核酸降解及核苷酸代谢
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核酸降解和核苷酸代谢
R-5'-P
R-5'-P
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'-PFra bibliotekCOOH OC
HC N C H
CH2
C
H2N COOH
延胡索酸 N
CH
N
裂解酶
R-5'-P
O
C
H2N
C
C H2N
二、嘌呤核苷酸的降解
AMP
GMP
嘌呤核苷酸的结构
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
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
鸟嘌呤脱氨酶分布广
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
1. 从头合成途径
（1）尿嘧啶核苷酸的合成
2ATP 2ADP+Pi
Gln + HCO3氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
(CPS-Ⅱ )
H2N C OPO3H2 + Glu
O
氨甲酰磷酸
CO2 + NH3 + H2O
2ATP N-乙酰谷氨酸
2ADP+Pi
氨基甲酰磷酸
Pi
线粒体
鸟氨酸
瓜氨酸
鸟氨酸循环
鸟氨酸
尿素
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。
第16章 核酸的降解和核苷酸代谢
第十六章 核酸的降解和核苷酸代谢
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。这是一类在代谢上极为重要的物质，它们几乎参与细胞的所有 生化过程。
核酸降解产生核苷酸，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所合成。某些辅酶的合成与核苷酸代谢亦有 关。
核苷酸的作用： （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活性中间物。例如，UDP－ 葡萄糖和CDP－二脂酰甘油分别是糖原和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、黄素腺嘌呤二核苷 酸和辅酶A）的组分。 （5）某些核苷酸是代谢的调节物质。如cAMP和cGMP是许多种激 素引起生理效应的中间介质。
(四)由嘌呤碱和核苷合成核苷酸 生物体内除能以简单前体物质“从头合成”核苷酸外，尚能由预 先形成的碱基和核苷合成核苷酸，这是对核苷酸代谢的一种“补救” 作用，以便更经济地利用已有的成分。 前已提到，核苷磷酸化酶所催化的转核糖基反应是可逆的。在特 异的核苷磷酸化酶作用下，各种碱基可与1—磷酸核糖反应生成核苷：
二、核苷酸的降解
核苷酸水解下磷酸即成为核苷。生物体内广泛存在的磷的磷酸单酯酶对一切核苷酸都能作用，无论磷酸基在 核苷的2’、3’或5’位置上都可被水解下来。某些特异性强的磷酸单酯 酶只能水解3’—核苷酸或5’—核苷酸，则分别称为3’—核苷酸酶或 5’—核苷酸酶。
(二)胸腺嘧啶核苷酸的合成
第三节 辅酶核苷酸的生物合成 生物体内尚有多种核苷酸衍生物作为辅酶而起作用。其中重要 的有：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸、黄素 单核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸及辅酶A。这几种辅酶核苷酸可在体 内自由存在。现将其生物合成途径分别叙述如下： 一、烟酰胺核苷酸的合成
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。这是一类在代谢上极为重要的物质，它们几乎参与细胞的所有 生化过程。
核酸降解产生核苷酸，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所合成。某些辅酶的合成与核苷酸代谢亦有 关。
核苷酸的作用： （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活性中间物。例如，UDP－ 葡萄糖和CDP－二脂酰甘油分别是糖原和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、黄素腺嘌呤二核苷 酸和辅酶A）的组分。 （5）某些核苷酸是代谢的调节物质。如cAMP和cGMP是许多种激 素引起生理效应的中间介质。
(四)由嘌呤碱和核苷合成核苷酸 生物体内除能以简单前体物质“从头合成”核苷酸外，尚能由预 先形成的碱基和核苷合成核苷酸，这是对核苷酸代谢的一种“补救” 作用，以便更经济地利用已有的成分。 前已提到，核苷磷酸化酶所催化的转核糖基反应是可逆的。在特 异的核苷磷酸化酶作用下，各种碱基可与1—磷酸核糖反应生成核苷：
二、核苷酸的降解
核苷酸水解下磷酸即成为核苷。生物体内广泛存在的磷的磷酸单酯酶对一切核苷酸都能作用，无论磷酸基在 核苷的2’、3’或5’位置上都可被水解下来。某些特异性强的磷酸单酯 酶只能水解3’—核苷酸或5’—核苷酸，则分别称为3’—核苷酸酶或 5’—核苷酸酶。
(二)胸腺嘧啶核苷酸的合成
第三节 辅酶核苷酸的生物合成 生物体内尚有多种核苷酸衍生物作为辅酶而起作用。其中重要 的有：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸、黄素 单核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸及辅酶A。这几种辅酶核苷酸可在体 内自由存在。现将其生物合成途径分别叙述如下： 一、烟酰胺核苷酸的合成
生物化学下-第33章 核酸的降解与核苷酸代谢
腺苷酸琥珀酸 合成酶
磷酸核糖焦磷 酸激酶 转酰胺酶
次黄嘌呤核苷 酸脱氢酶
➢ 嘌呤核苷酸合成的抗代谢物
抗代谢物的概念:在化学结构上与正常代谢物（底物 或辅酶）结构相似，具有竞争性拮抗正常代谢的 物质。
机制:竞争性抑制或“以假乱真”方式干扰或阻断核 苷酸的合成代谢，进而阻止核酸及蛋白质的生物 合成。
尿囊酸酶
尿囊素酶
尿囊酸 （硬骨鱼类）
小 AMP 结
GMP
嘌呤碱的最终 代谢产物
I
H 黄嘌呤氧化酶
X
G
黄嘌呤氧化酶
OH
N
N
OH
HO
N
N H
尿 酸 (uric acid)
3、代谢产物
•排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类 •排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 •排尿囊酸动物：硬骨鱼类 •排尿素动物：大多数鱼类、两栖类 •某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出。 •植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物 （尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。 •微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲 酸、乙酸、乳酸、等）。
Lesch-Nyhan综合症（莱-尼综合症）：也称为自毁容貌 症，是由于次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的遗传缺陷 引起的。缺乏该酶使得次黄嘌呤和鸟嘌呤不能转换为 IMP和GMP，而是降解为尿酸，过量尿酸将导致LeschNyhan综合症。手舞足蹈，咬指咬唇强迫自残。
5、嘌呤核苷酸 生物合成的调节
（二）嘌呤核苷酸的合成
1、 从头合成的概念及部位
①定义
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 嘌呤核苷酸的途径。
②合成部位
磷酸核糖焦磷 酸激酶 转酰胺酶
次黄嘌呤核苷 酸脱氢酶
➢ 嘌呤核苷酸合成的抗代谢物
抗代谢物的概念:在化学结构上与正常代谢物（底物 或辅酶）结构相似，具有竞争性拮抗正常代谢的 物质。
机制:竞争性抑制或“以假乱真”方式干扰或阻断核 苷酸的合成代谢，进而阻止核酸及蛋白质的生物 合成。
尿囊酸酶
尿囊素酶
尿囊酸 （硬骨鱼类）
小 AMP 结
GMP
嘌呤碱的最终 代谢产物
I
H 黄嘌呤氧化酶
X
G
黄嘌呤氧化酶
OH
N
N
OH
HO
N
N H
尿 酸 (uric acid)
3、代谢产物
•排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类 •排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 •排尿囊酸动物：硬骨鱼类 •排尿素动物：大多数鱼类、两栖类 •某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出。 •植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物 （尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。 •微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲 酸、乙酸、乳酸、等）。
Lesch-Nyhan综合症（莱-尼综合症）：也称为自毁容貌 症，是由于次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的遗传缺陷 引起的。缺乏该酶使得次黄嘌呤和鸟嘌呤不能转换为 IMP和GMP，而是降解为尿酸，过量尿酸将导致LeschNyhan综合症。手舞足蹈，咬指咬唇强迫自残。
5、嘌呤核苷酸 生物合成的调节
（二）嘌呤核苷酸的合成
1、 从头合成的概念及部位
①定义
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 嘌呤核苷酸的途径。
②合成部位
生物化学-生化知识点_第八章 核酸的降解和核苷酸的代谢
第八章核酸的降解和核苷酸的代谢下册 P3878-1 核酸和核苷酸的分解代谢核酸在核酸酶（磷酸二酯酶）作用下降解成核苷酸，核苷酸在核苷酸酶（磷酸单酯酶）作用下分解成核苷与磷酸，然后再在核苷磷酸化酶作用下可逆生成碱基（嘌呤和嘧啶）和戊糖-1-磷酸。
一一一嘌呤碱的分解代谢： P390 图33-2首先在各种脱氨酶作用下水解脱去氨基（脱氨也可以在核苷或核苷酸的水平上进行），腺嘌呤脱氨生成次黄嘌呤(I)，鸟嘌呤脱氨生成黄嘌呤(X)，I和X在黄嘌呤氧化酶作用下氧化生成尿酸。
人和猿及鸟类等为排尿酸动物，以尿酸作为嘌呤碱代谢最终产物；其他生物还能进一步分解尿酸形成尿囊素、尿囊酸、尿素及氨等不同代谢产物。
尿酸过多是痛风病起因，病人血尿酸 > 7mg%，为嘌呤代谢紊乱引起的疾病。
可服用别嘌呤醇，结构见P389，与次黄嘌呤相似。
别嘌呤醇在体内先被黄嘌呤氧化酶氧化成别黄嘌呤，别黄嘌呤与酶活性中心的Mo（Ⅳ）牢固结合，使Mo（Ⅳ）不易转变成Mo(Ⅵ)，黄嘌呤氧化酶失活，使I和X不能生成尿酸，血尿酸含量下降。
一一一嘧啶碱的分解代谢：见P391 图33-3C：胞嘧啶先脱氨成尿嘧啶U，U再还原成二氢尿嘧啶后水解成β-丙氨酸。
T：胸腺嘧啶还原成二氢胸腺嘧啶后水解成β-氨基异丁酸。
8-2 核苷酸的生物合成一一一核糖核苷酸的生物合成一1一从头合成：从一些简单的非碱基前体物质合成核苷酸。
1.嘌呤核苷酸：从5-磷酸核糖焦磷酸（5-PRPP）开始在一系列酶催化下先合成五元环，后合成六元环，共十步生成次黄嘌呤核苷酸。
然后再生成A、G等嘌呤核苷酸。
2.嘧啶核苷酸：先合成嘧啶环（乳清酸），再与5-PRPP（含核糖、磷酸部分）反应生成乳清苷酸，失羧生成尿嘧啶核苷酸（UMP），再转变成其他嘧啶核苷酸。
一2一补救途径：利用已有的碱基、核苷合成核苷酸，更经济，可利用已有成分。
特别在从头合成受阻时（遗传缺陷或药物中毒）更为重要。
外源或降解产生的碱基和核苷可通过补救途径被生物体重新利用。
核酸的降解和核苷酸的代谢
二 、核苷酸的生物降解
1、嘌呤的分解
嘌呤碱包括：A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤
不同动物嘌呤代谢的最终产物也不同 人、猿以及鸟类、爬虫类和大多数昆虫：尿酸
其他哺乳动物、双翅目昆虫：尿囊素
硬骨鱼类：尿囊酸
尿囊素酶
尿酸酶
大多数鱼类、两栖类：尿素 尿囊酸酶
• 某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和 CO2排出。
Py Pu Py Py
G
A
C
U
G
A
1´
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p OH
5´
3´
RNAase I
RNAase I
RNAase T1
RNAase T1
Pu ：嘌呤
Py：嘧啶
RNA: DNA:
RNase(酶稳定、耐高温) DNase(种类多、工具酶)
作用类别：
核酸内切酶： 磷酸二酯酶，作用点在核酸内部，产 物是寡核苷酸链。 核酸外切酶： 磷酸单酯酶，作用于核酸两端，产物 是单核苷酸。
甘油醛-3-磷酸
1.核酸酶
核酸酶的分类
核糖核酸酶(RNase)：只水解RNA磷酸
根据对底物的 专一性分为
二酯键的酶（RNase）
脱氧核糖核酸酶(DNase)：只能水解
DNA磷酸二酯键的酶。
非特异性核酸酶：既可水解RNA，又
可水解DNA磷酸二酯键的核酸酶
核酸内切酶 根据切割位点分为
核酸外切酶
内切核酸酶对RNA的水解位点示意图
来自NH3 氨甲酰磷酸
来自CO2
4
C
N3
C5
C2
C6
1
N
来自天冬氨酸
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。
生物化学第33章核酸的降解和核苷酸代谢
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药物治疗
针对核酸降解和核苷酸代谢异 常的疾病，可采用药物治疗， 如使用核酸酶抑制剂、核苷酸 类似物等。
基因治疗
对于由基因突变引起的核酸降 解和核苷酸代谢异常疾病，基 因治疗是一种潜在的治疗方法 ，如通过基因编辑技术修复突 变基因。
饮食调整
饮食调整可帮助改善核苷酸代 谢异常，如减少高嘌呤食物的 摄入以降低血尿酸水平。
调节代谢
核酸降解产生的核苷酸及其代谢产物可以调节细胞 内核苷酸代谢相关酶的活性，从而影响核苷酸代谢 的速率和方向。
维持平衡
核酸降解与核苷酸代谢之间的动态平衡对于维持细 胞内核苷酸稳态至关重要，核酸降解的异常可能导 致核苷酸代谢紊乱。
核苷酸代谢对核酸降解的反馈作用
80%
产物反馈
核苷酸代谢产生的某些产物可以 反馈抑制核酸降解相关酶的活性 ，从而调节核酸降解的速率。
嘧啶核苷酸的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ谢
嘧啶核苷酸的合成
先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连生 成嘧啶核苷酸。合成的部位主要在肝 和小肠黏膜中。
嘧啶核苷酸的分解
嘧啶碱基分解代谢是先去除环外氨基生 成嘧啶，再氧化开环，最终生成CO2、 β-丙氨酸及β-氨基异丁酸等。
核苷酸代谢的调控与意义
核苷酸代谢的调控
核苷酸代谢受到多种因素的调控，包括底物浓度、酶活性、基因表达等。此外， 核苷酸代谢还与细胞周期、细胞增殖和分化等生理过程密切相关。
核苷酸代谢的意义
核苷酸是生物体内重要的组成成分，参与遗传信息的传递和表达。同时，核苷 酸也是多种生物活性物质的合成前体，如辅酶、激素等。因此，核苷酸代谢对 于维持生物体的正常生理功能具有重要意义。
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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11. 甲状腺素导致产热 甲状腺素主要参与调节体内的基础代谢率。动物肝脏组织产生过量甲状腺素时观察到氧气的消耗和热量的输出均会增加，但是组织中ATP的浓度却保持正常。对甲状腺素导致的产热现象已经提出了几种解释。一种是认为过量的甲状腺素引起了线粒体中氧化磷酸化解偶联。这一说法解释了观察到的现象了吗？另外一种解释指出这是因为甲状腺素的刺激会增加组织里ATP的利用率。这一解释合理吗？为什么？
2. 脑中谷氨酸的代谢 谷氨酸从血液运送到脑中并被转变成谷氨酰胺，然后又被释放到血液。这一转换完成了什么？它是如何发生的？实际上，与利用从血液中来的谷氨酸产生谷氨酰胺相比，脑中能够产生更多的谷氨酰胺。这些多余的谷氨酰胺是如何产生的？（提示：可以参考第18章氨基酸代谢，请注意氨对脑的毒性很大。）
3. 脂肪组织缺乏甘油激酶 甘油-3-磷酸是三酰甘油生物合成中关键的中间物。脂肪细胞专一性地合成和降解三酰甘油，会因缺乏甘油激酶而不能直接利用甘油，甘油激酶催化如下反应：甘油+ATP→甘油-3-磷酸+ADP,那么脂肪组织如何获得合成三酰甘油所需要的甘油-3-磷酸呢？请解释。
4. 锻炼时的氧气消耗 静坐的成年人每10s消耗0.05L氧气，一个短跑运动员100m比赛中在相同时间大约要消耗1L氧气。比赛结束后，运动员还要比平时多作深呼吸，比静坐的人消耗额外的4L氧气。
（a） 为什么短跑中消耗的氧气会急剧增加。
（b） 为何短跑结束之后，氧的消耗会居高不下？
5. 硫胺素缺乏和脑功能 硫胺素缺乏的个体会表现如下特征性的神经性症状：反射丧失、焦虑、意识模糊。请解释硫胺素缺乏为什么会引起脑功能变化？
9. 在格斗或追逐的情况下，肌肉和肝脏中物质代谢的差异 在格斗和追逐中，肾上腺素释放促进肝脏、心脏和骨骼肌中糖原分解。肝脏中糖原最终分解产物是葡萄糖。相比之下，骨骼肌中糖原的最终分解产物是丙酮酸。
（a） 为什么两种组织中糖原分解会产生不同的产物？
（b） 器官在格斗和追逐情况下糖原的特定的分解形式有何优势？
10. 胰岛素过量分泌：高胰岛素症 某些特征恶性肿瘤会导致胰岛β细胞过量分泌胰岛素。受影响的个体会显示颤抖、摇晃、虚弱、疲惫、出汗和饥饿等症状。
（a） 在高胰岛素症患者的肝脏内糖类氨基酸脂质代谢有什么变化？
（b） 高胰岛素症患者产生临床症状的原因是什么？说明如果这种情况持续下去为何会导致脑的损伤
(a) 血液中激素的快速灭活有何重要意义？
(b) 从血液中激素的快速灭活的角度看，在正常情况下激素水平如何保持稳定？
(c) 器官会以什么方式对循环中的激素作出可能的迅速改变？
8. 水溶性激素和脂溶性激素 从物理性质来分，激素可以分为水里溶解度较高而脂里溶解度较低的（如肾上腺素）和脂里溶解度较高而水里溶解度较低的（如类固醇激素）两类。就它们调控细胞活性的作用来看，大多数水溶性激素不会进入靶细胞内部。相比之下，大多数脂溶性激素会进入细胞而最终进入核内。请问这两类激素的溶解度、受体定位与其作用方式之间有何关系？
6. 激素浓度的重要性 在正常情况下，人肾上腺髓质以一定的速率分泌肾上腺素（C9H13NO3），使循环血液中肾上腺素浓度维持在10-10mod/L的水平。请估算以此浓度把1g肾上腺素（约一茶匙）溶解在水深2m的游泳池中，游泳池的半径需要多大？
7. 血液激素水平的调控 血液中大多数激素的半衰期是比较短的。例如，用放射性标记的胰岛素注射动物，一半激素在30s内就从血液中消失了。
核酸降解及核苷酸代谢
1. ATP和磷酸肌酸作为肌肉能量的来源 在收缩的骨骼肌中。磷酸肌酸的浓度下降而ATP的浓度大致恒定。但在一个经典的实验中，Robert Davies发现首先用1-氟-2，4-二硝基苯处理肌肉，ATP的浓度就会快速下降，但是磷酸肌酸的浓度在收缩中却保持不变。请给出一个合理的解释？
12. 激素原的功能 机体中激素以激素原合成的可能优点是什么？
13. 人体内葡萄糖的来源 一个典型的成年人每天利用大约160g葡萄糖，其中120g被大脑所利用。体内葡萄糖储备（约20g血液葡萄糖和190g糖原）可供一天利用。在储备耗竭时，请问一个饥饿的机体如何得到更多的葡萄糖？
14. 并生的ob/ob小鼠 通过仔细的外科手术，可以使两只小鼠的循环系统相连。在这种并生（parabiotic）小鼠中，由一个小鼠释放到血液中物质就会到达另一个机体。同时两只小鼠都可以独立进食。当一只ob/ob（OB基因两个拷贝都缺失）和另一只OB/OB小鼠（OB基因有两个完好拷贝）如此相连，每只小鼠的体重会如何变化？
2. 脑中谷氨酸的代谢 谷氨酸从血液运送到脑中并被转变成谷氨酰胺，然后又被释放到血液。这一转换完成了什么？它是如何发生的？实际上，与利用从血液中来的谷氨酸产生谷氨酰胺相比，脑中能够产生更多的谷氨酰胺。这些多余的谷氨酰胺是如何产生的？（提示：可以参考第18章氨基酸代谢，请注意氨对脑的毒性很大。）
3. 脂肪组织缺乏甘油激酶 甘油-3-磷酸是三酰甘油生物合成中关键的中间物。脂肪细胞专一性地合成和降解三酰甘油，会因缺乏甘油激酶而不能直接利用甘油，甘油激酶催化如下反应：甘油+ATP→甘油-3-磷酸+ADP,那么脂肪组织如何获得合成三酰甘油所需要的甘油-3-磷酸呢？请解释。
4. 锻炼时的氧气消耗 静坐的成年人每10s消耗0.05L氧气，一个短跑运动员100m比赛中在相同时间大约要消耗1L氧气。比赛结束后，运动员还要比平时多作深呼吸，比静坐的人消耗额外的4L氧气。
（a） 为什么短跑中消耗的氧气会急剧增加。
（b） 为何短跑结束之后，氧的消耗会居高不下？
5. 硫胺素缺乏和脑功能 硫胺素缺乏的个体会表现如下特征性的神经性症状：反射丧失、焦虑、意识模糊。请解释硫胺素缺乏为什么会引起脑功能变化？
9. 在格斗或追逐的情况下，肌肉和肝脏中物质代谢的差异 在格斗和追逐中，肾上腺素释放促进肝脏、心脏和骨骼肌中糖原分解。肝脏中糖原最终分解产物是葡萄糖。相比之下，骨骼肌中糖原的最终分解产物是丙酮酸。
（a） 为什么两种组织中糖原分解会产生不同的产物？
（b） 器官在格斗和追逐情况下糖原的特定的分解形式有何优势？
10. 胰岛素过量分泌：高胰岛素症 某些特征恶性肿瘤会导致胰岛β细胞过量分泌胰岛素。受影响的个体会显示颤抖、摇晃、虚弱、疲惫、出汗和饥饿等症状。
（a） 在高胰岛素症患者的肝脏内糖类氨基酸脂质代谢有什么变化？
（b） 高胰岛素症患者产生临床症状的原因是什么？说明如果这种情况持续下去为何会导致脑的损伤
(a) 血液中激素的快速灭活有何重要意义？
(b) 从血液中激素的快速灭活的角度看，在正常情况下激素水平如何保持稳定？
(c) 器官会以什么方式对循环中的激素作出可能的迅速改变？
8. 水溶性激素和脂溶性激素 从物理性质来分，激素可以分为水里溶解度较高而脂里溶解度较低的（如肾上腺素）和脂里溶解度较高而水里溶解度较低的（如类固醇激素）两类。就它们调控细胞活性的作用来看，大多数水溶性激素不会进入靶细胞内部。相比之下，大多数脂溶性激素会进入细胞而最终进入核内。请问这两类激素的溶解度、受体定位与其作用方式之间有何关系？
6. 激素浓度的重要性 在正常情况下，人肾上腺髓质以一定的速率分泌肾上腺素（C9H13NO3），使循环血液中肾上腺素浓度维持在10-10mod/L的水平。请估算以此浓度把1g肾上腺素（约一茶匙）溶解在水深2m的游泳池中，游泳池的半径需要多大？
7. 血液激素水平的调控 血液中大多数激素的半衰期是比较短的。例如，用放射性标记的胰岛素注射动物，一半激素在30s内就从血液中消失了。
核酸降解及核苷酸代谢
1. ATP和磷酸肌酸作为肌肉能量的来源 在收缩的骨骼肌中。磷酸肌酸的浓度下降而ATP的浓度大致恒定。但在一个经典的实验中，Robert Davies发现首先用1-氟-2，4-二硝基苯处理肌肉，ATP的浓度就会快速下降，但是磷酸肌酸的浓度在收缩中却保持不变。请给出一个合理的解释？
12. 激素原的功能 机体中激素以激素原合成的可能优点是什么？
13. 人体内葡萄糖的来源 一个典型的成年人每天利用大约160g葡萄糖，其中120g被大脑所利用。体内葡萄糖储备（约20g血液葡萄糖和190g糖原）可供一天利用。在储备耗竭时，请问一个饥饿的机体如何得到更多的葡萄糖？
14. 并生的ob/ob小鼠 通过仔细的外科手术，可以使两只小鼠的循环系统相连。在这种并生（parabiotic）小鼠中，由一个小鼠释放到血液中物质就会到达另一个机体。同时两只小鼠都可以独立进食。当一只ob/ob（OB基因两个拷贝都缺失）和另一只OB/OB小鼠（OB基因有两个完好拷贝）如此相连，每只小鼠的体重会如何变化？