第八章 核酸的酶促
生物化学第八章 核苷酸代谢
嘌呤碱从头合成的元素来源
Gly
CO2
Asp N 1
6
5
N 7
一碳单位 2
甲酰-FH4
3 N
4
9 N
8
一碳单位 甲炔-FH4
Gln
• 从头合成途径 (1)IMP(次黄嘌呤核苷酸)的合成 (2)AMP（腺苷酸）和GMP（鸟苷酸）的生成
(1)、IMP的生成
PRPP
AMP ATP
（5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸）PRPP合成酶
小结
1、嘌呤核苷酸补救合成定义、发生组织。 2、补救合成的生理意义。 3、脱氧核苷酸是在核苷二磷酸水平上进行的。 4、嘌呤代谢的终产物是尿酸、痛风病的致病 原因、治疗机制。
第三节 嘧啶核苷酸的代谢
嘧啶核苷酸的结构
一、嘧啶核苷酸的从头合成 （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 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶 核苷酸的途径。
很少能活至20岁，
补救合成的生理意义
补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基 酸的消耗。
体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行 补救合成。
HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综 合征。
（四）脱氧核苷酸的合成代谢
在核苷二磷酸水平上进行
（N代表A、G、U、C等碱基）
脱氧核苷酸的生成
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
第八章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
第一节、核苷酸的功能及消化与吸收 一、核苷酸的功能
是核酸的基本组成单位，合成核酸的原料 能量的利用形式，ATP是重要能量货币； 参与代谢和生理调节，cAMP是第二信使； 参与生物活性物质组成，NAD、 FAD、 CoA等； 其衍生物是许多生化反应的中间供体 ，如UDPG 、
生物化学题库
生物化学题库基础生物化学考试大纲一、大纲原则生物化学是植物生产类相关专业的一门重要的专业基础课，课程着重阐述生物化学的基本理论和基本概念，注意反映现代生物化学的新进展，并注意适当联系农业生产实际，为其它学科提供必要的生物化学基础知识。
考试是教学过程中必不可少的重要环节，为保证教学质量，根据农林院校本科《基础生物化学》教学大纲要求，帮助考生明确考试复习范围和有关要求，特制定本考试大纲。
二、考试内容及基本要求：绪论生物化学的概念、研究对象和内容。
第一章核酸化学核苷酸的化学组成, DNA的分子结构(一、二、三级结构，重点是Watson-Crick双螺旋模型)，RNA的分子结构（tRNA，rRNA，mRNA的结构特点，重点是tRNA的三叶草结构），核酸的理化性质及应用（两性解离、紫外吸收、变性、复性、沉降特性等）。
第二章蛋白质化学蛋白质的概念及生物功能，氨基酸的一般结构特点及分类（按R 基团极性分类），20种基本氨基酸的名称和缩写符号，氨基酸的理化性质与应用（两性解离及等电点的概念，茚三酮反应），蛋白质的结构（一、二、三、四级结构的概念及维持键），蛋白质空间结构与功能关系的概念，蛋白质的理化性质及应用（两性解离、胶体性质、紫外吸收、变性、复性、双缩脲反应、茚三酮反应），结合蛋白分类的概念。
第三章酶化学酶的概念及催化特点，酶的组成，酶的重要辅因子及作用（烟酰胺、核黄素、吡哆醛、辅酶A、硫胺素、金属离子），酶的EC分类，酶的活性中心，诱导契合学说，中间产物学说，分子活化能与酶促反应高效性有关的因素（重点是共价催化和酸碱催化的概念），影响酶促反应速度的因素（底物浓度、酶浓度、温度、pH、抑制剂、激活剂），米氏方程、米氏常数的意义，别构酶、同工酶、单体酶、寡聚酶、酶原、多酶体系等概念。
第四章生物膜的结构与功能生物膜的组成（膜脂、膜蛋白和膜糖），生物膜的结构（流动镶嵌模型）。
第五章糖代谢蔗糖和多糖的酶促降解及生物合成，糖酵解的概念、生化历程、生物功能及调控位点，发酵；三羧酸循环的概念、细胞定位、反应历程、有关的酶和辅因子、调控位点、生物功能；磷酸戊糖途径的概念、总反应式、特点及生理意义；糖异生作用的概念、生物学意义；底物水平磷酸化、丙酮酸氧化脱羧、草酰乙酸的回补反应等概念。
生物化学选择判断2013
生物化学习题第一章核酸的结构和功能一、选择题1、热变性的DNA分子在适当条件下可以复性，条件之一是（B）A、骤然冷却B、缓慢冷却C、浓缩D、加入浓的无机盐2、在适宜条件下，核酸分子两条链通过杂交作用可自行形成双螺旋，取决于（D）A、DNA的Tm值B、序列的重复程度C、核酸链的长短D、碱基序列的互补3、核酸中核苷酸之间的连接方式是（C）A、2’，5’—磷酸二酯键B、氢键C、3’，5’—磷酸二酯键D、糖苷键4、tRNA的分子结构特征是（A）A、有反密码环和 3’—端有—CCA序列B、有反密码环和5’—端有—CCA序列C、有密码环D、5’—端有—CCA序列5、下列关于DNA分子中的碱基组成的定量关系哪个是不正确的？（D）A、C+A=G+TB、C=GC、A=TD、C+G=A+T6、下面关于Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的叙述中哪一项是正确的？（A）A、两条单链的走向是反平行的B、碱基A和G配对C、碱基之间共价结合D、磷酸戊糖主链位于双螺旋内侧7、具5’－CpGpGpTpAp-3’顺序的单链DNA能与下列哪种RNA杂交? （C）A、5’-GpCpCpAp-3’B、5’-GpCpCpApUp-3’C、5’-UpApCpCpGp-3’D、5’-TpApCpCpGp-3’8、RNA和DNA彻底水解后的产物（C）A、核糖相同，部分碱基不同B、碱基相同，核糖不同C、碱基不同，核糖不同D、碱基不同，核糖相同9、下列关于mRNA描述哪项是错误的？（A）A、原核细胞的mRNA在翻译开始前需加“PolyA”尾巴。
B、真核细胞mRNA在 3’端有特殊的“尾巴”结构C、真核细胞mRNA在5’端有特殊的“帽子”结构10、tRNA的三级结构是（B）A、三叶草叶形结构B、倒L形结构C、双螺旋结构D、发夹结构11、维系DNA双螺旋稳定的最主要的力是（C）A、氢键B、离子键C、碱基堆积力 D范德华力12、下列关于DNA的双螺旋二级结构稳定的因素中哪一项是不正确的？（A）A、3'，5'－磷酸二酯键 C、碱基堆积力B、互补碱基对之间的氢键D、磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子之间形成的离子键13、Tm是指什么情况下的温度？（C）A、双螺旋DNA达到完全变性时B、双螺旋DNA开始变性时C、双螺旋DNA结构失去1/2时D、双螺旋结构失去1/4时14、稀有核苷酸碱基主要见于（C）A、DNAB、mRNAC、tRNAD、rRNA15、双链DNA的解链温度的增加，提示其中含量高的是（D）A、A和GB、C和TC、A和TD、C和G16、核酸变性后，可发生哪种效应？（B）A、减色效应B、增色效应C、失去对紫外线的吸收能力D、最大吸收峰波长发生转移17、某双链DNA纯样品含15％的A，该样品中G的含量为(A)A、35％B、15％C、30％D、20％18、预测下面哪种基因组在紫外线照射下最容易发生突变？(B)A、双链DNA病毒B、单链DNA病毒C、线粒体基因组 D. 细胞核基因组19、下列关于cAMP的论述哪一个是错误的?(B)A、是由腺苷酸环化酶催化ATP产生B、是由鸟苷酸环化酶催化ATP产生的C、是细胞第二信息物质D、可被磷酸二酯酶水解为5'-AMP20、下列关于Z型DNA结构的叙述哪一个是不正确的?(D)A、它是左手螺旋B、每个螺旋有12个碱基对，每个碱基对上升0.37nmC、DNA的主链取Z字形D、它是细胞内DNA存在的主要形式21、下列关于DNA超螺旋的叙述哪一个是不正确的?(B)A、超螺旋密度α为负值，表示DNA螺旋不足B、超螺旋密度α为正值，表示DNA螺旋不足C、大部分细胞DNA呈负超螺旋D、当DNA分子处于某种结构张力之下时才能形成超螺旋22、下列哪种技术常用于检测凝胶电泳分离后的限制性酶切片段?(B)A、Eastern blottingB、Southern blottingC、Northern blottingD、Western blotting二、是非题（在题后括号内打√或×）1、杂交双链是指DNA双链分开后两股单链的重新结合。
核酸的降解和核苷酸代谢(1)
大肠杆菌核糖核苷酸还原酶R2亚基
IMP/GMP+PPi PCR(聚合酶链式反应) （5-磷酸核糖-1-焦磷酸） 肝、肾、胰、心、脑、肉馅、肉汁、沙丁鱼、鱼卵、小虾 PCR(聚合酶链式反应) 1 嘌呤核苷酸的生物合成 ④组成辅酶,如腺苷酸可作为NAD＋、NADP＋、FMN、FAD及CoA等的组成成分; 嘌呤核苷酸的补救合成2 第二类 含嘌呤中等的食物 (每100g食物含嘌呤75～100mg) 甲基丙二酸单酰辅酶A→琥珀酸CoA 一些微生物如乳酸杆菌、枯草杆菌等则以核苷三磷酸为还原底物。 （N10-CHO FH4） PCR：polymerase chain reaction 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位、CO2等简单物质为原料。 3 脱氧核糖核酸酶(DNase) AMP + PPi IMP/GMP+PPi 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位、CO2等简单物质为原料。 利用体内游离的碱基或核苷，反应较简单。 黄嘌呤氧化酶(Xanthine Oxidase)
解 鸟苷酸 27mmol/L (4.
鲤鱼、贝壳类、鳗鱼、熏火退、猪肉、小牛肉； IMP/GMP+PPi
痛风的药物治疗：别嘌呤醇
脱氨酶
通常是在核苷二磷酸水平上发生还原反应；
次黄嘌呤 黄嘌呤
AMP + PPi 一些微生物如乳酸杆菌、枯草杆菌等则以核苷三磷酸为还原底物。
黄嘌呤 第四类 含嘌呤很少的食物
②储存能量,三磷酸核苷酸尤其是ATP是细胞的主要能量形式，一些活化的中间产物，如UDP葡萄糖，亦含有核苷酸成分;
• 第三类 含嘌呤较少的食品(每100g食物含嘌呤<75mg) – 龙虾、蟹 ；火腿、羊肉、鸡；麦片、面包、粗粮 ； – 芦笋、四季豆、菜豆、菠菜、蘑菇、干豆类、豆腐
关于核酸的酶促降解课件
二、核酸酶
2、核酸酶的功能
生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核 酸的降解
参与DNA的合成与修复及RNA合成后的剪接等重要基 因复制和基因表达过程
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
在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 体外重组DNA技术中的重要工具酶
第二节 核苷酸的降解
嘌呤碱的最终 代谢产物
（人、猿、鸟）
（非灵长类哺乳动物） （硬骨鱼）
（鱼类、两栖类） （低等动物）
痛风症
痛风症患者由于体内嘌呤核 苷酸分解代谢异常，可致血中尿 酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积 于软骨、关节、软组织及肾脏， 临床上表现为皮下结节，关节疼 痛等。
三、嘧啶的分解代谢
嘧啶核苷酸的结构
三、嘧啶的分解代谢
核苷酸酶
嘧啶核苷酸
核苷
PPi
1-磷酸核糖
核苷磷酸化酶
嘧啶碱
还原反应
开环
脱氨氧化
还原反应
开环
嘧啶核苷酸
核苷酸酶 嘧啶核苷
核苷酶
嘧啶
NH2
C
N
CH
C
CH
O
N H
胞嘧啶
NH3 HN
O NADPH+H+
C
CH
C
CH
O
N H
尿嘧啶
O NADP+
C
HN
CH2
C O
N H
CH2
H2O
O
β-丙氨酸
CO2+NH3
AMP
GMP
IMP生成总反应过程
2）AMP和GMP的生成
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶
蛋白质、核酸的酶促降解和含氮化合物代谢
蛋白质、核酸的酶促降解和含氮化合物代谢学习要点蛋白质是生命物质的基础，是维持生命活动正常进行以及生长发育所必不可少的。
泛素系统和溶酶体系统是细胞内蛋白质两个最重要的降解系统。
氨基酸经过转氨基与氧化脱氨基和联合脱氨基作用，生成氨和相应的α-酮酸。
氨可通过多种途径安全地排出体外；α-酮酸可参入糖酵解、三羧酸循环、糖异生和酮体代谢途径。
氨基酸还可以转化成辅酶、激素、生物碱等重要物质。
自然界中的不同氮化物相互转化形成氮素循环。
固氮生物和工业固氮将N2转变成NH3，NH3被硝化细菌氧化成NO3－，植物吸收NO3－并还原成NH3，通过还原氨基化同化为Glu，再以Glu和Gln为氨基供体合成其它氨基酸和含氮有机物。
核酸酶催化核酸水解为核苷酸，可分为核酸内切酶、核酸外切酶和限制性内切酶。
核苷酸可进一步降解为戊糖、磷酸和含氮碱。
在人体内嘌呤碱的降解产物为尿酸、嘧啶碱彻底降解。
生物可利用氨基酸和其它代谢物从头合成核苷酸，还能通过补救途径利用核苷和碱基合成核苷酸。
9.1 蛋白质的酶促降解9.1.1 蛋白水解酶生物体内的蛋白质经常处于不断合成和降解的动态变化之中。
生物体内几乎到处都有水解肽键的酶，既包括消化道中消化食物蛋白的蛋白酶，血液中参与血液凝固和溶解血栓的酶以及补体系统，也包括种类繁多、结构和功能更复杂的细胞内蛋白酶。
这些酶可按其作用特点分为肽链内切酶和肽链外切酶。
肽链内切酶又称蛋白酶，水解肽链内部的肽键，对参与形成肽键的氨基酸残基有一定的专一性，常见的蛋白酶及其作用位点参看表9-1。
肽链外切酶包括氨肽酶和羧肽酶，分别降解肽链N端和C端的肽键。
如羧肽酶A优先作用于中性氨基酸为羧基端的肽键；羧肽酶B则水解以碱性氨基酸为羧基端的肽键(表9-1)。
表9-1 蛋白水解酶作用的专一性按其活性部位的结构特征可将蛋白酶分为四类：（1）丝氨酸蛋白酶类活性部位含有Ser残基，受二丙基氟磷酸(DIFP)的强烈抑制。
胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶等均属此类。
第八章 核酸的酶促降解
生物化学: 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 山农大生物化学与分子生物学系 第 1 页 共 8 页
第八章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢
第一节 核酸的酶促降解 第二节 核苷酸的降解代谢 第三节 核苷酸的合成代谢
1
生物化学: 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 山农大生物化学与分子生物学系 第 2 页 共 8 页
一、降解方式
3
生物化学: 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 山农大生物化学与分子生物学系 第 4 页 共 8 页
应用极广。
限制性内切酶的命名较为特殊：如大肠杆菌的一种限制性内切 E——EcoRI
E coR I
细菌属
酶编号
菌名 菌株
5ˊ pGAATTCp
3ˊ 5ˊ pG pAATTCp
3ˊ
3ˊ pCTTAAG
5ˊ 3ˊ pCTTAAp Gp 5ˊ
5
生物化学: 核酸的酶促降解和核苷酸代谢 山农大生物化学与分子生物学系 第 6 页 共 8 页
R5 P ATP
Gln Gly
甲酸
CO2 甲酸 Gln Asp
G TP A sp
AMP
PRPPP P OCH2 O P P
IMP GMP
G ln A T P
二、嘧啶核苷酸的合成
（一）嘧啶环组成成分来源
氨甲酰磷酸 Asp
UDP
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 核苷酸代谢
R -5'-P
5-氨基咪唑-4-羧 酸核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑 核苷酸（AIR）
甲酰甘氨脒 核苷酸（FGAM）
延胡索酸 N -甲酰 FH 4
K
+
10
O
O C C N CH N R -5'-P H2 O HN C C C N HC N CH N R -5'-P
4 5C
Asp
1 6C
N
2. 合成部位：主要在肝细胞胞液中进行
3. 合成特点：
（1）先合成嘧啶环，再与PRPP连接； （2）先合成UMP，再转变成其他嘧啶核苷酸。 4. 合成过程：
（1）UMP的合成
（2）CTP的合成
（3）dTMP的合成
UMP的合成：
2ATP Gln + HCO 32ADP+Pi 氨基甲酰磷酸 + Glu 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ (CPS-II)
ATP
N N R-5'-P
HOOC CH CH2 COOH NH HN H 2O N N N 延胡索酸 AMPS裂解酶 AMP
Asp
IMP
GTP 成酶 合 PS AM
R-5'-P 腺苷酸代琥珀酸 （AMPS）
NAD+ + H2O
NADH+H + O IM P脱 氢酶 HN
O N H XMP
N N
Gln ATP
构成辅酶：腺苷酸可参与组成NAD＋、 FAD、辅酶A等。
活化中间代谢物：如UDPG、CDP－ 胆碱等。
核苷酸代谢概况
合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)Fra bibliotek分解代谢
第8章 核苷酸代谢
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 (salvage synthesis)
1、部位：骨髓、脑等组织 2、过程： 利用现成的嘌呤或嘌呤核苷
生物化学与分子生物学教研室
（1）利用嘌呤：
腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）
腺嘌呤 +PRPP 次黄嘌呤 鸟嘌呤 +PRPP
⑩次黄嘌呤核 苷酸（IMP）
生物化学与分子生物学教研室
（3）由IMP合成AMP及GMP
HOOCCH2CHCOOH
NH2
NH HN C C N
CH
延胡索酸
C N
C
N
CH
HC C
O
腺H苷C 酸N C代NR琥-5'珀-P 腺酸苷酸酸裂代解琥酶珀
NN
AMP R-5'-P
HN C C N
CH
HC C NN
NAD+ H2O
核苷酸酶
嘧啶核苷酸
核苷
H2O Pi
核
Pi 苷
磷
酸
化 R-1-P 酶
嘧啶碱
生物化学与分子生物学教研室
NH2 C N CH
O=C CH
N H
胞嘧啶
NH2
O C N CH O=C CH N
H 尿嘧啶
O C HN C-CH3 O=C CH N 胸腺嘧啶 H
NADPH+H+ NADP+
O C HN CH-CH3 O=C N CH2
－5，－P
生物化学与分子生物学教研室
氨基咪唑核 苷酸合成酶
－5，－P
⑤5-氨基咪唑核 苷酸(AIR)
－5，－P
核酸酶的功能
核酸酶的功能
核酸酶是一种生物催化剂，可以加速水解和剪切核酸分子。
在生
命起源和进化中，核酸酶具有至关重要的作用。
在生命活动中，核酸
酶依然扮演着重要的角色，参与着许多基因表达和代谢过程。
首先，核酸酶可以催化RNA合成中的剪接过程。
RNA合成后，它需要被剪接成成熟的RNA分子，以参与到蛋白质合成或其他生物过程中去。
这个过程中需要大量的核酸酶协同作用，使RNA分子剪切成所需
要的长度。
其次，核酸酶也在DNA复制中起到了重要的作用。
在DNA复制中，需要将双螺旋的DNA分子分解成单链，以便于新的DNA分子的合成过程。
这个过程中，核酸酶协同作用，帮助DNA分子进行剪切，从而分
解成单链。
此外，核酸酶还可以参与到RNA降解的过程中。
在细胞分裂或者
其他生物过程中，需要将一些没有用处的RNA分子分解掉，避免它们
对细胞造成负担。
这个过程中，核酸酶起到了关键的作用，促进RNA
分子的降解和分解。
总之，核酸酶在生命活动中具有非常重要的作用，参与到了许多
基因表达和代谢过程中。
在未来的生物技术和医学发展中，核酸酶的
研究和应用也将具有重要的意义，为人类的健康和生命做出更大的贡献。
《核酸降解》幻灯片
2. 酶促水解：
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 核酸外切酶 磷酸单酯酶
非特异性 特异性
3.限制性核酸内切酶 〔Restriction
endonuclease〕
• 具有识别双链DNA分子中特定核苷酸序 列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶 统称为限制性核酸内切酶
《核酸降解》幻灯片
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一、核酸的酶促降解
1.核酸水解：
DNA 稳定，耐酸碱
RNA 易水解：碱中水解
• 发现：
1952， Smith Human 用T4 phage 感染E.coli. 提出了限制与修饰现象。
• 命名：
三字母： 属名＋种名＋株名
Ⅰ类：内切、修饰，识别与切割位点不一致 Ⅱ类：识别与切割位点统一 Ⅲ类：切割方式基本同Ⅱ类
降解
核酸
核苷酸
Pi
核苷
戊糖
碱基
二、核苷酸的分解代谢
1.嘌呤碱的分解
NH 2 N
N
N H
N
G
R NH2
次黄嘌呤
黄嘌呤
NH3 + CO2
（微生物）
尿酸（醇式） 尿素
2.嘧啶碱的分解
NH 2 N
N
O
H
NH2
O NH
N
O
H
Hale Waihona Puke 还原 二氢尿嘧啶（开环）
高一上生物核酸水解知识点
高一上生物核酸水解知识点核酸水解是生物学中一个重要的概念，它涉及到核酸分子的降解和合成过程。
在高一上生物学学习中，我们需要了解核酸水解的基本知识点，以便更好地理解生物学中的相关概念。
本文将从核酸的结构、水解的过程、水解的重要性等方面介绍核酸水解的知识点。
一、核酸的结构核酸是由核苷酸单元组成的生物大分子，包括DNA和RNA。
核苷酸单元由磷酸基团、五碳糖和氮碱基组成。
DNA的氮碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），而RNA的氮碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（U）和胞嘧啶（C）。
二、核酸水解的过程核酸水解是指将长链核酸分解为较短的小片段的过程。
核酸水解有两种主要的方式，即酸性水解和酶促水解。
1. 酸性水解：酸性水解是指在酸性条件下，核酸链中的磷酸基团被水解酶催化，将核酸分解为短链核酸和核苷酸。
在酸性条件下，磷酸基团中的磷酸键被酸催化水解，使得核酸链断裂。
2. 酶促水解：酶促水解是指在酶的催化下，核酸分子水解为短链核酸。
在生物体内，存在多种核酸酶，它们能够识别特定的酶切位点，并将核酸链断裂。
比如，限制性内切酶能够识别特定的核酸序列，并在该序列处切割链。
三、核酸水解的重要性核酸水解在生物体内具有重要的生理和生化功能。
1. DNA复制：在DNA复制过程中，DNA链需要先被水解为两条单链，然后通过DNA聚合酶合成两条新的DNA分子。
所以，核酸水解是DNA复制的重要前提。
2. RNA合成：在RNA合成过程中，DNA链需要被水解为单链，然后通过RNA聚合酶合成RNA分子。
通过核酸水解，RNA能够合成出来。
3. 生殖与发育：核酸水解在生殖和发育过程中扮演着重要的角色。
通过核酸的水解和合成，生物体能够进行细胞分裂和遗传信息的传递。
四、总结核酸水解是生物学中一个重要的概念，涉及到核酸分解和合成的过程。
核酸的酸性水解和酶促水解是核酸水解的两种主要方式。
通过核酸水解，生物体能够进行DNA复制、RNA合成以及生殖与发育等重要生理和生化过程。
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补救途径(或重新利用，salvage pathway) ： 利用体内游离的碱基或核苷（现成原料）合成 核苷酸。
一、核糖核苷酸的生物合成
（一）嘌呤核苷酸的生物合成
1、
从头合成途径
AMP
GMP
合成部位：胞液
合成过程不是先形成游离的嘌呤，然后生成核苷 酸，而是直接形成次黄嘌呤核苷酸（IMP），由IMP 转变成AMP与GMP （一磷酸水平）
HGPRT
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT 腺嘌呤核苷
腺苷激酶
GMP + PPi
AMP
ATP
ADP
（二）嘧啶核苷酸的生物合成 1、从头合成途径 部位：胞液 原料：磷酸核糖、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2
先合成嘧啶环，再与PRPP合成嘧啶核苷酸
两个阶段：首先合成 UMP （一磷酸水平），再由 UMP转变成CTP与dTMP 胞嘧啶的生成发生在三磷酸水平，由 UTP 转变为 CTP
牛胰核酸酶 Pu ：嘌呤
RNase T1 曲霉核酸酶
Py：嘧啶
3、脱氧核糖核酸酶
特异性核酸酶，只作用于DNA
B
5´ p
p
B
p
B
p
B
p
B
p
B
p
B
p
B
OH 3´
牛脾脱氧核糖核酸酶 （DNase II）
牛胰脱氧核糖核酸 酶（DNase I）
4、限制性内切酶
P259
原核生物中存在着一类酶，能识别外源DNA双 螺旋中4-8个碱基对所组成的特异序列（回文序 列），并在此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产 生粘性末端或平齐末端，这类酶称为限制性内切 酶。
具有很强的专一性 未甲基化修饰的特异序列。
回文序列
第二节
核苷酸分解代谢
可逆
不可逆
嘌呤的分解 腺嘌呤和鸟嘌呤要经过脱氨氧化转变为黄嘌呤再 进行降解。 不同生物分解嘌呤的酶系不一样，最终产物不同。 生物进化程度愈高，分解嘌呤的能力愈差
非灵长类哺乳动物
人、猿、鸟 尿囊酸 植物 保存 尿素
鱼类、两栖类
酶（系）
硫氧还蛋白还原酶
核糖核苷酸 还原酶体系
核糖核苷酸的还原反应
NADP+
硫氧还蛋白 还原酶
NADPH+H+
FAD
硫氧还蛋白 （还原型） SH ATP 、Mg2+ P-P-CH2 SH
硫氧还蛋白 （氧化型） S
S
O N
核糖核苷酸还原酶 （B1和B2）
P-P-CH2
O N
+ H2O
OH OH 核糖核苷二磷酸
硬骨鱼
CO2 NH3
低等无脊椎动物
关键酶：黄嘌呤氧化酶 抑制剂－别嘌呤醇
最终产物：尿酸
正常人：血尿酸 119-357 μ mol/L （2-6 mg/dl） 男 267.7 μ mol/L （4.5 mg/dl） 女 208.2 μ mol/L （3.5 mg/dl） 血尿酸 > 8 mg/dl
OH H 脱氧核糖核苷二磷酸
核 苷 酸 的 合 成 及 相 互 关 系
测 试
• 一、是非题
• 1. 糖酵解过程在有氧无氧条件下都能进行（ ） • 2. TCA被认为是需氧途径，因为氧在循环中是底物（ ） • 3.EMP途径是人体内糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径（ ）
• 4.剧烈运动后肌肉发酸是因为丙酮酸被还原为乳酸的结果（ ） • 5.只有偶数碳原子的脂肪才能被氧化降解成乙酰CoA。（ ） • 6.谷氨酸在转氨基作用和使游离氨再利用方面都有重要作用 （） • 7.嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的生物合成途径都是先合成碱基 环再与磷酸核糖生成核苷酸（ ） • 8.乙醛酸循环是生物体内普遍存在的一条代谢途径，该循环 可作为TCA循环的辅助途径（ ）
一、核 酸 酶
核酸酶：水解酶 EC3 作用的键：
3’,5’-磷酸二酯键
核酸酶的分类 核酸内切酶 1、根据切割位点分为 核酸外切酶
核糖核酸酶(RNase) 2、根据对底物的 专一性分为
脱氧核糖核酸酶(DNase)
非特异性核酸酶
1、外切核酸酶对核酸的水解位点 （5´端或3´端的第一个3’,5’-磷酸二酯键）
核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成
激酶 (d)NMP (d)NDP
核苷二磷酸激酶 (d)NTP
(d)ATP (d)ADP
(d)N2TP
(d)N2DP
腺苷酸激酶 鸟苷酸激酶 嘧啶核苷酸 激酶
二、脱氧核糖核苷酸的合成
底物：NDP(ADP、GDP、CDP、UDP)
催化酶: 硫氧还蛋白 核糖核苷二磷酸还原 核糖核苷酸还原酶
O O || || - 氨基甲酰磷酸合成酶II 谷氨酰胺 + HCO3 H2N-C-O-P-OH + 谷氨酸 | 2ATP 2ADP + Pi O氨基甲酰磷酸
尿嘧啶核苷酸合成途径
嘧啶环上各原子的来源
2、嘧啶核苷酸的补救合成
尿嘧啶磷酸核糖转移酶
尿嘧啶 + PRPP
UMP + PPi
尿嘧啶+ 1-磷酸核糖 尿嘧啶核苷 + ATP
第九章 核酸的酶促降解和核苷酸代 谢
第一节、核酸的酶促降解 第二节、核苷酸的分解代谢 第三节、核苷酸的生物合成
第一节、核酸的酶促降解
核酸（DNA和RNA）
核酸酶
核苷酸（碱基－戊糖－磷酸）
核苷酸酶（磷酸单酯酶）
磷酸
核苷（碱基－戊糖）
核苷（核苷磷酸化酶，核苷水解酶）
核糖或脱氧核糖（戊糖） 嘌呤或嘧啶（碱基）
B
5´ p
p
B
p
B
p
B
p
B
p
B
p
B
p
B
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶（ 5´端外切5 3）
蛇毒磷酸二酯酶（ 3´端外切3 5）
非特异性核酸酶，作用于DNA、RNA
2、内切核酸酶对RNA的水解位点 （内部3’,5’-磷酸二酯键）
Py
1´
Pu
Py
Py
p
G
A
C
U
p
G
A
p
5´
p
p
p
p
p
p
p
OH
3´
RNase I
结晶
沉积组织
痛风（gout）
嘧啶的分解 各种嘧啶先转变为二氢嘧啶再进一步分解。
脱氨基
还原 打破环 内双键
水解 开环 再水解
第三节
核苷酸的合成代谢
从头合成途径
核苷酸的合成途径 补救途径
从头合成(de novo synthesis)途径： 利用氨基酸、磷酸戊糖等简单物质为原料，经 过一系列酶促反应合成核苷酸。
尿苷磷酸化酶
尿苷激酶
尿嘧啶核苷 +Pi UMP +ADP
CMP +ADP TMP +ADP
胞嘧啶核苷 + ATP 胸腺嘧啶核苷 + ATP
尿苷激酶 胸苷激酶
核苷二磷酸和三磷酸的合成
激酶
AMP ATP ADP ADP ATP ADP 激酶
ATP
激酶
激酶 GDP GTP ADP
GMP
ATP
ATP
ADP
来自谷氨酰胺的酰胺氮
“竹竿”（Gly）立中央，“谷子”(Gln)下面长，二氧化碳“天”(Asp)上飘， “假仙”（甲酰）在两旁
2、嘌呤核苷酸的补救合成途径
①嘌呤碱与PRPP反应生成嘌呤核苷酸 两条途径
②嘌呤核苷磷酸化生成嘌呤核苷酸
腺嘌呤 + PRPP 次黄嘌呤 + PRPP
APRT
AMP + PPi IMP + PPi
嘌呤的各个原子是在磷酸核糖焦磷酸（PRPP） 的C1位上逐渐加上去的，逐步合成嘌呤环 嘌呤环上的N、C原子由氨基酸、甲酸和CO2提供
参与合成的氨基酸：天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly、 谷氨酰胺(Gln)
嘌呤环上各原子的来源
来自CO2 来自天冬氨酸 N1 来自甲酸 C2 N3 C6 C5 C4 N7 C8 N9 来自甘氨酸 来自甲酸