11第十一章 核酸代谢

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
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)。
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
（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
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
H2HCH2CH2பைடு நூலகம்OOH 转氨酶
COOH CH2
β-丙氨酸
CHO 丙二酸半醛
COOH CH2 COSCoA 丙二酰CoA
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
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
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）
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）
H O2，H2O
OH
N
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
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
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。
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