第十四章：核酸的降解和核苷酸的生物合成(本与专)

非特异的磷酸二酯酶 特异的磷酸二酯酶

如：蛇毒磷酸二酯酶，牛脾磷酸二酯酶。
3、 核酸内切酶 核酸内切酶特异地水解多核苷酸内部的键， 它们是特异性较强的磷酸二酯酶。
4、限制性核酸内切酶 在细菌细胞内存在一类能识别并水解外源双 链DNA的核酸内切酶。
18.1.2核苷酸的降解
1、核苷酸的降解
（2）由核苷生成
嘌呤核苷酸合成的调节
PRPP PRPP酰胺转移酶 5-磷酸核糖胺
次黄苷酸 腺苷琥珀酸合成酶 腺苷酸 次黄嘌呤核苷酸脱氢酶 鸟苷酸
18.2.2 嘧啶核苷酸的合成 与嘌呤核苷酸不同，在合成嘧啶核苷酸时首先形 成嘧啶环，再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸，然 后生成尿嘧啶核苷酸。其他嘧啶核苷酸则由尿嘧 啶核苷酸转变而成。
由 CO2、天冬氨酸、甲酰四氢叶酸先后提供六 元环上的其他原子形成六元环，最后合成次黄 嘌呤核苷酸。


（2）由IMP转化为AMP和GMP的过程
2、补救合成途径 核苷酸也可以由嘌呤碱基或嘌呤核苷合成，称之为 补救合成途径。

（1）由嘌呤和PRPP生成： 腺嘌呤+PRPP→AMP+PPi 次黄嘌呤+PRPP→IMP+PPi 鸟嘌呤+PRPP→GMP+PPi

非特异性的磷酸单酯酶能作用于一切核苷酸。 特异性核苷酸酶： 3/-核苷酸酶或5/-核苷酸酶。
2、核苷的降解
在核甘酶的作用下：
18.1.3 嘌呤的降解 不同种类的生物分解嘌呤碱的酶系不一 样，因而代谢产物各不相同。
嘌呤的分解还可以在核苷（酸）的水平上进行。
18.1.4 嘧啶的降解

不同种类的生物对嘧啶的分解过程不一样。
（１）次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成
第一阶段
第二阶段
由嘌呤环合成过程总图可概括以下要点：

嘌呤核苷酸的合成特点是首先直接形成次 黄嘌呤核苷酸（亦称肌苷酸）。 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）是核苷酸中 磷酸核糖部分的供体。


嘌呤的各个原子是在PRPP的C-1位置上逐渐加 上去的。 在 5- 磷酸核糖胺的氨基位置，由甘氨酸、甲酰 四氢叶酸、谷氨酰胺先后提供C和N原子形成嘌 呤的咪唑环。
UMP
UTP CTP合成酶 CTP
18.3 脱氧核糖核苷酸的生物合成

植物体中核苷酸向脱氧核糖核苷酸的转化 了解甚少，但在动物和细菌中还原作用通 常是在核苷二磷酸水平上发生的。
18.2.1 核糖核苷二磷酸的还原过程
18.2.2 脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP)的形成： 1、以dUMP为原料，合成dTMP。 （1）dUMP的生成
一、代谢网络 （一）糖、脂和蛋白质的关系：通过6－磷 酸葡萄糖、丙酮酸和乙酰辅酶A三个中间 物相互联系。脂类中的甘油、糖类和蛋 白质之间可互相转化
脂肪酸在植物和微生物体内可通过乙醛酸 循环由乙酰辅酶A合成琥珀酸，然后转变 为糖类或蛋白质，而动物体内不存在乙 醛酸循环，一般不能由乙酰辅酶A生成糖 和蛋白质。
（二）核酸与代谢的关系： 核酸不是重要的碳源、氮源和能源， 但核酸通过控制蛋白质的合成可影响细 胞的组成成分和代谢类型。 许多核苷酸在代谢中起着重要作用， 如ATP、辅酶等。另一方面，核酸的代谢 也受其他物质，特别是蛋白质的影响。
（三）各种物质在代谢中是彼此影响、相 互转化和密切联系的。 三羧酸循环不仅是各种物质共同的代 谢途径，而且是他们互相联系的渠道。
说明：由UTP（三磷酸水平）转变为CTP。
2、 补救合成途径
（1） 尿嘧啶补救途径：
①与5-磷酸核糖焦磷酸反应：
②先产生尿嘧啶核苷，再生成尿嘧啶核苷酸：
（2）胞嘧啶的补救合成途径
嘧啶核苷酸生物合成的调节
CO2+ATP+谷氨酰胺 胺甲酰磷酸合成酶 胺甲酰磷酸 ASP 天冬氨酸转氨甲酰酶
胺甲酰天冬氨酸
二、分解代谢与合成代谢的单向性 虽然酶促反应是可逆的，但在生物体内， 代谢过程是单向的。一些关键部位的代 谢是由不同的酶催化正反应和逆反应的。 这样可使两种反应都处于热力学的有利 状态。。
一般酮酸脱羧的反应、激酶催化的反应、 羧化反应等都是不可逆的。这些反应常 受到严密调控，成为关键步骤
三、能量的代谢 （一）ATP是通用的能量载体 （二）NADPH以还原力的形式携带能量 （三）ATP、还原力和构造单元用于生物合 成
④ 参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+，NADP+， FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。 ⑤ 作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基，用 CDP携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸 （SAM）等。
第 二 部 分 核 酸 的 分 解
核酸的分解过程
核酸
核苷酸
核苷+磷酸
碱基+戊糖
18.1 核酸的的分解代谢 18.1.1 核酸的降解 作用于核酸的磷酸二酯键酶称为核酸酶。 1、 DNA酶和RNA酶 2、 核酸外切酶 核酸外切酶作用于核酸链的一端，逐个水解下核 苷酸。

1、 从头合成途径
(1)尿嘧啶核苷酸（UMP）的合成
尿嘧啶核苷酸的生物合成途径要点：

嘧啶核苷酸的合成主要先组装嘧啶环，然后再与磷 酸核糖结合。 该过程首先是形成乳清酸（嘧啶环结构）。
5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)也是嘧啶核苷酸合成中 磷酸核糖的供体，。


（2）胞嘧啶核苷酸（CTP）的合成：
2、补救合成途径:
TMP的生物合成概括为：
18.4（脱氧）核苷酸转变为多磷酸（脱氧）核苷酸

四种（脱氧）核苷酸一磷酸在四种（脱氧）核苷酸一磷酸源自文库激酶的作用下转化为（脱氧）核苷二磷酸。

核苷二磷酸与核苷三磷酸可在核苷二磷酸激酶下相互转化。
各种核苷酸合成与转化的相互关系：
第 四 部 分 代 谢 的 联 系
第 三 部 分 核 苷 酸 的 合 成
18.2
核苷酸的生物合成
嘌呤核糖核苷酸的合成
18.2.1

生物体内不是先合成嘌呤碱，再与核糖和磷酸结合 成核苷酸，而是从 5-磷酸核糖焦磷酸开始，经过一 系列酶促反应，生成次黄嘌呤核苷酸，然后再转变 为其他嘌呤核苷酸。
1、从头合成途径 利用一些简单的前体物，如 5- 磷酸核糖，氨基酸，一碳 单位及 CO2 等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途 径。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。
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。
第十四章 核酸的降解和 核苷酸的生物合成
第 一 部 分
概 论
核苷酸的重要性：
① 作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP， UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成 DNA。 ② 作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外，还有 GTP，UTP，CTP等。
③ 参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸cAMP和 cGMP作为激素的第二信使。