【生物化学】核酸的降解和核苷酸代谢2011

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
Sal I
‥ ‥G T C G A C ‥‥ ‥ ‥C A G C T G ‥‥
鸟嘌呤
H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
NH3
黄嘌呤
H2O+O2
H2O2 黄嘌呤
氧化酶
H2O+O2
（灵长类以外的哺乳动物）
尿囊素
尿酸氧化酶
H2O2
尿酸 （人类和灵长类动物、
(植物、某H些2O
尿囊 素酶
硬骨鱼)
尿囊酸
CO2+H2O2 2H2O+O2
爬虫、鸟类）
尿囊酸酶
（鱼类、两栖类）
尿素 + 乙醛酸
2. 嘧啶碱的分解代谢
胞嘧啶脱氨酶
胞嘧啶
尿嘧啶
二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢尿嘧啶
H2O NH3
NAD(P)H+H+ NAD(P)+
H2O二氢嘧
NH3+CO2+ β -丙氨酸
脲基丙酸酶
啶酶
β -脲基丙酸
H2O
胸腺嘧啶 二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢胸腺嘧啶
NAD(P)H+H+ NAD(P)+
H2O
二氢嘧啶酶
NH3+CO2+β -氨基异丁酸 脲基丙酸酶 β -脲基异丁酸
合成酶
关键酶
⑵ IMP → → →AMP﹑GMP
6 6
2 2
（二） 嘌呤核苷酸的补救合成
两个酶：① 腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）
② 次黄嘌呤(鸟嘌呤)磷酸核糖转移酶（HGPRT）
反应： 腺嘌呤 ＋ PRPP APRT 次黄嘌呤 ＋ PRPP HGPRT
AMP ＋ PPi IMP ＋ PPi
鸟嘌呤 ＋ PRPP HGPRT GMP ＋ PPi
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
组织：肝﹑小肠粘膜及胸腺 细胞内定位：细胞液
甲酸盐
嘌呤环中各 碳、氮原子的来源：
甲酸盐
⒈ 合成途径 两个阶段： ⑴ 5-磷酸核糖→ → →次黄嘌呤核苷酸（IMP） ⑵ IMP → → →AMP﹑GMP
⑴ 5-磷酸核糖→ → →次黄嘌呤核苷酸（IMP）
转酰胺酶
甲酰FH4
常用的DNA限制性内切酶的专一性
酶
辨认的序列和切口
说明
Alu I
‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥
四核苷酸，平端切口
Bam H I
‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥
六核苷酸，粘端切口
Bgl I
‥ ‥A G A T C T ‥‥ ‥ ‥T C T A G A ‥‥
血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中沉积， 形成痛风症。
受累组织器官：关节﹑软骨﹑肾﹑软组织 病变： 关节炎﹑肾病﹑尿路结石 病因： 高嘌呤饮食﹑核酸大量分解﹑肾病 治疗药物：别嘌呤醇
别嘌呤醇作用的机理：
黄嘌呤氧化酶
别黄嘌呤
别嘌呤醇
别嘌呤醇： 别黄嘌呤 底物类似物经酶 作用后成为酶的 灭活物，称之为 自杀作用物。 自杀性底物
第33章 核酸的降解和核苷酸代谢
核苷酸的生物学功能：
⒈ 作为核酸合成的原料 ⒉ 体内能量的利用形式（ATP GTP ） ⒊ 参与代谢和生理调节（cAMP cGMP） ⒋ 组成辅酶（NAD FAD NAD+ NADP+ HSCoA） ⒌ 活化中间代谢物（UDPG CDP-胆碱 SAM等）
第一节 核酸和核苷酸的分解代谢
分解
合成
何处去？
进入磷酸戊糖途径
或重新合成核酸
一、核酸的解聚作用
核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶. 按其作用位置分为: 1.核酸外切酶：作用于核酸链的末端（3’端或5’端），逐
个水解下核苷酸。 脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA 核糖核酸外切酶:只作用于RNA 2.核酸内切酶:从核酸分子内部切断3’，5’-磷酸二酯键。 3.限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能识别并水解外
源双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割 DNA,常作为工具酶。
核酸外切酶对核酸的水解位点
BBBBBBBB
5´ p
p
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶
（ 5´端外切5得3）
DNA/RNA
蛇毒磷酸二酯酶
（ 3´端外切3得5）
DNA/RNA
限制性内切酶
原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基 对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在 此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端， 这类酶称为限制性内切酶。
IMP
AMP
GMP
二﹑嘧啶核苷酸的合成
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
嘧啶环由氨甲酰磷酸和
天冬氨酸合成的
4
C
H2N-CO- P
氨甲酰磷酸
NH3 CO2
N3
C5
C2
C6
1
N
天冬氨酸
⒈ 从头合成途径 ⑴ 尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成
＊人体内还有腺苷激酶，能使腺嘌呤核苷磷酸化，生成AMP
腺嘌呤核苷
腺苷激酶
AMP
ATP ADP
补救合成的特点：过程简单，耗能少。
补救合成的生理意义：⒈ 减少能量和氨基酸的消耗 ⒉ 弥补某些组织（脑、骨髓）不能 从头合成嘌呤核苷酸的不足。
（三） 嘌呤核苷酸生物合成（从头合成）的调节 5-磷酸核糖焦磷酸 5-磷酸核糖胺
六核苷酸，粘端切口
Sma I
‥ ‥C C C G G 百度文库 ‥‥ ‥ ‥G G G C C C ‥‥
六核苷酸，平端切口
二、核苷酸的降解
核苷酸酶 核苷磷酸化酶 （广泛存在）
核苷酸
核苷
碱基+戊糖-1-P
磷酸
核苷水解酶（主只要对存核在糖于核植苷物起、作微用生）物，
碱基+核糖
1. 嘌呤碱的分解代谢
腺嘌呤
H2O 腺嘌呤脱氨酶
H2O
2H2O
脲酶
4NH3 + 2CO2
（微生物）
腺嘌呤核苷酸核苷酸酶腺嘌呤核苷核苷磷酸化酶 腺嘌呤
腺嘌呤核苷 酸脱氨酶
H2O
H2O
-NH3
Pi
腺嘌呤核 苷脱氨酶
Pi
H2O
-NH3
R-1-P
腺嘌呤 脱氨酶
H2O
-NH3
核苷酸酶
核苷磷酸化酶
次黄嘌呤核苷酸
次黄嘌呤核苷
次黄嘌呤
H2O
Pi
H2O
Pi
尿酸与痛风症的关系
H2O
第二节、核苷酸的生物合成
一﹑嘌呤核苷酸的合成代谢
两条途径：
1. 从头合成途径（de novo synthesis）:
不以现成的碱基为原料，而是以磷酸核糖﹑氨基酸﹑ 一碳单位﹑CO2等简单物质为原料，经过一系列酶 促反应，合成嘌呤核苷酸的过程。 （主要合成途径，肝组织进行此途径）
2. 补救合成途径（salvage pathway）: 利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程， 合成嘌呤核苷酸的过程。 （脑﹑骨髓等只能进行此途径）