核酸的酶促降解和

※胸腺嘧啶分解终产物为β-氨基异丁酸
HO H OO O CH O 乙酸 NH2 尿嘧啶 H O CH 3 HO OH H CHH H H 33 NH 乙酸+3NH +2CO NADPH+H CHNADPH+H HOO 3 HNH2 H2 CH2 H 胸腺嘧啶 N H H HO OH H H H CO2 CH2 H H NADPH β-氨基异丁酸 NADPH +CO +NH O O 2N N H H HNHN 2 3 H 2 CO H HOβ-丙氨酸 HH H 排出体外或进入有机酸 H CO HOCO +NH 代谢。 2 3 3 2 NH
别嘌呤醇治疗痛风症的机理
（1）抑制黄嘌呤氧化酶，从而抑制尿酸的生成 （2）同时反馈抑制嘌呤核苷酸从头合成的酶系
鸟嘌呤
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
尿酸
(-)
次黄嘌呤
OH N N N C N N (-) N OH C N N
别嘌呤醇
三、嘧啶核苷酸的分解代谢
核苷酸酶 核苷磷酸化酶
嘧啶核苷酸 核苷 嘧啶 C、U：CO2、NH3、 ß -丙氨酸 终产物 T：CO2、NH3、 ß -氨基异丁酸
Bam HⅠ GGATCC CCTAGG G + GATCC CCTAG G
endonuclease,
RE)是识别DNA的特异序列, 并在识别位点或其周
分类：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ （基因工程技术中常用Ⅱ型）
作用： 与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰 系统，限制外源DNA， 保护自身DNA。
命名：
Hin dⅢ
FH 4
OH 甘氨酰胺核苷酸
HC
OH OH 甲酰甘氨酰核苷酸
O C
H2 C O
NH CHO NH
N
HO O P CO 2 CH2
C C N
N CH
P
HN C CH2 O
O
P HO 2
C N
H N CH2 2 O OH OH
CH
H2 N O
OH
OH
甲酰甘氨咪核苷酸
5-氨基咪唑核苷酸
OH OH 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸
HindⅡ
Bam HⅠ
GTCGAC CAGCTG
GGATCC CCTAGG
GTC GAC CAG + CTG
ຫໍສະໝຸດ Baidu
G + GATCC G CCTAG
平端切口
粘端切口
第二节 核苷酸分解代谢
一、核酸的酶促降解
nucleic acid 核酸
(磷酸二酯酶) 核酸酶
进入磷酸戊糖途径 或重新合成核酸
nucleotide 核苷酸
嘌呤核苷酸的补救合成
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
腺嘌呤+PRPP
牛脾磷酸二酯酶则相反，从游离5‘端开始 水解，逐个水解下3’核苷酸
二、脱氧核糖核酸酶ＤNase ※牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseI）可 切割双链和单链DNA。产物是以5’-磷 酸为末端的寡核苷酸。
三、限制性核酸内切酶
定义： 限制性核酸内切酶(restriction 围切割双链DNA的一类内切酶。
H 二氢尿嘧啶
H β-脲基丙酸
β-丙氨酸
HN H
CO 2 + NH 3
O HN O C N C
O
O
C CH3
CH
NADPH NADP+
HN O C
C
C CH3 H2O
CH
N
CH CH3 H 2O H NH C CH O N
HO C
O
HO C CHCH3 HN H β-氨基异丁酸
CH
H 胸腺嘧啶
H 二 氢胸 腺嘧 啶
β-氨基异丁酸
3
胞嘧啶
+
3
2 +
+
+
2
3
22
3
嘧啶核苷酸的分解代谢历程
NH2
N O C N C CH CH
NH3H N
O C
O C CHNADPH NADP+ HN CH C O N CH H2O CH
O
HO C
CH H NH C CH O N
O
H2O
HO C
CH CH
H 胞嘧啶
O
C N
H 尿嘧啶
N C OH
尿酸
Uric acid
嘌呤碱的分解
嘌呤碱包括: A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤
A-腺嘌呤的分解
不同种类动物将尿酸直排或进行不同程度的继续降解排出 体外。H2O2在SOD（超氧化物歧化酶）或过氧化氢酶作用 下分解为H2O。 在人体中嘌呤碱基的分解是不开环，而不断在环外不断加 氧氧化的过程。
G-鸟嘌呤分解与A类似
（一）嘌呤的分解
在各种脱氨酶作用下水解脱去氨基。
※脱氨基作用主要在核糖、核苷酸和碱基三个水平进行。 ※不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，终产物也不同 排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类 排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 排尿囊酸动物：硬骨鱼类 排尿素动物：大多数鱼类、两栖类
※某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出。 ※植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物 （尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。 ※微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲 酸、乙酸、乳酸、等）。
腺嘌呤核苷酸
腺苷
腺嘌呤
HC
次黄嘌呤核苷酸
次黄嘌呤核苷
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
H N HC
C C N C N OH N CH
鸟嘌呤核苷酸
OH H N H2N C C C N C N N CH
鸟苷
OH H N HO C C C N C N
鸟嘌呤
黄嘌呤
H N 黄嘌呤氧化酶 HO C
C C N C N N CH
共同分解中产物为黄嘌呤，产物也是尿酸。 若浓度过高会引起尿结石、风湿性关节炎。
痛风症
嘌呤代谢异常的一种疾病
代谢异常的突出表现是尿酸生成过多， 使血尿酸
临床表现：尿酸含量过高，血中尿酸含 量升高，难溶性的尿酸盐沉积于关节和 软骨及肾等处，导致关节炎、尿路结石 及肾疾病。
血中尿酸含量：超过8mg%
活化中间代谢物：
UDPG，CDP-DG，SAM
核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸
NH2 N
NH2
N N
5
磷酸酯键
N O¯
N
5
O¯
5´ O¯ P O CH2 O
O
H
H H
N 5´ O O¯ P O CH2 O O H H H HO H H
均为
β-糖
苷键
H
HO OH
腺嘌呤核苷酸
（5′-AMP）
胞嘧啶脱氧核苷酸 (5′-dCMP)
属 系 株
Haemophilus influenzae d株 流感嗜血杆菌d株的第三种酶
序
第一个字母取自产生该酶的细菌属名，用大写； 第二、第三个字母是该细菌的种名，用小写； 第四个字母代表株； 用罗马数字表示发现的先后次序。
Ⅱ类酶识别序列特点—— 回文结构(palindrome)
GGATCC CCTAGG 切口 ：平端切口、粘端切口
（4）嘌呤核苷酸从头合成的调节
抑制部位的酶均为变构酶。
磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶 腺苷酸转琥珀酸合成酶 次黄嘌呤核苷酸脱氢酶 原则之一：满足需求，防止供过于求
(-) (+) (-) (+) (-) PAR (-) IMP XMP (-) GMP GDP GTP
酰基转移酶 腺苷酸代 琥珀酸
R-5-PPRPP合 成 酶PRPP
补救途径
核苷
核糖核苷酸
RNA 脱氧核苷
从头合成
核糖、氨基酸、CO2、NH3
辅酶
碱基
脱氧核苷酸
DNA
（二） 嘌呤核苷酸的合成
1.从头合成 （1）嘌呤碱合成的元素来源
甘氨坐中间，谷氮站两边，左手开天门，头顶二氧碳。
“从头合成”中碱基各原子来源
通过放射性同位素法推断 磷酸核糖C1上逐个安插成嘌呤碱成分，形成A(G)MP。
O P CH2
P O Gln Glu
O CH2
OH
O
NH
OH
2
5-磷酸核糖 R-5-P H2 C ATP Gly OH O P CH2 O C O NH NH2
OH OH O P ～P 磷酸核糖焦磷酸 PRPP 5 N ,N10 -CH=FH 4 P
1-氨基-5-磷酸核苷 PRA H2 C O CH2 O C O NH CHO NH Gln Glu
COOH
Asp
H2 C HC COOH O P
O NH C
H HN C C N CH O fumarate P CH2
O C
C
H2 N O OH C N
N CH
CH2
H2 N O
N
OH OH 5-氨基咪唑-4(N-琥珀酸)?﹠ -甲酰胺核苷酸
OH
10 N -CHO-FH 4
5-氨基咪唑-4 -甲酰胺核苷酸
AMP
ADP
ATP
(-)
原则之二：交叉调解，相互调整，比例平衡
(-)
腺苷酸代 琥珀酸
AMP
ADP
ATP
GTP IMP XMP
(+) (+) GMP ATP (-) GDP GTP
2.补救合成及生理意义
原料:已有的嘌呤碱、嘌呤核苷、PRPP 重要的酶：
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), 最重要 磷酸核糖供体：PRPP 节约能量和一些氨基酸的消耗。 有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进 行嘌呤核苷酸的补救合成。
天冬氨酸
甲酸
N1 C2
C C N 6 7
5 8 9
CO2
甘氨酸
C N N
3
4
C
甲酸
嘌 呤 碱
谷氨酰胺
（2）从头合成途径
磷酸核糖焦磷酸合成酶 ATP AMP
5-磷酸核糖 PRPP 焦磷酸激酶，镁离子。
PRPP 5-磷酸核糖胺 IMP AMP GMP
PRPP
O P CH2 OH O OH OH ATP AMP
第一节 核酸的酶促降解
核酸酶
作用于核酸分子中磷酸二酯键的酶.
1. 根据对底物的专一性可分为：
(1)核糖核酸酶(ＲNase): (2)脱氧核糖核酸酶ＤNase （3）非特异性核酸酶 2. 根据酶的作用方式分：核酸内切酶、核酸外切酶。
一、核酸酶
1、外切核酸酶：作用与核酸链的一端，逐 个水解下核苷酸。 ig：蛇毒磷酸二酯酶，从核酸的游离3‘端 开始水解，逐个水解下5’核苷酸
脱氨基酶
黄嘌呤
尿酸
OH 2 OH NH OH
HO H
N N
HNH H N N
H2O
H2O
O2 O
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤氧化酶
HO2 O
N N 核苷磷酸化酶
N N Pi 次黄嘌呤 H H2O2 H
A-腺嘌呤
核糖-1-磷酸 H2O2
核糖
次黄苷 腺苷
嘌呤核苷酸的分解代谢历程
NH2 H N C C N OH C N N CH
嘧啶的分解
有氨基的首先水解脱氨基。
※人和某些动物体内脱氨基过程有的发生在核苷或核苷酸上。
脱下的NH3可进一步转化成尿素排出。
※嘧啶碱包括 ：U-尿嘧啶，C-胞嘧啶，T-胸腺嘧啶
※嘧啶环在相应的水解酶催化下，从解开嘧啶环开始逐个的
水解各个骨架原子最终释放出CO2，NH3，同时生成相应的 酸。 ※尿嘧啶与胞嘧啶的分解类似，分解产物为乙酸。
核酸的生物功能
DNA是主要的遗传物质 RNA参与蛋白质的生物合成
三类RNA共同控制着蛋白质的生物合成 RNA功能的多样性
核苷酸的功用
合成核酸的原料 体内能量的利用形式：ATP,GTP,CTP,UTP 参与代谢和生理调节：cAMP,cGMP
组成辅酶：FAD,NAD+,NADP+
（磷酸单酯酶) 核苷酸酶
水 解
phosphate 磷酸
核苷
核苷磷酸化酶
何处去？
磷酸-戊糖
base
碱基
purine pyrimidine
分解 合成
？
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
反应部位：主要肝、肾、小肠
代谢终产物：尿酸
重要的酶：黄嘌呤氧化酶 血浆中尿酸含量（正常值）：
0.12-0.36mmol/L， (2-6mg%)
H β-脲 基 异 丁 酸
第三节 核苷酸的生物合成
（一）核苷酸生物合成的基本途径
1.从“头合成”途径：利用磷酸核糖、氨基酸及CO2 等简单物质为原料，经一系列酶促反应，合成嘌呤 核苷酸的途径。
2.补救合成途径：利用体内游离的嘌呤核苷或嘧啶核 苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。
核苷酸生物合成途径概括
HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌征。
缺乏补救途径会引起嘌呤核苷酸合成速度降低， 结果大
量积累尿酸，并导致肾结石和痛风。
自毁容貌症（Lesch-Nyhan综合症）
临床表现：智力发育障碍，攻击性性格，肌肉
痉挛，强制性自咬唇舌和指尖，尿中尿酸排出 量过量，50mg/kg体重/24hr。 分子基础：HGPRT先天缺陷（隐性X性链锁遗 传）
H C H N O
O
O C C N N CH HO 2 HN C
C
N
O
P
HC CH2
N O OH
HC C CH P O N N CH2 O OH OH
OH
5-甲酰氨基-4-氨基甲酰 咪唑核苷酸 (FAICAR)
次黄嘌呤核苷酸 IMP
（3）嘌呤核苷酸从头合成的特点
合成原料：磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和 CO2等简单物质 合成部位：主要在肝细胞液 是在5-磷酸核糖的基础上逐步合成嘌呤环，而 不是首先单独合成嘌呤碱，然后再与磷酸核糖 结合的 首先合成次黄嘌呤核苷酸，然后再转变成AMP， GMP 重要的催化酶：PRPP合成酶、PRPP酰胺转移 酶（嘌呤核苷酸合成的重要调节点）