生物化学第六章

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概述
生物体普遍存在的磷酸单酯酶或 核苷酸酶可催化核苷酸的水解， 而特异性强的磷酸单酯酶只能水 解3’-Nt或5’-Nt。 催化核苷水解的酶有2类，即核 苷磷酸化酶和核苷水解酶
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•核苷酸及核苷分 解
•局限，只对核 糖Ns发生作用
•广泛存在 ，反应可 逆
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•一、嘌呤核苷酸的降解
•主 要 •主要
•动物中基 本不发生
二、核苷酸的生化作用
1、构成核酸的基本单位 2、储存能量,三磷酸核苷酸[ATP、CTP、GTP
、UTP等] 3、参与代谢和生理调节：许多代谢过程受
到体内ATP、ADP或AMP水平的调节,cAMP(或 cGMP)是多种激素调节作用的第二信使 4、组成辅酶,如腺苷酸可作为NAD＋、NADP＋ 、FMN、FAD及CoA等的组成成分。
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由IMP合成AMP和GMP
•腺苷琥珀
•裂解酶
•酸合成酶
•脱氢酶
•羽田杀菌素OHC-N（OH）-CH2-COOH
•合成 酶
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嘌呤核苷酸合成的调节
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核苷酸合成与疾病治疗
许多化疗试剂的靶是核苷酸合成途 径的酶。肿瘤细胞比绝大多数正常 细胞生长快，需要合成更多的核苷 酸作为DNA和RNA合成的前体，因此 较正常细胞对核苷酸合成抑制剂更 为敏感。一系列化疗试剂通过抑制 核苷酸合成途径的一个或多个酶起 作用。
鸟嘌呤脱氨酶（guanine deaminase)的 分布较广，催化鸟嘌呤的脱氨分解，
是鸟苷酸、鸟苷及鸟嘌呤主要的脱氨途 径。
鸟嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤
黄嘌呤+NH3
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பைடு நூலகம்AMP/GMP分解
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•[次]黄嘌呤的分 解
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尿酸生成
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•嘌呤核苷酸的分解代 谢总 结
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•不同生物嘌呤核苷 酸的分解产物不同
•尿 酸
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脱氧核糖核苷酸的合成
除需还原酶外，还需另两种氧还蛋白 参与，即硫氧还蛋白(thioredoxin) 和谷氧还蛋白(glutaredoxin)。产 物为dNDP。 进一步在激酶的作用下形成相应的 dNTP。
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脱氧核苷酸的合成
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常见食物的嘌呤含量范围
每100克食物中含50毫克—150毫克嘌呤 的为中嘌呤有： 肉 类：鸡肉、猪肉、牛肉、羊肉、鱼 、虾、螃蟹； 豆 类：黑豆、绿豆、红豆、花豆、碗 豆、菜豆、豆干、豆腐以及笋干、金针 、银耳、花生、腰果、芝麻等。
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常见食物的嘌呤含量范围
每100克食物中含150毫克--500毫克嘌呤的食 物为高嘌呤有： 豆苗、黄豆芽、芦笋、菜花、紫菜、香菇、 乌鱼、鲨鱼、鳕鱼、海鳗、动物肝、肾、肠 等、蚌蛤、干贝／带鱼、扁鱼干、沙丁鱼、 蛤蜊、牡蛎、链鱼、鸡汤、肉汤等。 每100克食物中大于500毫克嘌呤：小鱼干、 乌鱼皮、酵母粉等。
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嘌呤分解中的脱氨作用
脱氨作用可以在核苷或核苷酸的水平 上进行。动物组织腺嘌呤脱氨酶含量 极少，而腺嘌呤核苷脱氨酶及腺嘌呤 核苷酸脱氨酶的活性较高，因此腺嘌 呤的脱氨分解主要在核苷或核苷酸水 平上进行。鸟嘌呤脱氨酶分布广，脱 氨分解主要在该酶的作用下进行。
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嘌呤核苷酸分解的三级脱氨
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鸟嘌呤脱氨
UMP磷酸核糖基转移酶
Ura+PRPPUMP+PPi 尿嘧啶磷酸化酶
Ura+1-P-RUridine+Pi 尿苷激酶
Uridine+ATPUMP+ADP
Cytosine不能与PRPP作用。
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脱氧核糖核苷酸的合成
以核糖核苷酸为原料，通过Nt reductase将核糖分子还原为脱 氧核糖。核糖核苷酸必须先行转 化为二磷酸核苷酸(NDP)水平，再 还原为脱氧核苷二磷酸水平。
肿瘤、病毒的合成十分旺盛，这些核苷 酸抗代谢物可作为抗肿瘤、抗病毒药物 应用于临床。
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核苷酸抗代谢物
嘌呤类似物 嘧啶类似物 核苷类似物 谷氨酰胺和天冬氨酸类似物 叶酸类似物
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第二节
嘌呤核苷酸的生物合成
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概述
可以通过两条完全不同的途径进行， 1、补救途径由现成的核苷或游离的碱
基、磷酸、戊糖在酶的作用下直接合 成Nt—Salvage Pathway 2、从头合成或由磷酸戊糖先和尚未完 成的Pu或Py环结合，在未完成的环上 添加必要的部分，然后闭合成环— De novo Synthesis。
Nyhan) 综合症（自毁容貌综合症）
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自毁容貌综合症机理
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本节小结
1、飘呤核苷酸的从头合成 2、嘌呤核苷酸的补救合成 3、嘌呤核苷酸的生物合成调节 4、嘌呤核苷酸的生物合成与疾病
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第二节
嘧啶核苷酸的生物合成
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一、嘧啶核苷酸的从头合成
首先合成嘧啶环，然后与PRPP 中的磷酸核糖连接起来形成嘧啶 核苷酸。
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•痛风的尿酸钠晶 体
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痛风检测
诊断痛风最简便而有价值的实验室检查是血 尿酸测定。血尿酸升高是诊断痛风最直接的 实验室检查依据，也是确诊的必备条件。急 性发作期绝大多数病人血清尿酸含量升高。 一般采用尿酸酶法测定。除血尿酸测定外， 也可测定尿酸含量，关节腔穿刺检查，血、 尿常规检查，血沉检查，痛风石内容物检查 ，X线摄片检查。
一是腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT ）
二是次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 （HGPRT）； HGPRT较APRT活性 强。
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嘌呤核苷酸的补救合成与疾病
HGPRT缺陷的男性儿童表现为一 种强制性的自残行为--自毁容貌 综合症，为先天性遗传疾病（缺 乏HGPRT)，行为对立，侵略性 强，自咬手指、脚趾、嘴唇等， 智力低下。——莱-纳二氏（Lesch-
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二、嘧啶核苷酸的降解 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。
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尿嘧啶、胞嘧啶分解
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•胸腺嘧啶的分解
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嘧啶分解
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嘧啶还原途径的分解
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嘧啶氧化途径的分解
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三、核苷酸抗代谢antimetaboite
核苷酸抗代谢(antimetaboite)是指一些 人工合成的在结构上分别与嘌呤、嘧啶 及其核苷或核苷酸、氨基酸和叶酸等类 似的化合物，它们可以竞争性抑制的方 式抑制核酸与蛋白质的生物合成。
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二、核苷酸的补救合成途径
嘌呤核苷酸的补救合成有两条途径： 第1种是通过特异的磷酸核糖转移酶的
作用，由PRPP提供磷酸核糖，使游离 的嘌呤碱发生磷酸核糖化作用而生成 嘌呤核苷酸。（较重要） 第2种是嘌呤核苷在5-羟基发生磷酸化 生成嘌呤核苷酸。
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嘌呤核苷酸的补救合成
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嘌呤核苷酸的补救合成的酶
人体组织中只有两种是嘌呤碱发生磷 酸核糖化的酶：
•主要
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嘌呤碱的分解
不同生物嘌呤碱的分解能力不同 ，代谢产物也不同，人和猿类及 一些排尿酸的动物（鸟类、某些 爬行类和昆虫）嘌呤的代谢产物 为尿酸。而其他生物可以分解嘌 呤为多种不同产物。
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嘌呤碱的分解
嘌呤碱的分解首先是在各种脱 氨酶的作用下脱去氨基 。Ade 和Gua分别生成次黄嘌呤和黄嘌 呤，进一步代谢生成尿酸。
从头合成首先合成UMP，然后由
它转变为其它嘧啶核苷酸。
合成的原料有氨基甲酰磷酸和天冬 氨酸
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嘧啶环元素的来源
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氨甲酰磷酸合成氨甲酰Asp
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•乳清酸的合成
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乳清酸合成UMP
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•嘧啶核苷酸的全程合成 ：由乳清酸合成UTP和
CTP
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UTP合成CTP
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•嘧啶核苷酸合成的调 节
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乳清酸尿症 oroticaciduria
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痛风(Gout)
嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸，溶解 性很差，易形成尿酸钠结晶，沉积于 关节、软组织、软骨甚至肾脏等处， 也可形成尿酸的尿路结石。沉积于男 性关节腔的尿酸钠结晶被吞噬细胞吞 噬，尿酸钠通过氢键与溶酶体膜作用 ，破坏溶酶体，释放的水解酶及蛋白 因子使局部生成较多致炎物质，引起 痛风性关节炎—痛风。
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•IMP的全程合成
•PRA: 5-磷酸核糖胺; GAR: 5-甘氨酰胺核苷酸; FGAR: 5-甲酰甘氨酰胺核 苷酸 FGAM: 5-甲酰甘氨眯核苷酸 ；AIR: 5-氨基咪唑核苷酸 CAIR: 5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸 ；SAICAR: 5-氨基咪唑-4-甲酰胺 AICAR: 5-氨基咪唑-4-甲酰基核苷酸； FAICAR: 5-甲酰基咪唑-4-甲酰基核苷酸
乳清酸尿症是一种常染色体隐性遗传病， 患者体内嘧啶核苷酸从头合成酶缺陷。该 病症分两种类型：一型缺乏乳清酸磷酸核 糖转移酶和乳清酸核苷酸脱羧酶；尿中排 出多量乳清酸。患者出现发育不良，巨幼 红细胞性贫血症。二型只缺乏乳清酸核苷 酸脱羧酶，尿中出现乳清酸核苷酸和少量 乳清酸。二者均易发生感染。
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二、嘧啶核苷酸的补救合成
•尿囊素
•尿囊 酸
•尿 素
•氨[
铵]
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尿酸与疾病
嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝脏、小肠及肾脏 中进行。生理情况下嘌呤合成与分解处于相对 平衡状态，尿酸的生成与排泄也较恒定。正常 人血浆中尿酸含量约0.12-0.36mmol/L，男性平 均0.27mmol/L ，女性平均0.21mmol/L 。当体 内核酸大量分解(白血病、恶性肿瘤等)或食入 高嘌呤食物时，血中尿酸水平升高，超过 0.48mmol/L时，尿酸盐过饱和形成结晶，沉积 于关节、软组织、软骨及肾等处，而导致关节 炎、尿路结石及肾疾患，称为痛风症。
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嘌呤核苷酸的从头合成原料 -D-ribose-5-P, ATP, Gln, Asp,
Gly，GTP,一碳单位, CO2等。 另需辅助因子：