核酸的代谢王镜岩生物化学全

主要内容
一、核酸和核苷酸的分解代谢 二、核苷酸的生物合成
核苷酸的结构
碱基连接（糖苷键） （对DNA为H）
1. 核酸的酶促降解
Байду номын сангаас
核酸酶
磷酸单脂酶
核酸
单核苷酸
核苷 + 磷酸
核苷磷酸化酶
核苷水解酶
嘧啶（嘌呤）
嘧啶（嘌呤） 核糖（脱氧核糖）
核酸内切酶
核糖-1-磷酸 核酸酶
核糖-5-磷酸
磷酸戊糖途径
脱氧核糖-1-磷酸 核酸外切酶
胞嘧啶先脱氨生成尿嘧啶，再还原成二氢尿嘧啶，然后 开环，水解生成β-丙氨酸，可转氨参加有机酸代谢。胸 腺嘧啶与尿嘧啶相似，还原、开环、水解生成β-氨基异 丁酸，可直接从尿排出，也可转氨生成甲基丙二酸半醛， 最后生成琥珀酰辅酶A，进入三羧酸循环。
• 第二节 合成代谢 一、嘌呤核糖核苷酸的合成 （一）从头合成途径 1.嘌呤环的元素来源 2.IMP的合成：其磷酸核糖部分由PRPP提供，由5-磷酸 核糖与ATP在磷酸核糖焦磷酸激酶催化下生成。IMP的合 成有10步，分两个阶段，先生成咪唑环，再生成次黄嘌 呤。首先由谷氨酰胺的氨基取代焦磷酸，再连接甘氨酸、 甲川基，甘氨酸的羰基生成氨基后环化，生成5-氨基咪 唑核苷酸。然后羧化，得到天冬氨酸的氨基，甲酰化， 最后脱水闭环，生成IMP。 3.AMP的合成：IMP与天冬氨酸生成腺苷酸琥珀酸，由腺 苷酸琥珀酸合成酶催化，GTP提供能量。腺苷酸琥珀酸 裂解酶催化分解生成AMP和延胡索酸。 4.GMP的合成：IMP先由次黄嘌呤核苷酸脱氢酶氧化生成 黄嘌呤，再由谷氨酰胺提供氨基，生成GMP。
核苷酸由磷酸单酯酶水解成核苷和磷酸，特异性强的酶 只水解5'-核苷酸，称为5'-核苷酸酶，或相反。核苷磷 酸化酶将核苷分解为碱基和戊糖-1-磷酸，核苷水解酶 生成碱基和戊糖。核糖-1-磷酸可被磷酸核糖变位酶催 化为核糖-5-磷酸，进入戊糖支路或合成PRPP。...........
• 三、嘌呤的分解 （一）水解脱氨：腺嘌呤生成次黄嘌呤，鸟嘌呤生成黄 嘌呤。也可在核苷或核苷酸水平上脱氨。
（二）氧化：次黄嘌呤生成黄嘌呤，再氧化生成尿酸。 都由黄嘌呤氧化酶催化，生成过氧化氢。别嘌呤醇是自 杀底物，其氧化产物与酶活性中心的Mo4+紧密结合， 有强烈抑制作用。可防止尿酸钠沉积，用于治疗痛风。
（三）鸟类可将其他含氮物质转化为尿酸，而某些生物 可将尿酸继续氧化分解为氨和CO2。 四、嘧啶的分解
• 第十五章 核酸代谢
第一节 分解代谢
一、核酸的降解
核酸由磷酸二酯酶水解，有核糖核酸酶、脱氧核糖核酸
酶、内切酶和外切酶之分。蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸 二酯酶都是外切酶，既可水解DNA，又可水解RNA， 但蛇毒磷酸二酯酶从3'端水解，生成5'-核苷酸；牛脾磷 酸二酯酶从5'端水解，生成3'-核苷酸。细胞内还有限制 性内切酶，可水解外源DNA。 二、核苷酸的降解
• （二）补救途径： 1.碱基与核糖-1-磷酸在特异的核苷磷酸 化酶催化下生成核苷，再由其核苷磷酸 激酶生成核苷酸。只有腺苷激酶。 2.嘌呤与PRPP在磷酸核糖转移酶催化下 生成核苷酸。有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。
（三）调控 从头合成途径受AMP和GMP的反馈抑制，第一步 转酰胺酶受二者抑制，分枝后的第一步只受自 身抑制。从头合成与补救途径之间有平衡。先 天缺乏次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶称为莱 -纳二氏综合症，X染色体隐性遗传，患者尿酸 和PRPP水平高，从头合成加速，导致痛风和自 残。正常大脑中次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移 酶活力高，而从头合成酶活力低，对补救途径 依赖较大。别嘌呤醇可降低尿酸浓度，但不能 降低PRPP浓度，不能防止自残。
第三节 辅酶核苷酸的合成 一、NAD的合成 烟酸先与磷酸核糖焦磷酸生成烟酸单核苷酸，再 与ATP缩合生成烟酸腺嘌呤二核苷酸，最后由谷 氨酰胺酰胺化生成NAD。NAD激酶催化生成NADP。 二、FAD的合成 黄素先与ATP生成黄素单核苷酸，再与ATP生成 FAD。 三、辅酶A的合成 泛酸先与ATP生成4-磷酸泛酸，再与半胱氨酸缩 合并脱羧生成4-磷酸泛酰巯基乙胺，与ATP缩合 成脱磷酸辅酶A，最后被ATP磷酸化成辅酶A。
三、脱氧核糖核苷酸的合成 （一）核糖核苷酸的还原：由核糖核苷酸还原酶体系 催化，包括4种蛋白，可将NDP还原为dNDP，需镁和 ATP。各种核苷一磷酸酸可被特异的核苷一磷酸激酶 催化生成核苷二磷酸，核苷二磷酸激酶特异性很低， 可催化核苷二磷酸和核苷三磷酸的相互转变。 （二）碱基和脱氧核糖-1-磷酸可由磷酸化酶合成脱 氧核糖核苷，再由脱氧核糖核苷激酶生成脱氧核糖核 苷酸。 胸腺嘧啶核苷酸的生成：dUMP被甲叉四氢叶酸甲基化， 生成dTMP，由胸腺嘧啶核苷酸合成酶催化。转甲基后 生成二氢叶酸，由二氢叶酸还原酶再生。叶酸类似物 如氨基蝶呤、氨甲蝶呤等，能与二氢叶酸还原酶不可 逆结合，抑制一碳单位的转移反应，可作抗肿瘤药物。 dUMP可由UDP还原、脱磷酸生成，也可由dCMP脱氨生 成。
醛缩酶
乙醛 甘油醛-3-磷酸
2. 嘌呤的分解
脱氨反应可在 碱基水平，核 苷或核苷酸的 水平上进行
次黄嘌呤
腺苷
次黄苷 核苷磷酸化酶
次黄嘌呤
鸟嘌呤核苷酸
黄嘌呤 氧化酶
黄嘌呤 鸟嘌呤核苷
核苷磷酸化酶
黄嘌呤 氧化酶
鸟嘌呤 脱氨酶
尿酸 （人、猿类、鸟类 ）
尿酸氧化酶
尿囊素酶
• 二、嘧啶核糖核苷酸的合成 （一）尿嘧啶核苷酸的合成：谷氨酰胺与碳酸氢根在 氨甲酰磷酸合成酶催化下生成氨甲酰磷酸，消耗2个 ATP。氨甲酰磷酸与天冬氨酸生成氨甲酰天冬氨酸， 闭环氧化生成乳清酸，再与PRPP生成乳清苷酸，脱羧 生成UMP。 （二）CMP的合成：UMP先与2分子ATP反应生成UTP， 在CTP合成酶催化下UTP与谷氨酰胺、ATP生成CTP。 （三）补救途径：尿嘧啶可与PRPP生成UMP，也可与 1-磷酸核糖生成尿苷，再被尿苷激酶催化生成UMP。 胞嘧啶不能与PRPP反应，但胞苷可被尿苷激酶催化生 成CMP。 （四）调控：氨甲酰磷酸合成酶受UMP反馈抑制，天 冬氨酸转氨甲酰酶和CTP合成酶受CTP反馈抑制。