生物化学第六章

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生物化学第六章
一、核酸的生物降解
食物中的核酸与蛋白质结合为 Nucleoprotein的形式，在胃中受 胃 酸 作 用 水 解 为 NA 和 Proteins ， NA 在 小 肠 被 胰 Nuclease[ 包 括 DNase 、 RNase] 和 肠 液 中 多 核 苷 酸酶作用降解为单核苷酸，通过核
核苷酸合成与疾病治疗
n 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。
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二、核苷酸的补救合成途径
核苷酸抗代谢物
n 嘌呤类似物 n 嘧啶类似物 n 核苷类似物 n 谷氨酰胺和天冬氨酸类似物 n 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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生物化学第六章
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
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
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高嘌呤食物
n ① 豆类及蔬菜类：黄豆、扁豆、紫菜、香菇。
② 肉类：肝（猪肝、牛肝、鸡肝、鸭肝、鹅肝）、
肠（猪肠、牛肠、鸡肠、鸭肠、鹅肠）、心（猪心、
牛心、鸡心、鸭心、鹅心）、肚与胃（猪肝、牛肝、
鸡胃、鸭胃、鹅胃）、肾（猪肾、牛肾）、肺脑、
胰、肉脯、浓肉汁、肉馅等。
③ 水产类：鱼类（鱼皮、鱼卵、鱼干、沙丁鱼、风
尾鱼、鲭鱼、鲢鱼、乌鱼、鲨鱼、带鱼、吻仔鱼、
海鳗、扁鱼干、鲳鱼）、贝壳类（蛤蜊、牡蛎、蛤
子、蚝、淡菜、干贝）、虾类（草虾、金勾虾、小
虾、虾米）、海参。
④ 其他：酵母粉、各种酒类（尤其是啤酒）。
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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。
n 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。
n 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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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
生物化学第六章
•
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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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
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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： Mg2+, Mn2+, NAD+, FH4
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嘌呤环元素的来源
•“一碳”
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•“一碳”
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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。
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一、嘌呤核苷酸的从头合成
碳14标记的HCOOH和氮15标记的氨基酸与 鸽肝匀浆物共培养，得到Pu环各元素 的来源，1950s由J.Buchanan和 G.Robert Greenberg提出 Hypoxanthine de novo synthesis 假说，并证明Hypoxanthine Nt是 Ade-Nt及Gua-Nt合成的前体。
苷酸酶的进一步作用水解为核苷和
磷酸，被肠粘膜细胞吸收。
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一、核酸的生物降解（续）
肠粘膜细胞中的核苷进一步被水 解戊糖和碱基，戊糖被吸收后 参加体内糖代谢，嘌呤碱和嘧 啶碱绝大部分被分解为尿酸等 物质排出体外。
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核酸酶(Nuclease)
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)。
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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
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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n 人体组织中只有两种是嘌呤碱发生磷 酸核糖化的酶：
n 一是腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT） n 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-
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
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•IMP
由IMP合成AMP和GMP
•腺苷琥珀
•裂解酶
•酸合成酶
•脱氢酶
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•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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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。
五谷类：米、麦、高梁、玉米、马铃薯、
甘薯、面条、通心粉；
蛋 类：鸡蛋、鸭蛋、皮蛋；
奶 类：牛奶、乳酪、冰琪琳；
饮 料：汽水、巧克力、可可、咖啡、麦
乳精、果汁、茶、蜂蜜、果冻；以及各种
水果、蔬菜和油脂 等。
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生物化学第六章
常见食物的嘌呤含量范围
n 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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2020/11/26
生物化学第六章
教学目标
n 1、了解核酸的生物降解 n 2、熟悉核苷酸的降解 n 3、了解核苷酸代谢与疾病 n 4、了解嘌呤核苷酸的生物合成 n 5、了解嘧啶核苷酸的生物合成 n 6、了解脱氧核苷酸的生物合成
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生物化学第六章
第一节
核苷酸的分解代谢
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嘌呤碱的分解
n 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。
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嘌呤分解中的脱氨作用
n 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。
风性关节炎—痛风。
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体痛 风 的 尿 酸 钠 晶
生物化学第六章
•
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。
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二、核苷酸的生化作用
n 1、构成核酸的基本单位 n 2、储存能量,三磷酸核苷酸[ATP、CTP、GTP、
UTP等] n 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 n 4、组成辅酶,如腺苷酸可作为NAD＋、NADP＋、 FMN、FAD及CoA等的组成成分。
Nyhan) 综合症（自毁容貌综合症）
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解核 苷 酸 及 核 苷 分
生物化学第六章
•
•一、嘌呤核苷酸的降解
•主 要 •主要
•动物中基 本不发生
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•主要
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嘌呤碱的分解
n 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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生物化学第六章
痛风治疗
n 治疗痛风的原则是：合理的饮食控 制；充足的水分摄入；规律的生活 制度；适当的体育活动；有效的药 物治疗；定期的健康检查。
n 饮食治疗[每日嘌呤摄入量不超过 150mg]。
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常见食物的嘌呤含量范围
n 每100克食物嘌呤含量小于50毫克为低嘌 呤的有：
分 解
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•AMP/GMP
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解 次
黄 嘌 呤 的 分
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•[ ]
尿酸生成
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嘌
呤
核
总苷 酸
结
的 分
解
代
谢
生物化学第六章
•
•尿 酸
•尿囊素
•尿囊 酸
•尿 素 •氨 [铵]
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酸 的 分 解 产 物 不 同
不 同 生 物 嘌 呤 核 苷
IMP合成的过程
n 合成中先生成IMP，继而合成 AMP和GMP。
n （参看课P486/488图）
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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:
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生物化学第六章
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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生物化学第六章
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•局限，只对核 糖Ns发生作用
•广泛存在， 反应可逆