生物化学 第十四章核酸降解与核苷酸代谢
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
氨甲酰磷酸 + 2ADP + Pi + Glu （2）氨甲酰磷酸+Asp 转氨甲酰酶
氨甲酰天冬氨酸 + Pi （3）氨甲酰天冬氨酸 二氢乳清酸酶
二氢乳清酸 + H2O
（4）二氢乳清酸+NAD+ 二氢乳清酸脱氢酶
乳清酸 + NADH + H+
（5）乳清酸+ 5-磷酸核糖焦磷酸焦磷酸化
延胡索酸 裂解酶
(9) 5-氨基-4-氨甲酰咪唑核苷酸 + N10 -甲酰FH4
转甲酰基酶
5-甲酰氨基-4-氨甲酰咪唑核苷酸 + FH4
N10-甲酰
FH4
THFA
转甲酰基酶
(10) 5-甲酰氨基-4-氨甲酰咪唑核苷酸
环水解酶
（脱水环化)
次黄嘌呤核苷酸+水
H2O
环水解酶
掌握嘌呤环元素的来源
6
7
2
核酸降解为核苷酸，核苷酸还能进一步分解， 在生物体内核苷酸可由其他化合物合成，某些 辅酶的合成与核酸的代谢亦有关。
讲授内容：
第一节 核酸的降解 第二节 核苷酸分解代谢 第三节 核苷酸的合成代谢
第四节 核苷酸代谢调控
第一节 核酸的降解
一、 核酸的消化吸收 二、 核酸降解中的酶类
⒉ 转变为尿酸
次黄嘌呤+ O2 +H2O 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤 + H2O2 黄嘌呤 + O2 + H2 O 黄嘌呤氧化酶 尿酸 + H2O2
痛风：嘌呤代谢障碍有关,
正常血液：2-6mg /100ml, 大于8mg/100ml, （男平均：5.7mg、女平均：4.3mg%）尿酸钾盐 或钠盐沉积于软组织、软骨及关节等处,形成尿 酸结石及关节炎,沉积于肾脏为肾结石,基本特 征为高尿酸血症。
黄嘌呤 氧化酶
嘌
呤
与
相 互 转 变
其 核 苷 及 核
苷
酸
的
⒊ 尿酸降解途径因物种存在差异
灵长类,鸟类,爬行类动物 哺乳类(除灵长类),腹足类 硬骨鱼 大多数鱼类,两栖类 甲壳类,咸水瓣鳃类 植物
尿酸 尿囊素 尿囊酸 尿素 氨 多种产物
不同物种的尿酸降解途径差异
尿囊酸
UDP+ATP 核苷二磷酸激酶 UTP+ADP UTP+ 谷氨酰胺+ ATP +H2O CTP合成酶
CTP+谷氨酸+ ADP+ Pi 细菌直接利用氨合成胞嘧啶核苷三磷酸 ,
动物组织由Glu供给氨基。
3、嘧啶碱和核苷合成核糖核苷酸 ——补救途径
生物体利用外源或分解代谢中产生的 嘧啶碱、核苷或嘧啶核苷合成嘧啶核 苷酸。
引起血尿酸升高的原因: 疾病引起体内嘌呤类物质大量分解;肾脏疾病使 尿酸排出受阻;长期摄入富含核酸的食物,甜面 包,肝,酵母,沙丁鱼等。
药物：别嘌呤醇
别嘌呤醇结构与次黄嘌呤相似，对黄嘌 呤氧化酶有很强的抑制作用，与酶活性 中心Mo(IV)牢固结合，自杀底物，成为 酶的灭活物，经别嘌呤醇治疗的患者排 泄黄嘌呤和次黄嘌呤以代替尿酸。 另：使用排尿药物：水杨酸、辛可芬、丙 磺舒等),减少肾小管对尿酸的重吸收） 。
尿嘧啶核苷酸：
（１）UMP磷酸核糖转移酶催化生成尿嘧啶核苷酸
U+5-磷酸核糖焦磷酸 ＵＭＰ磷酸核糖转移酶
尿嘧啶核苷酸 + PPi
(2)尿苷磷酸化酶和尿苷激酶催化形成尿嘧啶核苷酸
U + 1-磷酸核糖 尿苷磷酸化酶 尿嘧啶核苷 + Pi
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶
尿嘧啶核苷酸 + ADP
转酰胺酶 5-磷酸核糖胺+谷氨酸+PPi
Gln Glu+PPi
转酰胺酶
(2) 5-磷酸核糖胺 + 甘氨酸 + ATP 合成酶 甘氨酰胺核苷酸 +ADP +Pi
甘氨酸 ADP
ATP
Pi
合成酶
(3) 甘氨酰胺核苷酸+N5,N10-甲川FH4+水
转甲酰基酶
甲 酰甘氨酰胺核苷酸+ FH4
N5,N10甲川FH4 THFA
CDP-二脂酰甘油是磷酸甘油酯合成的中 间物。
3、ATP是生物能量代谢中通用的高能化合 物。
4、腺苷酸是三种重要辅酶：烟酰胺核苷酸 （NAD NADP)、黄素嘌呤二核苷酸（FAD)和 辅酶A（CoA）的组分。
5、某些核苷酸是代谢的调节物质。
cAMP,cGMP是许多激素引起的胞内信使
一. 嘌呤核糖核苷酸的合成
5-磷酸核糖焦磷酸开始逐步合 成次黄嘌呤核苷酸转变为腺嘌 呤核糖核苷酸和鸟嘌呤核糖核 苷酸。
5-P-核糖-PP
次黄嘌呤核苷酸
腺嘌呤核苷酸 鸟嘌呤核苷酸
1. 次黄嘌呤核苷酸的生成.
次黄嘌呤核苷酸的酶促合成过程， 主要是以鸽肝的酶系统为材料研究 清楚的。以后在其他动物、植物、 微生物中也找到类似的酶和中间产 物，由此可以推测它们的合成过程 也大致相同。
第二节 核苷酸的分解代谢
一、核苷酸的酶水解 二、嘌呤碱的分解代谢 三、嘧啶碱的分解代谢
一、核苷酸的酶水解
核苷酸降解酶：
核苷酸酶:核苷酸水解为核苷和磷酸。
核苷酸 + H2O
核苷+Pi
核苷磷酸化酶: 水解核苷为碱基和戊糖-1-
磷酸。
核苷 + 磷酸 核苷磷酸化酶 碱基 + 戊糖-1-磷 酸
9
4
1
3
5、10步环合， 8步脱延胡索酸
2. 腺嘌呤和鸟嘌呤核糖核苷酸的合成
合成酶 脱氢酶
裂解酶 合成酶
3. 嘌呤碱和核苷合成核糖核苷酸
生物体内除以简单前体物质“从 头合成”核苷酸外，可由碱基和 核苷合成核苷酸，“补救途径”。
主要的补救途径：
嘌呤碱与5-磷酸核糖焦磷酸在磷酸核糖 转移酶催化作用下形成嘌呤核苷酸
二、 核酸降解中的酶类
核酸外切酶: 非特异性的磷酸二酯酶，对DNA和RNA都起作用，催化核 酸从3’端或5’端解聚,形成 5’-核苷酸和3’-核苷酸。
核酸内切酶: 水解核酸分子内的磷酸二酯键。
限制性内切酶: 专一识别并水解外源双链DNA上特定位点的核酸内切 酶。专一性强，有的切口是齐头的而产生平头末端； 有的切口是交错的而产生彼此配对的粘性末端。限制 性内切酶是测定DNA碱基顺序和制定基因图所必须的 工具酶。
嘌呤还可在核苷磷酸化酶作用下，与1-磷酸 核糖生成嘌呤腺苷，然后再在核苷磷酸激酶 作用下，与ATP生成嘌呤核苷酸：
二. 嘧啶核糖核苷酸的合成
嘧啶核苷酸与嘌呤核苷酸合成不同。
先合成嘧啶环。
嘧啶环 + 磷酸核糖
乳氢苷酸
尿嘧啶核苷酸
⒈ 尿嘧啶核苷酸的生物合成
（1）氨甲酰磷酸的形成 Gln + 2ATP + HCO3- 合成酶Ⅱ
核苷水解酶: 水解核苷为碱基和戊糖。
存在于植物和微生物中。
核糖核苷 + H2O 核苷水解酶 碱基 + 戊糖
只对核糖核苷作用，反应不可逆。
核酸酶
核苷酸酶
核酸
核苷酸
磷酸二酯酶 磷酸单酯酶
核苷
核糖+碱基
碱基+戊糖-1-磷酸
戊糖-1-磷酸
用于核酸合成
小肠粘膜细胞
大 量
分解
二.嘌呤碱的分解
1. 脱氨
胞嘧啶核苷酸 胞嘧啶不能直接与5-磷酸核糖焦磷
酸生成胞嘧啶核苷酸
胞嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶
胞嘧啶核苷酸 + ADP
三. 脱氧核糖核苷酸的合成 ⒈ 核糖核苷酸还原酶
核 糖 核 苷 酸 还 原 酶
核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸，多在二 磷酸核糖核苷酸水平上进行。
ADP
dADP
RNA酶T2作用于RNA分子内部的5′-连接，产 物为： 3′-AMP为3′末端的核苷酸片段。
RNA酶H（内切酶）作用于RNA-DNA杂交分 子中的RNA，产生5′末端带磷酸基的单核苷酸 或寡核苷酸。
核酸酶促水解的作用部位
通过上述核酸外切酶和核酸内切酶的作 用，核酸可降解为各种单核苷酸，单核 苷酸则可进一步分解代谢。
三. 嘧啶碱的分解
核苷酸分解产物嘧啶碱可以在生物体内 进一步被分解，不同种类生物对嘧啶分 解过程也不完全相同，一般具有氨基的 嘧啶需先水解脱氨。
胞嘧啶 脱氨酶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶脱氢酶 二氢尿嘧啶 开环 β-脲基丙氨酸
NH3+ CO2 +β-丙氨酸
胸腺嘧啶分解与尿嘧啶相似
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧啶
.次黄嘌呤核苷酸的合成首先需要由 5-磷 酸核糖焦磷酸供给核苷酸的磷酸核糖部 分，在其上再完成嘌呤环的装配。
核糖-5-P + ATP 磷酸核糖焦磷酸激酶 5-P-核糖焦磷酸 + AMP
次黄嘌呤核苷酸的合成过程共有十步反 应，分成二个阶段。
第一阶段:5-氨基咪唑核苷酸的合成 （1）5-磷酸核糖焦磷酸+ 谷氨酰胺
GDP
dGDP
CDP
dCDP
UDP
dUDP
2. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成
UDP
dUDP dUMP
⒊ 利用已有碱基和戊糖合成
(1)碱基+脱氧核糖-1-P 核苷磷酸化酶
脱氧核糖核苷
(2)脱氧核糖核苷+ATP 脱氧核糖核苷激酶
酶
-co2
乳清苷酸
尿嘧啶核苷酸
CO2和谷氨酰胺合成氨基甲酰磷酸
C
由氨基甲酰磷酸开始合成尿嘧啶核苷酸
转氨 甲酰 酶
二氢 乳清 酸酶
脱氢酶
焦磷酸 化酶
脱羧酶
嘧啶环的元素来源
⒉ 胞嘧啶核糖核苷酸的合成
尿嘧啶核苷酸转变为胞嘧啶核苷酸在尿 嘧啶核苷三磷酸水平上进行.
UMP+ATP 尿嘧啶核苷酸激酶 UDP+ADP
转甲酰基酶
(4)甲酰甘氨酰胺核苷酸 +谷氨酰胺+ATP+ 水 合成酶
甲酰甘氨脒核苷酸 + 谷氨酸 + ADP + Pi
ATP ADP
Gln Glu
H2O
Pi
合成酶
(5)甲酰甘氨脒核苷酸 + ATP
合成酶
5-氨基咪唑核苷酸+ ADP + Pi
ATP
ADP Pi
合成酶
第二阶段：形成次黄嘌呤核苷酸
腺嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸
腺苷酸焦磷酸化酶
腺嘌呤核苷酸+PPi
次黄嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸
次黄苷酸焦磷酸化酶 次黄嘌呤核苷酸+PPi
鸟嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸
鸟苷酸焦磷酸化酶
鸟嘌呤核苷酸+PPi
5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）
腺嘌呤
腺嘌呤
人类该途径具重要的作用，大脑中腺嘌 呤和次黄嘌呤核苷酸合成主要依赖该途 径。
动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少， 人体中不含腺嘌呤酶，而腺嘌呤核 苷酸脱氨酶和腺嘌呤核苷脱氨酶的 活性高，腺嘌呤的脱氨可在其核苷 和核苷酸水平上进行。
黄嘌呤 尿酸
鸟嘌呤脱氨在鸟嘌呤水平上。鸟嘌呤脱氨酶 存在于动物肝、胰、肾组织中，猪肝和猪脾 中没有，但其它组织有。
鸟嘌呤核苷
鸟嘌呤
黄嘌呤
鸟嘌呤 + H2O 鸟嘌呤脱氨酶 黄嘌呤 + NH3
β-尿基异丁酸
NH3 + CO2 + β- 氨基异丁酸
胞嘧啶和尿嘧啶的分解途径
加水开环位置
5-甲基胞嘧啶和胸腺嘧啶的分解途径
加水开环位置
某些微生物体内可通过氧化作用 将嘧啶分解为尿素
书上P383巴比妥酸分子式有错误 （B谢
一. 嘌呤核糖核苷酸的合成 二. 嘧啶核糖核苷酸的合成 三. 脱氧核糖核苷酸的生成
(6) 5-氨基咪唑核苷酸+ CO2
羧化酶
5-氨基-4-羧酸咪唑核苷酸
CO2
羧化酶
(7) 5-氨基-4-羧酸咪唑核苷酸+天冬氨酸+ATP 5-氨基-4-(N-琥珀酸）氨甲酰咪唑核苷酸
合成酶
ATP Asp
ADP Pi
合成酶
(8) 5-氨基-4 -(N-琥珀酸）氨甲酰咪唑核苷酸 裂解酶 5-氨基-4-氨甲酰咪唑核苷酸 + 延胡索酸
一、核酸的消化吸收
食物中的核酸多与蛋白质结合成核蛋白。在胃 中，受胃酸的作用核蛋白可分解成核酸和蛋白 质。然后，核酸进入小肠被逐步分解。核酸是 由许多核苷酸以3′,5′-磷酸二酯键连接而成的 生物大分子。核酸分解代谢的第一步反应是水 解连接核苷酸之间的磷酸二酯键，生成低聚多 核苷酸或单核苷酸。来自胰液的核酸酶和小肠 粘膜细胞分泌的核酸酶，属于磷酸二酯酶类， 两者协同作用，使进入小肠的核酸水解成单核 苷酸。单核苷酸及其水解产物均可被细胞吸收 利用。
第十四章
核酸降解 与核苷酸代谢
核酸的基本结构单位是核苷酸，核酸代 谢与核苷酸代谢密切相关，细胞内存在 多种游离的核苷酸，是代谢中极为重要 的物质，几乎参加细胞内所有的生化过 程：
1、核苷酸是核酸生物合成的前体。
2、核苷酸衍生物是许多生物合成的中间 物。
如：UDP-葡萄糖是糖原合成的中间物。
某 些 限 制 性 内 切 酶 的 专 一 性
牛胰RNA酶Ⅰ专一水解RNA分子内部的嘧啶 核苷酸键，产物为：3′-嘧啶核苷酸和以3′-嘧 啶核苷酸结尾的寡核苷酸。
RNA酶T1（存在于霉菌）作用于RNA分子内 部的5′-连接，要求其3′-连接与鸟苷酸相连， 产物为： 3′-GMP和以3′-GMP为末端的寡核 苷酸。
氨甲酰天冬氨酸 + Pi （3）氨甲酰天冬氨酸 二氢乳清酸酶
二氢乳清酸 + H2O
（4）二氢乳清酸+NAD+ 二氢乳清酸脱氢酶
乳清酸 + NADH + H+
（5）乳清酸+ 5-磷酸核糖焦磷酸焦磷酸化
延胡索酸 裂解酶
(9) 5-氨基-4-氨甲酰咪唑核苷酸 + N10 -甲酰FH4
转甲酰基酶
5-甲酰氨基-4-氨甲酰咪唑核苷酸 + FH4
N10-甲酰
FH4
THFA
转甲酰基酶
(10) 5-甲酰氨基-4-氨甲酰咪唑核苷酸
环水解酶
（脱水环化)
次黄嘌呤核苷酸+水
H2O
环水解酶
掌握嘌呤环元素的来源
6
7
2
核酸降解为核苷酸，核苷酸还能进一步分解， 在生物体内核苷酸可由其他化合物合成，某些 辅酶的合成与核酸的代谢亦有关。
讲授内容：
第一节 核酸的降解 第二节 核苷酸分解代谢 第三节 核苷酸的合成代谢
第四节 核苷酸代谢调控
第一节 核酸的降解
一、 核酸的消化吸收 二、 核酸降解中的酶类
⒉ 转变为尿酸
次黄嘌呤+ O2 +H2O 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤 + H2O2 黄嘌呤 + O2 + H2 O 黄嘌呤氧化酶 尿酸 + H2O2
痛风：嘌呤代谢障碍有关,
正常血液：2-6mg /100ml, 大于8mg/100ml, （男平均：5.7mg、女平均：4.3mg%）尿酸钾盐 或钠盐沉积于软组织、软骨及关节等处,形成尿 酸结石及关节炎,沉积于肾脏为肾结石,基本特 征为高尿酸血症。
黄嘌呤 氧化酶
嘌
呤
与
相 互 转 变
其 核 苷 及 核
苷
酸
的
⒊ 尿酸降解途径因物种存在差异
灵长类,鸟类,爬行类动物 哺乳类(除灵长类),腹足类 硬骨鱼 大多数鱼类,两栖类 甲壳类,咸水瓣鳃类 植物
尿酸 尿囊素 尿囊酸 尿素 氨 多种产物
不同物种的尿酸降解途径差异
尿囊酸
UDP+ATP 核苷二磷酸激酶 UTP+ADP UTP+ 谷氨酰胺+ ATP +H2O CTP合成酶
CTP+谷氨酸+ ADP+ Pi 细菌直接利用氨合成胞嘧啶核苷三磷酸 ,
动物组织由Glu供给氨基。
3、嘧啶碱和核苷合成核糖核苷酸 ——补救途径
生物体利用外源或分解代谢中产生的 嘧啶碱、核苷或嘧啶核苷合成嘧啶核 苷酸。
引起血尿酸升高的原因: 疾病引起体内嘌呤类物质大量分解;肾脏疾病使 尿酸排出受阻;长期摄入富含核酸的食物,甜面 包,肝,酵母,沙丁鱼等。
药物：别嘌呤醇
别嘌呤醇结构与次黄嘌呤相似，对黄嘌 呤氧化酶有很强的抑制作用，与酶活性 中心Mo(IV)牢固结合，自杀底物，成为 酶的灭活物，经别嘌呤醇治疗的患者排 泄黄嘌呤和次黄嘌呤以代替尿酸。 另：使用排尿药物：水杨酸、辛可芬、丙 磺舒等),减少肾小管对尿酸的重吸收） 。
尿嘧啶核苷酸：
（１）UMP磷酸核糖转移酶催化生成尿嘧啶核苷酸
U+5-磷酸核糖焦磷酸 ＵＭＰ磷酸核糖转移酶
尿嘧啶核苷酸 + PPi
(2)尿苷磷酸化酶和尿苷激酶催化形成尿嘧啶核苷酸
U + 1-磷酸核糖 尿苷磷酸化酶 尿嘧啶核苷 + Pi
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶
尿嘧啶核苷酸 + ADP
转酰胺酶 5-磷酸核糖胺+谷氨酸+PPi
Gln Glu+PPi
转酰胺酶
(2) 5-磷酸核糖胺 + 甘氨酸 + ATP 合成酶 甘氨酰胺核苷酸 +ADP +Pi
甘氨酸 ADP
ATP
Pi
合成酶
(3) 甘氨酰胺核苷酸+N5,N10-甲川FH4+水
转甲酰基酶
甲 酰甘氨酰胺核苷酸+ FH4
N5,N10甲川FH4 THFA
CDP-二脂酰甘油是磷酸甘油酯合成的中 间物。
3、ATP是生物能量代谢中通用的高能化合 物。
4、腺苷酸是三种重要辅酶：烟酰胺核苷酸 （NAD NADP)、黄素嘌呤二核苷酸（FAD)和 辅酶A（CoA）的组分。
5、某些核苷酸是代谢的调节物质。
cAMP,cGMP是许多激素引起的胞内信使
一. 嘌呤核糖核苷酸的合成
5-磷酸核糖焦磷酸开始逐步合 成次黄嘌呤核苷酸转变为腺嘌 呤核糖核苷酸和鸟嘌呤核糖核 苷酸。
5-P-核糖-PP
次黄嘌呤核苷酸
腺嘌呤核苷酸 鸟嘌呤核苷酸
1. 次黄嘌呤核苷酸的生成.
次黄嘌呤核苷酸的酶促合成过程， 主要是以鸽肝的酶系统为材料研究 清楚的。以后在其他动物、植物、 微生物中也找到类似的酶和中间产 物，由此可以推测它们的合成过程 也大致相同。
第二节 核苷酸的分解代谢
一、核苷酸的酶水解 二、嘌呤碱的分解代谢 三、嘧啶碱的分解代谢
一、核苷酸的酶水解
核苷酸降解酶：
核苷酸酶:核苷酸水解为核苷和磷酸。
核苷酸 + H2O
核苷+Pi
核苷磷酸化酶: 水解核苷为碱基和戊糖-1-
磷酸。
核苷 + 磷酸 核苷磷酸化酶 碱基 + 戊糖-1-磷 酸
9
4
1
3
5、10步环合， 8步脱延胡索酸
2. 腺嘌呤和鸟嘌呤核糖核苷酸的合成
合成酶 脱氢酶
裂解酶 合成酶
3. 嘌呤碱和核苷合成核糖核苷酸
生物体内除以简单前体物质“从 头合成”核苷酸外，可由碱基和 核苷合成核苷酸，“补救途径”。
主要的补救途径：
嘌呤碱与5-磷酸核糖焦磷酸在磷酸核糖 转移酶催化作用下形成嘌呤核苷酸
二、 核酸降解中的酶类
核酸外切酶: 非特异性的磷酸二酯酶，对DNA和RNA都起作用，催化核 酸从3’端或5’端解聚,形成 5’-核苷酸和3’-核苷酸。
核酸内切酶: 水解核酸分子内的磷酸二酯键。
限制性内切酶: 专一识别并水解外源双链DNA上特定位点的核酸内切 酶。专一性强，有的切口是齐头的而产生平头末端； 有的切口是交错的而产生彼此配对的粘性末端。限制 性内切酶是测定DNA碱基顺序和制定基因图所必须的 工具酶。
嘌呤还可在核苷磷酸化酶作用下，与1-磷酸 核糖生成嘌呤腺苷，然后再在核苷磷酸激酶 作用下，与ATP生成嘌呤核苷酸：
二. 嘧啶核糖核苷酸的合成
嘧啶核苷酸与嘌呤核苷酸合成不同。
先合成嘧啶环。
嘧啶环 + 磷酸核糖
乳氢苷酸
尿嘧啶核苷酸
⒈ 尿嘧啶核苷酸的生物合成
（1）氨甲酰磷酸的形成 Gln + 2ATP + HCO3- 合成酶Ⅱ
核苷水解酶: 水解核苷为碱基和戊糖。
存在于植物和微生物中。
核糖核苷 + H2O 核苷水解酶 碱基 + 戊糖
只对核糖核苷作用，反应不可逆。
核酸酶
核苷酸酶
核酸
核苷酸
磷酸二酯酶 磷酸单酯酶
核苷
核糖+碱基
碱基+戊糖-1-磷酸
戊糖-1-磷酸
用于核酸合成
小肠粘膜细胞
大 量
分解
二.嘌呤碱的分解
1. 脱氨
胞嘧啶核苷酸 胞嘧啶不能直接与5-磷酸核糖焦磷
酸生成胞嘧啶核苷酸
胞嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶
胞嘧啶核苷酸 + ADP
三. 脱氧核糖核苷酸的合成 ⒈ 核糖核苷酸还原酶
核 糖 核 苷 酸 还 原 酶
核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸，多在二 磷酸核糖核苷酸水平上进行。
ADP
dADP
RNA酶T2作用于RNA分子内部的5′-连接，产 物为： 3′-AMP为3′末端的核苷酸片段。
RNA酶H（内切酶）作用于RNA-DNA杂交分 子中的RNA，产生5′末端带磷酸基的单核苷酸 或寡核苷酸。
核酸酶促水解的作用部位
通过上述核酸外切酶和核酸内切酶的作 用，核酸可降解为各种单核苷酸，单核 苷酸则可进一步分解代谢。
三. 嘧啶碱的分解
核苷酸分解产物嘧啶碱可以在生物体内 进一步被分解，不同种类生物对嘧啶分 解过程也不完全相同，一般具有氨基的 嘧啶需先水解脱氨。
胞嘧啶 脱氨酶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶脱氢酶 二氢尿嘧啶 开环 β-脲基丙氨酸
NH3+ CO2 +β-丙氨酸
胸腺嘧啶分解与尿嘧啶相似
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧啶
.次黄嘌呤核苷酸的合成首先需要由 5-磷 酸核糖焦磷酸供给核苷酸的磷酸核糖部 分，在其上再完成嘌呤环的装配。
核糖-5-P + ATP 磷酸核糖焦磷酸激酶 5-P-核糖焦磷酸 + AMP
次黄嘌呤核苷酸的合成过程共有十步反 应，分成二个阶段。
第一阶段:5-氨基咪唑核苷酸的合成 （1）5-磷酸核糖焦磷酸+ 谷氨酰胺
GDP
dGDP
CDP
dCDP
UDP
dUDP
2. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成
UDP
dUDP dUMP
⒊ 利用已有碱基和戊糖合成
(1)碱基+脱氧核糖-1-P 核苷磷酸化酶
脱氧核糖核苷
(2)脱氧核糖核苷+ATP 脱氧核糖核苷激酶
酶
-co2
乳清苷酸
尿嘧啶核苷酸
CO2和谷氨酰胺合成氨基甲酰磷酸
C
由氨基甲酰磷酸开始合成尿嘧啶核苷酸
转氨 甲酰 酶
二氢 乳清 酸酶
脱氢酶
焦磷酸 化酶
脱羧酶
嘧啶环的元素来源
⒉ 胞嘧啶核糖核苷酸的合成
尿嘧啶核苷酸转变为胞嘧啶核苷酸在尿 嘧啶核苷三磷酸水平上进行.
UMP+ATP 尿嘧啶核苷酸激酶 UDP+ADP
转甲酰基酶
(4)甲酰甘氨酰胺核苷酸 +谷氨酰胺+ATP+ 水 合成酶
甲酰甘氨脒核苷酸 + 谷氨酸 + ADP + Pi
ATP ADP
Gln Glu
H2O
Pi
合成酶
(5)甲酰甘氨脒核苷酸 + ATP
合成酶
5-氨基咪唑核苷酸+ ADP + Pi
ATP
ADP Pi
合成酶
第二阶段：形成次黄嘌呤核苷酸
腺嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸
腺苷酸焦磷酸化酶
腺嘌呤核苷酸+PPi
次黄嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸
次黄苷酸焦磷酸化酶 次黄嘌呤核苷酸+PPi
鸟嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸
鸟苷酸焦磷酸化酶
鸟嘌呤核苷酸+PPi
5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）
腺嘌呤
腺嘌呤
人类该途径具重要的作用，大脑中腺嘌 呤和次黄嘌呤核苷酸合成主要依赖该途 径。
动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少， 人体中不含腺嘌呤酶，而腺嘌呤核 苷酸脱氨酶和腺嘌呤核苷脱氨酶的 活性高，腺嘌呤的脱氨可在其核苷 和核苷酸水平上进行。
黄嘌呤 尿酸
鸟嘌呤脱氨在鸟嘌呤水平上。鸟嘌呤脱氨酶 存在于动物肝、胰、肾组织中，猪肝和猪脾 中没有，但其它组织有。
鸟嘌呤核苷
鸟嘌呤
黄嘌呤
鸟嘌呤 + H2O 鸟嘌呤脱氨酶 黄嘌呤 + NH3
β-尿基异丁酸
NH3 + CO2 + β- 氨基异丁酸
胞嘧啶和尿嘧啶的分解途径
加水开环位置
5-甲基胞嘧啶和胸腺嘧啶的分解途径
加水开环位置
某些微生物体内可通过氧化作用 将嘧啶分解为尿素
书上P383巴比妥酸分子式有错误 （B谢
一. 嘌呤核糖核苷酸的合成 二. 嘧啶核糖核苷酸的合成 三. 脱氧核糖核苷酸的生成
(6) 5-氨基咪唑核苷酸+ CO2
羧化酶
5-氨基-4-羧酸咪唑核苷酸
CO2
羧化酶
(7) 5-氨基-4-羧酸咪唑核苷酸+天冬氨酸+ATP 5-氨基-4-(N-琥珀酸）氨甲酰咪唑核苷酸
合成酶
ATP Asp
ADP Pi
合成酶
(8) 5-氨基-4 -(N-琥珀酸）氨甲酰咪唑核苷酸 裂解酶 5-氨基-4-氨甲酰咪唑核苷酸 + 延胡索酸
一、核酸的消化吸收
食物中的核酸多与蛋白质结合成核蛋白。在胃 中，受胃酸的作用核蛋白可分解成核酸和蛋白 质。然后，核酸进入小肠被逐步分解。核酸是 由许多核苷酸以3′,5′-磷酸二酯键连接而成的 生物大分子。核酸分解代谢的第一步反应是水 解连接核苷酸之间的磷酸二酯键，生成低聚多 核苷酸或单核苷酸。来自胰液的核酸酶和小肠 粘膜细胞分泌的核酸酶，属于磷酸二酯酶类， 两者协同作用，使进入小肠的核酸水解成单核 苷酸。单核苷酸及其水解产物均可被细胞吸收 利用。
第十四章
核酸降解 与核苷酸代谢
核酸的基本结构单位是核苷酸，核酸代 谢与核苷酸代谢密切相关，细胞内存在 多种游离的核苷酸，是代谢中极为重要 的物质，几乎参加细胞内所有的生化过 程：
1、核苷酸是核酸生物合成的前体。
2、核苷酸衍生物是许多生物合成的中间 物。
如：UDP-葡萄糖是糖原合成的中间物。
某 些 限 制 性 内 切 酶 的 专 一 性
牛胰RNA酶Ⅰ专一水解RNA分子内部的嘧啶 核苷酸键，产物为：3′-嘧啶核苷酸和以3′-嘧 啶核苷酸结尾的寡核苷酸。
RNA酶T1（存在于霉菌）作用于RNA分子内 部的5′-连接，要求其3′-连接与鸟苷酸相连， 产物为： 3′-GMP和以3′-GMP为末端的寡核 苷酸。