嘧啶核苷酸的代谢1
1，尿嘧啶与胸腺嘧啶在哺乳动物体内分解时，先
还原成对应的二氢衍生物。
2，破开环状结构分别产生β-丙氨酸及β-氨基异
丁酸。
3，最后成为CO2和NH3
胞嘧啶具有氨基，所以要先在胞嘧啶脱氨酶的作
通过用同位素标记的化合物实验来 确定，即用标有同位素的各种营养物喂 鸽子，然后将其排出的尿酸进行分析。
（一）嘌呤环的元素来源2（图示）
天冬氨酸
N1
6C
CO2
甲酰FH4
C2
5C
N7
甘氨酸
C8 甲酰FH4 N3
谷氨酰胺
4C
N9
谷氨酰胺
（二）合成过程（总）
从头合成嘌呤的途径已于50年代被
Greenberg等基本搞清,此途径是在核糖－ 5－磷酸的第一碳原子上逐步增加原子生 成次黄苷酸（肌苷酸） ，然后再由次黄 苷酸转变为腺苷酸和鸟苷酸。 反应分为两个阶段： 1，次黄苷酸的合成（11步反应） 2，腺苷、鸟苷的生成 （南大P480，图12－2）
途径称为补救途径。通过补救途径可以重新 利用核酸分解产生的嘌呤和嘧啶或它们的衍 生物。
从胸腺嘧啶或胸苷转变成胸苷酸的补救途径，
除真菌外，对所有细胞都是一样的，故常利 用放射性同位素标记胸腺嘧啶或胸苷参入DNA 的实验作为检查DNA合成的手段。
三、核苷酸合成的补救途径2
核苷 核糖-1-磷酸
激酶
核糖-5-磷酸
1．鸟嘌呤的分解
动物组织中广泛含有鸟嘌呤酶，可以催化 鸟嘌呤水解脱氨产生黄嘌呤，然后黄嘌呤在黄 嘌呤氧化酶的作用下氧化成尿酸。
＋ H2 O
尿囊素
尿囊酸酶
＋ H2 O
尿囊酸 4NH3
2CO2
尿酶
＋2H2O
尿素
乙醛酸
二、嘧啶核苷酸的代谢1
1，尿嘧啶与胸腺嘧啶在哺乳动物体内分解时，先
还原成对应的二氢衍生物。
2，破开环状结构分别产生β-丙氨酸及β-氨基异
丁酸。
3，最后成为CO2和NH3
胞嘧啶具有氨基，所以要先在胞嘧啶脱氨酶的作
通过用同位素标记的化合物实验来 确定，即用标有同位素的各种营养物喂 鸽子，然后将其排出的尿酸进行分析。
（一）嘌呤环的元素来源2（图示）
天冬氨酸
N1
6C
CO2
甲酰FH4
C2
5C
N7
甘氨酸
C8 甲酰FH4 N3
谷氨酰胺
4C
N9
谷氨酰胺
（二）合成过程（总）
从头合成嘌呤的途径已于50年代被
Greenberg等基本搞清,此途径是在核糖－ 5－磷酸的第一碳原子上逐步增加原子生 成次黄苷酸（肌苷酸） ，然后再由次黄 苷酸转变为腺苷酸和鸟苷酸。 反应分为两个阶段： 1，次黄苷酸的合成（11步反应） 2，腺苷、鸟苷的生成 （南大P480，图12－2）
途径称为补救途径。通过补救途径可以重新 利用核酸分解产生的嘌呤和嘧啶或它们的衍 生物。
从胸腺嘧啶或胸苷转变成胸苷酸的补救途径，
除真菌外，对所有细胞都是一样的，故常利 用放射性同位素标记胸腺嘧啶或胸苷参入DNA 的实验作为检查DNA合成的手段。
三、核苷酸合成的补救途径2
核苷 核糖-1-磷酸
激酶
核糖-5-磷酸
1．鸟嘌呤的分解
动物组织中广泛含有鸟嘌呤酶，可以催化 鸟嘌呤水解脱氨产生黄嘌呤，然后黄嘌呤在黄 嘌呤氧化酶的作用下氧化成尿酸。
生物化学核酸与核苷酸代谢
生物化学核酸与核苷酸代谢核酸是生物体内重要的生物大分子之一，它在细胞中起着重要的功能。
核苷酸是核酸的基本组成单元，包括核苷和磷酸。
在生物体内，核酸通过一系列复杂的代谢途径参与了许多重要生物过程，如DNA和RNA的合成、信息传递和遗传改变等。
本文将对核酸与核苷酸的代谢过程进行详细介绍。
核酸的合成主要包括两个过程，即碱基合成功能的合成和核苷酸合成功能的合成。
在碱基合成功能的合成中，脱氨核苷酸（dNTP）被氨基酸转氨酶催化生成脱氨核苷酸（dNDP）和谷氨酸。
在核苷酸合成过程中，核苷酸被核苷酸合成酶催化，通过与降解核酸的反应途径相反的途径将核苷酸合成为核苷酸骨架。
核苷酸的合成主要发生在细胞核内。
在细胞质中生成的核苷酸会通过细胞核膜进行运输，然后通过核孔复合体进入细胞核。
核苷酸的合成过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
核苷酸代谢的主要途径包括核苷酸的降解、拆分和再利用。
核苷酸降解主要通过核苷酸酶催化，将核苷酸分解成核苷和磷酸。
然后，核苷被腺苷脱氨酶催化，去除氨基团形成脱氨核苷。
最后，脱氨核苷被核苷酸酶催化，分解成基础核糖和异黄嘌呤酸。
核苷酸代谢的拆分过程可以产生能量和分子间的信号分子。
其中，核苷酸降解产生的能量在生物体内的许多代谢过程中发挥重要作用。
核苷酸的再利用过程主要发生在细胞质中。
在这个过程中，核苷酸通过多个酶和辅酶的催化作用，被合成为新的核苷酸。
这个过程称为核苷酸逆转录。
核酸和核苷酸代谢的异常可能导致许多疾病的发生。
例如，核酸代谢疾病在新生儿中比较常见，表现为尿中有大量的核苷、核糖和核苷酸。
遗传性疾病X染色体连锁性核苷酸酶缺乏症是由于核苷酸酶缺乏引起的，会导致血清脱氨核苷水平升高。
碱基合成功能的异常或缺陷也会引发一些疾病，如DNA合成的紊乱可能导致DNA复制错误和突变。
总之，核酸和核苷酸在生物体内发挥着重要的生理和生化功能，包括DNA和RNA的合成、遗传修复、能量和信号传导等重要过程。
核酸与核苷酸的代谢过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
核酸的结构和功能与核苷酸代谢 (共113张PPT)
2. 大多数真核mRNA的3´末端有一个多聚腺苷酸 (polyA)结构，称为多聚A尾。
O
C
H
+
3
N
N
5，5-三磷酸二脂键
N
N
5
CH2
O
O P
O
O P
O
O P
O
5
CH2
OO O
O B (m6A.A.G.C.U)
O
mRNA的5帽子结构— m7GpppNm
O O CH3 O P O CH2
O
B (m6A.A.G.C.U)
1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis创造PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组方案(HGP)
1994年 中国人类基因组方案启动
2001年 美、英等国完成人类基因组方案根本框架
二、核酸的分类及分布
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
意义
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化 及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键 作用。
〔二〕原核生物DNA的高级结构
〔三〕DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其根 本单位是 核小体(nucleosome)。
核小体的组成
DNA：约200bp 组蛋白：H1
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側 ，与对側碱基形成氢键配对〔 互补配对形式：A=T; G C〕 。
相邻碱基平面距离0.34nm，螺 旋一圈螺距3.4nm，一圈10对 碱基。
碱基互补配对
A
T
C
G
〔二〕 DNA双螺旋结构模型要点 〔Watson, Crick, 1953〕
O
C
H
+
3
N
N
5，5-三磷酸二脂键
N
N
5
CH2
O
O P
O
O P
O
O P
O
5
CH2
OO O
O B (m6A.A.G.C.U)
O
mRNA的5帽子结构— m7GpppNm
O O CH3 O P O CH2
O
B (m6A.A.G.C.U)
1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis创造PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组方案(HGP)
1994年 中国人类基因组方案启动
2001年 美、英等国完成人类基因组方案根本框架
二、核酸的分类及分布
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
意义
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化 及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键 作用。
〔二〕原核生物DNA的高级结构
〔三〕DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其根 本单位是 核小体(nucleosome)。
核小体的组成
DNA：约200bp 组蛋白：H1
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側 ，与对側碱基形成氢键配对〔 互补配对形式：A=T; G C〕 。
相邻碱基平面距离0.34nm，螺 旋一圈螺距3.4nm，一圈10对 碱基。
碱基互补配对
A
T
C
G
〔二〕 DNA双螺旋结构模型要点 〔Watson, Crick, 1953〕
核苷酸代谢
（三）嘧啶核苷酸合成的调控
三个酶受终产物的反馈抑制：氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
1）氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ受 UMP抑制，影响UMP、CTP 合成。
ATCase
2）ATCase受CTP抑制；影响 UMP、CTP合成。
3）CTP合成酶受CTP抑制，只 影响CTP合成。
CTP合成酶
不同生物关键酶不同
都受终产物反馈抑制，但具体机制不同： 动物：氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
HGPRT缺陷的男性儿童表现为一种自毁容貌综合症 (Lesch-Nyhan Syndrome ) ，为先天性遗传疾病（缺 乏HGPRT)，行为对立，侵略性强，自咬手指、脚趾、 嘴唇等，智力低下。
3、生理意义：
节省能量和氨基酸的消耗； 某些器官（脑、骨髓等）因酶的缺乏，
只能进行补救途径合成。
①核糖核苷酸还原酶（RR）含R1和R2蛋白； ②硫氧还蛋白（T）含巯基； ③硫氧还蛋白还原酶（TR）催化氧化型T的还
原，FAD为辅基。
酶体系催化反应由NADPH提供氢： NADPH →TR→T→RR→核糖核苷酸还原→ 脱氧核糖核苷酸。
孤电子转移
3’-自由基核苷酸形成
脱氧核苷酸形成
孤电子转移
2’-脱氧3’-自由基核苷酸形成
三、嘧啶的分解：
在肝中进行，分解产物均易溶于水。
§12 -2 核苷酸的生物合成
基本途径： 1、“从无到有”途径（de novo synthesis)
利用简单化合物，主要在肝中进行 2、补救途径（salvage)
替补途径，利用核苷酸分解产物，在 脑、骨髓中进行
2. 从头合成途径的三个特征：
1）参与从头合成途径的酶在细胞中以庞大 的多酶融合体出现；
1、经碱基（嘧啶或嘌呤）核苷磷酸化酶催化
生物化学 第十二章 核酸降解及核苷酸代谢
的过程
利用磷酸核糖、
氨基酸、甲酸 盐及CO2等简 单物质为原料，
经过一系列酶
促反应，合成
核糖核苷酸的 途径
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
AMP
GMP
嘌呤碱合成的元素来源
CO2
Gly
Asp
甲酰基 （一碳单位）
甲酰基 （一碳单位）
Gln （酰胺基）
合成过程
1. 在PRPP基础上逐步合成嘌呤环， 首先合成IMP（IMP合成）；
核酸酶内切酶
核糖核酸酶（RNase）
RNase：作用于RNA内部的磷酸二酯键，主要有RNaseA； 产物：5′-OH末端和3′-磷酸基末端的寡核苷酸片段。
Py Pu Py Py G A C U G A
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
OH
5´
3´
RNase A
A A RNase T1
A A T1
RNase对RNA的水解位点示意图 （Pu：嘌呤 Py：嘧啶）
酶
Alu I Bam H I Bgl I EcoR I Hind Ⅲ Sal I Sma I
常用的DNA限制性内切酶的专一性
辨认的序列和切口
说明
‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥
四核苷酸，平端切口
‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥
六核苷酸，粘端切口
GMP
嘌呤核苷酸从头合成特点
Ø嘌呤核苷酸是在5-磷酸核糖基础上进行的； Ø由IMP转化产生AMP或GMP； ØIMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键； ØAMP或GMP的合成又需1个GTP或ATP。
利用磷酸核糖、
氨基酸、甲酸 盐及CO2等简 单物质为原料，
经过一系列酶
促反应，合成
核糖核苷酸的 途径
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
AMP
GMP
嘌呤碱合成的元素来源
CO2
Gly
Asp
甲酰基 （一碳单位）
甲酰基 （一碳单位）
Gln （酰胺基）
合成过程
1. 在PRPP基础上逐步合成嘌呤环， 首先合成IMP（IMP合成）；
核酸酶内切酶
核糖核酸酶（RNase）
RNase：作用于RNA内部的磷酸二酯键，主要有RNaseA； 产物：5′-OH末端和3′-磷酸基末端的寡核苷酸片段。
Py Pu Py Py G A C U G A
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
OH
5´
3´
RNase A
A A RNase T1
A A T1
RNase对RNA的水解位点示意图 （Pu：嘌呤 Py：嘧啶）
酶
Alu I Bam H I Bgl I EcoR I Hind Ⅲ Sal I Sma I
常用的DNA限制性内切酶的专一性
辨认的序列和切口
说明
‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥
四核苷酸，平端切口
‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥
六核苷酸，粘端切口
GMP
嘌呤核苷酸从头合成特点
Ø嘌呤核苷酸是在5-磷酸核糖基础上进行的； Ø由IMP转化产生AMP或GMP； ØIMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键； ØAMP或GMP的合成又需1个GTP或ATP。
核酸的降解和核苷酸代谢(1)
大肠杆菌核糖核苷酸还原酶R2亚基
IMP/GMP+PPi PCR(聚合酶链式反应) （5-磷酸核糖-1-焦磷酸） 肝、肾、胰、心、脑、肉馅、肉汁、沙丁鱼、鱼卵、小虾 PCR(聚合酶链式反应) 1 嘌呤核苷酸的生物合成 ④组成辅酶,如腺苷酸可作为NAD＋、NADP＋、FMN、FAD及CoA等的组成成分; 嘌呤核苷酸的补救合成2 第二类 含嘌呤中等的食物 (每100g食物含嘌呤75～100mg) 甲基丙二酸单酰辅酶A→琥珀酸CoA 一些微生物如乳酸杆菌、枯草杆菌等则以核苷三磷酸为还原底物。 （N10-CHO FH4） PCR：polymerase chain reaction 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位、CO2等简单物质为原料。 3 脱氧核糖核酸酶(DNase) AMP + PPi IMP/GMP+PPi 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位、CO2等简单物质为原料。 利用体内游离的碱基或核苷，反应较简单。 黄嘌呤氧化酶(Xanthine Oxidase)
解 鸟苷酸 27mmol/L (4.
鲤鱼、贝壳类、鳗鱼、熏火退、猪肉、小牛肉； IMP/GMP+PPi
痛风的药物治疗：别嘌呤醇
脱氨酶
通常是在核苷二磷酸水平上发生还原反应；
次黄嘌呤 黄嘌呤
AMP + PPi 一些微生物如乳酸杆菌、枯草杆菌等则以核苷三磷酸为还原底物。
黄嘌呤 第四类 含嘌呤很少的食物
②储存能量,三磷酸核苷酸尤其是ATP是细胞的主要能量形式，一些活化的中间产物，如UDP葡萄糖，亦含有核苷酸成分;
• 第三类 含嘌呤较少的食品(每100g食物含嘌呤<75mg) – 龙虾、蟹 ；火腿、羊肉、鸡；麦片、面包、粗粮 ； – 芦笋、四季豆、菜豆、菠菜、蘑菇、干豆类、豆腐
第十二章 核酸代谢
点
IMP 3. 在IMP基础上完成
AMP和GMP的合成
3. 以UMP为基础, 完 成CTP, dTMP的合成
5'-P-R PRPP
IMP
CO2+Gln H2N-CO-P
OMP
总结
AMP dAMP dGMP GMPUMP dUMP CMP dCMP dTMP
ADP dADP dGDP GDP UDP dUDP CDP dCDP dTDP
腺苷+Pi
腺苷+ATP
腺苷激酶
腺苷酸+ADP
生理意义
●节省: 减少从头合成时能量和原料的消耗 ● 作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径
二、嘧啶核苷酸的合成代谢
(一)、从头合成途径
先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生
成嘧啶核苷酸.
谷氨酰胺
C
N
C
天冬氨酸
CO2 C
C
N
(一) 从头合成途径的反应过程
CDP 核糖核苷酸还原酶
dNDP dADP dGDP dUDP dCDP
TDP
dTDP
dNDP+ATP dADP+ATP dGDP+ATP dUDP+ATP
dCDP+ATP
激酶 激酶 激酶 激酶 激酶
dNTP+ADP dATP +ADP dGTP+ADP dUTP+ADP
dCTP+ADP
dUDP O
(1) 嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸
次黄嘌呤
次黄嘌呤核苷酸
90%
次黄嘌呤-鸟嘌呤
嘌呤碱 PRPP磷酸(H核G糖P转R移T酶) PPi
12核苷酸代谢
AICAR转 甲酰基酶
5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷 酸（AICAR）
C-2 5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核
苷酸（FAICAR）
IMP环 水解酶
5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰 胺核苷酸（FAICAR）
次黄嘌呤核苷酸 （IMP）
②AMP和GMP的生成 延胡索酸
腺苷酸 琥珀酸
腺苷酸 代琥珀 酸裂解
酶
N 7
②胞嘧啶核苷酸（CTP）的合成
ATP
ADP ATP
UMP 尿苷酸激酶
UDP 二磷酸核苷激酶
ADP ATP
ADP
UTP 谷氨酰胺
CTP合成酶 谷氨酸
CTP
在真核细胞中，NH2来自于谷氨酰胺 的酰胺N，在细菌中来自于NH4＋。
大肠杆菌 动物
嘧啶生物合成的调控
ATCase：天冬氨酸氨基甲酰转移酶 CPS-Ⅱ：氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
12 核苷酸代谢
核苷酸的生物学功能
核酸合成的原料（DNA和RNA） 提供能量 （ATP、GTP、CTP、UTP） 代谢调节（cAMP、cGMP） 组成辅酶（NAD、NADP、FAD、CoA） 活性载体（UDP、CDP）
第一节、核酸的酶促降解 第二节、核苷酸的生物合成 第三节、核苷酸的分解代谢
第一节、核酸的酶促降解
食物核蛋白
胃酸及蛋白酶
蛋白质
核酸（DNA和RNA）
核酸酶
核苷酸（碱基－戊糖－磷酸）
核苷酸酶（磷酸单酯酶）
磷酸
核苷（碱基－戊糖）
核苷酶（核苷磷酸化酶，核苷水解酶）
核糖或脱氧核糖（戊糖）
嘌呤或嘧啶（碱基）
核酸酶
核酸酶
根据对底物专一性
核糖核酸酶 脱氧核糖核酸酶
生物化学合工大第十二章核酸的酶促降解和核苷酸代谢ppt课件
核糖核苷酸的生物合成
1、嘌呤核苷酸的生物合成
(1) 从头合成途径 (2) 补救途径(自学)
2、嘧啶核苷酸的生物合成
(1) 从头合成途径 (2) 补救合成途径(自学)
嘌呤环上各原子的来源
来自CO2 来自天冬氨酸
来自甘氨酸
来自“甲酸盐”
来自“甲酸盐”
来自谷氨酰胺的酰胺氮
5-磷酸核糖焦磷酸
甘氨酸
5-磷酸 核糖胺
HCHLeabharlann CH2N5N，5-NC1H0-OC-HF2H-F4 H4
一碳基团的 S-腺苷蛋氨酸 来源与转变
参与 甲基化反应
N5-CH2-FH4
丝氨酸 FH4
NAD+
NDAH+H+ N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶
N5 N10 - CH2-FH4
为胸腺嘧啶合 成提供甲基
NAD+ NDAH+H+
N5 ， N10 -CH2-FH4脱氢酶
1、核酸酶的分类
（1）根据对底物的 专一性分为
核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase)
非特异性核酸酶
核酸内切酶 （2）根据切割位点分为 核酸外切酶
2、核酸酶的作用特点
外切核酸酶对核酸的水解位点
BBBBBBBB
5´ p
p
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶
（ 5´端外切5得3）
蛇毒磷酸二酯酶
组氨酸 苷氨酸
FH4
N5， N10 = CH-FH4
参与嘌呤合成
HCOOH FH4
H2O 环水化酶
H+
N10 -CHO-FH4
十二 核苷酸的代谢
（11）、 脱水环化
★5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸 → 次黄嘌呤核苷酸+H2O 此反应是在次黄苷酸环水解酶的催化下进行的。
IMP的合成过程总结
★上述反应中（1）是磷酸基转移反应,（2）,（5） 是氨基化反应,（3）,（4）,（8）,（10）是合成酰 胺键的反应,（6）和（11）是脱水反应,（7）是酰 基化反应,（9）为裂解反应。
次黄苷
尿囊素
尿囊酸
二 嘧啶的分解
★P234 图11-3 嘧啶的分解代谢
胞嘧啶脱氨基即转化为尿嘧啶，尿嘧啶和胸腺嘧 啶经还原打破环内双键后，水解开环化合物，继 续水解成CO2、NH3、丙氨基异丁酸，后者脱氨基后 进入有机酸代谢或直接排出体外。
★人和某些动物体内脱氨基过程有的发生 在核苷或核苷酸上。脱下的NH3可进一步转 化成尿素排出。
氨甲酰天冬氨酸
(3) 二氢乳清酸的生成
-O
O
C
+
O
H2O
C HN CH2 H C COON H
NH3 CH2 H 二氢乳清酸酶 C C O N COOH
O
C
二氢乳清酸
(4) 乳清酸合成
O
C
O
C
HN
O
C
CH2 二氢乳清酸脱氢酶 HN H C C H2 O O2 O COON H
CH
C COO-
N H
乳清酸
2.胞嘧啶、尿嘧啶核苷酸的合成
▲UTP和CTP的合成与IMP的合成过程相同，起始 物同样是PRPP。 CO2 PPi ▲反应过程为：
PRPP+乳清酸 ① 乳清苷酸
②
UMP
③
ATP
ADP
注: ①乳清苷酸焦磷酸化酶
核酸的降解和核苷酸代谢
甲酰FH4
合成酶
关键酶
18
⑵ IMP → → →AMP﹑GMP
6
2
6
2 19
（二） 嘌呤核苷酸的补救合成
两个酶：① 腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）
② 次黄嘌呤(鸟嘌呤)磷酸核糖转移酶（HGPRT） 反应： 腺嘌呤 ＋ PRPP APRT AMP ＋ PPi
次黄嘌呤 ＋ PRPP HGPRT IMP ＋ PPi
2. 补救合成途径（salvage pathway）: 利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，
合成嘌呤核苷酸的过程。 （脑﹑骨髓等只能进行此途径）
14
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
组织：肝﹑小肠粘膜及胸腺 细胞内定位：细胞液 嘌呤环中各 碳、氮原子的来源： 甲酸盐
甲酸盐 15
⒈ 合成途径 两个阶段： ⑴ 5-磷酸核糖→ → →次黄嘌呤核苷酸（IMP） ⑵ IMP → → →AMP﹑GMP
源双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割 DNA,常作为工具酶。
4
核酸外切酶对核酸的水解位点
BBBBBBBB
5´ p
p
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶
（ 5´端外切5得3）
DNA/RNA
蛇毒磷酸二酯酶
（ 3´端外切3得5） DNA/RNA
5
限制性内切酶
原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基 对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在 此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端， 这类酶称为限制性内切酶。
六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口
Eco R I Hind Ⅲ
华中农业大学生物化学本科试题库 第12章 核酸的降解和核苷酸代谢
8. A
9. B
10.B
11.D 12. B。
2. 对
3. 对
4. 对
5.错
6. 对
7. 对
8. 对
9. 错
10. 对
(五) 简答题 1. 稀碱的作用下，RNA 在碱（OH-）的作用下生成 2ˊ，3ˊ-环核苷酸的中间物，然后由于 H2O 的参入生成 2′-和 3′-核苷酸的混合物。进一步水解生成核苷。DNA 的核糖 2 位上没有羟基，在碱（OH-）的作用下不能生成 2ˊ，3ˊ-环核 苷酸的中间物。DNA 不能被碱水解。 2. 嘌呤核苷酸分解的过程如下： 腺嘌呤核苷酸→腺嘌呤核苷→次黄嘌呤核苷→次黄嘌呤 *║ 鸟嘌呤核苷酸→ 鸟嘌呤核苷→ 黄嘌呤核苷→ 黄嘌呤→ 尿酸→尿囊素→尿囊酸→尿素+乙醛酸。 （*黄嘌噙氧化酶催化 的反应。 ） 人、猿类、鸟类、爬虫类和大多数的昆虫以尿酸作为嘌呤碱的最终代谢产物；其它多种生物还可进一步降解尿酸，形 成不同的代谢产物，除上述提及的哺乳动物，其它哺乳动物体中嘌呤的降解产物为尿囊素。某些硬骨鱼可将尿囊素进一步分 解形成尿囊酸；大多数鱼类、两栖类中尿囊酸可再分解为尿素和乙醛酸；某些低等动物可将尿素分解为氨和二氧化碳。 其它原因导致体内过多的尿酸积累特别是在关节组织中积累可产生痛风症。 别嘌呤醇通过抑制黄嘌呤氧化酶， 减少尿 酸的生成可缓解痛风症。 3. 嘌呤和嘧啶核苷酸的合成，通过完全不同的途径进行。嘌呤核苷酸合成的第一步是 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP） 与谷氨酰胺生成 5-磷酸核糖胺（PRA） 。最后合成的产物是次黄嘌呤核苷酸，然后再转变为鸟嘌呤和腺嘌呤核苷酸。嘧啶核 苷酸的合成一开始没有核糖参加，合成的产物是嘧啶碱的前体乳清酸，然后再与 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）生成乳清酸 核苷酸，再进一步转变为尿嘧啶核苷酸。 在嘌呤核苷酸合成过程中有：谷氨酰胺、甘氨酸和天冬氨酸参加。 在嘧啶核苷酸全成过程中有：谷氨酰胺和天冬氨酸参加。 4. 嘌呤核苷酸合成的调节： （1）催化合成途径第一步反应的磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶是别构酶，受 AMP 和 GMP 的反馈抑制。 （2）次黄嘌呤核苷酸氧化成黄嘌呤是由次黄嘌呤核苷酸氧化酶催化，过量的 GMP 抑制该酶的活性。 （3）次黄嘌呤核苷酸在 GTP 供能的条件下，与天冬氨酸生成腺苷酸琥珀酸，催化该反应的腺苷酸琥珀酸合成酶，受 过量 AMP 的抑制。 嘧啶核苷酸合成的调节： （1）氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ受 UMP 的反馈抑制。 （2）天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）是别构酶，ATP 是正效应物，GTP 是负效应物。 （3）CTP 合成酶受 CTP 的抑制。 5. 羽田杀菌素（N-羟-N-甲酰甘氨酸）与天冬氨酸结构相似，可强烈抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性，该酶催化：次黄 嘌呤+天冬氨酸+GTP→腺苷酸琥珀酸，然后由腺苷酸琥珀酸裂解为腺苷酸和延胡索酸。羽田杀菌素阻止腺苷酸琥珀酸生成， 减少腺苷酸的合成量，是一种具有抗癌作用的抗菌素。 6. 标记氨基氮的腺嘌呤进入人、小鼠和鸽子体内，分解后标记物出现在 NH3 上排出体外。标记 N7 的腺嘌呤进入人和鸽 子体内分解后，标记物出现在尿酸分子中，进入小鼠体内分解后，标记物出现在尿囊酸分子中。 7. 将标记 14C4 的腺嘌呤在含有鱼的腺嘌呤分解酶系统中， 14C4 出现在腺嘌呤分解的最终产物乙醛酸分子上。 H — 14 C4OCOOH 3Cp 8. (1)该寡核苷酸为十二个单核苷酸所组成，各种单核苷酸的分子比例为 A：C：G：U = 2：4：4：2。 ApUp (2) 胰核糖核酸酶处理得到的多核苷酸碎片的 3 端均含有嘧啶（U 或 C）核苷酸：
第十二章核酸降解与核苷酸代谢ppt课件
（2）磷酸单酯酶与核苷酸酶催化核苷酸水 解，生成磷酸和核苷。
（3）核苷经核苷酸水解生成碱基和戊糖
二、碱基的代谢 1、嘌
呤 的 分 解
2、嘧 啶 的 分 解
第二节 核苷酸合成
一、从头合成 1、嘌呤核苷酸合成 （1）嘌呤环各元素来源
（2） 合 成 途 径
（3）合成特点
a、先经合成氨甲酸磷酸，再与天冬氨酸硫含 生成乳清酸,再被转移至SPRPP的CI’上生 成乳清酸核苷酸。
b、乳清酸核苷酸经脱羧及转氨基因生成尿苷 酸、胞苷酸。
二、补救合成途径
由磷酸核糖转移酶催化将未合成或代谢中 产生的碱基转移至磷酸核糖的C1‘羟基上而 形成核苷酸。
三、脱氧核苷酸的合成
DNA中所含脱氧核苷酸由核糖核苷二磷 酸水平还原而成
四、DNA胸苷酸合成
1、由dump经胸苷酸合成酶还原并从亚甲 基四氢叶酸转甲基而生成dtmp
第十二章 核酸降解与核苷酸代谢 第一节 核酸降解
一、核酸的降解 1、核酸的分解过程
核苷酸 核苷酸酶 H2O
核苷＋Pi
核苷磷酸化酶
核苷＋Pi
嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖-1-磷酸
核苷＋H2O 核苷水解酶 嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖
2、核酸的降解
（1）水解核苷酸之间连接的3‘，5’磷酸二 脂键，生成多核苷酸电离或单核苷酸催化 水解的酶为核酸酶，水解核酸分子内的磷 酸二酯键的核酸酶为内环酶，从核酸-端逐 个水解核苷酸的酶为外 氧胸苷，过后经胸苷酸酶催化与ATP反应 生成胸苷酸。
（3）核苷经核苷酸水解生成碱基和戊糖
二、碱基的代谢 1、嘌
呤 的 分 解
2、嘧 啶 的 分 解
第二节 核苷酸合成
一、从头合成 1、嘌呤核苷酸合成 （1）嘌呤环各元素来源
（2） 合 成 途 径
（3）合成特点
a、先经合成氨甲酸磷酸，再与天冬氨酸硫含 生成乳清酸,再被转移至SPRPP的CI’上生 成乳清酸核苷酸。
b、乳清酸核苷酸经脱羧及转氨基因生成尿苷 酸、胞苷酸。
二、补救合成途径
由磷酸核糖转移酶催化将未合成或代谢中 产生的碱基转移至磷酸核糖的C1‘羟基上而 形成核苷酸。
三、脱氧核苷酸的合成
DNA中所含脱氧核苷酸由核糖核苷二磷 酸水平还原而成
四、DNA胸苷酸合成
1、由dump经胸苷酸合成酶还原并从亚甲 基四氢叶酸转甲基而生成dtmp
第十二章 核酸降解与核苷酸代谢 第一节 核酸降解
一、核酸的降解 1、核酸的分解过程
核苷酸 核苷酸酶 H2O
核苷＋Pi
核苷磷酸化酶
核苷＋Pi
嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖-1-磷酸
核苷＋H2O 核苷水解酶 嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖
2、核酸的降解
（1）水解核苷酸之间连接的3‘，5’磷酸二 脂键，生成多核苷酸电离或单核苷酸催化 水解的酶为核酸酶，水解核酸分子内的磷 酸二酯键的核酸酶为内环酶，从核酸-端逐 个水解核苷酸的酶为外 氧胸苷，过后经胸苷酸酶催化与ATP反应 生成胸苷酸。
核酸与核苷酸代谢
1)抑制IMP
AMP或GMP；
2)竞争性抑制HGPRT，阻断嘌呤核苷酸的补救合成；
3)抑制谷氨酰胺：PRPP氨基转移酶的活性。
6-巯基嘌呤长期用于儿童白血病的治疗
二、嘧啶类似物
5-氟尿苷酸抑制胸苷酸合酶的机理
5-FU可经补救途径转变成5-FUMP，5-FUMP是胸苷 酸合酶的自杀性底物，不可逆地抑制该酶的活性，从 而阻断体内胸苷酸的合成，达到抑癌的效果。
甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
嘌呤是在核糖环上合成的
•过程 1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成
PP-1-R-5-P
AMP ATP
R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
谷氨酰胺
酰胺转移酶 谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
IMP
在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下
•合成过程
腺嘌呤 + PRPP APRT AMP + PPi 次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
腺嘌呤核苷
腺苷激酶
AMP
ATP ADP
•补救合成的生理意义
补救合成节省从头合成时的能量和一些 氨基酸的消耗。
体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能 进行补救合成。
1.UMP的从头合成
氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别
CPS-I
分布 氮源
肝细胞线粒体中 氨
变构激活剂 N-乙酰谷氨酸
功能
尿素合成
CPS-II
胞液（所有细胞） 谷氨酰胺 无 嘧啶 合成
华中农业大学生物化学考研试题库附答案核酸的降解和核苷酸代谢
第12章核酸的降解和核苷酸代谢一、教学大纲基本要求核酸的酶促降解，水解核酸的有关酶（核酶外切酶、核酶内切酶、限制性内切酶），核苷酸、嘌呤碱、嘧啶碱的分解代谢，嘌呤核苷酸的合成，嘧啶核苷酸的合成，脱氧核糖核苷酸的合成，辅酶核苷酸的合成。
二、本章知识要点(一)核酸的酶促降解核酸酶（nucleases）：是指所有可以水解核酸的酶，在细胞内催化核酸的降解，以维持核酸（尤其是RNA）的水平与细胞功能相适应。
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为：DNA酶（DNase）、RNA酶（Rnase）。
按照作用的方式可分为：核酸外切酶和核酸内切酶，前者指作用于核酸链的5‘或3’端，有５’末端外切酶和３’末端外切酶两种；后者作用于链的内部，其中一部分具有严格的序列依赖性（4～8 bp），称为限制性内切酶。
核酸酶在DNA重组技术中是不可缺少的重要工具，尤其是限制性核酸内切酶更是所有基因人工改造的基础。
（二）核苷酸代谢1.核苷酸的生物学功能①作为核酸合成的原料，这是核苷酸最主要的功能；②体内能量的利用形式；③参与代谢和生理调节；④组成辅酶。
核苷酸最主要的功能是作为核酸合成的原料，体内核苷酸的合成有两条途径，一条是从头合成途径，一条是补救合成途径。
肝组织进行从头合成途径，脑、骨髓等则只能进行补救合成，前者是合成的主要途径。
核苷酸合成代谢中有一些嘌呤、嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物，可以干扰或阻断核苷酸的合成过程，故可作为核苷酸的抗代谢物。
不同生物嘌呤核苷酸的分解终产物不同，人体内核苷酸的分解代谢类似于食物中核苷酸的消化过程，嘌呤核苷酸的分解终产物是尿酸。
嘧啶核苷酸的分解终产物是β-丙氨酸或β-氨基异丁酸。
核苷酸的合成代谢受多种因素的调节。
(1)嘌呤核苷酸代谢①嘌呤核苷酸的合成代谢：体内嘌呤核苷酸的合成有两条途径，一是从头合成途径，一是补救合成途径，其中从头合成途径是主要途径。
嘌呤核苷酸合成部位在胞液，合成的原料包括磷酸核糖、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳单位及CO2等。
核酸的降解与核苷酸代谢
核酸的降解和核苷酸代谢
(Degradation of nucleic acid and nucleotides metabolism)
一、核酸和核苷酸的分解代谢 二、核苷酸的生物合成
核苷酸的功能
• 核苷酸是核酸生物合成的前体 • 核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间物，例如： UDP-葡萄糖和CDP-二酯酰甘油分别是糖原和磷酸甘油 酯合成的中间物 • ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物 • 腺苷酸是三种重要辅酶的组分
嘌呤碱的分解
• 嘌呤碱的分解首先是在各种脱氨酶的作用下水解 脱去氨基。 • 脱氨反应也可以在核苷或核苷酸的水平上进行， 在动物组织中腺嘌呤脱氨酶的含量极少，而腺嘌 呤核苷脱氨酶和腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性极高。
嘌呤碱基的脱氨
嘌呤的降解
腺嘌呤 H2 O
腺嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤 H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3 NH3 黄嘌呤氧化酶 次黄嘌呤 黄嘌呤 H2O+O2 H2 O2 尿囊素 H2O 尿囊
素酶
尿酸氧化酶 黄嘌 呤氧 化酶
H2O+O2 H2 O2
CO2+H2O2
尿囊酸酶
尿酸 2H2O+O2 尿素 + 乙醛酸
尿囊酸
H2 O
脲酶
4NH3 + 2CO2
嘌呤的分解代谢
NH2 N N H N N N N H O NH N NH2 O N H N H O H N
O NH
Adenine
+H2O NH3 OH N N H N 次黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶 H 2O N 次黄嘌呤 H 2O 2 腺嘌呤脱氨酶
and swelling in their feet.
A CASE STUDY : GOUT
(Degradation of nucleic acid and nucleotides metabolism)
一、核酸和核苷酸的分解代谢 二、核苷酸的生物合成
核苷酸的功能
• 核苷酸是核酸生物合成的前体 • 核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间物，例如： UDP-葡萄糖和CDP-二酯酰甘油分别是糖原和磷酸甘油 酯合成的中间物 • ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物 • 腺苷酸是三种重要辅酶的组分
嘌呤碱的分解
• 嘌呤碱的分解首先是在各种脱氨酶的作用下水解 脱去氨基。 • 脱氨反应也可以在核苷或核苷酸的水平上进行， 在动物组织中腺嘌呤脱氨酶的含量极少，而腺嘌 呤核苷脱氨酶和腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性极高。
嘌呤碱基的脱氨
嘌呤的降解
腺嘌呤 H2 O
腺嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤 H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3 NH3 黄嘌呤氧化酶 次黄嘌呤 黄嘌呤 H2O+O2 H2 O2 尿囊素 H2O 尿囊
素酶
尿酸氧化酶 黄嘌 呤氧 化酶
H2O+O2 H2 O2
CO2+H2O2
尿囊酸酶
尿酸 2H2O+O2 尿素 + 乙醛酸
尿囊酸
H2 O
脲酶
4NH3 + 2CO2
嘌呤的分解代谢
NH2 N N H N N N N H O NH N NH2 O N H N H O H N
O NH
Adenine
+H2O NH3 OH N N H N 次黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶 H 2O N 次黄嘌呤 H 2O 2 腺嘌呤脱氨酶
and swelling in their feet.
A CASE STUDY : GOUT
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UTP用于合成RNA，dATP，dGTP，dCTP，
dTTP用于合成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，乙醇胺或甘油二酯，用腺苷
甲基丙二酸单酰CoA 琥珀酰CoA TCA 糖异生
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA
尿素
TCA
第三节 核苷酸的生物合成
一、嘌呤核苷酸的合成
从头合成途径
(de novo synthesis pathway)
补救合成途径
(salvage pathway)
1、嘌呤核苷酸的从头合成： 通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨
核苷酸酶 核苷磷酸化酶 1-磷酸核糖
嘧啶核苷酸
嘧啶核苷
嘧啶碱
H 2O
Pi
Pi
嘧啶碱的降解过程主要在肝细胞中进行。
不同类型的嘧啶碱，其分解代谢的途径和终产
物不同。
胞嘧啶 NH3 尿嘧啶
还原
胸腺嘧啶
二氢尿嘧啶 β-脲基丙酸 H2 O H2 O β-脲基异丁酸
β-丙氨酸
CO2 + NH3
肝
β-氨基异丁酸
别嘌呤醇的分子结构与次黄嘌呤类似，可竞争
性抑制黄嘌呤氧化酶的活性，从而减少体内尿
酸的生成。
同时，别嘌呤与PRPP(5-磷酸核糖-1-焦磷酸盐)
反应生成的别嘌呤核苷酸，可反馈抑制嘌呤核
苷酸从头合成途径的关键酶。
四、嘧啶的分解
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。
两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较
UMP的合成过程
⑵ 胞苷酸的合成：
UMP
核苷单磷 酸激酶 UDP ADP
核苷二磷 酸激酶 ATP
CTP合成酶 UTP CTP
ATP
ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi
合成RNA
嘧啶核苷酸从头合成特点
• 先合成嘧啶环，后与R-5-P结合。
• 先合成UMP、再转化生成CTP、dTMP等
吸收及吸收后的去向
① 吸收 单核苷酸、核苷、P、R、B均可在小肠吸收。 单核苷酸、核苷吸收进入肠粘膜细胞后可再继 续水解。 ② 吸收后的去向 P、R可被机体利用 B很少利用、分解后排出。
核苷酸类物质的生理功用 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ATP，GTP，CTP，
8mg%时，即可形成尿酸盐晶体。
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，导致关节炎、尿路 结石和肾疾病。 临床上常用别嘌呤醇（allopurinol）治疗痛风 症。
痛风症的治疗机制
鸟嘌呤 黄嘌呤 次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
尿酸
别嘌呤醇
携带蛋氨酸（形成SAM）等。
第二节 核酸的分解代谢
一、核酸的分解
核酸酶：能使核酸水解的磷酸二酯酶 RNA酶：水解RNA的酶 DNA酶：水解DNA的酶 核酸内切酶：能水解核酸分子内部磷酸二酯键 的酶
核酸外切酶：能切割末端单核苷酸的酶。
二、单核苷酸的分解
核苷酸
核苷酸酶
Pi
核苷
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖
（2）嘧啶核苷酸的补救合成：
尿嘧啶 + PRPP
尿嘧啶磷酸核糖转移酶
UMP + PPi 尿嘧啶核苷 +Pi ATP
尿苷激酶 Mg2+
尿嘧啶 + 1-磷酸核糖
尿苷磷酸化酶
UMP
三、脱氧核糖核苷酸的合成
核糖核苷酸的还原
二磷酸核糖核苷 NDP
(ADP/GDP/CDP) 还原型硫氧 SH 化还原蛋白 SH
合成DNA
嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
GMP
NH3
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
XMP
二、嘧啶核苷酸的合成
从头合成途径
(de novo synthesis pathway)
补救合成途径
(salvage pathway)
（一）嘧啶核苷酸的从头合成：
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨 基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料， 经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。 该合成过程主要在肝细胞的胞液中进行。
腺嘌呤 + 1-磷酸核糖
腺嘌呤核苷
腺苷激酶
AMP
ATP
ADP
3、ATP和GTP的生成：
核苷单磷酸激酶 核苷二磷酸激酶
AMP/GMP
ATP ADP
ADP/GDP
ATP ADP
ATP/GTP
NADPH+H+
合成RNA
核糖核苷酸还原酶
NADP++H2O 核苷二磷酸激酶
dADP/dGDP
ATP ADP
dATP/dGTP
称为补救合成途径。
这一途径可在大多数组织细胞中进行。
嘌呤核苷酸的补救合成过程
腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT） 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）
腺嘌呤 + PRPP
APRT
AMP + PPi GMP + PPi IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT
次黄嘌呤 + PRPP
HGPRT
嘧啶合成的元素来源
C4 氨基甲酰磷酸 Gln→ N3 | CO2→ C2 N1 C5 ‖ C6 ←Asp
1. 从头合成途径的反应过程： ⑴ 尿苷酸的合成： 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。
氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ
Gln + CO2 2ATP
氨基甲酰磷酸 + Glu 2ADP + Pi
解析：选B
3．生物体嘌呤核苷酸合成途径中首先合成的核苷酸 是： A．AMP B．GMP C．IMP D．XMP
解析：选C
碱基
三、嘌呤的分解
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，然后再在核苷磷酸化 酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后在黄嘌呤氧 化酶的作用下氧化生成尿酸(uric acid)，再经尿 液排出体外。
嘌呤核苷酸的分解
腺嘌呤核苷 核苷酸酶 脱氨酶 次黄苷 AMP 腺苷 H 2O Pi H 2O NH3
合成DNA
N5,N10-CH2-FH4
FH2 dTMP
习题
一. 单选题
1．人类排泄的嘌呤分解代谢最终产物是 A．次黄嘌呤 B．乳清酸
C．尿素
D．尿酸 E．黄嘌呤
解析：选D
2. 下列物质中作为合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的 共同原料是 A．天冬酰胺 B．磷酸核糖 C．甘氨酸 D．蛋氨酸 E．以上都不是
第十二章 核酸与核苷酸代谢
复习：
磷酸（P）
核酸
核苷酸
核苷
戊糖（R） 碱基（B）
戊糖：
5 HOCH2
O
H
OH H
1
5 HOCH2 4 H
4
H
O
H
3
OH
H
1 2 H
2 H OH OH
3
OH H
核 糖
脱氧核糖
嘌呤：
NH2 N1 N N N
HN H2 N N O N N嘧Biblioteka ：N O腺嘌呤（A）
NH2
鸟嘌呤（ G）
二磷酸脱氧核苷
核糖核苷酸还原酶
dNDP + H2O
(dADP/dGDP/dCDP)
氧化型硫氧 S 化还原蛋白 S
NADP+
硫氧化还原蛋白还原酶 (FAD)
NADPH + H+
dNDP + ATP
激酶
dNTP + ADP
脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）的合成
磷酸酶 CTP H2O Pi CDP NADPH+H+ H2O Pi dCMP H2O 核糖核苷 酸还原酶 UDP dUDP 磷酸酶 NH3 脱氨酶 dUMP 胸苷酸合酶 核苷单磷酸激酶 dTTP 核苷二磷 酸激酶 dTDP 核糖核苷酸还原酶 dCDP NADP++H2O ATP 磷酸酶 ADP 核苷二磷酸激酶 dCTP
胰核酸酶
单核苷酸
胰、肠核苷酸酶
核苷 磷酸戊糖
H3PO4
磷酸 含氮碱（嘌呤或嘧啶）
核苷磷酸化酶
磷酸
磷酸酶
戊糖
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 体利用。 在核酸类物质的水解产物中，只有磷 酸和戊糖可被吸收利用。
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，其次为小肠和胸腺。 所
有合成反应在胞液中进行。而脑、骨髓则无法
进行此合成途径。
嘌呤碱合成的元素来源
CO2 甘氨酸
天冬氨酸 甲酰基 （N10-CHO FH4）
甲酰基 （ N10-CHO FH4 ）
O
O HN CH3 N H
HN
N H
1
O
N H
O
胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U） 胸腺嘧啶（T）