第九章 核酸的降解与核苷酸代谢
生物化学-核苷酸代谢
二、
核苷酸代谢
核苷酸代谢
核苷酸合成代谢
核苷酸分解代谢
嘌呤核苷酸 合成代谢
嘧啶核苷酸 合成代谢
嘌呤核苷酸 分解代谢
嘧啶核苷酸 分解代谢
从头合成途径 补救合成途径
核苷酸的两种合成途径
从头合成途径：指机体利用小分子化合物及一 碳单位等物质，经一系列酶促反应合成核苷酸 的过程。 补救合成途径：指机体利用碱基或核苷合成核 苷酸的过程。
阿糖胞苷
胞苷
DNA合成
磷乙天冬氨 酸
天冬氨酸
嘧啶核苷酸合成
第九章 核苷酸代谢
（Nucleotide Metabilism）
第一节 核苷酸的功能
核酸合成的原料 体内能量利用形式 生理调节物质 辅酶的组分 辅因子合成的前体物 提供磷酸基 形成代谢的活性中间物 DNA合成的原料（dATP、dGTP、dCTP、dTTP） RNA合成的原料（ATP、GTP、CTP、UTP） ATP是细胞主要能量形式 AMP、ADP和ATP等是酶的变构效应剂 cAMP和cGMP是信号转导的第二信使。 NAD+、NADP+、FAD和SHCoA都含有AMP GTP是四氢生物蝶呤合成的前体物 ATP UDP-葡糖、GDP-甘露糖等参与糖复合物合成等 CDP-胆碱、CDP-乙醇胺、CDP-二酰甘油等参与磷 脂合成 SAM是活性甲基供体 PAPS是活性硫酸供体
核酸的降解与核苷酸代谢
磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶
R-5-P PRPP PRA IMP
腺苷酸琥珀酸裂解酶
腺苷酸琥珀酸
AMP
鸟嘌呤核苷酸合成酶
黄嘌呤核苷酸
GMP
（二）、嘌呤核苷酸的补救合成途径
1.定义
利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简 单的反应，利用腺嘌呤磷酸核糖转移酶和次黄 嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，合成嘌呤核苷酸 的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。
六核苷酸，粘端切口
Bgl I
‥ ‥A G A T C T ‥‥ ‥ ‥T C T A G A ‥‥
六核苷酸，粘端切口
Eco R I Hind Ⅲ
‥ ‥G A A T T C ‥‥ ‥ ‥C T T A A G ‥‥
‥ ‥A A G C T T‥‥ ‥ ‥T T C G A A ‥‥
六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口
AMP+PPi
次
黄
嘌 次黄呤 嘌次 磷 呤（鸟+ 黄 酸 嘌P 呤HG）P嘌 核 RR T磷酸P 呤 糖 核P 糖转- 转 移鸟 酶移 I 嘌 酶 M呤 P ( + H
GPRT
PPi
鸟 嘌 呤 次黄+ 嘌次 磷 呤P （鸟黄 酸 R嘌呤P HG嘌 核 ）PRP T磷酸呤 糖 核糖- 转 转移鸟 酶移 嘌 G酶 M呤 P ( H +G PPPRiT )
生物化学之核苷酸代谢
腺嘌呤+PRPP
次黄嘌呤+PRPP
APRT
次 黄 嘌 呤 -鸟 嘌 呤 磷 酸 核 糖 转 移 酶 (HGPRT)
AMP+PPi
IMP+PPi
鸟嘌呤+PRPP
次黄嘌呤-鸟嘌呤 磷酸核糖转移酶(HGPRT)
GMP+PPi
（2）碱基与磷酸核糖合成核苷，再合成核苷酸：
核苷的合成：
碱基+1-磷酸核糖←→核苷+Pi
5、水解成尿素和乙醛酸： 尿囊酸+H2O→尿素+乙醛酸 尿囊酸酶 多数鱼类及两栖类的最终产物
6、进一步分解成NH3和CO2： 尿素+H2O→4NH3+2CO2 脲酶
（二）嘌呤核苷酸合成
* 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，经一 系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。 * 补救合成途径：利用体内游离的嘌呤或嘌 呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤 核苷酸的途径。
甲 甘 脒 酰 氨 核 酸 苷
6-MP MT X AICAR
5-氨 异 唑 基 咪 -4-氨 甲 核 酸 酰 苷
AMP 6-MP
adenine inosine
FAICAR
5-甲 胺 咪 -4-氨 酰 异 唑 甲 核 酸 酰 苷
IMP 6-MP
第九章 核苷酸代谢
H2O ATP
H2C
AIR合成酶
C HN
H N
CH NH O R-5'-P
FGAM 合成酶
ATP
Gln Glu
5-氨基咪唑-4-羧酸 核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑核苷酸 （AIR）
甲酰甘氨咪核苷酸 （FGAM）
O
C
HO
C
C H2N
N Asp
H2O
ATP
CH
N
合成酶
R-5'-P
COOH O
UMP
ATP
磷酸
核苷二磷酸还原酶
激酶 UDP
dUDP
ATP
ATP UTP
Gln Mg+
CTP合成酶
CTP
dUMP
TMP
TMP合成酶 甲基化
脱氨基
dCMP
七、核苷酸从头合成的调节
1. 嘌呤核苷酸合成的调节 2. 嘧啶核苷酸合成的调节
1. 嘌呤核苷酸合成的调节 调节方式：反馈调节和交叉调节
R-5-P ATP
FH4 NADP+
四、核苷酸转化成核苷三磷酸
核苷单磷酸激酶
（d）NMP + ATP
（d）NDP +ADP
核苷单磷酸激酶对碱基专一，对戊糖无特殊要求
核苷二磷酸激酶
生物化学_核苷酸代谢
1.嘌呤核苷酸从头合成途径 1.嘌呤核苷酸从头合成途径
合成要点： 合成要点：
合成原料：谷氨酰胺、甘氨酸、 天冬氨酸、 1. 合成原料：谷氨酰胺、甘氨酸、CO2、天冬氨酸、一碳 单位和5 单位和5'-磷酸核糖 合成的组织器官： 主要）、 ）、小肠和胸腺 2. 合成的组织器官：肝（主要）、小肠和胸腺 合成的细胞内部位： 3. 合成的细胞内部位：细胞液 关键反应的酶： 4. 关键反应的酶： 磷酸核糖焦磷酸激酶和酰胺转移酶 首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），是在5 -磷酸核糖），是在 5. 首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），是在5'-磷酸核糖-1焦磷酸的基础上逐步合成的
第二节 核酸的降解与核苷酸代谢
食物核蛋白
一、 核 酸 与 核 苷 酸 降 解
胃酸
蛋白质
核酸 （ DNA或 RNA） 核 酸 酶 （ DNA酶 或 RNA酶 ） （磷酸二酯酶） 核苷酸 （胰、肠）核苷酸酶 （磷酸单酯酶） 核苷 H 2O 水解 戊糖 H 3P O 4 核 苷 磷酸解 酶 戊 糖 -1 -磷 酸 磷 碱基
遗传缺陷 遗传缺陷
常染色体隐性遗传 常染色体隐性遗传
2．嘧啶核苷酸代谢障碍 先天性乳清 酸尿症 乳清酸磷酸核糖转移 酶 乳清酸核苷酸 遗传缺陷 遗传缺陷 乳清酸排泄多、 乳清酸排泄多、红细胞性贫 血 乳清酸排泄较多 常染色体隐性遗传 常染色体隐性遗传
核酸的降解和核苷酸代谢(1)
3.1.2 嘧啶核苷酸的生物合成
嘧啶合成的元素来源
C4
Gln→ N3
C5
氨甲酰磷酸
|
‖
CO2→ C2
C6
N1
←Asp
细菌的CPS
Gln
CO2
ADP
N-氨甲酰天冬氨酸 二氢乳清酸
乳清酸 (乳清酸尿症) 乳清酸核苷酸
乳清酸核苷酸 尿嘧啶核苷酸
(细菌直接与氨作用)
嘧啶碱的直接利用
• 尿嘧啶磷酸核糖转移酶催化尿嘧啶转变成 尿苷酸，目前尚未发现胞嘧啶磷酸核糖转 移酶。
3.1 核糖核苷酸的合成
3.1.1 嘌呤核苷酸的生物合成 • 生物中合成嘌呤核苷酸的过程：
– 先由PRPP合成次黄嘌呤核苷酸(IMP) – 再由IMP生成AMP和GMP
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 （N5,N10-CH=FH4）
谷氨酰胺 （酰胺基）
核糖核苷酸还原的自由基机制
胸腺嘧啶核苷酸的合成
尿嘧啶脱氧核苷三磷酸酶 胸腺嘧啶核苷酸合酶
胸腺嘧啶核苷酸合酶
丝氨酸羟甲基转移酶
二氢叶酸还原酶
胸腺嘧啶核苷酸合成的调节
5-氟尿嘧啶
甲氧苄啶
氨甲蝶呤
氟脱氧尿苷酸
物可 的设 靶计 位药
氨甲喋呤 氨基蝶呤 甲氧苄啶
核酸的降解与核苷酸代谢
u 负责清除多余的、结构和功能异常的核 酸，同时也可以清除侵入细胞的外源性 核酸
u 在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 u 体外重组DNA技术中的重要工具酶
第二节 核苷酸的代谢
一、核苷酸代谢的动态
氨基酸 葡萄糖 磷酸 核酸的降解
嘌呤核苷酸的抗代谢物
1. 嘌呤类似物:
OH
N
N
SH
次黄嘌呤 N
N
NN H
SH
N
N
H2N N N H
6-巯基鸟嘌呤
NN H
OH
N
N
N
NN H
6-巯基嘌呤 （6-MP）
8-氮杂鸟嘌呤
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸
6-MP
PRPP PPi
次黄嘌呤
=
IMP
（H）
MTX
NN H
次黄嘌呤核苷
O2+H2O 次黄嘌呤
OH
N
N
2H++O_.2
黄嘌呤氧化酶
2H++O_.2 OH
O2+H2O N
N
HO N N H
尿酸
O 黄嘌呤氧化酶 HO
第九章 核苷酸代谢总结
5-氨基咪唑-4-羧基 核苷酸(CAIR)
(FGAM)
HO
C
C H2N
N
CH
⑦ CO
2
羧化酶
'
R-5 -P
HOOC H2C HC NHH HOOC HOOC 2+ H2C ATP,Mg Asp
⑧
O C
O
合成酶
HO
C
C
C
N CH
H HOOC
HCN１
C
C
N
CH
H2N
N
H2N
N
R-5 -P
'
'
R-5 -P
CO2
甘氨酸
Asp
甲酰基 (一碳单位)
N1 C
2
C 6
3
C 5
4
N 7
8
C
甲炔基 (一碳单位)
N
C
N9
Gln(酰胺基)
甘氨当中站, 谷氮坐两边, 左上天冬氨, 头顶CO2
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 (一)、从头合成途径
合成的原料: CO2,甲酰基,氨基酸等
合成的场所: 肝脏的胞液 合成的过程: 两个阶段,
5-氨基咪唑-4-羧基 核苷酸(CAIR)
5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸) -甲酰胺核苷酸(SAICAR)
5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸) HOOC O -甲酰胺核苷酸(SAICAR) H2C C N C HC N H CH HOOC C O H2N N C N １ C H2N ' R-5 -P CH C ⑨ H2N HOOC 裂解酶 N HC ' R-5 -P CH 5-氨基咪唑-4-甲酰胺 COOH 核苷酸(AICAR) 延胡索酸
生物化学_09 核酸降解和核苷酸的代谢
第二节 核苷酸的降解 一、核苷酸的降解
核酸
核酸酶（磷酸二酯酶） 核酸酶（磷酸二酯酶）
核苷酸
核苷酸酶（磷酸单酯酶） 核苷酸酶（磷酸单酯酶）
核苷
核苷磷酸化酶
磷酸
嘌呤或嘧啶
戊糖-1-磷酸 戊糖 磷酸
一、核苷酸的降解 1、 核苷酸酶 （磷酸单脂酶）
水解核苷酸，产生核苷和磷酸。
O HO P OH2C O B OH OH OH 核 核核 核 核 O HO P OH2C O B OH OH 脱脱核核核核核
二、脱氧核糖核酸酶
只能水解DNA磷酸二酯键的酶。 只能水解DNA磷酸二酯键的酶。 DNA磷酸二酯键的酶 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ） 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ）： 可切割双链和单链DNA 降解产物为3 DNA， 可切割双链和单链 DNA， 降解产物为 3’ - 磷酸 为末端的寡核苷酸。 为末端的寡核苷酸。 限制性核酸内切酶： 限制性核酸内切酶： 细菌产生的、能识别并特异切割外源DNA DNA特定 细菌产生的 、 能识别并特异切割外源 DNA 特定 中的磷酸二脂键( 序列中的磷酸二脂键 对碱基序列专一） 序列中的磷酸二脂键(对碱基序列专一）的核酸内 切酶。 切酶。
尿素 OH NH2 尿囊酸酶 H2O 2H2O 尿囊酸 乙醛酸
脲酶
4NH3 + 2CO2
（海洋无脊椎动物） 海洋无脊椎动物）
第09章 核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢
核苷酸是核酸的基本结构单位。人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。因此，核苷酸不属于营养必需物质。
食物中的核酸多以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸的作用，分解成核酸与蛋白质。核酸进入小肠后，受胰液和肠液中各种水解酶的作用逐步水解（图9－l）。核苷酸及其水解产物均可被细胞吸收，但它们的绝大部分在肠粘膜细胞中又被进一步分解。分解产生的成粮被吸收而参加体内的戊精代谢；嗓呼和喷喷碱则主要被分解而排出体外。因此，实际上食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。
核苷酸在体内分布广泛。细胞中主要以5’一核苷酸形式存在，其中又以5’－A TP含量最多。一般说来，细胞中核糖核苷酸的浓度远远超过脱氧核糖核苷酸，前者约在mmol 范围，而后者只在umol水平。在细胞分裂周期中，细胞内脱氧核糖核苷酸含量波动范围较大，核糖核苷酸浓度则相对稳定。不同类型细胞中各种核苷酸含量差异很大。同一种细胞中，各种核苷酸含量虽也有差异，但核苷酸总含量变化不大。
核苷酸具有多种生物学功用：①作为核酸含成的原料，这是核苷酸最主要的功能。②体内能量的利用形式。ATP是细胞的主要能量形式。此外，GTP、UTP、GTP也均可以提供能量。③参与代谢和生理调节。某些核苷酸或其衍生物是重要的调节分子。例如，cAMP是多种细胞膜受体激素作用的第二信使；CGMP也与代谢调节有关。④组成
辅酶。例如，腺苷酸可作为多种辅酶（NAD、FAD、辅酶A等）的组成成分。⑤活化中间代谢物。核苷酸可以作为多种活化中间代谢物的载体。例如，UDP葡萄糖是合成糖原.糖蛋白的活性原料，CDP－二酰基甘油是合成磷脂的活性原料，S－腺苷甲硫氨酸是活性甲基的载体等。
核酸的降解
第九章核酸的酶促降解和核苷酸代谢
核酸在生物体内核酸酶、核苷酸酶、核苷酶等的作用下，分解为氨、尿素、尿囊素、尿囊酸、尿酸等终产物，排泄到体外。在核酸的分解过程中，产生的核糖可以沿磷酸戊糖途径代谢，产生的核苷酸及其衍生物几乎参与细胞的所有生化过程。如A TP是生物体内的通用能源；腺苷酸还是几种重要辅酶的组成成分；cAMP和cGMP作为激素作用的第二信使，是生物体内物质代谢的重要调节物质。
第一节核酸的分解代谢
动物和异养型微生物可以分泌消化酶来分解食物中的核蛋白和核酸类物质，以获得各种核苷酸、核苷及嘌呤碱、嘧啶碱和戊糖。植物一般不能消化体外的有机物质。但所有生物细胞都含有与核酸代谢有关的酶类，能使细胞内的核酸分解，促使核酸更新。在体内，核酸的分解过程如下：
嘌呤碱和嘧啶碱+ 戊糖—1—磷酸。
一、核酸的降解（解聚）
在生物体内能催化磷酸二酯键水解而使核酸解聚的酶，称为核酸酶。其中专一作用于RNA的称为核糖核酸酶（RNase）；专一水解DNA的称为脱氧核糖核酸酶（DNase）。核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶中，能水解核酸分子内部磷酸二酯键的酶称为核酸内切酶（Endonuclease）；而能从DNA或RNA以及低聚多核苷链的一端逐个水解下单核苷酸的酶称为核酸外切酶（Exonuclease)。
二、核苷酸的降解
各种单核苷酸受细胞内磷酸单酯酶或核苷酸酶的作用水解为核苷和磷酸。
核苷在核苷酶的作用下进一步分解。核苷酶的种类很多，可以分为两大类：一类是核苷磷酸化酶（Nucleoside Phosphorylase），一类是核酸水解酶（Nucleoside hydrolase）。
生化第九章
(1) UMP的合成∶
(2) CMP的合成∶ 有两条合成途径∶① UMP UDP UTP CTP CDP CMP ② 由胞嘧啶通过补救途径合成CMP
2、嘧啶核苷酸的半合成途径(补救途径)∶
米曲霉------Rnase T1，作用于RNA的G位点；Rnase T2，作用于 RNA的A位点；
(2) 脱氧核糖核酸酶(Dnase)Байду номын сангаас 此类酶中最主要的有DnaseⅠ和限制性DNA内切酶。
DnaseⅠ∶来源于牛胰脏，水解双链或单链DNA，产物为5´-磷酸 端和3´-OH末端的寡核苷酸片段的混合物。
蛇毒磷酸二酯酶(VPDase)∶从多核苷酸链的游离3´-OH端开始 逐个水解下5´-核苷酸。
牛脾磷酸二酯酶(SPDase)∶从多核苷酸链的游离5´-OH端开始逐 个水解下3´-核苷酸。
2、核酸内切酶 (1) 核糖核酸酶(Rnase)∶作用于RNA内部的磷酸二酯键。产物∶含 有5´-OH末端和3´-磷酸基末端的寡核苷酸片段或游离的3´-核苷酸 。来源∶胰脏------主要是Rnase A，它是特异性的，作用于RNA中 的C和U位点。
三、脱氧核苷酸的合成 脱氧核苷酸的合成不是以脱氧核糖为起始物，而是先合成相
核酸的降解与核苷酸的代谢
第十章 核酸的降解与核苷酸的代谢
学习要求：通过本章学习，熟悉核酸的降解过程，掌握核酸酶的分类及其作用方式；了解核苷酸分解过程及不同生物嘌呤核苷酸分解代谢的区别；了解核苷酸从头合成途径的过程，掌握合成原料及嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸的合成特点，重点掌握核苷酸合成途径的调节，熟悉补救合成途径的过程和意义；熟悉核苷酸代谢与氨基酸代谢及糖代谢的相互关系；了解核苷酸代谢的有关理论对医药及生产实践的指导意义。
动物、植物和微生物都能合成各种核苷酸，因此核苷酸与氨基酸不同，不属于营养必需物质。细胞内存在多种游离的核苷酸，它们具有多种重要的生理作用：①作为合成核酸的原料。②ATP 在生物体内能量的贮存和利用中处于中心地位，是最重要的高能化合物。此外，GTP 在能量利用方面也有一定作用。③参与代谢和代谢调节。某些核苷酸或其衍生物是重要的信息物质，如 cAMP 是多种激素作用的第二信使；cGMP 也与代谢调节有关。④组成辅酶。腺苷酸是辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ、辅酶A 和FAD 四种辅酶的组成成分。⑤活化中间代谢物。UTP 和CTP 可使代谢物NDP （核苷二磷酸）化，成为活性代谢物直接用作合成原料，如UDP-葡萄糖称为“活性葡萄糖”，是合成糖原、糖蛋白的活性原料；CDP-甘油二酯是合成磷脂的活性原料。ATP 使蛋氨酸腺苷化生成的S-腺苷蛋氨酸（SAM ）作为甲基的直接供体，是合成肾上腺素、肌酸等物质的活性原料。
第一节 核酸的酶促降解
一、核酸的降解
生物组织中的核酸往往以核蛋白的形式存在，动物和异养型微生物可分泌消化酶类分解食物或体外的核蛋白和核酸。核蛋白可分解成核酸与蛋白质，核酸由各种水解酶催化逐步水解，生成核苷酸、核苷、戊糖和碱基等，这些水解产物均可被吸收，但动物体较少利用这些外源性物质作为核酸合成的原料，进入小肠粘膜细胞的核苷酸、核苷绝大部分进一步被分解。植物一般不能消化体外的有机物。
核酸的降解与核苷酸代谢
O NH
+
环化水化酶 H 2O
NADP
Cytosine
O H2N C H N
Uracil
H2 H2 C C COOH O H3C 脱氨酶 O H2O NH3 NH N O H 胸腺嘧啶 脱氢酶 NADPH+H
+
N O H 二氢尿嘧啶
尿基丙酸酶 H 2O
H2N
H2 H2 C C COOH + NH3+CO 2 丙氨酸 O H3C
β-丙氨酸
胞嘧啶和尿嘧啶的分解代谢
胞嘧啶
胸腺嘧啶的分解代谢
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧啶
β-脲基异丁酸
β-氨基异丁酸
胞嘧啶 NH3 尿嘧啶 二氢尿嘧啶
胸腺嘧啶
β-脲基异丁酸
H2O
H2 O
CO2 + NH3
β-丙氨酸
β-氨基异丁酸 甲基丙二酸单酰CoA
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA
肝 尿素
琥珀酰CoA
TCA 糖异生
Gout
• Impaired excretion or overproduction of uric acid
尿酸排泄的削弱与过量产生
• Uric acid crystals precipitate into joints (Gouty Arthritis), kidneys, ureters (stones) • Xanthine oxidase （黄嘌呤氧化酶） inhibitors inhibit production of uric acid, and treat gout
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嘌呤核苷
嘌呤核苷酸
嘧啶碱
天冬氨酸
NH3 CO2
N C
C
C C
-OOC
CH2 CH
+
N
嘧啶环合成后+磷酸核糖
H3N
C(U)MP
COO
记忆方法
天冬氨酸右边站 臭气直往左上窜 剩余废物二氧化碳
嘧啶从头合成途径要点
嘧啶核苷酸先合成一个嘧啶环骨架，再与PRPP结合形 成嘧啶核苷酸，合成分三阶段： 1. 以CO2和谷氨酰胺在氨基甲酰磷酸合成酶II合成氨基甲 酰磷酸; 2.氨基甲酰磷酸和天门冬氨酸在天冬氨酸氨甲酰转移酶 的作用下合成 氨甲酰天冬氨酸，再经脱水、脱氢形成乳 清酸； 3.乳清酸与PRPP的5-磷酸核糖生成乳清酸核苷酸 （OMP）, 进一步脱羧生成尿嘧啶核苷酸（UMP）。
A-腺嘌呤的分解（在核苷酸或核苷水平上）
不同种类动物将尿酸直排或进行不同程度继续降解排 出体外。
H2O2在SOD（超氧化物歧化酶）或过氧化氢酶作用下 分解为H2O。
G-鸟嘌呤分解与A类似，产物也是尿酸。
脱氨基酶
黄嘌呤
尿酸
OH OH NH2 OH
HO H
HNH H N N
H2O
2
N N
H 2O
O O 2
+
3
胞嘧啶
2 +
+
+
2
3
3
第三节 核苷酸的生物合成
一 总论
二 “从头合成”中碱基各原子来源
通过放射性同位素法推断
天冬氨酸
一碳单位
N1 C2
C C N 6
5 7 8 9
CO2
甘氨酸
C N N
3
4
C
一碳单位
嘌 呤 碱
谷氨酰胺
磷酸核糖C1上逐个安插成嘌呤碱成分，形成A(G)MP。
“补救”途径 (脑和骨髓) 主要发生在肝 内外 核糖 脏，常因各种 源核 抑制物甚至生 酸分 理紧张导致其 碱基、Pi 解 中的某些酶缺 乏，影响细胞 生长。 脱氧核糖
腺苷酸代ห้องสมุดไป่ตู้珀酸合成酶
谷 氨 酰 胺 谷 氨 酸
NADH+H+ H2 O
XMP
ATP ADP+Pi
次黄嘌呤核苷酸脱氢酶
GMP
鸟苷酸合成酶
补救途径
1. 在核苷酸焦磷酸化酶作用下 腺苷酸焦磷酸化酶 腺嘌呤 + PRPP 腺苷酸 + PPi 鸟苷酸焦磷酸化酶 鸟嘌呤 + PRPP 鸟苷酸 + PPi 2. 在核苷磷酸化酶作用下，与1-磷酸核糖作用 核苷磷酸化酶 嘌呤核苷+ Pi 嘌呤 + 1-磷酸核糖 核苷磷酸激酶
“从头合成”途径（通常情况下占95%） 核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi
辅酶
核糖核苷酸
RNA
脱氧核糖核苷酸
DNA
核酸类补品原理所在 可提高康复速度
记忆法
甘氨坐中间，谷氮站两边； 左手开天门，头顶二氧碳； 两个碳单位，一边分一个。
嘌呤核苷酸合成要点
1.嘌呤核苷酸的合成不是先合成嘌呤环， 而是核糖与磷酸先合成磷酸核糖； 2.逐步由谷氨酰胺、甘氨酸、一碳基团、 CO2、及天门冬氨酸掺入碳原子或氮原子 形成嘌呤核苷酸； 3. 合成的起始物质是5-磷酸核糖-1-焦磷 酸（PRPP）
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤氧化酶
HO O
N N 核苷磷酸化酶
N Pi N 次黄嘌呤 H H H 2O 2
A-腺嘌呤
核糖-1-磷酸 H 2O 2
核糖
次黄苷 腺苷
二、嘧啶的分解 β-氨基异丁酸
OO HO H O NH 乙酸 尿嘧啶 H O CH 2 H O HO H 3 CH H HO H CH 33 NH 乙酸+3NH +2CO 3 NADPH+H CH H O NADPH+H 3 CH HN O H 胸腺嘧啶 NH2 H 2 H H2 HO H HO H H2 CO CH 2 H H β-氨基异丁酸 NADPH H NADPH H N +CO +NH N O H 2 2 O N β-丙氨酸 NH H H HO H 3 排出体外或进入有机酸 H CO22 HOCO H+NH H 代谢。 2 CO 2 3 2 NH 3
4.从PRPP到嘌呤核苷酸的合成大致经历两 个阶段； PRPP 次黄嘌呤核苷酸（IMP）
10步反应 腺苷酸代琥珀酸 （AMPS）
AMP
IMP
黄嘌呤核苷酸（XMP） GMP
腺苷酸代琥珀酸裂解酶 腺苷酸代琥珀酸 延胡索酸 （AMPS）
GDP+Pi
AMP
Mg 2+ 天冬氨酸
IMP
NAD+
GTP
4. 人类，嘌呤的主要分解产物是 A. 氨 B. 尿囊素 C. 次黄嘌呤 D. 尿素 E. 尿酸 5.人类从头合成嘧啶过程中的调节步骤涉及哪些底 物 A. 乳清酸和磷酸核糖焦磷酸 B. XMP与谷氨酰胺 C. 天冬氨酸与氨基甲酰磷 D. CO2与谷氨酰胺
6. 人类，嘧啶的主要分解产物是 A. β-丙氨酸 B. 尿囊素 C. 次黄嘌呤 D. 尿素 E. 尿酸 7. 嘧啶环的来源于 A. 天门冬氨酸、谷氨酰胺、 CO2 B. 谷氨酸、谷氨酰胺、天门冬氨酸 C. 天冬氨酸、CO2、甘氨酸 D. CO2、谷氨酰胺、苯丙氨酸 8. 嘌呤环上的四个氮原子来源于 A.天门冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸 B.天门冬氨酸、谷氨酰胺、氨 C.天门冬氨酸、甘氨酸 D.甘氨酸、谷氨酰胺、氨 E. 尿素、氨
2. 在核苷磷酸化酶作用下，与1-磷酸核糖作用 核苷磷酸化酶 尿苷+ Pi 尿嘧啶 + 1-磷酸核糖
尿苷激酶 尿苷+ATP UMP + ADP
1. 核酸完全水解后不生成 A. 磷酸 B. 胞嘧啶 C. 核糖 D. 腺苷 E. 鸟嘌呤 2.催化1-磷酸核苷降解成为核苷的过程是由哪种酶催化完成 A. 磷酸二酯酶 B.内切核酸酶 C. 磷酸化酶 D. 核苷酸酶 E. 磷酸核糖转移酶 3.嘌呤从头合成的关键步骤是 A. 由PRPP与谷氨酸合成磷酸核糖胺 B.由PRPP与谷氨酰胺合成磷酸核糖胺 C.谷氨酰胺全部加入到磷酸核糖单位中 D.N5N10甲炔四氢叶酸提供的甲酰基与甘氨酰胺核苷酸形成甲酰甘 氨酰胺核苷酸 E. CO2与氨基咪唑核苷酸生成5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸
本章小结
1.核苷酸的降解。 2.嘌呤分解产生尿酸，嘧啶分解产生 β-丙氨酸和β-氨基丁氨酸。 3.嘌呤和嘧啶碱基从头合成的原子来 源及主要合成步骤。
第九章 核苷酸代谢
第一节 核酸的降解
核酸
核酸酶
进入磷酸戊糖途径 或重新合成核酸
核苷酸
核苷酸酶
水
磷酸
核苷
解
核苷磷酸化酶
何处去？
磷酸-戊糖
碱基
分解
？ 合成
特定部位的—限制性内切酶 内切酶 DNA RNA 外切酶
第二节 碱基的分解
提问：嘌呤碱包括哪几种？ A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤
一、嘌呤的分解
UMP
一磷酸核苷激酶 ATP ADP
UDP
二磷酸核苷激酶 ATP ADP
UTP
尿嘧核苷酸经氨基化生成胞嘧啶核苷酸，在三 磷酸核苷水平上进行的：
CTP合成酶， Mg 2+
UTP CTP
谷氨酰胺 谷氨酸
ATP
ADP
补救途径
1. 在核苷酸焦磷酸化酶作用下 焦磷酸酶 尿嘧啶 + PRPP UMP + PPi