生物化学：第八章 含氮化合物代谢
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IMP合成从5-P-核糖开始的，在ATP参与下先形 成PRPP(5 -磷酸核糖焦磷酸)
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 ，合成时先形 成右环，再形成左环。
四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体
嘌呤环上各原子的来源
来自CO2 来自天冬氨酸
-脲基丙酸酶
尿素
NH3 + CO2
TAC
乙酰CoA
丙二酸单酰CoA
-丙氨酸
胸腺嘧啶的降解
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧 啶脱氢酶
二氢胸 二氢嘧啶酶
腺嘧啶
-脲基异丁酸
NADPH+H+ NADP+
H2O
H2O
-脲基异丁酸酶
TAC 糖异生
琥珀酰CoA
尿素
NH3 + CO2
甲基丙二酸 单酰CoA
-氨基异丁酸
三 核苷酸的合成代谢
来自甘氨酸
来自“甲酸盐”
来自“甲酸盐”
来自谷氨酰胺的酰胺氮
次黄苷酸（IMP）的合成：
首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。
PRPP再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸—— 次黄苷酸（IMP）。
ATP AMP
R-5-P
PRPP
A 核苷酸的生物合成 B 各种核苷酸的相互转变 C 核苷酸合成的调节及意义
A 核苷酸的生物合成
1、嘌呤核苷酸的生物合成
(1) 从头合成途径 (2) 补救途径
2、嘧啶核苷酸的生物合成
(1) 从头合成途径 (2) 补救合成途径
从头合成途径
通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基 酸，一碳单位及CO2等，逐步合成核苷酸的过程称 为从头合成途径(de novo synthesis)。
这一途径主要见于肝，其次为小肠和胸腺。 所有 合成反应在胞液中进行。
补救合成途径
又称再利用合成途径(salvage pathway)。指利用分 解代谢产生的自由嘌呤碱合成核苷酸的过程。
这一途径可在大多数组织细胞中进行。
(1.1) 嘌呤核苷酸的从头合成
特点：
先形成IMP(次黄嘌呤核苷酸)，然后在单磷酸的 水平上转变成AMP、GMP。
二、核苷酸的降解
核苷酸
核苷酸酶
H2O
Pi
核苷
核苷磷酸化酶
嘧啶或嘌呤碱
Pi 1-磷酸核糖
•嘌呤的降解 • 嘧啶的降解
腺嘌呤
H2O
腺嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤
H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
H2O+O2 H2O2
NH3
黄嘌呤
黄嘌呤 氧化酶
H2O+O2
尿囊素
H2O 尿囊 （植物） 素酶
尿囊酸
尿酸氧化酶
六核苷酸，粘端切口
Eco R I Hind Ⅲ
‥ ‥G A A T T C ‥‥ ‥ ‥C T T A A G ‥‥
‥ ‥A A G C T T‥‥ ‥ ‥T T C G A A ‥‥
六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口
Sal I
‥ ‥G T C G A C ‥‥ ‥ ‥C A G C T G ‥‥
生物化学：第八章 含氮化合物代谢
第一节 核苷酸的代谢
一、 核酸的酶促降解 二、核苷酸的分解代谢 三、核苷酸的合成代谢
一、核酸的酶促降解
核酸
核酸酶
磷酸单脂酶
单核苷酸
核苷磷酸化酶
核苷 + 磷酸
核苷酶
嘧啶（嘌呤）嘧啶（嘌呤） 核糖（脱氧核糖）
核糖-1-磷酸
脱氧核糖-1-磷酸
醛缩酶
核糖-5-磷酸 乙醛
磷酸戊糖途径
甘油醛-3-磷酸
核酸酶
核酸酶的分类
（1）根据对底物的 专一性分为
核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase)
非特异性核酸酶
核酸内切酶 （2）根据切割位点分为 核酸外切酶
核酸酶
A.核酸外切酶：作用于核酸链的末端（3’端或5’端）， 逐个水解下核苷酸。
脱氧核糖核酸外切酶：只作用DNA 核糖核酸外切酶:只作用于RNA
六核苷酸，粘端切口
Sma I
‥ ‥C C C G G G ‥‥ ‥ ‥G G G C C C ‥‥
六核苷酸，平端切口
限制性内切酶的命名和意义
例：Eco R I，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶
Eco R I
属名 种名 株名 序号
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。
常用的DNA限制性内切酶的专一性
酶
辨认的序列和切口
说明
Alu I
‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥
四核苷酸，平端切口
Bam H I
‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥
六核苷酸，粘端切口
Bgl I
‥ ‥A G A T C T ‥‥ ‥ ‥T C T A G A ‥‥
（5-磷酸核糖） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖-1-焦磷酸）
在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单 位、二氧化碳及天冬氨酸的参 与下，逐步合成
IMP
IMP的 合成过 程
H2O2
尿酸
CO2+H2O2 2H2O+O2
尿囊酸酶
尿素 + 乙醛酸
H2O
2H2O
脲酶
4NH3 + 2CO2
嘌呤的降解
这是一个氧化降解过程，不同生物降解的产物不同。
嘌呤代谢产物
排泄动物
尿酸
人类、灵长类动物、鸟类、昆虫
尿囊素
除灵长类外其它哺乳类动物
尿囊酸
某些硬骨鱼类
尿素、乙醛酸 大多数鱼类、两栖类动物
B.核酸内切酶:从核酸分子内部切断3’，5’-磷酸二酯键。
C.限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能识别并 水解外源双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割DNA, 常作为工具酶。
外切核酸酶对核酸的水解位点
B BBBBBBB
5´ p
p
p
p
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶 （ 5´端外切得3’ -核 苷酸）
氨、二氧化碳 甲壳类动物、软体动物
嘧啶的降解
嘧啶碱的降解过程主要在肝细胞中进行。 不同的嘧啶碱其分解代谢途径和产物不同。 这是一个还原降解过程。
胞嘧啶和尿嘧啶的降解
胞嘧啶
胞嘧啶脱氨酶
尿嘧啶
二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢 尿嘧啶
二氢嘧啶酶
-脲基丙酸
H2O NH3 NADPH+H+ NADP+
H2O
H2O
蛇毒磷酸二酯酶 （ 3´端外切得5-核 苷酸）
限制性内切酶
原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺 旋中4-8个碱基对所组成的特异的具有二重旋 转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水 解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这 类酶称为限制性内切酶（ristriction endonuclease）。
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 ，合成时先形 成右环，再形成左环。
四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体
嘌呤环上各原子的来源
来自CO2 来自天冬氨酸
-脲基丙酸酶
尿素
NH3 + CO2
TAC
乙酰CoA
丙二酸单酰CoA
-丙氨酸
胸腺嘧啶的降解
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧 啶脱氢酶
二氢胸 二氢嘧啶酶
腺嘧啶
-脲基异丁酸
NADPH+H+ NADP+
H2O
H2O
-脲基异丁酸酶
TAC 糖异生
琥珀酰CoA
尿素
NH3 + CO2
甲基丙二酸 单酰CoA
-氨基异丁酸
三 核苷酸的合成代谢
来自甘氨酸
来自“甲酸盐”
来自“甲酸盐”
来自谷氨酰胺的酰胺氮
次黄苷酸（IMP）的合成：
首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。
PRPP再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸—— 次黄苷酸（IMP）。
ATP AMP
R-5-P
PRPP
A 核苷酸的生物合成 B 各种核苷酸的相互转变 C 核苷酸合成的调节及意义
A 核苷酸的生物合成
1、嘌呤核苷酸的生物合成
(1) 从头合成途径 (2) 补救途径
2、嘧啶核苷酸的生物合成
(1) 从头合成途径 (2) 补救合成途径
从头合成途径
通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基 酸，一碳单位及CO2等，逐步合成核苷酸的过程称 为从头合成途径(de novo synthesis)。
这一途径主要见于肝，其次为小肠和胸腺。 所有 合成反应在胞液中进行。
补救合成途径
又称再利用合成途径(salvage pathway)。指利用分 解代谢产生的自由嘌呤碱合成核苷酸的过程。
这一途径可在大多数组织细胞中进行。
(1.1) 嘌呤核苷酸的从头合成
特点：
先形成IMP(次黄嘌呤核苷酸)，然后在单磷酸的 水平上转变成AMP、GMP。
二、核苷酸的降解
核苷酸
核苷酸酶
H2O
Pi
核苷
核苷磷酸化酶
嘧啶或嘌呤碱
Pi 1-磷酸核糖
•嘌呤的降解 • 嘧啶的降解
腺嘌呤
H2O
腺嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤
H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
H2O+O2 H2O2
NH3
黄嘌呤
黄嘌呤 氧化酶
H2O+O2
尿囊素
H2O 尿囊 （植物） 素酶
尿囊酸
尿酸氧化酶
六核苷酸，粘端切口
Eco R I Hind Ⅲ
‥ ‥G A A T T C ‥‥ ‥ ‥C T T A A G ‥‥
‥ ‥A A G C T T‥‥ ‥ ‥T T C G A A ‥‥
六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口
Sal I
‥ ‥G T C G A C ‥‥ ‥ ‥C A G C T G ‥‥
生物化学：第八章 含氮化合物代谢
第一节 核苷酸的代谢
一、 核酸的酶促降解 二、核苷酸的分解代谢 三、核苷酸的合成代谢
一、核酸的酶促降解
核酸
核酸酶
磷酸单脂酶
单核苷酸
核苷磷酸化酶
核苷 + 磷酸
核苷酶
嘧啶（嘌呤）嘧啶（嘌呤） 核糖（脱氧核糖）
核糖-1-磷酸
脱氧核糖-1-磷酸
醛缩酶
核糖-5-磷酸 乙醛
磷酸戊糖途径
甘油醛-3-磷酸
核酸酶
核酸酶的分类
（1）根据对底物的 专一性分为
核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase)
非特异性核酸酶
核酸内切酶 （2）根据切割位点分为 核酸外切酶
核酸酶
A.核酸外切酶：作用于核酸链的末端（3’端或5’端）， 逐个水解下核苷酸。
脱氧核糖核酸外切酶：只作用DNA 核糖核酸外切酶:只作用于RNA
六核苷酸，粘端切口
Sma I
‥ ‥C C C G G G ‥‥ ‥ ‥G G G C C C ‥‥
六核苷酸，平端切口
限制性内切酶的命名和意义
例：Eco R I，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶
Eco R I
属名 种名 株名 序号
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。
常用的DNA限制性内切酶的专一性
酶
辨认的序列和切口
说明
Alu I
‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥
四核苷酸，平端切口
Bam H I
‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥
六核苷酸，粘端切口
Bgl I
‥ ‥A G A T C T ‥‥ ‥ ‥T C T A G A ‥‥
（5-磷酸核糖） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖-1-焦磷酸）
在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单 位、二氧化碳及天冬氨酸的参 与下，逐步合成
IMP
IMP的 合成过 程
H2O2
尿酸
CO2+H2O2 2H2O+O2
尿囊酸酶
尿素 + 乙醛酸
H2O
2H2O
脲酶
4NH3 + 2CO2
嘌呤的降解
这是一个氧化降解过程，不同生物降解的产物不同。
嘌呤代谢产物
排泄动物
尿酸
人类、灵长类动物、鸟类、昆虫
尿囊素
除灵长类外其它哺乳类动物
尿囊酸
某些硬骨鱼类
尿素、乙醛酸 大多数鱼类、两栖类动物
B.核酸内切酶:从核酸分子内部切断3’，5’-磷酸二酯键。
C.限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能识别并 水解外源双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割DNA, 常作为工具酶。
外切核酸酶对核酸的水解位点
B BBBBBBB
5´ p
p
p
p
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶 （ 5´端外切得3’ -核 苷酸）
氨、二氧化碳 甲壳类动物、软体动物
嘧啶的降解
嘧啶碱的降解过程主要在肝细胞中进行。 不同的嘧啶碱其分解代谢途径和产物不同。 这是一个还原降解过程。
胞嘧啶和尿嘧啶的降解
胞嘧啶
胞嘧啶脱氨酶
尿嘧啶
二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢 尿嘧啶
二氢嘧啶酶
-脲基丙酸
H2O NH3 NADPH+H+ NADP+
H2O
H2O
蛇毒磷酸二酯酶 （ 3´端外切得5-核 苷酸）
限制性内切酶
原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺 旋中4-8个碱基对所组成的特异的具有二重旋 转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水 解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这 类酶称为限制性内切酶（ristriction endonuclease）。