核酸的代谢
核酸代谢知识点总结
核酸代谢知识点总结1. 核酸的结构核酸是由核苷酸组成的生物大分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
核苷酸是由糖分子、碱基和磷酸组成的。
DNA的糖是脱氧核糖，碱基包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和嘧啶(T)四种，RNA的糖是核糖，碱基包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)四种。
2. 核酸合成核酸的合成是一个消耗能量的生化反应，而且是高度有序的反应。
核酸合成的基本过程是：选择正确的碱基、糖和磷酸组合成核苷酸，再将核苷酸依次连接成链。
核酸合成需要一些特殊的酶和辅酶的参与，如DNA聚合酶和RNA聚合酶等。
DNA的合成发生在细胞的细胞核内，RNA的合成则发生在细胞核和细胞质中的核糖体上。
3. 核酸降解核酸的降解是细胞中的垃圾处理系统，它可以消除老化或受损的DNA和RNA。
核酸的降解也是依赖特殊的酶的参与，如核酸酶和核苷酸酶等。
核酸降解生成的核苷酸可以通过嘌呤和嘧啶代谢途径再生产成新的核酸。
4. 核酸修复由于DNA容易受到外界辐射和化学物质的损害，因此细胞需要对受损的DNA进行修复，以保持基因组的稳定。
核酸的修复包括直接修复、碱基切除修复、错配修复、重组修复等多个途径。
这些修复途径需要一系列的酶和蛋白质的参与。
5. DNA复制DNA的复制是分裂细胞过程中的一个重要环节，它是确保每个新细胞都有完整的遗传信息的关键。
DNA复制是一个高度有序的过程，需要DNA聚合酶等酶的参与。
DNA复制时，双螺旋结构的DNA分子会解旋成两条单链，再依次加入对应的核苷酸，形成两条新的DNA分子。
6. RNA转录RNA转录是DNA转录成RNA的过程，在此过程中，在细胞核内RNA聚合酶在DNA模板上合成RNA分子。
RNA转录是转录过程中的第一步，不同的RNA转录产物包括mRNA、tRNA、rRNA等。
mRNA是编码蛋白质的信使RNA，tRNA是携带氨基酸的转运RNA，rRNA是核糖体上的结构RNA。
生物化学-核酸的代谢
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RNA的合成和降解
RNA合成
RNA的合成是指以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。在RNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则， 逐个添加核糖核苷酸形成RNA链。
RNA降解
RNA降解是指RNA在细胞内的分解过程。RNA降解由多种酶催化，包括核糖核酸酶和脱氨酶等。这些酶能够将 RNA分解成单核苷酸或更小的片段，以便重新利用或排出体外。
核酸具有紫外吸收特性，最大吸收峰 在260nm处，可用于核酸的定量分析。
核酸分子具有变性和复性的特点，在 一定条件下可以发生解旋和复性过程。
核酸分子具有黏性，可以形成DNA双 螺旋结构，这种黏性与DNA的长度和 浓度有关。
02
核酸的合成
DNA的复制
01
02
03
复制的起始
DNA复制起始于特定的起 始点，称为复制子或复制 起始点。
通过研究DNA损伤修复机制 的异常，可以更好地了解癌 症的发病机制，并开发出更 有效的预防和早期诊断方法 。此外，这种机制的研究也 有助于发现新的治疗靶点， 为癌症治疗提供新的思路。
病毒感染与RNA复制
要点一
总结词
RNA复制是病毒生命周期的重要环节，也是抗病毒药物的 主要作用靶点。
要点二
详细描述
病毒是一种非细胞生物，它们必须寄生在宿主细胞内才能 进行复制和繁殖。RNA复制是病毒生命周期中的关键步骤 之一，它涉及到病毒RNA的合成和转录。这个过程是由病 毒自身的酶催化完成的，而这些酶也成为抗病毒药物的主 要作用靶点。通过抑制病毒RNA复制酶的活性，可以有效 地阻止病毒的复制和传播，从而达到治疗疾病的目的。
05
核酸代谢异常与疾病
基因突变与疾病
细胞周期中核酸代谢的调控机制
细胞周期中核酸代谢的调控机制细胞周期是指细胞在从一个分裂期到下一个分裂期的过程中经历的生物学过程，这个过程通常分为G1期、S期、G2期和M期四个阶段。
细胞周期是一个非常复杂的过程，包括许多的生物化学反应和分子调节机制，其中核酸代谢是细胞周期的重要组成部分。
在细胞周期中，核酸代谢是指细胞内核酸的合成、修复和降解过程。
核酸代谢需要细胞周期中的许多酶和调节蛋白参与，这些酶和调节蛋白的表达和活性的调节对于细胞周期的正常进行至关重要。
G1阶段中开始了核酸合成的第一步，即DNA的脱氧核糖核苷酸(dNTP)的合成。
这一过程由两个酶（ribonucleotide reductase和thymidylate synthase）调控。
在S阶段，核酸合成的速度大大提高，而合成的过程是在拥有大量复制原点(DNA replication origin)的DNA中进行的，DNA的复制需要大量的dNTPs，随着复制过程的进行，dNTP的浓度会逐渐降低，因此调节dNTP的合成对S阶段的进行至关重要。
G2阶段和M阶段是核酸代谢最重要的阶段之一，这个时候细胞必须制造大量的RNA和蛋白质才能完成细胞分裂所需的各个步骤。
因此，在这两个阶段中，细胞必须调节核酸合成和RNA修复过程的速度以确保DNA的完整性和正确性。
在这个过程中，调控细胞核黄素化和乙酰丙酮酸代谢的酶对于准确实现这些调控至关重要。
总之，细胞周期中核酸代谢的调控机制是细胞分裂和细胞功能的正常实现所必须的重要组成部分。
该过程中的各个步骤需要多个酶和调控蛋白的参与，这些调控蛋白的表达和活性的精细调控对于细胞周期的正常进行至关重要。
未来的研究需要更好地理解细胞周期中核酸代谢的调控机制，以更好地理解细胞的正常分裂和相关疾病的发生和治疗。
第16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
生物化学中的核酸代谢
生物化学中的核酸代谢是一个复杂而精密的过程，它涉及到DNA和RNA的合成、修复、降解等多个方面。
核酸代谢的研究对于我们了解细胞基因表达以及疾病的发生与发展都具有重要的意义。
下面我们就来介绍一下核酸代谢的几个关键过程。
一、DNA合成DNA合成是细胞生长和分裂的基础，也是生物体遗传信息传递的重要环节。
DNA合成是通过DNA聚合酶进行的，在DNA合成的过程中，利用一条模板链合成对应的互补链。
DNA的合成是由5'到3'方向进行的，新合成的链按照碱基序列与模板链完全互补。
DNA合成的第一步是由DNA聚合酶进行DNA链伸长，这个过程需要三种成分：一个模板DNA，DNA聚合酶和核苷酸三磷酸（NTP）。
聚合酶将DNA聚合成一条新链，新链与模板链按照碱基序列完全互补。
DNA合成的第二步是在进行DNA链合成的同时，进行DNA链的校对，这个过程由DNA聚合酶和DNA连接酶完成。
它们一起构成了在链合成过程中及时检验和更正错误碱基的复杂系统。
DNA合成的最终结果是两条完全一样的DNA分子。
二、DNA修复DNA修复是指在DNA分子受到损伤后通过各种生物化学修复机制，在细胞体内进行基因组的复制和表达，以维持细胞的正常生理状态。
DNA的修复过程可以分成两个大类：直接修复和间接修复。
直接修复是指在DNA分子受到损伤后，直接通过酶催化、电子转移等化学反应将DNA分子修复到原始状态。
而间接修复则需要依靠一系列的酶和蛋白质，通过割断损坏链之后，重新合成互补的新链以达到修复的效果。
三、RNA合成RNA合成是指在细胞核内，在一段 DNA模板上，由RNA聚合酶合成RNA的过程。
RNA合成分为三个阶段：启动，加速和终止。
在RNA合成的过程中，RNA聚合酶需要结合到DNA模板上，并寻找信号序列和启动子。
这个过程是由不同的辅助蛋白质来完成的。
当RNA聚合酶找到启动子后，它会开始合成RNA链，这个过程称为加速期。
RNA合成的速率受到许多因素的影响，如激素、细胞因子等物质的影响。
第十二章 核酸代谢
点
IMP 3. 在IMP基础上完成
AMP和GMP的合成
3. 以UMP为基础, 完 成CTP, dTMP的合成
5'-P-R PRPP
IMP
CO2+Gln H2N-CO-P
OMP
总结
AMP dAMP dGMP GMPUMP dUMP CMP dCMP dTMP
ADP dADP dGDP GDP UDP dUDP CDP dCDP dTDP
腺苷+Pi
腺苷+ATP
腺苷激酶
腺苷酸+ADP
生理意义
●节省: 减少从头合成时能量和原料的消耗 ● 作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径
二、嘧啶核苷酸的合成代谢
(一)、从头合成途径
先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生
成嘧啶核苷酸.
谷氨酰胺
C
N
C
天冬氨酸
CO2 C
C
N
(一) 从头合成途径的反应过程
CDP 核糖核苷酸还原酶
dNDP dADP dGDP dUDP dCDP
TDP
dTDP
dNDP+ATP dADP+ATP dGDP+ATP dUDP+ATP
dCDP+ATP
激酶 激酶 激酶 激酶 激酶
dNTP+ADP dATP +ADP dGTP+ADP dUTP+ADP
dCTP+ADP
dUDP O
(1) 嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸
次黄嘌呤
次黄嘌呤核苷酸
90%
次黄嘌呤-鸟嘌呤
嘌呤碱 PRPP磷酸(H核G糖P转R移T酶) PPi
生物体内的核酸代谢
生物体内的核酸代谢核酸是生命的基本物质之一，它是构成遗传信息的分子。
在生物体内，核酸代谢是一种复杂的过程。
核酸代谢包括合成、降解、修复和重组等过程。
这篇文章将深入探讨这些过程的细节和重要性。
1. 核酸合成核酸的合成发生在有机体的细胞体内，经过复杂的化学反应逐步完成。
合成过程分为两个部分：核苷酸的合成和核苷酸的聚合。
在核苷酸的合成过程中，鸟嘌呤和嘌呤碱基由多步骤的反应合成，半胱氨酸代谢途径、核苷酸代谢途径等都与核苷酸合成密切相关。
在最终的核苷酸聚合过程中，由RNA合成酶、DNA合成酶等催化形成链之间的磷酸二酯键从而完成聚合。
核酸的合成过程在生命体系中，特别是在细胞的增殖和分裂过程中非常重要。
2. 核酸降解核酸降解是生物体内核酸代谢的一个非常重要的环节，它是有机体中核酸代谢平衡的重要组成部分。
在核酸降解中，核酸分解酶会将核酸通过水解反应分解为核苷和硫酸酸基或磷酸酸基。
在细胞内，核酸降解通常发生在msu, PNP和RP系统中。
在核苷酸被分解后，部分产物进一步氧化成尿酸等无机化合物排出体外或用于细胞内的能量代谢，而部分产物则再次成为新的核苷酸，参与新核酸的合成。
3. 核酸修复核酸修复是保持生命体系功能健康稳定的关键。
在核酸分子的复制、修复和维持过程中，会产生多种基因误码病变、化学损伤或者被各种生物体外因素影响而带来的一些损伤。
核酸修复包括DNA修复和RNA修复。
DNA的修复过程通过调控特定反应酶参与宿有复制错误或由内外因素产生的损伤等基因加工误编的修复。
RNA的修复则是通过特殊的修复酶介入,抑制并修正RNA分子可能的修复过程中带来的代谢损害。
4. 核酸重组核酸重组是指核酸分子发生重组以重组DNA和RNA的遗传信息，进而影响生物体的生长分裂、基因突变和进化等过程。
核酸重组通常是通过酶水解断裂核酸链和回转单链段或双链断裂并重组单链，包括基因重组、基因剪切、基因的缺失和串联等过程。
在生物体内，核酸重组是不可或缺的，通过精细的细胞调控，不断地形成新的基因、产生太多错误的套娃、解决未来的生命难题等都是核酸代谢平衡所需要的。
核酸代谢途径梳理
核酸代谢途径梳理核酸代谢是维持生物体正常功能的重要过程之一。
在细胞中，核酸代谢涉及到DNA和RNA的合成、修复以及降解等多个环节。
本文将对核酸代谢的主要途径进行梳理，以便更好地理解核酸代谢的机制与生物体的生命活动。
一、核酸的合成途径1.1 核糖核苷酸途径核糖核苷酸是RNA分子的重要组成部分，在核糖核苷酸途径中，葡萄糖通过一系列的酶催化反应，最终转化为核糖核苷酸。
这个过程主要发生在细胞质中。
1.2 脱氧核糖核苷酸途径脱氧核糖核苷酸是DNA分子的重要组成部分，在脱氧核糖核苷酸途径中，核苷酸分子通过一系列酶的作用，经过去氧糖化、脱氧、磷酸化等步骤，最终合成脱氧核糖核苷酸。
这个过程主要发生在细胞质中。
二、核酸的修复途径2.1 DNA修复DNA在复制和维护过程中容易受到各种内外因素的损伤，而DNA 修复途径起到了修复这些损伤的重要作用。
主要包括：- 错误配对修复：当DNA在复制过程中出现错误配对，一些酶能够检测和修复这些错误。
- 直接修复：对于一些较小的DNA损伤，一些酶可以直接修复DNA链。
- 核苷酸切除修复：当DNA中存在大片的损伤，核苷酸切除修复能够切除受损的部分，并合成新的DNA链。
- 重组修复：在DNA双链断裂时，重组修复能够将断裂的DNA链连接起来。
2.2 RNA修复相比于DNA，RNA一般较为不稳定，容易受到酶的降解。
然而，细胞中存在着一些RNA修复的机制。
这些机制主要包括：- RNA剪接修复：在RNA转录过程中，会产生一些结构不完整的RNA分子，而剪接修复能够修复这些不完整的RNA。
- RNA修复复合物：细胞中存在一些特定的复合物，能够识别和修复结构异常的RNA分子。
- RNA质体修复：一些特定的RNA质体能够结合到受损的RNA分子上，修复其中的错误或缺失。
三、核酸的降解途径3.1 DNA降解在细胞中，DNA需要定期降解以维持正常的基因组稳定性。
DNA降解主要通过核酸内切酶的作用完成，将DNA分子切割成较短的碎片，然后通过核酸酶和外源核酸酶的作用，最终得到游离的核苷酸。
核酸代谢
核酸合成
进一步分解
除食物核酸外，组织核酸也在不断地更新，代谢.
核苷酸的重要生理功能
1） DNA和RNA的前体 2） G的活化形式UDPG → 合成糖原（淀粉） 3）CDP-甘油二酯 合成磷脂 SAM（卵磷脂） CDP-胆碱 4）辅基：NAD+，NADP+，CoASH，FAD，FMN等 → 腺苷酸的衍生物 5）cAMP，第二信使 6）GTP，生物大分子移位反应的主动力 7）ATP,供能
二．单核苷酸的分解
核苷酸酶
核苷酸 核苷+Pi H 2O 核苷酸酶特异性不强，可水解3ˊ或5ˊ-核苷酸
核苷磷酸化(分布广) +H3PO4 嘌呤碱或嘧啶碱+戊糖-1-磷酸 +H2O 嘌呤碱或嘧啶碱 +戊糖
核苷水解酶(植物，微生物)
核苷
分解
HMS途径
三．嘌呤的分解
嘌呤最终分解产物 —尿酸（具嘌呤环， 仅取代基发生氧化） 尿酸是人，灵长类，鸟类，爬行类及大多 数昆虫的嘌呤代谢终产物。 尿中尿酸排泄量为200-400mg/d。 其它的哺乳动物终产物是尿素。
ATP ATP Gln
H2N C P O
O N N
C
OH CH2
UMP
UDP
UTP
CTP ATP 氨甲酰磷酸
H2N
CH
COOH
Asp
P490
氨甲酰磷酸
氨基甲酰转移酶
UMP
CTP
乳清酸
3、嘧啶核苷酸的补救途尿嘧啶+PRPP
尿苷酸+PPi
U-R+Pi
尿苷激酶+ATP
嘧啶+1-磷酸核糖
核酸的代谢
第十一章核酸的代谢第一节核酸降解和核苷酸代谢⏹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，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。
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⏹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：核糖核酸、脱氧核糖核酸的分解与合成。
一. 核酸的解聚和核苷酸的降解⏹核酸降解酶种类⏹核酸外切酶: 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。
⏹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⏹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。
二. 碱基降解⏹㈠. 嘌呤碱的分解⏹⒈ 脱氨⏹动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少，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。
⏹鸟嘌呤脱氨在鸟嘌呤水平上。
⏹鸟嘌呤核苷鸟嘌呤黄嘌呤尿酸⏹⒉ 转变为尿酸⏹鸟嘌呤 + H2O 鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤 + NH3⏹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,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。
核酸的酶促降解和核苷酸代谢
核酸的酶促降解和核苷酸代谢核酸是构成生物体遗传物质的重要分子之一、它们在生物体内起着关键的功能，包括存储遗传信息、传递遗传信息和参与生物体的代谢过程。
然而，核酸分子并不是永久存在的，它们会经历酶促降解和核苷酸代谢过程。
酶促降解是一种通过酶催化反应将核酸分子分解为较小的碎片的过程。
这一过程在细胞中起着至关重要的作用，因为它能够控制细胞内的核酸浓度，并对细胞进行修复和调控。
具体而言，核酸的酶促降解主要通过核酸酶参与。
核酸酶可以识别特定的核酸分子，切割磷酸二酯键并将其分解成较小的碎片。
酶促降解的过程是高度调控的，这意味着细胞可以根据需要来降解核酸分子。
核酸酶的酶促降解反应可以发生在DNA和RNA分子上。
在DNA分子中，核酸酶可以通过识别特定的序列或结构来切割DNA链。
这些酶可以在DNA复制、修复和重组过程中发挥重要的作用。
在RNA分子中，核酸酶则可以通过识别特定的次级结构来切割RNA链。
这些酶在RNA降解和剪接等过程中起着关键作用。
核苷酸的合成通常发生在两个方向上。
一方面，细胞通过核苷酸合成途径将脱氧核苷酸和核苷酸合成为DNA和RNA的单体。
这些途径包括脱氧核苷酸合成途径和核苷酸合成途径。
另一方面，细胞还可以通过核苷酸分解途径将核苷酸分解为核苷和磷酸。
这些途径包括核苷酸降解途径和氨基酸代谢途径。
核酸酶和核苷酸代谢的失调会导致DNA和RNA的不稳定和降解，影响细胞的正常功能。
此外，核苷酸代谢紊乱还与多种人类疾病的发生和发展密切相关。
因此，研究核酸的酶促降解和核苷酸代谢机制对于理解生物体的正常功能和疾病的发生具有重要意义。
第8章物质代谢 第四节 核酸的代谢
嘌呤核苷酸可以在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸成为嘌呤核 苷，嘌呤核苷在嘌呤核苷磷酸化酶的催化下转变为嘌呤。嘌呤在 嘌呤氧化酶作用下脱氨及氧化生成尿酸，并进一步转化为尿素和 乙醛酸，其中尿素在尿酶作用下分解为氨和水。
食品生物化学
图8-10 嘌呤核苷酸的分解代谢
食品生物化学
2．嘧啶核苷酸的分解代谢
食品生物化学
6．了解脂肪（甘油三酯）合成代谢的简单过程，了解磷脂 合成代谢的简单过程。
7．了解核苷酸分解与合成代谢的简单过程。 8．掌握氨基酸的一般（合成与分解）代谢过程，了解蛋白 质的生物合成过程。 9．了解物质代谢途径之间的相互关系和代谢调节与控制的 简单机制。 10．了解动植物等食品原料组织的代谢特点。
体内嘌呤核苷酸的合成过程很复杂，是在磷酸核糖的基础 上逐步合成嘌呤核苷酸。嘌呤核苷酸的从头合成主要在胞液中 进行，可分为两个阶段：首先合成次黄嘌呤核苷酸(IMP)，然 后通过不同途径分别生成腺苷酸（AMP）和鸟苷酸（GMP）。
（2）补救合成途径 利用体内游离嘌呤或嘌呤核苷，经简 单反应过程生成嘌呤核苷酸的过程，称补救合成(或重新利用) 途径。
食品生物化学
第四节 核酸的代谢
一、核酸的分解代谢
食物中的核酸多与蛋白质结合为核蛋白，在胃中受胃酸的 作用，或在小肠中受蛋白酶作用，分解为核酸和蛋白质。核酸 主要在十二指肠由胰核酸酶和小肠磷酸二酯酶降解为单核苷酸 （一般称为核苷酸）。
核苷酸由不同的碱基特异性核苷酸酶和非特异性磷酸酶催 化，水解为核苷和磷酸。核苷可直接被小肠黏膜吸收，或在核 苷酶和核苷磷酸化酶作用下，水解为碱基、戊糖或1-磷酸核糖 （1-磷酸戊糖）：
首先通过核苷酸酶及核苷磷酸化酶的作用，分别除去磷酸 和核糖，产生的嘧啶碱再进一步分解。嘧啶的分解代谢主要在 肝脏中进行。分解代谢过程中有脱氨基、氧化、还原及脱羧基 等反应。胞嘧啶脱氨基转变为尿嘧啶。尿嘧啶和胸腺嘧啶先在 二氢嘧啶脱氢酶的催化下，转化为二氢尿嘧啶和二氢胸腺嘧啶。 二氢嘧啶酶催化嘧啶环水解，分别生成β－丙氨酸和β-氨基异 丁酸。β－丙氨酸和β－氨基异丁酸可继续分解代谢，β-氨基 异丁酸亦可随尿排出体外。
核酸代谢
次黄嘌呤核苷酸 （IMP）
（2） 腺苷酸及鸟苷酸的合成
• IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由
天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸 （AMP-S），然后裂解产生腺苷酸（AMP）。
• IMP在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢 体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），黄苷酸在
鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨 基合成鸟苷酸（GMP）
（2） IMP形成AMP与GMP
O || C HN | HC N C || C N CH N | R-5‟-P
天冬氨酸
Mg2+ GTP
IMP
• 酶：腺苷酸代琥珀 酸合成酶； 腺苷酸 代琥珀酸 • 氨基：Asp提供; 合成酶 • 中间产物：腺苷酸 代琥珀酸(AMP-S)
腺苷酸代琥珀酸 裂解酶
NH2 | C N HN C | || CH HC C N N | R-5‟-P
Pu ：嘌呤
ห้องสมุดไป่ตู้Py
Py：嘧啶
Py
p
Pu
Py
G
A
C
A
p
G
A
3’
p p p p p p p p OH
5’
RNAase I RNAase I RNAase T1 RNAase T1
多数限制性内切酶识别的碱基序列为4－８个碱基的回文 顺序（palindrome）（从前往后与从后往前碱基一样）. 作用：在微生物细胞内发挥防御外来DNA入侵. 自身DNA的酶切位点上经甲基化修饰而得到保护.
O || C HN C | || C C || N O H
IMP
N CH N | R-5‟-P
谷氨酰胺 谷氨酸
O || C
N
第十章 核酸代谢
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。其中Rnase A 来源于作用于RNA中的C和U位点。而米 曲霉的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) 此类酶中最主要的有DnaseⅠ及 DnaseⅡ 和限制性DNA内切酶。 ①DnaseⅠ 来源于牛胰脏，水解双链或单链DNA 的3´-酯键 ，产物为5´-磷酸末端和3´-OH 末端的寡核苷酸片段的混合物。 ② DnaseⅡ 存在于脾和胸腺中，作用于磷酸二酯 键的5´-酯键 ，产物是以5´-OH和3´-磷酸 为末端的低聚脱氧核苷酸。
③ 限制性DNA内切酶 存在于细菌，往往与修饰化甲基化酶 成对产生,是基因工程中重要的工具酶。 特征
具高度专一性，能专一性识别并切割DNA
上特定碱基顺序；（往往具旋转对称性）。
水解
3´-酯键，末端5´-P，3´-OH。
切口处，非双键双链的局部，称为粘性
末端。
大肠杆菌一种限制 ECORI
嗜血流感杆菌中的限制酶
核苷酸酶 AMP H2 O Pi AR H2 O 脱氨酶 NH3 核苷酶 GR H2 O Pi Pi R-1-P G H2 O IR Pi 核苷酶 I R-1-P 黄嘌呤氧化酶 核苷酸酶 GMP 鸟嘌呤酶 X Pi 尿酸
•尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。 但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。
2.合成步骤 1）次黄嘌呤的合成 第一阶段：咪唑的形成 a. R-5-P的活化 焦磷酸激酶催化，需要Mg2+。 R-5-P + ATP PPi-R-5-P + AMP
核酸代谢ppt课件
第一节
一 概述
核苷酸降解
食物核蛋白 蛋白质
胃酸
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶
核苷酸
胰、肠核苷酸酶
核苷 碱基
核苷磷酸化酶
磷酸 戊糖－1膦酸
3
二 核苷酸的生理功能
• 核酸合成的原料
• 生理调节介质：cAMP、cGMP
• 辅酶成分：FAD、NADP+ • 活化中间代谢物：UDPG是糖原合成的活 性中间物质，CDP—甘油二酯是甘油磷 酸酯合成的中间活性物质，SAM。 • 酶变构调节剂：ATP、ADP、AMP等
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（１）胞嘧啶和尿嘧啶的降解
胞嘧啶
胞嘧啶脱氨酶
尿嘧啶
H2O NH3
二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢尿嘧啶
H2O
二 氢 嘧 啶 酶
NADPH+H+ NADP+
H2O
-脲基丙酸酶
NH3 + CO2 -丙氨酸
-脲基丙酸
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（２）胸腺嘧啶的降解
二氢胸腺嘧啶脱氢酶
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧啶 H 2O H 2O
二 氢 嘧 啶 酶
四
核苷酸的分解
核苷酸酶
１ 核苷酸的分解
核苷酸 + H2O 核苷 + H2O 核苷+ H3PO4 核苷+Pi 嘌呤／嘧啶 +戊糖 嘌呤／嘧啶 +1-磷酸戊糖
核苷水解酶 核苷磷酸化酶
核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内， 只对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。 核苷磷酸化酶存在广泛，催化的反应可逆。
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２ 嘌呤核苷酸的分解
嘌呤核苷酸的分解是氧化降解过程， 不同生物降解的产物不同 嘌呤 黄嘌呤 尿酸 尿囊素和CO2
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氨甲酰磷酸 HO C
Hale Waihona Puke PiCH N COOH H
H2O
O
C
CH N COOH H NAD + NADH+H+ O
氨甲酰天冬氨酸
二氢乳清酸 二氢乳清酸 脱氢酶
CH H2N COOH
As p
O HN O N R-5'-P O
脱羧酶
CO2
HN O N
磷酸核糖转移酶
COOH PRPP PPi
质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶
核苷酸的途径。
•合成部位 主要是肝细胞胞液 •特点 先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。
先合成UMP，再转变成dTMP和CTP。
•嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
•合成过程 1. 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP
2ADP+Pi
3
胞嘧啶
+
3
2 +
+
+
2
3
2
2
3
3
嘧 啶 的 分 解
第三节 核苷酸的生物合成
核苷酸合成的两条途径 补救途径 核苷 碱基 脱氧核苷 从头合成 核糖、氨基酸、CO2、NH3 辅酶 核糖核苷酸 RNA 脱氧核苷酸
DNA
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 （一）嘌呤核苷酸的从头合成
概念：嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷 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。
•合成过程
腺嘌呤 + PRPP
APRT
AMP + PPi
腺嘌呤磷酸核糖转移酶：APRT
次黄嘌呤 + PRPP
HGPRT
IMP + PPi
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶：HGPRT
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT
腺苷激酶
GMP + PPi
腺嘌呤核苷
AMP
ATP
ADP
“补救”途径 (脑和骨髓) 主要发生在肝 内 核苷 脏，常因各种 外 抑制物甚至生 源 理紧张导致其 碱基、Pi 核 中的某些酶缺 酸 乏，影响细胞 生长。 脱氧核苷 分
核糖
腺苷 次黄苷
A-腺嘌呤
核糖-1-磷酸 H 2O 2
2.2 嘧啶的分解
β-氨基异丁酸 HO H OO O CH O 乙酸 NH2 尿嘧啶 H O CH 3 HO OH H CHH H H 33 NH 乙酸+3NH +2CO CHNADPH+H HO 3 NADPH+H HNH2 H2 CH2 H 胸腺嘧啶 ON H H H HO OH H H H H H CO2 CH2 H β-氨基异丁酸 NADP +NH NADPH O OH H2N H N N H +CO β-丙氨酸 2 NH H 2CO H HO OH HH H 排出体外或进入有机酸 3 H CO +NH 代谢。 CO 2 3 2 NH
AMP ADP ATP GMP GDP GTP
_
XMP
_
腺苷酸代 琥珀酸
AMP
ADP GDP
ATP GTP
目录
IMP
GTP
+
XMP
_
ATP
+GMP
二、嘧啶核苷酸的合成代谢
从头合成途径 补救合成途径
（一）嘧啶核苷酸的从头合成 •定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核
糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别 CPS-I 分布 氮源 变构激活剂 功能 肝细胞线粒体中 氨 N-乙酰谷氨酸 尿素合成 CPS-II 胞液（所有细胞） 谷氨酰胺 无 嘧啶 合成
O NH2 O C O P
O
天冬氨酸 C HO C CH2 氨甲酰转移酶 NH2 CH2 二氢乳清酸酶 HN
HN O N H COOH
R-5'-P
UMP UTP
乳清酸核苷酸
乳清酸
2. 胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶 ATP ADP
UDP
二磷酸核苷激酶 ATP ADP
UTP
CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi
（二） 嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶磷酸核糖转移酶
嘧啶 + PRPP
磷酸嘧啶核苷 + PPi
“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
解
脱氧核糖核苷酸
核酸类补品原理所在 可提高康复速度 DNA
•（三）从头合成的调节（P217）
调节方式：反馈调节和交叉调节 _ _ _ + + 腺苷酸代
IMP
琥珀酸
R-5-P PRPP合成酶 酰胺转移酶 PRPP _PRA ATP
熟悉：从头合成的特点，补救合成的意义， 反馈调节，抗代谢物的种类等内容。
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
外切核酸酶对核酸的水解位点
B
5´ p
若浓度过高会引起尿结石、风湿性关节炎。
嘌 呤 的 分 解
尿囊酸
尿囊酸酶
尿素+乙醛酸
脱氨可发生在核苷/核苷酸水平
脱氨基酶
黄嘌呤
尿酸
OH 2 OH NH OH
HO H
HNH H N N N
H2O
N N
H2O
O2 O
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤氧化酶
HO2 HO
N N 核苷磷酸化酶
N N Pi 次黄嘌呤 H H 2O 2 H
• 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、 氨基酸或叶酸等的类似物。
嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物
6-巯基嘌呤 氮杂丝氨酸等 氨蝶呤 6-巯基鸟嘌呤 氨甲蝶呤等 8-氮杂鸟嘌呤等
（二）嘧啶核苷酸的抗代谢物
• 嘧啶类似物
胸腺嘧啶(T)
5-氟尿嘧啶(5-FU)
•某些改变了核糖结构的核苷类似物
四、 脱氧核糖核苷酸的生成
B
B
B
p
B
B
B
B
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶5´ 端外切得： 3’核苷酸
蛇毒磷酸二酯酶 3´端外切得： 5’核苷酸
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
2.1 嘌呤的分解
部位： 肝、肾、小肠 A-腺嘌呤的分解 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。 G-鸟嘌呤分解与A类似，产物也是尿酸。
•合成的过程
1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成
天冬氨酸 谷氨酰胺 甘氨酸 CO2 一碳单位 磷酸核糖
AMP IMP
GMP
IMP生成总反应过程
（5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸） PRPP合成酶 PRPP 谷氨酰胺 酰胺转移酶 谷氨酸
PP-1-R-5-P
AMP ATP
（5-磷酸核糖）
R-5-P
尿嘧啶核苷 + ATP
胸腺嘧啶核苷 + ATP
尿苷激酶
UMP +ADP TMP +ADP
胸苷激酶
•（三）从头合成的调节
ATP + CO2+ 谷氨酰胺
-
氨基甲酰磷酸 天冬氨酸
氨基甲酰天冬氨酸 PRPP
-
-
嘌呤核苷酸 ATP + 5-磷酸核糖 嘧啶核苷酸
UMP
UTP
CTP
三、核苷酸从头合成的抗代谢物 （一） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
第十章 核酸的降解和核苷酸代谢
1、尿素分子中的2个氮原子，一个来自（ ），
一个来自（ ）。 2、体内转运一碳单位的载体是（ ）
3、氨在血液中是如何运输的？ ？
4、生糖氨基酸 ？
【目的与要求】
掌握：核苷酸的生物学功用，从头合成途 径、补救合成途径的概念，嘌呤环及嘧啶 环的元素来源，5-磷酸核糖的活化，氨基 甲酰磷酸的生成，脱氧（核糖）核苷酸的 生成。嘌呤核苷酸及嘧啶核苷酸分解代谢 的产物。
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
五、核苷三磷酸的合成
AMP
激酶 ATP ADP
ADP
激酶 ATP ADP
ATP
GMP
激酶 ATP ADP
GDP
激酶
GTP
ATP ADP
核 苷 酸 的 合 成 及 相 互 关 系
•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。
•嘌呤碱合成的元素来源
CO2 甘氨酸
天冬氨酸 甲酰基 （一碳单位） 甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
合成原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、甘 氨酸、一碳基团、CO2、磷酸核糖。 合成特点：磷酸核糖为起始物，逐步 加原料合成嘌呤环，形成重要中间产物 IMP（次黄嘌呤核苷酸），再由它转变 为AMP和GMP。
（5´-磷酸核糖胺）
H2N-1-R-5´-P
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 经9步反应
AMP