11第十一章 核酸代谢
第十一章 核苷酸代谢
续；
叶酸结构类似物
阅读：
氨甲蝶呤是一类重要的抗肿瘤药物，对急性白血病、绒 毛膜上皮癌等有一定疗效。这类药物能够抑制肿瘤细胞 核酸的合成，但对正常细胞亦有影响，故毒性较大，限 制了临床上的运用；
作为二氢叶酸还原酶特异抑制剂，在实验室可用于配制
选择培养基，筛选抗性基因或鉴定胸腺嘧啶核苷激酶基
因，十分有用。
UMP是胞苷酸（CMP）和胸苷酸（TMP）的前体； 合成嘧啶核苷酸时首先形成嘧啶环（与嘌呤核苷酸不
同），再与PRPP结合成为UMP；
关键中间化合物 —— 乳清酸；
生物利用CO2、NH3、Asp、PRPP首先合成尿苷酸(UMP)
P240图11-9
UMP是胞苷酸（CMP）和胸苷酸（TMP）的前体
P240图11-10194 Nhomakorabea年 结论：DNA是生命的遗传物质
更有说服力的噬菌体实验
1952 年 ， Hershey 和 Chase 病毒（噬菌体） 放射性同位素 35S标记病毒 的蛋白质外壳， 32P标记病 毒的DNA内核，感染细菌。 新复制的病毒，检测到了 32P标记的DNA，没有检测到 35S标记的蛋白质， DNA在病毒和生物体复制或 繁殖中的关键作用。 8年的时间
结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特 殊的生物分子或遗传物质，可以使无害的R型肺炎球 菌转化为有害的S型肺炎球菌 这种生物分子或遗传物质是什么呢？
纽约洛克非勒研究所
Avery
从加热杀死的S型肺炎球菌将蛋白质、核酸、多糖、脂 类分离出来，分别加入到无害的R型肺炎球菌中，
结果发现，惟独只有核酸可以使无害的R型肺炎球菌转 化为有害的S型肺炎球菌。
第十一章核酸的降解与核苷酸代谢
（3）5-磷酸核糖胺在ATP参与下与甘氨酸 合成甘氨酰胺核苷酸。催化此反应的酶 是甘氨酰胺核苷酸合成酶。
（4）甘胺酰胺核苷酸在甘胺酰胺核苷酸甲 酰基转移酶作用下生成甲酰甘胺酰胺核 苷酸。
（5）甲酰甘胺酰胺核苷酸与谷氨酰胺、 ATP作用，闭环之前在第3位上加上氮原 子。催化此反应的酶是甲酰甘氨咪唑核 苷酸合成酶。
（6）闭环
在氨基咪唑核苷酸合成酶作用下生成5氨基咪唑核苷酸。
（7）六员环的合成开始
在氨基咪唑核苷酸羧化酶催化下， 5氨基咪唑核苷酸与二氧化碳生成5-氨基 咪唑-4-羧酸核苷酸。
（8）嘌呤环的第1位氮的固定
在氨基咪唑琥珀酸氨甲酰核苷酸合成 酶催化下， 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸与 天冬氨酸和ATP生成5-氨基咪唑-4-琥珀 酸甲酰胺核苷酸。
途径二：
尿嘧啶 + 5-磷酸核糖焦磷酸 UMP磷酸核糖转移酶
尿嘧啶核苷酸+PPi
胞苷酸
胞苷磷酸化酶
胞嘧啶 + 1-磷酸核糖
胞嘧啶核苷 + Pi
尿苷激酶
胞嘧啶核苷 + ATP
胞嘧啶核苷酸 + ADP
二 脱氧核糖核苷酸的合成
(一)、 二磷酸脱氧核糖核苷的生成：
即：dADP、dGDP、dCDP、dUDP 需一步完成，dTDP需二步完成。 在生物体内，A、G、C、U四种核糖核苷酸均可被还原成相应的脱氧核糖核
一、核糖核苷酸的生物合成
（一）嘌呤核糖核苷酸的合成
1、从头合成路线
原料：CO2、甲酸盐、甘氨酸、天冬氨酸、谷 氨酰胺
核糖碳架来源：5—P核糖+ATP 核糖—1—焦磷酸 （PRPP）
5—磷酸
过程：先直接合成次黄嘌呤核苷酸（IMP，肌 苷酸），不先形成嘌呤环，再转变为腺苷酸AMP、 黄苷酸XMP、尿苷酸GMP。
第十一章核酸的降解和核甘酸代谢ppt课件
（植物）
H2O尿囊
素酶
尿囊酸
CO2+H2O2
尿囊酸酶
2H2O+O2
爬虫、鸟类）
（鱼类、两栖类）
尿素 + 乙醛酸
(硬骨鱼)
H2O
2H2O
脲酶
脱氨 氧化 水解
4NH3 + 2CO2
（海洋无脊椎动物）
痛风症的治疗机制
鸟嘌呤 次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤
尿酸
别嘌呤醇
三、嘧啶的降解：
胞嘧啶胞嘧啶脱氨酶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶脱氢酶
P-P-CH2
O
N
ATP 、Mg2+
核糖核苷酸还原酶 （B1和B2）
P-P-CH2
O
N
+ H2O
OH OH 核糖核苷二磷酸ADP、GDP、CDP、UDP
OH H 脱氧核糖核苷二磷酸
（2）胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成
➢ 由尿嘧啶脱氧核苷酸（dUMP）经甲基化生成。 Ser提供甲基，NADPH提供还原当量。
限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限 制图谱、进行DNA序列测定和基因分离、基因体外 重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀， 用来解剖纤细的DNA分子。
第二节 核苷酸的分解代谢
一、核苷酸的降解
核苷酸 + H2O 核苷酸核酶 苷+Pi 核苷 + H2O 核苷水解嘌酶呤（或嘧啶）+戊糖 （核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，并且 只能对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作 用。） 核苷+ H3PO核4苷磷酸嘌化酶呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖
二氢尿嘧啶
H2O NH3
NAD(P)H+H+ NAD(P)+
第十一章物质代谢的相互联系及其调节
CTP
血红素合成 ALA合成酶
血红素
（2）变构酶的特点及作用机制
变构酶常由多个亚基构成； 变构效应剂可通过非共价键与调节亚基结合，引起酶构
象改变（T态和R态）或亚基的聚合、分离从而影响酶 的活性； 变构酶的酶促反应动力学不符合米曼氏方程式； 变构效应剂常常是酶的底物、产物或其他小分子中间代 谢物。 变构调节过程不需要能量。
(CH2)4CO HS Co
OH
AO
CH
3
CO
P
丙酮酸脱氢 酶
O CH HC TT
S
二氢硫辛酸 转乙酰酶
C C S Co
H3
A
H SH
(CH2)4CO OH
2 3
HP
S
(CH2)4CO OH
S
S
FAD H2
二氢硫辛酸
脱氢酶 FA D
丙酮酸氧化脱羧
NFAA
D+
NADH +H+
乙酰 丙二酸单 β-酮脂酰转移酶 酰转移酶 合成酶
第一节
物质代谢的相互联系
一、物质代谢的特点
物质代谢的整体性 物质代谢的可调节性 组织器官代谢的特色性 不同来源代谢物代谢的共同性 能量储存的特殊性 NADPH为合成代谢提供还原当量
二、物质代谢的相互联系
（一）能量代谢上的相互联系
物质代谢过程中所伴随的能量的贮存、释放、转移和利 用等称为能量代谢。
现出激素的生物学效应。 根据激素作用受体部位不同，激素可分为：细胞膜受
体激素和细胞内受体激素。
三、整体水平的代谢调节
1.应激状态下的代谢调节
应激是机体在一些特殊的情况下，如严重创伤、感染、中 毒、剧烈的情绪变化等所作出的应答性反应。
生物化学 第11章、代谢调控
色氨酸操纵子 调节基因产生的阻遏蛋白没有生物) 酶蛋白
阻遏蛋白不能跟操纵基因结 合, 结构基因可以表达 B:有色氨酸 色氨酸与阻遏蛋白结合,从 而使阻遏蛋白能够结合到 操纵基因,结构基因不表达
代谢产物
色氨酸合成途径还存在色氨酸操纵子中衰
减子所引起的衰减调节。
操纵子（operon ）：指原核生物基因表达的的 调控单位。包括一个操纵基因(operator,O) ， 一群功能相关的结构基因(S）和专管转录起始 的启动基因(P)。
调节 基因
R
启动 操纵 基因 基因
P O S
1
结构 基因
S
2
S
3
操纵子
操纵子可分为：
可诱导操纵子：基因在正常情况下不表 达，
加入诱导物后基因表达。如乳糖操纵子 可阻遏操纵子：基因在正常情况下表达， 有辅阻遏物存在时不表达。如色氨酸操纵子
酶促反应的前馈和反馈
：
前馈作用（feedforward）：代谢途径中前
面的底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。
前馈激活——底物对后面的酶起激活作用。
前馈抑制——底物对后面的酶起抑制作用
丙酮酸激酶
G → G-6-P → F-6-P → FDP →→→ PEP
前馈激活
丙酮酸
乙酰CoA+CO2 + H2O + ATP
前馈抑制
乙酰CoA羧化酶
丙二酸单酰CoA+ADP+ Pi
反馈调节（feedback）—某一代谢途径的产物或 终产物积累时，反过来对反应序列前头的限速 酶发生的调节作用
正反馈（反馈激活）——产物能使反应速度加快 负反馈（反馈抑制）——产物能使反应速度减慢
11章核苷酸代谢
二、嘧啶核苷酸的生物合成
嘧啶环原子的来源
4 3 2
NH3 CO2
C
N C
1
5
C
天冬氨酸
6
C
N
嘧啶环原子来源：NH3、CO2、Asp 特点： 先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与核糖 磷酸（PRPP提供）结合成乳清酸，(与嘌呤核苷 合成的区别)然后生成UMP。其他嘧啶核苷酸由 尿苷酸转变而成。
此过程主要在肝细胞的胞液中进行。除了二氢乳清酸脱 氢酶位于线粒体内膜上外，其余均位于胞液中。
嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上 去的（由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和 C）。
PP-1-R-5-P
5’－磷酸核糖－1’－焦磷酸
AMP ATP PRPP合成酶
（5-磷酸核糖）
R-5-P
PRPP
酰胺转移酶
谷氨酰胺
谷氨酸 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
二、嘌呤核苷酸的从头合成 嘌呤环上原子的来源
甘氨酸
天冬氨 酸
甲 酸 或甲酰基
甲 酸 谷 酰 氨 胺
嘌呤环原子来源：Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 合成部位：胞液 特点： 嘌呤最初不是以游离碱基的形式合成，而 是从5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP) 开始，经一系 列酶促反应，先生成次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸, IMP)，然后再转变为AMP和GMP。
甲酰甘氨脒核苷酸FGAM
－5′－P
磷酸核糖甲酰 甘氨脒合成酶
－5′－P
⑤甲酰甘氨脒核苷酸FGAM
5-氨基咪唑核苷酸(AIR)
－5′－P
氨基咪唑核 苷酸合成酶
－5′－P
⑥ ⑦ 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸的生成：
《生物化学》第十一章
第一节
核苷酸的合成代谢 二、嘧啶核苷酸的合成代谢
2．CTP 的合成 UMP 是所有其他嘧啶核苷酸的前体。由尿嘧啶核苷酸转变成胞嘧啶核苷酸是 在核苷三磷酸水平上进行的。UMP 经尿苷酸激酶和二磷酸核苷激酶的作用， 先生成 UTP（三磷酸尿苷），然后在 CTP 合成酶的催化下，由谷氨酰胺提供 氨基，使 UTP 转变为 CTP（三磷酸胞苷）。此过程消耗 1 分子 ATP 。
- 18 -
第一节
核苷酸的合成代谢 二、嘧啶核苷酸的合成代谢
3．dTMP的合成 脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）由脱氧尿嘧啶核苷酸（dUMP）甲基化生成。催 化此反应的酶是胸苷酸合酶，N5, N10-甲烯四氢叶酸为甲基供体。 在正常的肝细胞中，胸苷酸合酶活性很低，当肝里出现恶性肿瘤时，此酶活性 升高。而且，肿瘤的恶性程度与胸苷酸合酶的活性值成正相关。
- 32 -
第三节 核苷酸的抗代谢物
四、核苷类似物
阿糖胞苷、环胞苷是改变了核糖结 构的核苷类似物。阿糖胞苷能抑制 CDP （二磷酸胞苷）还原成 dCDP（二磷酸脱 氧胞苷），进而影响 DNA 的合成，它是 重要的抗癌药。
的 6 位酮基被氨基取代即为 AMP。此反应分为两步： ① 由腺苷酸代琥珀酸合成酶催化，GTP（三磷酸鸟苷）水解供能，天冬氨酸的氨基 与IMP相连生成腺苷酸代琥珀酸。 ② 腺苷酸代琥珀酸在腺苷酸代琥珀酸裂解酶作用下脱去延胡索酸生成 AMP。
-9-
第一节
核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
GMP 的生成过程也包含了两步反应：
APRT 受 AMP 的反馈抑制，HGPRT 受 IMP 与 GMP 的反馈抑制。
- 12 -
第一节
核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
第十一章 核苷酸代谢
第十一章核苷酸代谢一、名词解释1、核苷酸的从头合成2、核苷酸的补救合成3、核酸酶4、限制性核酸内切酶二、填空1、嘌呤、嘧啶核苷酸合成过程中共同需要的酶是______。
2、嘌呤核苷酸合成的原料是CO2、______、______、甘氨酸、______和5-磷酸核糖，嘧啶核苷酸合成的原料是CO2、______、______。
3、嘌呤核苷酸从头合成的第一个核苷酸是，嘧啶核苷酸从头合成的第一个核苷酸是。
4、嘌呤核苷酸的合成中由IMP可转变成和，过量的ATP导致GMP合成，过量的GTP导致AMP合成。
5、人体内嘌呤核苷酸分解代谢的终产物是。
6、嘧啶碱分解最终产物为______、______、______或______。
7、参与嘌呤核苷酸合成的氨基酸有、和。
8、尿苷酸转变为胞苷酸是在水平上进行的。
9、生物体中的脱氧核苷酸的合成是由还原生成的。
在动物细胞中，还原反应以为还原剂，以为底物。
10、在嘌呤核苷酸的合成中，腺苷酸的C-6氨基来自；鸟苷酸的C-2氨基来自。
11、对某些碱基顺序有专一性的核酸内切酶称为。
12、核苷水解的产物是和；核苷磷酸解的产物是和。
三、单项选择题1、合成嘌呤和嘧啶都需要的一种氨基酸是：A．Asp B．Gln C．Gly D．Asn2、生物体嘌呤核苷酸合成途径中首先合成的核苷酸是：A．AMP B．GMP C．IMP D．XMP3、人类和灵长类嘌呤代谢的终产物是：A．尿酸B．尿囊素C．尿囊酸D．尿素4、动植物从核糖核苷酸生成脱氧核糖核苷酸的反应发生在：A．一磷酸水平B．二磷酸水平C．三磷酸水平D．以上都不是5、在嘧啶核苷酸的生物合成中不需要下列哪种物质：A．氨甲酰磷酸B．天冬氨酸C．谷氨酰氨D．核糖焦磷酸6、嘧啶合成需要：A. 氨基甲酰磷酸合成酶IB. 氨基甲酰磷酸合成酶IIC. HMG-CoA还原酶D. HMG-CoA裂解酶7、关于嘌呤核苷酸的合成描述正确的是：A．利用氨基酸、一碳单位和CO2为原料，首先合成嘌呤环再与5-磷酸核糖结合而成B．核-5-磷酸为起始物，在酶的催化下与ATP作用生成PRPP，再与氨基酸、CO2和一碳单位作用，逐步形成嘌呤核苷酸C．在氨基甲酰磷酸的基础上，逐步合成嘌呤核苷酸D．首先合成黄嘌呤核苷酸（XMP），再转变成AMP和GMP8、由dUMP转变成dTMP的甲基化反应中，甲基供给体是：A．S-腺苷甲硫氨酸B．S-腺苷同型半胱氨酸C．N5，N10-亚甲基四氢叶酸D．N5-甲基四氢叶酸9、体内脱氧核苷酸由核糖核苷酸还原生成时，其供氢体是：A. FADH2 B．NADH+H+ C．FMNH2 D．NADPH+ H+10、下列哪种物质不是嘌呤核苷酸从头合成的直接原料？A．甘氨酸B．天冬氨酸C．谷氨酸D．CO211、GMP和AMP分解过程中产生的共同中间产物是：A．XMP B．X C．IMP D．A12、dTMP合成的直接前体是：A．dUMP B．TMP C．TDP D．dUDP13、下列转变哪项不能直接进行？A．IMP→AMP B．AMP→IMP C．AMP→GMP D．IMP→XMP 14、合成嘌呤和嘧啶环的共同原料是：A．一碳单位B．甘氨酸C．谷氨酸D．天冬氨酸15、嘌呤核苷酸从头合成时，嘌呤环第4和第5位碳原子来自：A．甘氨酸B．谷氨酰胺C．CO2D．一碳单位16、人体内嘌呤核苷酸分解代谢的主要终产物是：A．尿素B．肌酸C．尿酸D．β-丙氨酸17、胸腺嘧啶的甲基来自：A．N l0-CHO -FH4B．N5,N l0=CH-FH4 C．N5，N l 0-CH2-FH4D．N5-CH3-FH4 18、磷酸核糖焦磷酸的英文缩写是：A．IMP B．PRPP C．PRA D．GAR19、嘧啶核苷酸合成特点是：A．在5-磷酸核糖上合成碱基 B. 由四氢叶酸提供一碳单位C．甘氨酸完整地掺入分子中 D. 先合成氨基甲酰磷酸20、为嘌呤环C8提供碳原子的是：A．N5-CH3-FH4 B．N5,N10-CH2-FH4 C．N5,N10=CH-FH4 D．N10-CHO-FH4 21、在哺乳动物，嘧啶核苷酸从头合成的主要调节酶是：A．PRPP合成酶B．乳清酸酶C．氨基甲酰磷酸合成酶II D．天冬氨酸氨基甲酰转移酶四、是非判断题（）1、尿嘧啶的分解产物β-丙氨酸能转化成脂肪酸。
代谢的相互关系及调控
第十一章代谢的相互关系及调节控制I 主要内容本章重点讲了两个方面问题，一是生物体内不同物质代谢的相互联系，二是生物体内物质代谢的调控。
一、物质代谢的相互联系糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢和核酸代谢是广泛存在于各种生物体内的四大物质代谢途径，不同途径之间的相互关系集中体现为各有所重，相互转化，又相互制约的关系。
二、代谢调节的一般原理代谢的调节控制方式有分子水平调节、细胞水平调节、激素水平调节和神经水平调节四种，其中神经水平调节是高等动物所特有的，细胞水平是所有生物体共有的，各种类型的调节都是由细胞水平来实现的。
细胞水平调控是一切调控的最重要基础，细胞水平调节主要分为酶的区域化分布调节、底物的可利用性、辅因子的可利用性调节、酶活性的调节、酶量调节五种形式。
（一）酶的区域化分布调节（二）底物的可利用性（三）辅助因子的可利用性（四）酶活性调节酶活性调节是通过对现有酶催化能力的调节，最基本的方式是酶的反馈调节，亦即通过代谢物浓度对自身代谢速度的调节作用，反馈调节作用根据其效应的不同分为正反馈调节和负反馈调节。
反馈是结果对行为本身的调节或输出对输入的调节，在物质代谢调节中引用反馈是指产物的积累对本身代谢速度的调节。
反馈抵制调节包括顺序反馈调节、积累反馈调节、协同反馈调节和同功酶调节四种。
(五) 酶量的调节细胞内的酶可以根据其是否随外界环境条件的改变而改变分为组成酶和诱导酶。
组成酶是催化细胞内各种代谢反应的酶，如糖酵解、三羧酸循环等。
诱导酶则是其含量可以随外界条件发生变化的一些酶类。
它的产生或消失可以使细胞获得或失去代谢某一种物质的能力。
1.原核生物基因表达调控操纵子学说是F. Jacob 和 J. Monod 于1961年首先提出来用于解释原核生物基因表达调控的一个理论。
该理论认为一个转录调控单位包括：结构基因、调节基因、启动子和操纵基因四个部分，其中操纵基因加上它所控制的一个或几个结构基因构成的转录调控功能单位称为操纵子。
生物化学复习资料重点试题第十一章代谢调节解读
第十一章代谢调节一、知识要点代谢调节是生物在长期进化过程中,为适应外界条件而形成的一种复杂的生理机能。
通过调节作用细胞内的各种物质及能量代谢得到协调和统一,使生物体能更好地利用环境条件来完成复杂的生命活动。
根据生物的进化程度不同,代谢调节作用可在不同水平上进行:低等的单细胞生物是通过细胞内酶的调节而起作用的;多细胞生物则有更复杂的激素调节和神经调节。
因为生物体内的各种代谢反应都是通过酶的催化作用完成的,所以,细胞内酶的调节是最基本的调节方式。
酶的调节是从酶的区域化、酶的数量和酶的活性三个方面对代谢进行调节的。
细胞是一个高效而复杂的代谢机器,每时每刻都在进行着物质代谢和能量的转化。
细胞内的四大类物质糖类、脂类、蛋白质和核酸,在功能上虽各不相同,但在代谢途径上却有明显的交叉和联系,它们共同构成了生命存在的物质基础。
代谢的复杂性要求细胞有数量庞大、功能各异和分工明确的酶系统,它们往往分布在细胞的不同区域。
例如参与糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成的酶主要存在胞浆中;参与三羧酸循环、脂肪酸β-氧化和氧化磷酸化的酶主要存在于线粒体中;与核酸生物合成有关的酶大多在细胞核中;与蛋白质生物合成有关的酶主要在颗粒型内质网膜上。
细胞内酶的区域化为酶水平的调节创造了有利条件。
生物体内酶数量的变化可以通过酶合成速度和酶降解速度进行调节。
酶合成主要来自转录和翻译过程,因此,可以分别在转录水平、转录后加工与运输和翻译水平上进行调节。
在转录水平上,调节基因感受外界刺激所产生的诱导物和辅阻遏物可以调节基因的开闭,这是一种负调控作用。
而分解代谢阻遏作用通过调节基因产生的降解物基因活化蛋白(CAP促进转录进行,是一种正调控作用,它们都可以用操纵子模型进行解释。
操纵子是在转录水平上控制基因表达的协调单位,由启动子(P、操纵基因(O和在功能上相关的几个结构基因组成;转录后的调节包括,真核生物mRNA 转录后的加工,转录产物的运输和在细胞中的定位等;翻译水平上的调节包括,mRNA 本身核苷酸组成和排列(如SD序列,反义RNA的调节,mRNA 的稳定性等方面。
第11章物质代谢途径的关系与调控ppt课件
4、共价修饰与级联放大
共价修饰——有些酶分子肽链上的某些基团，通过共价联结或脱 去一个基团从而改变酶的活性，基团的联结或脱去是通过另外的 酶的催化而实现的，酶活性的这种调节方式称为共价修饰 。
常见的修饰方式有以下几种： 磷酸化/去磷酸化、乙酰化/去乙酰化、腺苷酰化/去腺苷酰化、 尿苷酰化／去尿苷酰化、甲基化/去甲基化。
第二篇 代谢篇
第11章 物质代谢途经 的相互关系与调控
11.1 物质代谢的相互关系
一、糖类代谢、脂类代谢、蛋白质代谢、核酸代谢的相互关系
糖代谢与蛋白质代谢的关系
糖代谢为蛋白质的合成提供碳源和能源：如糖分解过程中可 产生丙酮酸，丙酮酸经TCA循环产生—酮戊二酸和草酰乙酸， 它们均可经加氨基或氨基移换作用形成相应的氨基酸。另外，糖 分解过程中产生的能量可供氨基酸和蛋白质的合成之用。
TCA循环 乙酰辅酶A
草酰乙酸
—酮戊二酸
—酮戊二酸
苹果酸
氨基酸
乙醛酸循环 琥珀酸
蛋白质
生酮氨基酸 生糖氨基酸
乙酰乙酸 丙酮酸
脂肪酸
甘油 乙酰辅酶A
脂肪
丙二酸单酰辅酶A
糖代谢与脂类代谢的关系
糖与脂类物质也能相互转变：
糖
磷酸二羟丙酮
甘油
丙酮酸
乙酰辅酶A
脂肪酸
脂类
甘油 脂肪酸
—甘油磷酸
磷酸二羟丙酮
胰1
凝
乳
蛋
白 酶
1
原
的
激
活1
13 14 15 16
13 14 15 16
14 15 S S
13 14 15 16
A
B
146
149
245 Pro-CT
第十一章 氨基酸代谢与核苷酸代谢
第十一章氨基酸代谢与核苷酸代谢第十一章氨基酸代谢与核苷酸代谢一：填空1.氨基酸共有的代谢途径有________________和________________。
2.转氨酶的辅基是________________。
3.人类对氨基代谢的最终产物是_______________________________。
4.哺乳动物产生1分子尿素需要消耗________________分子的atp。
5.脑细胞中氨的主要代谢去向是________________。
6.通过________________的脱羧可产生β-丙氨酸。
7.人类对嘌呤代谢的终产物是________________。
8.痛风是由身体引起的_。
9.________________酶的缺乏可导致人患严重的复合性免疫缺陷症(scid)，使用________________治疗可治愈此疾患。
10.核苷酸合成包括。
11.脱氧核苷酸是由还原的。
12.Arg可以通过_______________;旋回形成。
13.重亮氨酸作为________________类似物可抑制嘌呤核苷酸的从头合成。
14.HGPRT指的是________________________。
15.从imp合成gmp需要消耗________________，而从imp合成amp需要消耗________________作为能源物质。
16.羟基脲作为酶的抑制剂可以抑制脱氧核苷酸的生物合成。
17.在癌症治疗中，5-溴脲嘧啶核苷酸不能用来代替5-溴脲嘧啶，因为。
18.细菌嘧啶核苷酸从头合成途径中的第一种酶是。
这种酶可以作为最终产物______________________。
19.褪黑激素来源于________________氨基酸，而硫磺酸来源于________________氨基酸。
20.paps是指________________，它的生理功能是________________。
21.γ-谷氨酰循环的生理功能是________________。
第十一章 物质代谢的相互联系及其调节(编写)
第十一章物质代谢的相互联系及其调节第一节物质代谢的相互联系一、糖、脂、蛋白质在能量代谢上的相互联系二、糖、脂、蛋白质及核酸代谢之间的相互联系第二节物质代谢的调节一、细胞水平的代谢调节二、激素水平的代谢调节三、整体水平的代谢调节第十一章物质代谢的相互联系及其调节物质代谢、能量代谢与代谢调节是生命存在的三大要素。
生命体都是由糖类、脂类、蛋白质、核酸四大类基本物质和一些小分子物质构成的。
虽然这些物质化学性质不同，功能各异，但它们在生物体内的代谢过程并不是彼此孤立、互不影响的，而是互相联系、互相制约、彼此交织在一起的。
机体代谢之所以能够顺利进行，生命之所以能够健康延续，并能适应千变万化的体内、外环境，除了具备完整的糖、脂类、蛋白质与氨基酸、核苷酸与核酸代谢和与之偶联的能量代谢以外，机体还存在着复杂完善的代谢调节网络，以保证各种代谢井然有序、有条不紊地进行。
第一节物质代谢的相互联系一、糖、脂、蛋白质在能量代谢上的相互联系糖类、脂类及蛋白质都是能源物质均可在体内氧化供能。
尽管三大营养物质在体内氧化分解的代谢途径各不相同，但乙酰CoA是它们代谢的中间产物，三羧酸循环和氧化磷酸化是它们代谢的共同途径，而且都能生成可利用的化学能ATP。
从能量供给的角度来看，三大营养物质的利用可相互替代。
一般情况下，机体利用能源物质的次序是糖（或糖原）、脂肪和蛋白质（主要为肌肉蛋白），糖是机体主要供能物质（占总热量50％～70％），脂肪是机体储能的主要形式（肥胖者可多达30％～40％）。
机体以糖、脂供能为主，能节约蛋白质的消耗，因为蛋白质是组织细胞的重要结构成分。
由于糖、脂、蛋白质分解代谢有共同的代谢途径限制了进入该代谢途径的代谢物的总量，因而各营养物质的氧化分解又相互制约，并根据机体的不同状态来调整各营养物质氧化分解的代谢速度以适应机体的需要。
若任一种供能物质的分解代谢增强，通常能代谢调节抑制和节约其它供能物质的降解，如在正常情况下，机体主要依赖葡萄糖氧化供能，而脂肪动员及蛋白质分解往往受到抑制；在饥饿状态时，由于糖供应不足，则需动员脂肪或动用蛋白质而获得能量。
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O
HN
N
NH
次黄嘌呤
OH
N
N
HO N H
O2，H2O H2 O2
O H
黄嘌呤氧化酶
ON
黄嘌呤氧化酶
O
OH
HN
黄嘌呤
N CH
H O2，H2O
H2 O2
H N
O
尿酸
O N H 尿酸
三、嘌呤的分解
鸟嘌呤的分解
黄嘌呤
O H H2N N
N CH
H
H2O
NH3
鸟嘌呤脱氨酶
O H ON
鸟嘌呤
黄嘌呤氧化酶
N
CH
分解产物β-氨基异丁酸有一部分可
随尿排出，尿中β-氨基异丁酸排泄的 多少可反映细胞及DNA破坏的程度，白 血病患者往往尿中β-氨基异丁酸排泄 增加
CH2 COOH CH2 COSCoA
琥珀酰CoA
第三节 核酸的合成代谢
一、核苷酸的生物合成 二、DNA的生物合成 三、DNA的修复 四、RNA的生物合成
1.从头合成途径
合成所需物质： -D-ribose-5-P, ATP, Gln, Asp, GTP, N10-CHO-FH4, CO2。
另需辅助因子： Mg2+, Mn2+, NAD+
合成中先生成IMP，然后转变为AMP和GMP。
嘌呤环元素的来源
嘌 呤 环 元 素 的 来 源
合嘌 成呤
嘌呤核苷酸的全程合成(反应10)
嘌呤核苷酸的全程合成（反应11）
IMP合成的总反应
2Gln+2HCOOH+CO2+Gly+Asp+R-5-P (or PRPP)IMP+2Glu+Fumarate
反应需要5个ATP
（2）由IMP合成AMP和GMP
2.补救合成途径
利用现成的Ade、Hypoxan和Gua通过腺嘌 呤磷酸核糖基转移酶（APRT)及次黄嘌呤－鸟 嘌呤磷酸核糖基转移酶（HGPRT)实现AMP、 IMP、GMP的补救合成。
乙酰CoA可进入三羧酸循环而 彻底氧化
CH3 COSCoA 乙酰CoA
胸腺嘧啶的分解
-CH3 HO
胸腺嘧啶的分解
CH3 H2HCH2CH2COOH
转氨酶
COOH CH2CH3 CHO
β-氨基异丁酸
甲基丙二酸半醛
COOH CH2CH3 COSCoA
甲基丙二酰CoA
琥珀酰CoA可进入三羧酸循环而
彻底氧化
（一）糖的来源与PRPP的生成
核糖的来源：磷酸戊糖通路中的6-
磷酸葡萄糖经降解生成的5-磷酸核糖
（R-5-P）
磷酸核糖焦磷酸激酶
Oˉ
Oˉ P O
O
C H2
OH
HH H
OH OH
5-磷酸核糖
（R-5-P）
HO
ATP
Mg2+
Oˉ
Oˉ P O C H2O H
O
H H Oˉ Oˉ
H
O P Oˉ P Oˉ
核 反苷 应酸
的 全 程
1
合嘌 成呤
核 反苷 应酸
的 全 程
2
合嘌 成呤
核 反苷 应酸
的 全 程
3
合嘌 成呤
核 反苷 应酸
的 全 程
4
合嘌 成呤
核 反苷 应酸
的 全 程
5
嘌呤核苷酸的全程合成（反应6）
嘌呤核苷酸的全程合成（反应7）
合嘌 成呤
核 反苷 应酸
的 全 程
8
嘌呤核苷酸的全程合成（反应9）
核酸酶 核苷酸酶
磷酸戊糖
核苷磷酸化酸酶 磷酸酶
戊糖
磷酸
第二节 核酸的分解代谢
一、核酸的分解 二、单核苷酸的分解 三、嘌呤的分解 四、嘧啶的分解
一、核酸的分解
在核酸酶的作用下生成寡核苷酸与单核苷酸。
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)。
四、嘧啶的分解
嘧啶环可被打开，最后分解为NH3、CO2及H2O 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。
尿嘧啶、胞嘧啶的分解
H2HCH2CH2COOH 转氨酶
COOH CH2
β-丙氨酸
CHO 丙二酸半醛
COOH CH2 COSCoA 丙二酰CoA
脱氨作用也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。
尿酸生成
痛风(Gout)及治疗
嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸，由于其溶解性很差，易形成尿酸 钠结晶，沉积于男性的关节部位引起疼痛或灼痛――痛风。
二、单核苷酸的分解
核苷酸酶
核苷酸
核苷
磷酸
核苷 核苷
H3PO4
核苷磷酸化酶
嘌呤碱或 嘧啶碱
核苷水解酶
H2O
嘌呤碱或 嘧啶碱
戊糖-1`-P 戊糖
核苷水解酶主要存在于植物和微生物，且只对核糖核苷 有作用，对脱氧核糖核苷无作用
三、嘌呤的分解
腺嘌呤核苷酸分解的三级脱氨
三、嘌呤的分解
黄嘌呤最终被氧化为尿酸
H O2，H2O
OH
Nห้องสมุดไป่ตู้
N OH
HO N H
尿酸
O HN ON
H2 O2
H N
O
H 尿酸
三、嘌呤的分解
不同生物嘌呤碱的分解能力不同，代谢产物也 不同
人、灵长类、鸟类、某些爬行类和昆虫动物体 内分解的最终产物为尿酸
两栖类和软骨鱼嘌呤的代谢产物为尿素 一些藻类的代谢产物为NH3
嘌呤分解中的脱氨作用
OH OH O
O
磷 酸 核 糖 基 焦 磷 酸
PRPP
（二）嘌呤核苷酸的合成
1. 嘌呤核苷酸的从头合成途径
（1）嘌呤环元素的来源
（2）IMP的合成(共11步） （3）AMP和GMP的合成 2. 嘌呤核苷酸的补救途径 （1）嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸 （2）腺嘌呤与1-磷酸核糖作用 3. ATP和GTP的生成
7-碳-8-氮次黄嘌呤（别嘌呤醇）的化学结构与次黄嘌呤相似，是黄嘌 呤氧化酶的竞争性抑制剂，可抑制黄嘌呤的氧化，减少尿酸的生成。
另外别嘌呤醇和与PRPP（5-磷酸核糖-1-焦磷酸盐）反应生成别嘌呤
醇核苷酸，这样痛 减少了嘌呤核苷酸的合成 风 的 尿 酸 钠 晶 体
别嘌呤醇与次黄嘌呤
别嘌呤醇的作用机理
第十一章 核酸代谢
机体每秒钟都有新细胞的合成， 意味着我们的核酸时刻都在处于 代谢过程中！
那么， 合成DNA的原材料有哪几种？ 来源于哪儿？ 其代谢紊乱将导致哪些疾病？
本章内容
第一节 核酸的消化与吸收 第二节 核酸的分解代谢 第三节 核酸的合成代谢
第一节 核酸的消化与吸收
核酸
单核苷酸
磷酸
核苷
含氮碱基 （嘌呤或嘧啶）