核酸与核苷酸代谢---药学
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核酸降解与核苷酸代谢
嘧啶碱的分解
不同生物嘧啶碱的分解过程也不 一样，一般情况下含氨基的嘧啶要 先水解脱去氨基，脱氨基也可以在 核苷或核苷酸水平上进行。
2.嘧啶碱的分解
NH 2 N
N
O
H
-NH2
β－丙氨酸
O
NH
二氢尿嘧啶
N
O
H
（开环）
H2O
H2O
β－脲基丙酸
嘧啶还原途径的分解
-CH3
嘧啶分解
• 其中二氧化碳经呼吸道排出体外，氨在
AMP激酶
AMP + ATP —— 2ADP
glycolytic enzymes or oxidative phosphorylation
ADP —— ATP
2 .ATP通过核苷单磷酸激酶生成其他NDP
ATP + NMP —— ADP + NDP
3.NTP的生成
核苷二磷酸激酶
XTP + NDP
XDP + NTP
肠黏膜细胞中还有核苷酸酶 (磷酸单 酯酶)，水解核苷酸为核苷和Pi。
脾、肝等组织中的核苷酶进一步水解 核苷为戊糖和碱基。
核酸酶
核酸
核苷酸酶
核苷酸
磷酸
核苷酶
核苷
戊糖
碱基
（嘌呤碱，嘧啶碱）
核酸酶(Nuclease)
核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水 解酶，包括核糖核酸酶(RNase)和脱氧核 糖核酸酶(DNase)，其中能水解核酸分子 内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶 (endonuclease)，从核酸的一端逐个水解 下核苷酸的酶称为核酸外切酶 (exonuclease)。
NH 2 N
N
N H
N
核酸与核苷酸代谢药学
核酸的结构
DNA双螺旋结构
由两条反向平行的多核苷酸链相 互缠绕形成，碱基通过氢键配对 ，形成碱基对。
RNA结构
根据功能不同，RNA分子有多种 类型，如mRNA、tRNA和rRNA 等，具有特定的结构特征。
核酸的功能
遗传信息的载体
DNA携带遗传信息，通过复制 和转录传递给下一代。
蛋白质合成
mRNA作为蛋白质合成的模板 ，tRNA转运氨基酸至核糖体， rRNA参与蛋白质合成的催化过 程。
基因表达调控
通过DNA甲基化、组蛋白修饰 等机制调控基因的表达。
细胞周期和分裂
DNA的复制和修复参与细胞周 期和分裂的过程。
02
核苷酸的代谢
核苷酸的合成
磷酸戊糖途径
这是核糖核苷酸的主要合成途径，通过此途径，葡萄糖被氧化分解为核糖-5-磷酸，进而合成 核苷一磷酸（NMP）。
嘌呤核苷酸的合成
主要在肝中进行，首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），然后IMP转化为腺嘌呤核苷酸（AMP） 和鸟嘌呤核苷酸（GMP）。
03
核酸的合成与分解
DNA的合成与分解
DNA合成
DNA的合成过程涉及多个步骤，包括引物的合成、DNA聚合 酶催化脱氧核糖核苷酸聚合形成DNA链等。在DNA复制过程 中，两条母链作为模板，合成出与母链互补的新链。
DNA分解
DNA的分解涉及到多种酶的作用，如核酸酶、DNA解旋酶和 DNA聚合酶等。DNA的分解过程包括DNA的变性、降解和 代谢等，产生的核苷酸可被用于合成新的核酸分子或供给能 量。
药物对RNA表达的调控
药物对mRNA转录的调控
01
某些药物可以调节mRNA的转录水平，从而影响蛋白
质的表达水平。
核酸降解和核苷酸代谢
R-5'-P
R-5'-P
5-氨基咪唑-4-羧酸 核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑核苷酸 （AIR）
甲酰甘氨咪核苷酸 （FGAM）
O
C
HO
C
C H2N
N Asp
H2O
ATP
CH
N
合成酶
R-5'-PFra bibliotekCOOH OC
HC N C H
CH2
C
H2N COOH
延胡索酸 N
CH
N
裂解酶
R-5'-P
O
C
H2N
C
C H2N
二、嘌呤核苷酸的降解
AMP
GMP
嘌呤核苷酸的结构
AMP GMP
H(I) 黄嘌呤氧化酶
（次黄嘌呤）
X
G
（黄嘌呤）
黄嘌呤 氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
腺嘌呤脱氨酶含量极少 腺苷脱氨酶和腺苷酸脱氨酶活性较高
腺嘌呤脱氨基主要在 核苷和核苷酸水平
鸟嘌呤脱氨酶分布广
鸟嘌呤脱氨基主要 在碱基水平
嘌呤类在核苷酸、核苷和碱基三个水平上的降解
1. 从头合成途径
（1）尿嘧啶核苷酸的合成
2ATP 2ADP+Pi
Gln + HCO3氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
(CPS-Ⅱ )
H2N C OPO3H2 + Glu
O
氨甲酰磷酸
CO2 + NH3 + H2O
2ATP N-乙酰谷氨酸
2ADP+Pi
氨基甲酰磷酸
Pi
线粒体
鸟氨酸
瓜氨酸
鸟氨酸循环
鸟氨酸
尿素
核酸与核苷酸代谢药学
核糖或脱 氧核糖
嘧啶碱 核糖或脱 嘌呤碱 氧核糖
核酸
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
水
磷酸
核苷 核苷磷酸化酶
解
磷酸-戊糖
碱基
核苷酸的生物学作用
1. 作为核酸合成的原料:NTP;dNTP （最主要功能） 2. 体内能量的利用形式：ATP、GTP等 3. 参与代谢和生理调节：cAMP、cGMP 4. 组成辅酶：如腺苷酸是NAD+、NADP+、FAD等的
嘌呤的从头合成，从而使嘌呤分解产物－尿酸增高。 临床特点：高尿酸盐血症引起早期肾脏结石，逐渐出现痛风症状。 患者智力低下,有特征性的强迫性自身毁伤行为，常咬伤自己的嘴唇、 手和足趾，故亦称自毁容貌症。
自毁容貌综合征
(Lesch-Nyhan syndrome)
主征：生长发育迟缓，强迫 性痉挛，自咬嘴唇、手指致 残，智力低下 XR：HGPRT完全缺失。发病 率约1/3.8万 诊断：大多有高尿酸血症， 酶学诊断 加强优生指导。可产前诊断
6-巯基嘌呤(6-MP)作用机制：
1.阻断嘌呤核苷酸的从头合成途径 _
R-5-P
PRPP合成酶
PRPP
酰胺转移酶_PRA
ATP
IMP
腺苷酸代 琥珀酸
AMP
XMP
GMP
ADP ATP GDP GTP
_
AMP
6-MP
6-MP核苷酸
IMP
_
GMP
2.抑制补救合成途径
6-MP
_
次黄嘌呤 + PRPP HGPRT
嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 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
核酸降解与核苷酸代谢(1)
5－亚氨基咪唑－4－羧酸核苷酸
5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸
编辑ppt
29
合嘌
成 5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸
呤
（核
反程苷
应酸
8的 ）全
5－氨基咪唑－4－甲酰胺核苷酸
编辑ppt
30
嘌呤核苷酸的全程合成（反应9）
5－氨基咪唑－4－甲酰胺核苷酸
5－氨基咪唑－4－氨甲酰核苷酸
编辑ppt
31
嘌呤核苷酸的全程合成(反应10)
催化核苷水解的酶有两类，即核苷磷酸化酶 和核苷水解酶
（核苷磷酸化酶）
核苷 + Pi 嘌呤或嘧啶 + 戊糖-1-P
（核苷水解酶）
核苷 + H2O
嘌呤或嘧啶 + 戊糖
核苷磷酸化酶存在广泛，反应可逆
核苷磷酸化酶主要存在于植物和微生物，只对 核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷无作用。
编辑ppt
6
核 苷 酸 分 解
编辑ppt
11
嘌 呤 的 分 解
尿酸生成
编辑ppt
13
黄嘌呤氧化酶 (Xanthine Oxidase)
催化次黄嘌呤和黄嘌呤氧化生产尿酸。酶
为复合黄素酶，由两个相同的亚基组成，每个
亚基含一个FAD、一个钼原子和一个Fe4S4中心。 反应要求分子氧作为电子受体，还原产物是
H2O2，进入尿酸的氧来自水。底物与酶结合后， Mo(VI)被还原为Mo(IV)，电子经黄素、铁硫
二氢乳清酸
乳清酸
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乳 清 酸 的 合 成
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7
1.嘌呤碱的分解
NH 2 N
N
N H
N
次黄嘌呤
G
NH3
5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸
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29
合嘌
成 5－氨基咪唑－4－羧酸核苷酸
呤
（核
反程苷
应酸
8的 ）全
5－氨基咪唑－4－甲酰胺核苷酸
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30
嘌呤核苷酸的全程合成（反应9）
5－氨基咪唑－4－甲酰胺核苷酸
5－氨基咪唑－4－氨甲酰核苷酸
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31
嘌呤核苷酸的全程合成(反应10)
催化核苷水解的酶有两类，即核苷磷酸化酶 和核苷水解酶
（核苷磷酸化酶）
核苷 + Pi 嘌呤或嘧啶 + 戊糖-1-P
（核苷水解酶）
核苷 + H2O
嘌呤或嘧啶 + 戊糖
核苷磷酸化酶存在广泛，反应可逆
核苷磷酸化酶主要存在于植物和微生物，只对 核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷无作用。
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6
核 苷 酸 分 解
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11
嘌 呤 的 分 解
尿酸生成
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13
黄嘌呤氧化酶 (Xanthine Oxidase)
催化次黄嘌呤和黄嘌呤氧化生产尿酸。酶
为复合黄素酶，由两个相同的亚基组成，每个
亚基含一个FAD、一个钼原子和一个Fe4S4中心。 反应要求分子氧作为电子受体，还原产物是
H2O2，进入尿酸的氧来自水。底物与酶结合后， Mo(VI)被还原为Mo(IV)，电子经黄素、铁硫
二氢乳清酸
乳清酸
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乳 清 酸 的 合 成
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7
1.嘌呤碱的分解
NH 2 N
N
N H
N
次黄嘌呤
G
NH3
药学生物化学名词解释
名词解释生物化学生物化学，是生命的化学，是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学。
它是从分子水平来研究生物体(包括人类、动物、植物和微生物)内基本物质的化学组成、结构，及在生命活动中这些物质所进行的化学变化(即代谢反应)的规律及其与生理功能的关系的一门科学，是一门生物学与化学相结合的基础学科。
▲分子生物学分子生物学是以生物大分子为研究目标，通过对蛋白质、酶和核酸等大分子的结构、功能及其相互作用等运动规律的研究来阐明生命分子基础，从而探索生命奥秘的一门科学。
它是由生物化学、遗传学、微生物学、病毒学、结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学，目前已发展成生命科学中的带头学科。
▲第一章糖的化学单糖凡不能被水解成更小分子的糖称为单糖。
单糖是糖类中最简单的一种，是组成糖类物质的基本结构单位。
单糖可根据其分子中含碳原子多少分类，最简单的单糖是三碳糖，在自然界分布广、意义大的五碳糖和六碳糖，也分别称为戊糖和己糖。
▲寡糖寡糖是由单糖缩合而成的短链结构（一般含2~6个单糖分子）。
其中二糖是寡糖中存在最为广泛的一类。
▲多糖多糖是由许多单糖分子缩合而成的长链结构，分子量都很大，在水中不能成真溶液，有的成胶体溶液，有的根本不溶于水，均无甜味，也无还原性。
多糖有旋光性，但无变旋现象。
最重要的多糖有淀粉、糖原和纤维素等。
多糖中有一些是与非糖物质结合的糖称为复合糖，如糖蛋白和糖脂。
▲同聚多糖同聚多糖也称为均一多糖，是由一种单糖缩合而成，如淀粉、糖原、纤维素、戊糖胶、木糖胶、阿拉伯糖胶、几丁质等。
▲杂聚多糖杂聚多糖也称为不均一多糖，是由不同类型的单糖缩合而成，如肝素、透明质酸和许多来源于植物中的多糖如波叶大黄多糖、当归多糖、茶叶多糖等。
▲粘多糖粘多糖也称为糖胺聚糖，是一类含氮的不均一多糖，其化学组成通常为糖醛酸及氨基己糖或其衍生物，有的还含有硫酸。
如透明质酸、肝素、硫酸软骨素等。
▲结合糖结合糖也称糖复合物或复合糖，是指糖和蛋白质、脂质等非糖物质结合的复合分子。
核苷酸代谢(药学)指南
P168
（三）脱氧核糖核苷酸在二磷酸水平直接还原生成
核糖核苷酸还原酶(RR)
硫氧还原蛋白 硫氧还原蛋白还原酶
(FAD)
N：A、G、C、U
P168
二、 嘧啶核苷酸的合成代谢
P168
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
1、从头合成途径的原料
* 天冬氨酸（Asp） * 谷氨酰胺（Gln）
* CO2 * 5-磷酸核糖
从头合成的组织部位： 肝（主要）、小肠、胸腺等组织
P166
3、从头合成的调节 主要受反馈抑制调节(feedback inhibition)
PRPP合成酶（变构酶） 酰胺转移酶（变构酶）
P167
（二）嘌呤核苷酸的补救合成 原料：嘌呤碱或嘌呤核苷 部位：脑、骨髓 参与的酶：
* 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) * 腺苷激酶
P162
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸(RNA及DNA)
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
核苷酶
碱基
戊糖/磷酸戊糖
可利用
不能利用，降解后排出
可利用
P162
第二节 核苷酸的合成代谢
一、嘌呤核苷酸的从头合成和补救合成途径
AMP
GMP
P162
嘌呤核苷酸合成有两条途径
从头合成途径(de novo synthesis) 由简单化合物磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及 CO2等为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌 呤核苷酸。在肝及多数组织进行。
第8章 核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
生化教研室
第一节 概述 第二节 核苷酸的合成代谢 第三节 核苷酸的分解代谢
（三）脱氧核糖核苷酸在二磷酸水平直接还原生成
核糖核苷酸还原酶(RR)
硫氧还原蛋白 硫氧还原蛋白还原酶
(FAD)
N：A、G、C、U
P168
二、 嘧啶核苷酸的合成代谢
P168
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
1、从头合成途径的原料
* 天冬氨酸（Asp） * 谷氨酰胺（Gln）
* CO2 * 5-磷酸核糖
从头合成的组织部位： 肝（主要）、小肠、胸腺等组织
P166
3、从头合成的调节 主要受反馈抑制调节(feedback inhibition)
PRPP合成酶（变构酶） 酰胺转移酶（变构酶）
P167
（二）嘌呤核苷酸的补救合成 原料：嘌呤碱或嘌呤核苷 部位：脑、骨髓 参与的酶：
* 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) * 腺苷激酶
P162
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸(RNA及DNA)
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
核苷酶
碱基
戊糖/磷酸戊糖
可利用
不能利用，降解后排出
可利用
P162
第二节 核苷酸的合成代谢
一、嘌呤核苷酸的从头合成和补救合成途径
AMP
GMP
P162
嘌呤核苷酸合成有两条途径
从头合成途径(de novo synthesis) 由简单化合物磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及 CO2等为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌 呤核苷酸。在肝及多数组织进行。
第8章 核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
生化教研室
第一节 概述 第二节 核苷酸的合成代谢 第三节 核苷酸的分解代谢
核酸与核苷酸代谢药学
AMP + PPi IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
精品课件
嘌呤核苷的重新利用
腺苷激酶(adenosine kinase)
腺嘌呤核苷 腺苷激酶
AMP
ATP ADP
精品课件
•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。
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
甲氨蝶呤等
8-氮杂鸟嘌呤等
精品课件
嘌呤核苷酸的抗代谢物
次黄嘌呤 (IMP)
6-巯基嘌呤 (6-MP)
精品课件
嘌呤核苷酸的抗代谢物
精品课件
嘌呤核苷酸的抗代谢物
精品课件
6-巯基嘌呤(6-MP)作用机制：
1.阻断嘌呤核苷酸的从头合成途径 _
精品课件
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
嘌呤核苷酸的结构
AMP
GMP
精品课件
嘌呤核苷酸的合成方式
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
精品课件
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
•定义
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。
嘧啶核苷酸
核苷酸酶
核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖
嘧啶碱
精品课件
胞嘧啶 NH3
关于核酸与核苷酸代谢课件
碱O基H H 1´
H 3´ HO
2´
H
H核苷酸还原酶HHO3´
2´ H OH
脱氧核苷酸
核苷酸
如何除去2´-位的氧？
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
脱氧核苷酸的合成
NDP的还原
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
NDP
dNDP
二磷酸核糖核苷
二磷酸脱氧核苷
还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2
•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）
嘌呤是在核糖环上合成的
•过程 1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成
PP-1-R-5-P
AMP ATP
R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
谷氨酰胺
酰胺转移酶 谷氨酸
核苷
PPi
1-磷酸核糖
核苷磷酸化酶
嘧啶碱
胞嘧啶 NH3
尿嘧啶
胸腺嘧啶
二氢尿嘧啶 H2O
β-脲基异丁酸 H2O
β-丙氨酸 丙二酸单酰CoA 乙酰CoA TAC
CO2 + NH3
β-氨基异丁酸
肝 尿素
甲基丙二酸单酰CoA
琥珀酰CoA
TAC
糖异生
第二节：
核苷酸的生物合成
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
ATP:底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化 GTP:底物水平磷酸化 其他NTP:
核苷二磷酸激酶 核苷二磷酸激酶对碱基和戊糖均无特异性 在有氧条件下，细胞内ATP浓度远高于其他几种NTP ATP是磷酸的主要供体
核酸的降解与核苷酸代谢
核酸的降解和核苷酸代谢
(Degradation of nucleic acid and nucleotides metabolism)
一、核酸和核苷酸的分解代谢 二、核苷酸的生物合成
核苷酸的功能
• 核苷酸是核酸生物合成的前体 • 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-二酯酰甘油分别是糖原和磷酸甘油 酯合成的中间物 • ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物 • 腺苷酸是三种重要辅酶的组分
嘌呤碱的分解
• 嘌呤碱的分解首先是在各种脱氨酶的作用下水解 脱去氨基。 • 脱氨反应也可以在核苷或核苷酸的水平上进行， 在动物组织中腺嘌呤脱氨酶的含量极少，而腺嘌 呤核苷脱氨酶和腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性极高。
嘌呤碱基的脱氨
嘌呤的降解
腺嘌呤 H2 O
腺嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤 H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3 NH3 黄嘌呤氧化酶 次黄嘌呤 黄嘌呤 H2O+O2 H2 O2 尿囊素 H2O 尿囊
素酶
尿酸氧化酶 黄嘌 呤氧 化酶
H2O+O2 H2 O2
CO2+H2O2
尿囊酸酶
尿酸 2H2O+O2 尿素 + 乙醛酸
尿囊酸
H2 O
脲酶
4NH3 + 2CO2
嘌呤的分解代谢
NH2 N N H N N N N H O NH N NH2 O N H N H O H N
O NH
Adenine
+H2O NH3 OH N N H N 次黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶 H 2O N 次黄嘌呤 H 2O 2 腺嘌呤脱氨酶
and swelling in their feet.
A CASE STUDY : GOUT
(Degradation of nucleic acid and nucleotides metabolism)
一、核酸和核苷酸的分解代谢 二、核苷酸的生物合成
核苷酸的功能
• 核苷酸是核酸生物合成的前体 • 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-二酯酰甘油分别是糖原和磷酸甘油 酯合成的中间物 • ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物 • 腺苷酸是三种重要辅酶的组分
嘌呤碱的分解
• 嘌呤碱的分解首先是在各种脱氨酶的作用下水解 脱去氨基。 • 脱氨反应也可以在核苷或核苷酸的水平上进行， 在动物组织中腺嘌呤脱氨酶的含量极少，而腺嘌 呤核苷脱氨酶和腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性极高。
嘌呤碱基的脱氨
嘌呤的降解
腺嘌呤 H2 O
腺嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤 H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3 NH3 黄嘌呤氧化酶 次黄嘌呤 黄嘌呤 H2O+O2 H2 O2 尿囊素 H2O 尿囊
素酶
尿酸氧化酶 黄嘌 呤氧 化酶
H2O+O2 H2 O2
CO2+H2O2
尿囊酸酶
尿酸 2H2O+O2 尿素 + 乙醛酸
尿囊酸
H2 O
脲酶
4NH3 + 2CO2
嘌呤的分解代谢
NH2 N N H N N N N H O NH N NH2 O N H N H O H N
O NH
Adenine
+H2O NH3 OH N N H N 次黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶 H 2O N 次黄嘌呤 H 2O 2 腺嘌呤脱氨酶
and swelling in their feet.
A CASE STUDY : GOUT
核酸化学与核苷酸代谢
二、 RNA的结构与功能
mRNA的结构与功能
※由HnRNA经过剪接而成
※半衰期最短，几分钟到数小时
一 、 mRNA的结构特点
(1) 3’末端有多聚腺嘌呤的结构(polyA) (2) 5’末端具有帽子结构(m7GpppNm) (3) 一种 mRNA只含有一条多肽链的信息
二 、 mRNA的功能
蛋白质合成的直接模板 把核内DNA的碱基顺序（遗传信 息），按照碱基互补的原则，抄袭并 转送至胞质，在蛋白质合成中用以翻 译成蛋白质中氨基酸的排列顺序。
两种情况
2. 复性过程
（1）两条完全分开的单链通过随机碰撞形 成互补短片段的双螺旋。 （2）尚未配对的碱基很快地 “对齐”。迅 速 形成双链直至双螺旋结构。
复性后ＤＮＡ分子性质
一系列的理化性质随即恢复
a. 260nm处的紫外吸收值下降 （减色效应） b. 粘度上升
c. 浮力、密度降低 d. 生物活性部分恢复
折叠
折叠
染色单体
第三节 RNA的结构和功能
一、 RNA的类型
1. 核蛋白体RNA(ribosomal RNA, rRNA)
2. 信使RNA (messenger RNA, mRNA) 3. 转运RNA (transfer RNA, tRNA)
4. 不均一核RNA(HnRNA)
5.小核RNA(SnRNA)
3. 核酸的变性与降解的区别
使分子量降低，其过程是不可逆的。
降解 是指多核苷酸链中的磷酸二酯键断裂，
变性 一般是可逆的， 不发生分子量的变化。 4. 蛋白质和核酸的变性
两者均不涉及共价键的断裂 一级结构不破坏 粘度下降，生物活性丧失
ＤＮＡ分子的热变性
将ＤＮＡ的稀盐溶液加 热至80～95℃(或以上) 数分钟，
核酸的降解和核苷酸代谢()
苷，经过比较简单的反应过程合成嘌呤核苷酸。
2.2.1 次黄嘌呤核苷酸的合成
磷酸核糖焦磷酸合成
①谷氨酰胺-PRPP转酰胺酶 ②甘氨酰胺核苷酸合成酶 ③甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶 ④甲酰甘氨脒核苷酸合成酶 ⑤氨基咪唑核苷酸合成酶 ⑥氨基咪唑核苷酸羧化酶 ⑦氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶 ⑧腺苷琥珀酸裂解酶 ⑨氨基咪唑氨甲酰核苷酸转甲酰基酶 ⑩IMP合酶(环化水解酶)
第一阶段反应
谷氨酰胺PRPP转酰胺酶
第一阶段反应
甘氨酰胺核苷 酸合成酶
甘氨酰胺核苷 酸转甲酰基酶
第一阶段反应
第一阶段反应
甲酰甘氨脒核 苷酸合成酶
第一阶段反应
氨基咪唑核 苷酸合成酶
第二阶段反应
氨基咪唑核 苷酸羧化酶
第二阶段反应
氨基咪唑琥 珀基氨甲酰 核苷酸合成 酶
第二阶段反应
腺苷琥珀酸 裂解酶
UTP+谷氨酰胺+ATP+H2O CTP+谷氨酸+ADP+Pi
2.3.3 嘧啶核苷酸合成的补救途径
1）尿嘧啶+PRPP尿嘧啶核苷+PPi
(UMP磷酸核糖转移酶)
2）尿嘧啶+1-磷酸核糖尿嘧啶核苷+Pi
(尿苷磷酸化酶)
尿嘧啶核苷+ATP 尿嘧啶核苷酸+Pi
(尿苷激酶，Mg2+)
3）胞嘧啶核苷+ATP 胞嘧啶核苷酸+ADP
2.1 AA和NT生物合成的相互关系
1）都是含N分子，分别是蛋白质和核酸的前体 2）两种代谢通路在很多方面广泛联系： a.共享一些关键的中间代谢物；
> 某些aa或aa的一部分整合入嘌呤和嘧啶的结构中 > 嘌呤环的一部分又整合入组氨酸结构中
2.2.1 次黄嘌呤核苷酸的合成
磷酸核糖焦磷酸合成
①谷氨酰胺-PRPP转酰胺酶 ②甘氨酰胺核苷酸合成酶 ③甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶 ④甲酰甘氨脒核苷酸合成酶 ⑤氨基咪唑核苷酸合成酶 ⑥氨基咪唑核苷酸羧化酶 ⑦氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶 ⑧腺苷琥珀酸裂解酶 ⑨氨基咪唑氨甲酰核苷酸转甲酰基酶 ⑩IMP合酶(环化水解酶)
第一阶段反应
谷氨酰胺PRPP转酰胺酶
第一阶段反应
甘氨酰胺核苷 酸合成酶
甘氨酰胺核苷 酸转甲酰基酶
第一阶段反应
第一阶段反应
甲酰甘氨脒核 苷酸合成酶
第一阶段反应
氨基咪唑核 苷酸合成酶
第二阶段反应
氨基咪唑核 苷酸羧化酶
第二阶段反应
氨基咪唑琥 珀基氨甲酰 核苷酸合成 酶
第二阶段反应
腺苷琥珀酸 裂解酶
UTP+谷氨酰胺+ATP+H2O CTP+谷氨酸+ADP+Pi
2.3.3 嘧啶核苷酸合成的补救途径
1）尿嘧啶+PRPP尿嘧啶核苷+PPi
(UMP磷酸核糖转移酶)
2）尿嘧啶+1-磷酸核糖尿嘧啶核苷+Pi
(尿苷磷酸化酶)
尿嘧啶核苷+ATP 尿嘧啶核苷酸+Pi
(尿苷激酶，Mg2+)
3）胞嘧啶核苷+ATP 胞嘧啶核苷酸+ADP
2.1 AA和NT生物合成的相互关系
1）都是含N分子，分别是蛋白质和核酸的前体 2）两种代谢通路在很多方面广泛联系： a.共享一些关键的中间代谢物；
> 某些aa或aa的一部分整合入嘌呤和嘧啶的结构中 > 嘌呤环的一部分又整合入组氨酸结构中
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6-巯基嘌呤 氮杂丝氨酸等 氨蝶呤 6-巯基鸟嘌呤 甲氨蝶呤等 8-氮杂鸟嘌呤等
嘌呤核苷酸的抗代谢物
次黄嘌呤 (IMP)
6-巯基嘌呤 (6-MP)
嘌呤核苷酸的抗代谢物
嘌呤核苷酸的抗代谢物
6-巯基嘌呤(6-MP)作用机制：
1.阻断嘌呤核苷酸的从头合成途径 _
R-5-P PRPP合成酶
ATP PRPP
痛风症的治疗机制
鸟嘌呤 黄嘌呤 次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
尿酸
别嘌呤醇
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
嘧啶核苷酸
核苷酸酶 Pi
核苷
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖
嘧啶碱
胞嘧啶 NH3 尿嘧啶
胸腺嘧啶
β-脲基异丁酸 二氢尿嘧啶 H2O H2O
β-丙氨酸
丙二酸单酰CoA 乙酰CoA TAC
CO2 + NH3
β-氨基异丁酸 肝 甲基丙二酸单酰CoA 尿素 琥珀酰CoA TAC 糖异生
UDPG、 CDP-甘油二酯等。 6. 酶的变构调节剂：ATP,ADP,AMP等 7. 作为蛋白激酶反应中磷酸基团的供体：如ATP
RNA
AMP
DNA
dAMP dGMP dCMP dTMP dADP dGDP dCDP dTDP
一磷酸核苷
NMP或dNMP
GMP CMP UMP ADP
核苷酸
二磷酸核苷
嘌呤核苷酸的代谢异常
Lesch-Nyhan综合症（Lesch-Nyhan syndrome）：也称为自毁容貌症，是X 一连锁隐性遗传的先天性嘌呤代谢缺陷病，见于男性，源于次黄嘌呤 一鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)缺失。缺乏该酶使得
1. 2.
次黄嘌呤和鸟嘌呤不能转换为IMP和GMP，而是降解为尿酸； 由于HGPRT缺乏，使得分解产生的PRPP不能被利用而堆积，PRPP促进 嘌呤的从头合成，从而使嘌呤分解产物－尿酸增高。
NDP或dNDP
GDP CDP UDP
ATP
dATP
dGTP dCTP dTTP
三磷酸核苷
NTP或dNTP
GTP CTP UTP
第二节
核酸的分解代谢
一、嘌呤核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
Pi
核苷酸
核苷
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖
碱基
腺嘌呤核苷 脱氨酶
AMP GMP G
H
（次黄嘌呤）
鸟嘌呤脱 氨酶
黄嘌呤氧化酶
总 结
嘌呤核苷酸的合成
IMP AMP GMP
嘧啶核苷酸的合成
CTP合成酶
UMP
UDP
UTP
-NH3
CTP
脱氧核糖核苷酸的合成
dNDP + ATP 激酶 dNTP + ADP
（N代表A、G、U、C等碱基）
胸苷酸合酶
dUMP FH4-CH3 dTMP
问 题
什么是营养物质？人体需要的六大营养物质
是什么？
X
（黄嘌呤） 黄嘌呤 氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
（二）嘌呤代谢异常：高尿酸血症与痛风症(gout)
概念：血中尿酸含量异常升高称高尿酸血症 正常人血中尿酸含量0.12~0.36mmol/L, 即2-6mg%, 男性平均为0.27 mmol/L(4.5mg%)； 女性平均为0.21 mmol/L(3.5mg%)。
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶
③IMP脱氢酶 ④GMP合成酶
AMP
激酶 ATP ADP 激酶 ATP ADP
ADP
激酶 ATP ADP
ATP
GMP
GDP
激酶 ATP ADP
GTP
• 嘌呤核苷酸从头合成特点
嘌呤碱的前身物质均为简单物质
合成原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、 一碳单位、CO2
诊断：大多有高尿酸血症， 酶学诊断 加强优生指导。可产前诊断
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
GMP
NH3
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
XMP
二、嘧啶核苷酸的合成代谢
嘧啶核苷酸的结构
嘧啶核苷酸的合成方式
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 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶 核苷酸的途径。
当血中尿酸（盐）浓度超过8mg/dl时，即可析出， 形成结晶，沉积于关节、软组织、软骨、肾脏等组 织，引起疼痛和功能障碍称痛风。
痛
风
疾病的分子基础： 与嘌呤核苷酸代谢有关的E的先天性缺陷 或功能紊乱，致嘌呤合成过多有关。 治疗： 临床上常用别嘌呤醇治疗痛风症， 别嘌呤醇与次黄嘌呤结构类似，只是分 子中N7C8互换了位置。
核糖或脱 氧核糖 嘌呤碱
核糖或脱 氧核糖
嘧啶碱
核酸
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
水
磷酸
核苷
核苷磷酸化酶
解
磷酸-戊糖
碱基
核苷酸的生物学作用
1. 作为核酸合成的原料:NTP;dNTP （最主要功能） 2. 体内能量的利用形式：ATP、GTP等 3. 参与代谢和生理调节：cAMP、cGMP
4. 组成辅酶：如腺苷酸是NAD+、NADP+、FAD等的 组成成份 5. 活化中间代谢物：CDP-胆碱、CDP-胆胺、SAM
（5-磷酸核糖）
PRPP合成酶
（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
AMP
IMP GMP
1. IMP的合成过程
① 磷酸核糖酰胺转移酶 ② GAR合成酶
③ 转甲酰基酶
④ FGAM合成酶 ⑤ AIR合成酶
IMP生成总反应过程
2、AMP和GMP的生成
在核苷二磷酸水平上进行
（N代表A、G、U、C等碱基）
dNDP + ATP
激酶
dNTP + ADP
dTMP或TMP的生成
UDP 脱氧核苷酸还原酶 dUDP dCMP
CTP
CDP
dCDP
胸苷酸合酶
N5, N10-甲烯FH4 FH4 NADP+ FH2还原酶 NADPH+H+ FH2
dUMP
脱氧胸苷一磷酸 dTMP
第 十二 章
核酸与核苷酸代谢
内
容
核酸的消化吸收
核酸的分解代谢 核苷酸的生物合成
掌
握
1．嘌呤核苷酸的分解代谢的终产物； 2．嘧啶核苷酸的分解代谢的终产物； 3．嘌呤核苷酸合成的两种途径：从头合成途径及补救合
成途径的原料、主要步骤及特点；
4．嘧啶核苷酸合成的两种途径：从头合成途径及补救合 成途径的原料、主要步骤及特点； 5．脱氧核苷酸的生成； 6．嘌呤核苷酸的抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理； 7．嘧啶核苷酸的抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理。
APRT HGPRT
AMP + PPi IMP + PPi GMP + PPi
HGPRT
嘌呤核苷的重新利用
腺苷激酶(adenosine kinase)
腺嘌呤核苷
腺苷激酶
ATP
ADP
AMP
•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。
FUTP
掺入RNA
以磷酸核糖分子为基础，先合成IMP，其次合 成AMP与GMP IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。
AMP或GMP的合成又需1个ATP。
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 •定义
利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经 过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称 为补救合成（或重新利用）途径。
•参与补救合成的酶
临床特点：高尿酸盐血症引起早期肾脏结石，逐渐出现痛风症状。
患者智力低下,有特征性的强迫性自身毁伤行为，常咬伤自己的嘴唇、 手和足趾，故亦称自毁容貌症。
自毁容貌综合征
(Lesch-Nyhan syndrome)
主征：生长发育迟缓，强迫 性痉挛，自咬嘴唇、手指致 残，智力低下
XR：HGPRT完全缺失。发病 率约1/3.8万
3。甲氨蝶呤：抑制二氢叶酸还原酶，抑制了四氢
叶酸的生成，干扰了一碳单位代谢
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)
5-Fu的生物学作用
1。结构与胸腺嘧啶相似，本身无活性，必须转变为一磷 酸脱氧核糖氟尿嘧啶核苷(FdUMP)及三磷酸氟尿嘧啶核苷 (FUTP)后，才能发挥作用 2。 FdUMP与dUMP的结构相似，是胸苷酸合成酶的抑制剂， 使TMP合成受到阻断 3。可以FUMP的形式参入RNA分子，从而破坏RNA的结构与 功能 dUMP 5-Fu FdUMP 胸苷酸合成酶 dTMP
（二） 嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶 + PRPP
嘧啶磷酸核糖转移酶
磷酸嘧啶核苷+ PPi
该酶可以尿嘧啶、胸腺嘧啶及 乳清酸作为底物，但对胞嘧啶 不起作用
尿苷激酶
尿嘧啶核苷 + ATP
UMP +ADP
脱氧(核糖)核苷酸的生成 脱氧核苷酸包括嘌呤脱氧核苷酸和 嘧啶脱氧核苷酸，其所含的脱氧核糖 并非先形成后再与碱基、磷酸结合， 而是通过相应的核糖核苷酸的直接还 原作用，以NADPH的氢原子取代核糖分 子中C2上的羟基而生成的。
第三节 核苷酸的生物合成
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
嘌呤核苷酸的结构
AMP
GMP
嘌呤核苷酸的合成方式