第十二章 核酸代谢

点
IMP 3. 在IMP基础上完成
AMP和GMP的合成
3. 以UMP为基础, 完 成CTP, dTMP的合成
5'-P-R PRPP
IMP
CO2+Gln H2N-CO-P
OMP
总结
AMP dAMP dGMP GMPUMP dUMP CMP dCMP dTMP
ADP dADP dGDP GDP UDP dUDP CDP dCDP dTDP
腺苷+Pi
腺苷+ATP
腺苷激酶
腺苷酸+ADP
生理意义
●节省: 减少从头合成时能量和原料的消耗 ● 作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径
二、嘧啶核苷酸的合成代谢
(一)、从头合成途径
先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生
成嘧啶核苷酸.
谷氨酰胺
C
N
C
天冬氨酸
CO2 C
C
N
(一) 从头合成途径的反应过程
CDP 核糖核苷酸还原酶
dNDP dADP dGDP dUDP dCDP
TDP
dTDP
dNDP+ATP dADP+ATP dGDP+ATP dUDP+ATP
dCDP+ATP
激酶 激酶 激酶 激酶 激酶
dNTP+ADP dATP +ADP dGTP+ADP dUTP+ADP
dCTP+ADP
dUDP O
(1) 嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸
次黄嘌呤
次黄嘌呤核苷酸
90%
次黄嘌呤-鸟嘌呤
嘌呤碱 PRPP磷酸(H核G糖P转R移T酶) PPi
HGPRT活性高
鸟嘌呤
鸟嘌呤核苷酸
腺嘌呤
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
（APRT）
APRT活性低
腺嘌呤核苷酸
(2) 腺嘌呤与1-磷酸核糖生成腺苷, 再生成腺 嘌呤核苷酸
腺嘌呤+1-磷酸核糖 核苷磷酸化酶
碱基 + 核糖
三、 嘌呤碱的分解 P192图12-5
（分解）
O
（脱氨基）
（氧化）
（脱氨基） （分解）
（氧化）
（分解）
不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不同，因此，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
✓ 在电子传递过程中，还原型辅酶中的氢以负质子 （H- ）形式脱下，其电子经一系列的电子传递体 （电子传递链）转移，最后转移到分子氧上，质子 和离子型氧结合生成H2O。
三、 氧化电子传递链 ✓ 由酶白。QN（ADCHoQ到）O、2的细氧胞化色电素子b、传c递1、链c、主a要,a3包及括一F些M铁N、硫蛋辅
1. 尿嘧啶核苷酸的合成----6步反应
2ATP
Glu 2ADP+Pi
NH2
CO2 +Gln 氨基甲酰磷酸合成酶II
①
O=C
OP
氨基甲酰磷酸
天冬氨酸氨基
NH2
O=C
HOOC
+
CH2 CH
甲酰基转移酶
②
O P H2N COOH
Pi
O
HO C
H2N CH2
C O
N CH H COOH
氨基甲酰磷酸 Asp
一、 生物氧化的概念和特点。
糖，脂，蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解， 生成CO2，H2O并释放出能量，这个过程称生物氧化。 生物氧化是需氧细胞呼吸代谢过程中的一系列氧化还 原作用，又称细胞氧化或细胞呼吸。
特点：反应条件温和，多步反应，逐步放能。
生物氧化在活细胞中进行，pH中性，反应条件温和， 一系列酶和电子传递体参与氧化过程，逐步氧化，逐 步释放能量，转化成ATP。
四、 嘧啶碱的分解
P193图12-6 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。
脱氨基
还原
开环水解
水解
还原
开环水解
水解
第三节 遗传工程
P193-195 自学 1. 基因工程的定义 2. 限制性内切酶的定义 3. 常见的基因载体
第十三章 生物氧化
✓ 第三阶段：丙酮酸、乙酰CoA等经过三羧酸循环彻底氧化为 CO2、H2O。释放大量的能量。
✓ 在第二、第三阶段中，氧化脱下的电子（H-）经过 一个氧化的电子传递过程（氧化电子传递链）最终 传给O2，并生成ATP，以这种方式生成ATP的作用 称为氧化磷酸化作用，它是一种很重要的将生物氧 化和能量生成相偶连的机制。
人和动物所需的核酸无须直接依赖于食物，只要食物 中有足够的磷酸盐，、糖和蛋白质，核酸就能在体 内正常合成。
核酸的分解代谢：
核酸酶
核苷酸酶
核苷磷酸化酶
核酸
核苷酸
核苷 + 磷酸
碱基 + 戊糖-1-磷酸
核苷酸 核苷酸分解代谢
核苷酸酶
大致过程
Pi 核苷 Pi
磷酸化酶
碱基
1-磷酸核糖1-磷酸核糖
变位酶
5-磷酸核糖
O
C Pi HN CH
dTMP合成酶
C
HN
C-CH3
NH3
C O
CH N dR-5'-P
O N5,N10-甲叉FH4
FH2
FH4 FH2还原酶
C
N CH dR-5'-P
NADP+ NADPH+H+
dCMP dUMP
dTMP
激酶
激酶
dTMP
dTDP
dTTP
ATP
ADP
ATP
ADP
嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸合成的比较
O
O
HO P O P O
O 碱基
在核苷二磷酸水平
OH OH H H H H
被还原而成
dNDP
OH H
脱氧核苷酸的具体生成过程
NDP核糖核苷酸还原酶,Mg2+
dNDP
还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2
氧化型硫氧化 还原蛋白 S
S
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH+H+
(FAD)
NDP 核糖核苷酸还原酶 ADP 核糖核苷酸还原酶 GDP 核糖核苷酸还原酶 UDP 核糖核苷酸还原酶
补救途径 分解代谢 PRPP
终末产物经尿排出
一、核酸的分解
✓ 核酸是核苷酸以3’、5’-磷酸二酯键连成的高聚物， 核酸分解代谢的第一步就是分解为核苷酸，作用于 磷酸二酯键的酶称核酸酶（实质是磷酸二脂酶）。
✓ 根据对底物的专一性可分为：核糖核酸酶、脱氧核 糖核酸酶、非特异性核酸酶。
✓ 根据酶的作用方式分：外切酶（作用于核酸链末 端）、内切酶（作用于核酸链内部的磷酸二酯键）。
1、 核糖核酸酶 只水解RNA磷酸二酯键的酶（RNase）。 2、 脱氧核糖核酸酶 只能水解DNA磷酸二酯键的酶。 3、 非特异性核酸酶 既可水解RNA，又可水解DNA磷酸二酯键 的核酸酶。
二、 核苷酸的降解代谢
1、 核苷酸酶 （磷酸单脂酶） ✓ 水解核苷酸，产生核苷和磷酸。 ✓ 非特异性磷酸单酯酶：不论磷酸基在戊糖的2’、3’、
氨基甲酰天冬氨酸
O
二氢乳清酸酶③
HN C
O
C N H
CH C
COOH
脱氢酶
④
NADH+H+
O
H2O
C
HN CHH
C O NAD+
N H
CH COOH
乳清酸
二氢乳清酸
O
C
PRPP
HN CH
⑤
O
PPi
C
HN CH
C O
N H
C
磷酸核糖转移酶
COOH
C O
N
C COOH
R-5'-P
乳清酸
O
乳清酸核苷酸(OMP)
5’，都能水解下来。 ✓ 特异性磷酸单酯酶： 只能水解3’核苷酸或5’核苷酸
（3’核苷酸酶、5’核苷酸酶）
2、 核苷酶
① 核苷磷酸化酶：广泛存在，反应可逆。
核苷 + 磷酸
核苷磷酸化酶 碱基 + 戊糖-1-磷酸
② 核苷水解酶：主要存在于植物、微生物中， 只水解核糖核苷，不可逆
核苷水解酶
核糖核苷+ H2O
真核细胞，生物氧化多在线粒体内进行，在不含线粒 体的原核细胞中，生物氧化在细胞膜上进行。
生物氧化的三阶段
✓ 第一阶段：多糖，脂，蛋白质等分解为结构单位——单糖、 甘油与脂肪酸、氨基酸，该阶段几乎不释放化学能。
✓ 第二阶段：结构单位经糖酵解、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化等 各自的降解途径分解为丙酮酸、乙酰CoA等少数几种共同的 中间代谢物物，这些共同的中间代谢物在不同种类物质的代 谢间起着枢纽作用。该阶段释放少量的能量。
C
HN CH
⑥
C O
N
CH
CO2
R-5'-P
尿嘧啶核苷酸 (UMP)
2. 胞嘧啶核苷酸的合成
O
二磷酸
C
尿苷酸激酶 尿苷激酶 Gln, ATP
HN CH
UDP
UTP
Glu, ADP+Pi
C O
N
CH ATP
ADP ATP
ADP
R-5'-P
NH2 C
UMP
N CH
CTP
C O