生物化学第六章

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人体组织中只有两种是嘌呤碱发生磷 酸核糖化的酶:
一是腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT) 二是次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
(HGPRT); HGPRT较APRT活性 强。
50
嘌呤核苷酸的补救合成与疾病
HGPRT缺陷的男性儿童表现为一 种强制性的自残行为--自毁容貌 综合症,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。——莱-纳二氏(Lesch-
第六章
核苷酸代谢
1
教学目标
1、了解核酸的生物降解 2、熟悉核苷酸的降解 3、了解核苷酸代谢与疾病 4、了解嘌呤核苷酸的生物合成 5、了解嘧啶核苷酸的生物合成 6、了解脱氧核苷酸的生物合成
2
第一节
核苷酸的分解代谢
3
一、核酸的生物降解
食物中的核酸与蛋白质结合为 Nucleoprotein的形式,在胃中受 胃 酸 作 用 水 解 为 NA 和 Proteins , NA 在 小 肠 被 胰 Nuclease[ 包 括 DNase 、 RNase] 和 肠 液 中 多 核 苷 酸酶作用降解为单核苷酸,通过核 苷酸酶的进一步作用水解为核苷和 磷酸,被肠粘膜细胞吸收。
鸟嘌呤脱氨酶(guanine deaminase)的 分布较广,催化鸟嘌呤的脱氨分解,
是鸟苷酸、鸟苷及鸟嘌呤主要的脱氨途 径。
鸟嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤
黄嘌呤+NH3
15
分 解
16
AMP/GMP
[]

黄 嘌 呤 的 分 解
17
尿酸生成
18
嘌 呤 核 总苷 酸 的 结分 解 代 谢
19
的不
尿酸
分同
解生
21
痛风(Gout)
嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸,溶解 性很差,易形成尿酸钠结晶,沉积于 关节、软组织、软骨甚至肾脏等处, 也可形成尿酸的尿路结石。沉积于男 性关节腔的尿酸钠结晶被吞噬细胞吞 噬,尿酸钠通过氢键与溶酶体膜作用, 破坏溶酶体,释放的水解酶及蛋白因 子使局部生成较多致炎物质,引起痛 风性关节炎—痛风。
39
一、嘌呤核苷酸的从头合成
碳14标记的HCOOH和氮15标记的氨基酸与 鸽肝匀浆物共培养,得到Pu环各元素 的来源,1950s由J.Buchanan和 G.Robert Greenberg提出 Hypoxanthine de novo synthesis 假说,并证明Hypoxanthine Nt是 Ade-Nt及Gua-Nt合成的前体。
12
嘌呤分解中的脱氨作用
脱氨作用可以在核苷或核苷酸的水平 上进行。动物组织腺嘌呤脱氨酶含量 极少,而腺嘌呤核苷脱氨酶及腺嘌呤 核苷酸脱氨酶的活性较高,因此腺嘌 呤的脱氨分解主要在核苷或核苷酸水 平上进行。鸟嘌呤脱氨酶分布广,脱 氨分解主要在该酶的作用下进行。
13
嘌呤核苷酸分解的三级脱氨
14
鸟嘌呤脱氨
核苷酸抗代谢(antimetaboite)是指一些 人工合成的在结构上分别与嘌呤、嘧啶 及其核苷或核苷酸、氨基酸和叶酸等类 似的化合物,它们可以竞争性抑制的方 式抑制核酸与蛋白质的生物合成。
肿瘤、病毒的合成十分旺盛,这些核苷 酸抗代谢物可作为抗肿瘤、抗病毒药物 应用于临床。
36
核苷酸抗代谢物
嘌呤类似物 嘧啶类似物 核苷类似物 谷氨酰胺和天冬氨酸类似物 叶酸类似物
24
痛风治疗
治疗痛风的原则是:合理的饮食控 制;充足的水分摄入;规律的生活 制度;适当的体育活动;有效的药 物治疗;定期的健康检查。
饮食治疗[每日嘌呤摄入量不超过 150mg]。
25
常见食物的嘌呤含量范围
每100克食物嘌呤含量小于50毫克为低嘌 呤的有: 五谷类:米、麦、高梁、玉米、马铃薯、 甘薯、面条、通心粉; 蛋 类:鸡蛋、鸭蛋、皮蛋; 奶 类:牛奶、乳酪、冰琪琳; 饮 料:汽水、巧克力、可可、咖啡、麦 乳精、果汁、茶、蜂蜜、果冻;以及各种 水果、蔬菜和油脂 等。
6
二、核苷酸的生化作用
1、构成核酸的基本单位 2、储存能量,三磷酸核苷酸[ATP、CTP、GTP、
UTP等] 3、参与代谢和生理调节:许多代谢过程受
到体内ATP、ADP或AMP水平的调节,cAMP(或 cGMP)是多种激素调节作用的第二信使 4、组成辅酶,如腺苷酸可作为NAD+、NADP+、 FMN、FAD及CoA等的组成成分。
主要
10
嘌呤碱的分解
不同生物嘌呤碱的分解能力不同, 代谢产物也不同,人和猿类及一 些排尿酸的动物(鸟类、某些爬 行类和昆虫)嘌呤的代谢产物为 尿酸。而其他生物可以分解嘌呤 为多种不同产物。
11
嘌呤碱的分解
嘌呤碱的分解首先是在各种脱 氨酶的作用下脱去氨基 。Ade 和Gua分别生成次黄嘌呤和黄嘌 呤,进一步代谢生成尿酸。
7
概述
生物体普遍存在的磷酸单酯酶或 核苷酸酶可催化核苷酸的水解, 而特异性强的磷酸单酯酶只能水 解3’-Nt或5’-Nt。 催化核苷水解的酶有2类,即核 苷磷酸化酶和核苷水解酶
8
局限,只对核 糖Ns发生作用
广泛存在, 反应可逆
核 苷 酸 及 核 苷 分 解
9
一、嘌呤核苷酸的降解
主要 主要
动物中基 本不发生
47
二、核苷酸的补救合成途径
嘌呤核苷酸的补救合成有两条途径: 第1种是通过特异的磷酸核糖转移酶的
作用,由PRPP提供磷酸核糖,使游离 的嘌呤碱发生磷酸核糖化作用而生成 嘌呤核苷酸。(较重要) 第2种是嘌呤核苷在5-羟基发生磷酸化 生成嘌呤核苷酸。
48
嘌呤核苷酸的补救合成
49
嘌呤核苷酸的补救合成的酶
44
由IMP合成AMP和GMP
腺苷琥珀
裂解酶
酸合成酶
脱氢酶
羽田杀菌素OHC-N(OH)-CH2-COOH
合成酶
45
嘌呤核苷酸合成的调节
46
核苷酸合成与疾病治疗
许多化疗试剂的靶是核苷酸合成途 径的酶。肿瘤细胞比绝大多数正常 细胞生长快,需要合成更多的核苷 酸作为DNA和RNA合成的前体,因此 较正常细胞对核苷酸合成抑制剂更 为敏感。一系列化疗试剂通过抑制 核苷酸合成途径的一个或多个酶起 作用。
65
脱氧核糖核苷酸的合成
除需还原酶外,还需另两种氧还蛋白 参与,即硫氧还蛋白(thioredoxin) 和谷氧还蛋白(glutaredoxin)。产 物为dNDP。 进一步在激酶的作用下形成相应的 dNTP。
29
二、嘧啶核苷酸的降解 不同生物嘧啶碱的分解过程也不一
样,一般情况下含氨基的嘧啶要 先水解脱去氨基,脱氨基也可以 在核苷或核苷酸水平上进行。
30
尿嘧啶、胞嘧啶分解
31
胸 腺 嘧 啶 的 分 解
32
嘧啶分解
33
嘧啶还原途径的分解
34
嘧啶氧化途径的分解
35
三、核苷酸抗代谢antimetaboite
40
嘌呤核苷酸的从头合成原料 -D-ribose-5-P, ATP, Gln, Asp,
Gly,GTP,一碳单位, CO2等。 另需辅助因子:
Mg2+, Mn2+, NAD+, FH4
41
嘌呤环元素的来源
“一碳”
“一碳”
42
IMP合成的过程
合成中先生成IMP,继而合成 AMP和GMP。
(参看课P486/488图)
62
乳清酸尿症 oroticaciduria
乳清酸尿症是一种常染色体隐性遗传病, 患者体内嘧啶核苷酸从头合成酶缺陷。该 病症分两种类型:一型缺乏乳清酸磷酸核 糖转移酶和乳清酸核苷酸脱羧酶;尿中排 出多量乳清酸。患者出现发育不良,巨幼 红细胞性贫血症。二型只缺乏乳清酸核苷 酸脱羧酶,尿中出现乳清酸核苷酸和少量 乳清酸。二者均易发生感染。
尿囊素
产物
物嘌
尿囊酸
不呤
同核
尿素

氨[铵]

20
尿酸与疾病
嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝脏、小肠及肾脏 中进行。生理情况下嘌呤合成与分解处于相对 平衡状态,尿酸的生成与排泄也较恒定。正常 人血浆中尿酸含量约0.12-0.36mmol/L,男性平 均0.27mmol/L ,女性平均0.21mmol/L 。当体 内核酸大量分解(白血病、恶性肿瘤等)或食入 高嘌呤食物时,血中尿酸水平升高,超过 0.48mmol/L时,尿酸盐过饱和形成结晶,沉积 于关节、软组织、软骨及肾等处,而导致关节 炎、尿路结石及肾疾患,称为痛风症。
63ຫໍສະໝຸດ Baidu
二、嘧啶核苷酸的补救合成
UMP磷酸核糖基转移酶
Ura+PRPPUMP+PPi 尿嘧啶磷酸化酶
Ura+1-P-RUridine+Pi 尿苷激酶
Uridine+ATPUMP+ADP
Cytosine不能与PRPP作用。
64
脱氧核糖核苷酸的合成
以核糖核苷酸为原料,通过Nt reductase将核糖分子还原为脱 氧核糖。核糖核苷酸必须先行转 化为二磷酸核苷酸(NDP)水平,再 还原为脱氧核苷二磷酸水平。
43
IMP
的 全 程 合 成
PRA: 5-磷酸核糖胺; GAR: 5-甘氨酰胺核苷酸; FGAR: 5-甲酰甘氨酰胺核苷 酸 FGAM: 5-甲酰甘氨眯核苷酸 ;AIR: 5-氨基咪唑核苷酸 CAIR: 5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸 ;SAICAR: 5-氨基咪唑-4-甲酰胺 AICAR: 5-氨基咪唑-4-甲酰基核苷酸; FAICAR: 5-甲酰基咪唑-4-甲酰基核苷酸
从头合成首先合成UMP,然后由
它转变为其它嘧啶核苷酸。
合成的原料有氨基甲酰磷酸和天冬 氨酸
55
嘧啶环元素的来源
56
氨甲酰磷酸合成氨甲酰Asp
57
乳 清 酸 的 合 成
58
乳清酸合成UMP
59
由嘧
乳啶
清核
酸苷
合酸
成的
UTP CTP


程 合


60
UTP合成CTP
61
嘧 啶 核 苷 酸 合 成 的 调 节
37
第二节
嘌呤核苷酸的生物合成
38
概述
可以通过两条完全不同的途径进行,
1、补救途径由现成的核苷或游离的碱 基、磷酸、戊糖在酶的作用下直接合 成Nt—Salvage Pathway
2、从头合成或由磷酸戊糖先和尚未完 成的Pu或Py环结合,在未完成的环上 添加必要的部分,然后闭合成环— De novo Synthesis。
26
常见食物的嘌呤含量范围
每100克食物中含50毫克—150毫克嘌呤 的为中嘌呤有: 肉 类:鸡肉、猪肉、牛肉、羊肉、鱼、 虾、螃蟹; 豆 类:黑豆、绿豆、红豆、花豆、碗 豆、菜豆、豆干、豆腐以及笋干、金针、 银耳、花生、腰果、芝麻等。
27
常见食物的嘌呤含量范围
每100克食物中含150毫克--500毫克嘌呤的食 物为高嘌呤有: 豆苗、黄豆芽、芦笋、菜花、紫菜、香菇、 乌鱼、鲨鱼、鳕鱼、海鳗、动物肝、肾、肠 等、蚌蛤、干贝/带鱼、扁鱼干、沙丁鱼、 蛤蜊、牡蛎、链鱼、鸡汤、肉汤等。 每100克食物中大于500毫克嘌呤:小鱼干、 乌鱼皮、酵母粉等。
22
痛 风 的 尿 酸 钠 晶 体
23
痛风检测
诊断痛风最简便而有价值的实验室检查是血 尿酸测定。血尿酸升高是诊断痛风最直接的 实验室检查依据,也是确诊的必备条件。急 性发作期绝大多数病人血清尿酸含量升高。 一般采用尿酸酶法测定。除血尿酸测定外, 也可测定尿酸含量,关节腔穿刺检查,血、 尿常规检查,血沉检查,痛风石内容物检查, X线摄片检查。
Nyhan) 综合症(自毁容貌综合症)
51
自毁容貌综合症机理
52
本节小结
1、飘呤核苷酸的从头合成 2、嘌呤核苷酸的补救合成 3、嘌呤核苷酸的生物合成调节 4、嘌呤核苷酸的生物合成与疾病
53
第二节
嘧啶核苷酸的生物合成
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一、嘧啶核苷酸的从头合成
首先合成嘧啶环,然后与PRPP 中的磷酸核糖连接起来形成嘧啶 核苷酸。
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高嘌呤食物
① 豆类及蔬菜类:黄豆、扁豆、紫菜、香菇。 ② 肉类:肝(猪肝、牛肝、鸡肝、鸭肝、鹅肝)、 肠(猪肠、牛肠、鸡肠、鸭肠、鹅肠)、心(猪心、 牛心、鸡心、鸭心、鹅心)、肚与胃(猪肝、牛肝、 鸡胃、鸭胃、鹅胃)、肾(猪肾、牛肾)、肺脑、 胰、肉脯、浓肉汁、肉馅等。 ③ 水产类:鱼类(鱼皮、鱼卵、鱼干、沙丁鱼、风 尾鱼、鲭鱼、鲢鱼、乌鱼、鲨鱼、带鱼、吻仔鱼、 海鳗、扁鱼干、鲳鱼)、贝壳类(蛤蜊、牡蛎、蛤 子、蚝、淡菜、干贝)、虾类(草虾、金勾虾、小 虾、虾米)、海参。 ④ 其他:酵母粉、各种酒类(尤其是啤酒)。
4
一、核酸的生物降解(续) 肠粘膜细胞中的核苷进一步被水
解戊糖和碱基,戊糖被吸收后 参加体内糖代谢,嘌呤碱和嘧 啶碱绝大部分被分解为尿酸等 物质排出体外。
5
核酸酶(Nuclease)
核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水 解酶,包括核糖核酸酶(RNase)和 脱氧核糖核酸酶(DNase),其中能 水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又 称为核酸内切酶(endonuclease), 从核酸的一端逐个水解下核苷酸的 酶称为核酸外切酶(exonuclease)。
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