核酸降解与核苷酸代谢
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2020/9/26
环上原子来源
CO2
天冬氨酸 甲酰基
（一碳单位）
甘氨酸
甲酰基 （一碳单位）
2020/9/26
谷氨酰胺 （酰胺基）
• 合成过程 1. IMP （inosine monophosphate）的合成 2. AMP和GMP的生成
2020/9/26
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）
2020/9/26
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
AMP
GMP
嘌呤核苷酸合成特点
先形成IMP，然后在单磷酸的水平上转变成 AMP、GMP。 IMP合成从5-P-核糖开始的，在ATP参与下先 形成PRPP
尿酸
次黄嘌呤
别嘌呤醇
O
C
N
HN
C
CH
HC
C
N
N H
Hypoxanthine
次黄嘌呤
2020/9/26
O
C
HN
C
HC
C
N
H C
N N H
Allopurinol
别嘌呤醇
化疗药物
三、嘧啶核苷酸的分解
核苷酸酶
嘧啶核苷酸
核苷
PPi
1-磷酸核糖
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ核苷磷酸化酶
嘧啶碱
2020/9/26
NH2 H 2O
N
O NH3
HN
ON H
胞嘧啶
ON H
尿嘧啶
O CH3
HN
ON H 胸腺嘧啶
β-脲 基 丙 酸
HOOC
NH2 CH2
O
N CH2
H
H 2O
HOOC
NH2 CH CH3
O
N C H 2 β-脲 基 异 丁 酸
H
H 2O
2020/9/26
H 2N
CH2 CH2 COOH
CO 2 + NH3 H2N
CH2
CH COOH CH3
第十三章 核酸分解与核苷酸代谢
2020/9/26
【目的与要求】
掌握核酸的酶促降解 熟悉核苷酸的分解 了解核苷酸的生物合成
2020/9/26
食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核苷酸 ，再在相关酶作用下，分解产生嘌呤/嘧啶、核糖/脱 氧核糖和磷酸，然后被吸收。
吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少 部分可再利用，合成核苷酸。
GMP
嘌呤核苷酸的结构
2020/9/26
AMP GMP
H(I) 黄嘌呤氧化酶
（次黄嘌呤）
X
G
（黄嘌呤）
黄嘌呤 氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
2020/9/26
2020/9/26
腺嘌呤脱氨酶含量极少 腺苷脱氨酶和腺苷酸脱氨酶活性较高
腺嘌呤脱氨基主要在 核苷和核苷酸水平
2020/9/26
鸟嘌呤脱氨酶分布广
核苷磷酸解酶
核苷+ H3PO4
嘌呤（或嘧啶）+ 1-磷酸戊糖
（核苷磷酸化酶存在广泛）
2020/9/26
核 合成→
苷
酸
→DNA/RNA →活性中间物 如UDPG →能量载体 如ATP等 →辅酶/基 如FAD、NAD、CoA等 →调节物质 如cAMP等 →降解
2020/9/26
二、嘌呤核苷酸的降解
AMP
磷酸戊糖途径
甘油醛-3-磷酸
第一节 核酸的酶促降解
➢ 核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶, 按其作用位置分为:
一、核酸外切酶
作用于核酸链的末端（3’端或5’端），逐个 水解下核苷酸。 脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA 核糖核酸外切酶:只作用于RNA
2020/9/26
某些核酸外切酶对RNA、DNA均有作用：
β-丙 氨 酸
β-氨 基 异 丁 酸
排泄，进入TCA
第三节 核苷酸的生物合成
从头合成途径----利用磷酸核糖、氨基酸、一碳 单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促 反应，合成核苷酸的途径。
补救合成途径----利用体内游离的碱基或核苷， 经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。
2020/9/26
EcoRI：
5‘——G A A T T C——3’ 5’——G
A A T T C——3’
3‘——C T T A A G——5‘ 3‘——C T T A A
G——5‘
HindII： 5‘—— G T Py Pu A C ——3’ 5‘——G T Py 3‘—— C A Pu Py T G ——5’ 3’——C A Pu
各个原子在PRPP的C1上逐渐加上去的。先形成右 环，再形成左环。
四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体 PRPP是5-磷酸核糖的活性供体
2020/9/26
1. IMP的合成
P O CH 2
鸟嘌呤脱氨基主要 在碱基水平
嘌呤类在核苷酸、核苷和碱基三个水平上的降解
某些生物体内，嘌呤的脱氨基和氧化作用可 在核苷酸、核苷和碱基三个水平上进行。
2020/9/26
尿酸在不同生物体内的继续分解 嘌 呤 代 谢 的 最 终 产 物
2020/9/26
痛风症 ------尿酸沉积
鸟嘌呤
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤
因此，核酸不是必要营养成分
核苷酸的从头合成概况 5-磷酸核糖
PRPP
Gln
Gly 一碳单位
Gln CO2 Asp
一碳单位
IMP
GMP
AMP
GTP 2020/9/26
ATP
CO2 + Gln 氨基甲酰磷酸
Asp 乳清酸
UMP dTMP
UTP CTP
一、嘌呤核苷酸的合成
（一）从头合成
•合成部位
肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器 官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进 行此合成途径。
人和动物所需核酸无须直接依赖于食物，只要 食物中有足够的磷酸盐，、糖和蛋白质，核酸就能在 体内正常合成。
2020/9/26
磷酸单脂酶
核酸 核酸酶 单核苷酸 （核苷酸酶） 核苷
核苷磷酸化酶
核苷酶
嘧啶/嘌呤 嘧啶/嘌呤 核糖/脱氧核糖
核糖-1-磷酸 脱氧核糖-1-磷酸 醛缩酶
2020/9/26
核糖-5-磷酸 乙醛
牛脾磷酸二酯酶 产生3-核苷酸
2020/9/26
蛇毒磷酸二酯酶 产生5-核苷酸
二、核酸内切酶:
从核酸分子内部切断3’,5’-磷酸二酯键。
➢ 限制性内切酶
细菌细胞内存在的一类能识别并水解外源 双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割DNA， 常作为工具酶。
2020/9/26
限制性内切酶 Restriction endonuclease
Pu A C——3‘ Py T G——5’
限制酶-----识别回文序列
2020/9/26
----只降解异源DNA
第二节 核苷酸的分解降解
一、核苷酸的分解
核苷酸酶
核苷酸 + H2O
核苷+Pi
核苷 + H2O 核苷水解酶 嘌呤（或嘧啶）+戊糖
（核苷水解酶主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起
作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）
环上原子来源
CO2
天冬氨酸 甲酰基
（一碳单位）
甘氨酸
甲酰基 （一碳单位）
2020/9/26
谷氨酰胺 （酰胺基）
• 合成过程 1. IMP （inosine monophosphate）的合成 2. AMP和GMP的生成
2020/9/26
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）
2020/9/26
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
AMP
GMP
嘌呤核苷酸合成特点
先形成IMP，然后在单磷酸的水平上转变成 AMP、GMP。 IMP合成从5-P-核糖开始的，在ATP参与下先 形成PRPP
尿酸
次黄嘌呤
别嘌呤醇
O
C
N
HN
C
CH
HC
C
N
N H
Hypoxanthine
次黄嘌呤
2020/9/26
O
C
HN
C
HC
C
N
H C
N N H
Allopurinol
别嘌呤醇
化疗药物
三、嘧啶核苷酸的分解
核苷酸酶
嘧啶核苷酸
核苷
PPi
1-磷酸核糖
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ核苷磷酸化酶
嘧啶碱
2020/9/26
NH2 H 2O
N
O NH3
HN
ON H
胞嘧啶
ON H
尿嘧啶
O CH3
HN
ON H 胸腺嘧啶
β-脲 基 丙 酸
HOOC
NH2 CH2
O
N CH2
H
H 2O
HOOC
NH2 CH CH3
O
N C H 2 β-脲 基 异 丁 酸
H
H 2O
2020/9/26
H 2N
CH2 CH2 COOH
CO 2 + NH3 H2N
CH2
CH COOH CH3
第十三章 核酸分解与核苷酸代谢
2020/9/26
【目的与要求】
掌握核酸的酶促降解 熟悉核苷酸的分解 了解核苷酸的生物合成
2020/9/26
食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核苷酸 ，再在相关酶作用下，分解产生嘌呤/嘧啶、核糖/脱 氧核糖和磷酸，然后被吸收。
吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少 部分可再利用，合成核苷酸。
GMP
嘌呤核苷酸的结构
2020/9/26
AMP GMP
H(I) 黄嘌呤氧化酶
（次黄嘌呤）
X
G
（黄嘌呤）
黄嘌呤 氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
2020/9/26
2020/9/26
腺嘌呤脱氨酶含量极少 腺苷脱氨酶和腺苷酸脱氨酶活性较高
腺嘌呤脱氨基主要在 核苷和核苷酸水平
2020/9/26
鸟嘌呤脱氨酶分布广
核苷磷酸解酶
核苷+ H3PO4
嘌呤（或嘧啶）+ 1-磷酸戊糖
（核苷磷酸化酶存在广泛）
2020/9/26
核 合成→
苷
酸
→DNA/RNA →活性中间物 如UDPG →能量载体 如ATP等 →辅酶/基 如FAD、NAD、CoA等 →调节物质 如cAMP等 →降解
2020/9/26
二、嘌呤核苷酸的降解
AMP
磷酸戊糖途径
甘油醛-3-磷酸
第一节 核酸的酶促降解
➢ 核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶, 按其作用位置分为:
一、核酸外切酶
作用于核酸链的末端（3’端或5’端），逐个 水解下核苷酸。 脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA 核糖核酸外切酶:只作用于RNA
2020/9/26
某些核酸外切酶对RNA、DNA均有作用：
β-丙 氨 酸
β-氨 基 异 丁 酸
排泄，进入TCA
第三节 核苷酸的生物合成
从头合成途径----利用磷酸核糖、氨基酸、一碳 单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促 反应，合成核苷酸的途径。
补救合成途径----利用体内游离的碱基或核苷， 经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。
2020/9/26
EcoRI：
5‘——G A A T T C——3’ 5’——G
A A T T C——3’
3‘——C T T A A G——5‘ 3‘——C T T A A
G——5‘
HindII： 5‘—— G T Py Pu A C ——3’ 5‘——G T Py 3‘—— C A Pu Py T G ——5’ 3’——C A Pu
各个原子在PRPP的C1上逐渐加上去的。先形成右 环，再形成左环。
四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体 PRPP是5-磷酸核糖的活性供体
2020/9/26
1. IMP的合成
P O CH 2
鸟嘌呤脱氨基主要 在碱基水平
嘌呤类在核苷酸、核苷和碱基三个水平上的降解
某些生物体内，嘌呤的脱氨基和氧化作用可 在核苷酸、核苷和碱基三个水平上进行。
2020/9/26
尿酸在不同生物体内的继续分解 嘌 呤 代 谢 的 最 终 产 物
2020/9/26
痛风症 ------尿酸沉积
鸟嘌呤
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤
因此，核酸不是必要营养成分
核苷酸的从头合成概况 5-磷酸核糖
PRPP
Gln
Gly 一碳单位
Gln CO2 Asp
一碳单位
IMP
GMP
AMP
GTP 2020/9/26
ATP
CO2 + Gln 氨基甲酰磷酸
Asp 乳清酸
UMP dTMP
UTP CTP
一、嘌呤核苷酸的合成
（一）从头合成
•合成部位
肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器 官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进 行此合成途径。
人和动物所需核酸无须直接依赖于食物，只要 食物中有足够的磷酸盐，、糖和蛋白质，核酸就能在 体内正常合成。
2020/9/26
磷酸单脂酶
核酸 核酸酶 单核苷酸 （核苷酸酶） 核苷
核苷磷酸化酶
核苷酶
嘧啶/嘌呤 嘧啶/嘌呤 核糖/脱氧核糖
核糖-1-磷酸 脱氧核糖-1-磷酸 醛缩酶
2020/9/26
核糖-5-磷酸 乙醛
牛脾磷酸二酯酶 产生3-核苷酸
2020/9/26
蛇毒磷酸二酯酶 产生5-核苷酸
二、核酸内切酶:
从核酸分子内部切断3’,5’-磷酸二酯键。
➢ 限制性内切酶
细菌细胞内存在的一类能识别并水解外源 双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割DNA， 常作为工具酶。
2020/9/26
限制性内切酶 Restriction endonuclease
Pu A C——3‘ Py T G——5’
限制酶-----识别回文序列
2020/9/26
----只降解异源DNA
第二节 核苷酸的分解降解
一、核苷酸的分解
核苷酸酶
核苷酸 + H2O
核苷+Pi
核苷 + H2O 核苷水解酶 嘌呤（或嘧啶）+戊糖
（核苷水解酶主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起
作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）