核酸分解与核苷酸代谢优秀课件
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第九章核酸的降解与核苷酸代谢-课件
第三节 核苷酸的生物合成
一 总论
二 “从头合成”中碱基各原子来源
通过放射性同位素法推断
天冬氨酸
CN CN CC NN C 一碳单位
CO2 甘氨酸
6
1
5
23 4
7 8
9
一碳单位
嘌 呤 碱
谷氨酰胺 磷酸核糖C1上逐个安插成嘌呤碱成分，形成A(G)MP。
“补救”途径 “从头合成”途径（通常情况下占95%）
A. 天门冬氨酸、谷氨酰胺、 CO2 B. 谷氨酸、谷氨酰胺、天门冬氨酸
C. 天冬氨酸、CO2、甘氨酸 D. CO2、谷氨酰胺、苯丙氨酸 8. 嘌呤环上的四个氮原子来源于
A.天门冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸
B.天门冬氨酸、谷氨酰胺、氨
C.天门冬氨酸、甘氨酸
D.甘氨酸、谷氨酰胺、氨
E. 尿素、氨
The end
(脑和骨髓)
核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi
内源酸解主脏抑理外核分，要制紧常发物张因导生甚各致在至碱核肝种生其基糖、Pi 中的某些酶缺 乏，影响细胞 生长。 脱氧核糖
辅酶
核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸
RNA
核酸类补品原理所在 可提高康复速度
DNA
记忆法
甘氨坐中间，谷氮站两边； 左手开天门，头顶二氧碳； 两个碳单位，一边分一个。
3.嘌呤从头合成的关键步骤是
A. 由PRPP与谷氨酸合成磷酸核糖胺
B.由PRPP与谷氨酰胺合成磷酸核糖胺
C.谷氨酰胺全部加入到磷酸核糖单位中
D.N5N10甲炔四氢叶酸提供的甲酰基与甘氨酰胺核苷酸形成甲酰甘 氨酰胺核苷酸
E. CO2与氨基咪唑核苷酸生成5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸
4. 人类，嘌呤的主要分解产物是
生物化学ii(苏维恒)核酸的降解与核苷酸代谢PPT课件
核苷酸的利用
核苷酸是细胞内重要的能源物质 和生物大分子合成的原料，可以 用于DNA和RNA的合成，以及作 为信号分子和代谢调节分子。
04
核苷酸代谢的调控
核苷酸合成与分解的平衡
80%
合成与分解的动态平衡
核苷酸在细胞内不断合成与分解 ，维持着动态平衡，以满足细胞 正常的代谢需求。
100%
合成途径
核苷酸主要通过嘌呤和嘧啶合成 的途径进行合成，这些途径需要 多种酶的参与和特定的前体物质 。
授课对象
生物科学、生物技术专业本科生
课程大纲
介绍核酸的组成、结构及其在生物体内的功能； 讲解核酸的降解途径，包括内切核酸酶、外切核 酸酶等的作用机制；深入探讨核苷酸的合成与分 解代谢，包括嘌呤、嘧啶核苷酸的合成与分解过 程。
讲师介绍
95% 85% 75% 50% 45%
0 10 20 30 40 5
随着基因组学、蛋白质组学和代谢组 学等技术的发展，核苷酸代谢的研究 将更加深入和全面。未来，核苷酸代 谢研究将更加注重跨学科的合作与交 流，综合运用多种技术手段，从多个 角度全面揭示核苷酸代谢的奥秘。
展望未来，核苷酸代谢研究将在疾病 诊断和治疗方面发挥越来越重要的作 用。针对核苷酸代谢异常引起的疾病 ，将开发出更加有效的药物和治疗方 法，为人类的健康事业做出更大的贡 献。同时，随着核苷酸代谢研究的深 入，人们对于生命的认识也将更加全 面和深入，为生命科学的发展注入新 的活力。
生物化学II(苏维恒)核酸的降 解与核苷酸代谢PPT课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 核酸的降解 • 核苷酸的代谢 • 核苷酸代谢的调控 • 核苷酸代谢异常与疾病 • 总结与展望
01
引言
核苷酸是细胞内重要的能源物质 和生物大分子合成的原料，可以 用于DNA和RNA的合成，以及作 为信号分子和代谢调节分子。
04
核苷酸代谢的调控
核苷酸合成与分解的平衡
80%
合成与分解的动态平衡
核苷酸在细胞内不断合成与分解 ，维持着动态平衡，以满足细胞 正常的代谢需求。
100%
合成途径
核苷酸主要通过嘌呤和嘧啶合成 的途径进行合成，这些途径需要 多种酶的参与和特定的前体物质 。
授课对象
生物科学、生物技术专业本科生
课程大纲
介绍核酸的组成、结构及其在生物体内的功能； 讲解核酸的降解途径，包括内切核酸酶、外切核 酸酶等的作用机制；深入探讨核苷酸的合成与分 解代谢，包括嘌呤、嘧啶核苷酸的合成与分解过 程。
讲师介绍
95% 85% 75% 50% 45%
0 10 20 30 40 5
随着基因组学、蛋白质组学和代谢组 学等技术的发展，核苷酸代谢的研究 将更加深入和全面。未来，核苷酸代 谢研究将更加注重跨学科的合作与交 流，综合运用多种技术手段，从多个 角度全面揭示核苷酸代谢的奥秘。
展望未来，核苷酸代谢研究将在疾病 诊断和治疗方面发挥越来越重要的作 用。针对核苷酸代谢异常引起的疾病 ，将开发出更加有效的药物和治疗方 法，为人类的健康事业做出更大的贡 献。同时，随着核苷酸代谢研究的深 入，人们对于生命的认识也将更加全 面和深入，为生命科学的发展注入新 的活力。
生物化学II(苏维恒)核酸的降 解与核苷酸代谢PPT课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 核酸的降解 • 核苷酸的代谢 • 核苷酸代谢的调控 • 核苷酸代谢异常与疾病 • 总结与展望
01
引言
第十二章核酸降解与核苷酸代谢ppt课件
（2）磷酸单酯酶与核苷酸酶催化核苷酸水 解，生成磷酸和核苷。
（3）核苷经核苷酸水解生成碱基和戊糖
二、碱基的代谢 1、嘌
呤 的 分 解
2、嘧 啶 的 分 解
第二节 核苷酸合成
一、从头合成 1、嘌呤核苷酸合成 （1）嘌呤环各元素来源
（2） 合 成 途 径
（3）合成特点
a、先经合成氨甲酸磷酸，再与天冬氨酸硫含 生成乳清酸,再被转移至SPRPP的CI’上生 成乳清酸核苷酸。
b、乳清酸核苷酸经脱羧及转氨基因生成尿苷 酸、胞苷酸。
二、补救合成途径
由磷酸核糖转移酶催化将未合成或代谢中 产生的碱基转移至磷酸核糖的C1‘羟基上而 形成核苷酸。
三、脱氧核苷酸的合成
DNA中所含脱氧核苷酸由核糖核苷二磷 酸水平还原而成
四、DNA胸苷酸合成
1、由dump经胸苷酸合成酶还原并从亚甲 基四氢叶酸转甲基而生成dtmp
第十二章 核酸降解与核苷酸代谢 第一节 核酸降解
一、核酸的降解 1、核酸的分解过程
核苷酸 核苷酸酶 H2O
核苷＋Pi
核苷磷酸化酶
核苷＋Pi
嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖-1-磷酸
核苷＋H2O 核苷水解酶 嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖
2、核酸的降解
（1）水解核苷酸之间连接的3‘，5’磷酸二 脂键，生成多核苷酸电离或单核苷酸催化 水解的酶为核酸酶，水解核酸分子内的磷 酸二酯键的核酸酶为内环酶，从核酸-端逐 个水解核苷酸的酶为外 氧胸苷，过后经胸苷酸酶催化与ATP反应 生成胸苷酸。
（3）核苷经核苷酸水解生成碱基和戊糖
二、碱基的代谢 1、嘌
呤 的 分 解
2、嘧 啶 的 分 解
第二节 核苷酸合成
一、从头合成 1、嘌呤核苷酸合成 （1）嘌呤环各元素来源
（2） 合 成 途 径
（3）合成特点
a、先经合成氨甲酸磷酸，再与天冬氨酸硫含 生成乳清酸,再被转移至SPRPP的CI’上生 成乳清酸核苷酸。
b、乳清酸核苷酸经脱羧及转氨基因生成尿苷 酸、胞苷酸。
二、补救合成途径
由磷酸核糖转移酶催化将未合成或代谢中 产生的碱基转移至磷酸核糖的C1‘羟基上而 形成核苷酸。
三、脱氧核苷酸的合成
DNA中所含脱氧核苷酸由核糖核苷二磷 酸水平还原而成
四、DNA胸苷酸合成
1、由dump经胸苷酸合成酶还原并从亚甲 基四氢叶酸转甲基而生成dtmp
第十二章 核酸降解与核苷酸代谢 第一节 核酸降解
一、核酸的降解 1、核酸的分解过程
核苷酸 核苷酸酶 H2O
核苷＋Pi
核苷磷酸化酶
核苷＋Pi
嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖-1-磷酸
核苷＋H2O 核苷水解酶 嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖
2、核酸的降解
（1）水解核苷酸之间连接的3‘，5’磷酸二 脂键，生成多核苷酸电离或单核苷酸催化 水解的酶为核酸酶，水解核酸分子内的磷 酸二酯键的核酸酶为内环酶，从核酸-端逐 个水解核苷酸的酶为外 氧胸苷，过后经胸苷酸酶催化与ATP反应 生成胸苷酸。
第九章核酸降解和核苷酸代谢优秀课件
➢ 不同种类生物降解嘌呤碱基的能力不同，代谢产物 的形式也各不相同。人类、灵长类、鸟类、爬虫类 以及大多数昆虫体内缺乏尿酸酶，故嘌呤代谢的最 终产物是尿酸。
➢ 嘧啶的降解：嘧啶碱的分解过程比较复杂，包括水 解脱氨基作用、氨化、还原、水解和脱羧基作用等。
嘌 呤 核 苷 酸 分 解
人体嘌呤分解代谢的特点
H2N CH2 CH2 COOH
β -丙氨酸
CO2 + NH3
H2N CH2 CH COOH CH3
β -氨基异丁酸
核苷酸的生物合成
生物体内的核苷酸，可以直接利用细胞中自由存在 的碱基和核苷合成（补救途径），也可以利用氨基 酸和某些小分子物质为原料，经一系列酶促反应从 头合成核苷酸（从头合成途径）。
RNA酶A 逆转录酶
降解RNA 补平反应，合成cDNA或制探针
碱性磷酸酶
切除核酸末端磷酸基
核苷酸的进一步水解
H2
核苷酸 O
H2 O
5-Pi-戊糖+碱基
仅在E.Coli和棕 色固氮菌中发现
碱基＋戊糖 仅对植物和微生
物的核糖核苷酸
H2 O
核苷+ Pi Pi
碱基＋1-Pi-戊糖
核苷酸分解代谢
➢ 核苷酸水解，产生磷酸和核苷。核苷可在核苷酶的 作用下进一步分解为戊糖和碱基。
限制性内切酶的命名
限制酶由三部分构成，即菌种名（斜写）、菌系 编号、分离顺序。
HindⅢ前三个字母来自于菌种名称H. influenzae， “ｄ”表示菌系为ｄ型血清型；“Ⅲ”表示分离到的 第三个限制酶。
EcoRI—Escherichia coli RI HindⅢ—Haemophilus influensae d Ⅲ SacI (II)—Streptomyces achromagenes I (Ⅱ)
➢ 嘧啶的降解：嘧啶碱的分解过程比较复杂，包括水 解脱氨基作用、氨化、还原、水解和脱羧基作用等。
嘌 呤 核 苷 酸 分 解
人体嘌呤分解代谢的特点
H2N CH2 CH2 COOH
β -丙氨酸
CO2 + NH3
H2N CH2 CH COOH CH3
β -氨基异丁酸
核苷酸的生物合成
生物体内的核苷酸，可以直接利用细胞中自由存在 的碱基和核苷合成（补救途径），也可以利用氨基 酸和某些小分子物质为原料，经一系列酶促反应从 头合成核苷酸（从头合成途径）。
RNA酶A 逆转录酶
降解RNA 补平反应，合成cDNA或制探针
碱性磷酸酶
切除核酸末端磷酸基
核苷酸的进一步水解
H2
核苷酸 O
H2 O
5-Pi-戊糖+碱基
仅在E.Coli和棕 色固氮菌中发现
碱基＋戊糖 仅对植物和微生
物的核糖核苷酸
H2 O
核苷+ Pi Pi
碱基＋1-Pi-戊糖
核苷酸分解代谢
➢ 核苷酸水解，产生磷酸和核苷。核苷可在核苷酶的 作用下进一步分解为戊糖和碱基。
限制性内切酶的命名
限制酶由三部分构成，即菌种名（斜写）、菌系 编号、分离顺序。
HindⅢ前三个字母来自于菌种名称H. influenzae， “ｄ”表示菌系为ｄ型血清型；“Ⅲ”表示分离到的 第三个限制酶。
EcoRI—Escherichia coli RI HindⅢ—Haemophilus influensae d Ⅲ SacI (II)—Streptomyces achromagenes I (Ⅱ)
生物化学核酸的降解与核苷酸代谢ppt课件
❖RNA酶 (ribonuclease, RNase)： 专一降解RNA
依据切割部位不同
核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和 非特异性限制性核酸内切酶。
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。
核酸外切酶：5´→3´或3´→5´核酸外切酶
•参与补救合成的酶
1.腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 2.次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 3.腺苷激酶(adenosine kinase)
分布 氮源
肝细胞线粒体中 氨
变构激活剂 N-乙酰谷氨酸
功能
胞） 谷氨酰胺 无 嘧啶 合成
（2）胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶
ATP
ADP
二磷酸核苷激酶
UDP
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
（3） dTMP或TMP的生成
脱氧核苷酸还原酶
合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、 CO2、磷酸核糖。
合成特点：用原料先合成嘧啶环，然 后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸
•合成过程 （1） 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别
CPS-I
__
_
+
+
依据切割部位不同
核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和 非特异性限制性核酸内切酶。
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。
核酸外切酶：5´→3´或3´→5´核酸外切酶
•参与补救合成的酶
1.腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 2.次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 3.腺苷激酶(adenosine kinase)
分布 氮源
肝细胞线粒体中 氨
变构激活剂 N-乙酰谷氨酸
功能
胞） 谷氨酰胺 无 嘧啶 合成
（2）胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶
ATP
ADP
二磷酸核苷激酶
UDP
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
（3） dTMP或TMP的生成
脱氧核苷酸还原酶
合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、 CO2、磷酸核糖。
合成特点：用原料先合成嘧啶环，然 后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸
•合成过程 （1） 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别
CPS-I
__
_
+
+
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脱氨作用主要发生在核苷酸和核苷水平
P388
NH3
NH3 NH3
2.4 碱基的分解代谢
2.4.1 嘌呤碱的分解:
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。
鸟嘌呤脱氨主要在碱基 水平下进行
O2 + H2O H2O2 尿酸
转变为α-型；
2.2 核苷的分解代谢
2.2.3 核苷的相互转换
• 核苷-N-转糖苷作用 主要发生在脱氧核苷中
• 脱氨反应
嘌呤互换 嘧啶互换
带氨基的核苷在核苷脱氨酶的作用下脱掉氨基而转变
成另一种核苷
2.2.4 核苷的排泄 主要为修饰核苷酸，不被分解，也不被利用
核苷酸 核苷 碱基
2.3 核苷酸三级水平的降解
N
N H
O
嘌呤核苷酸循环中
N HN
IMP (次黄嘌呤)
N
N H
2.2 核苷的分解代谢
核苷的代谢去路：
Acid
Base
Sugar
Acid
Base
Sugar
核苷-N-转糖苷作用 （主要脱氧核苷)
脱氨反应
Acid Base
Base
Sugar
gar
Acid
Base
Sugar
Acid
Base
Sugar
2.2 核苷的分解代谢
5’
3’
P P P P P P P P OH
牛脾磷酸二酯酶
蛇毒磷酸二酯酶
常见的核酸酶专一性
常见的核酸酶专一性
核酸内切酶
AP核酸内切酶的作用
AP核酸内切酶能识别去除了碱基的核苷酸（AP核苷酸： 无嘌呤酸、无嘧啶酸 ）磷酸二酯键，并切除糖基，使核 酸链断开。
限制性核酸内切酶
• 限制性核酸内切酶是一类高度专一性的DNases，它们 是顺序专
核 苷
酸
的
黄嘌呤
分 解
尿酸
黄嘌呤氧化酶 (Xanthine Oxidase)
• 催化次黄嘌呤和黄嘌呤氧化产生尿酸。
• 该酶为复合黄素酶，由两个相同的亚基组成，每个亚基 含一个FAD、一个钼原子［Mo(IV) ↔Mo(VI)］和一个 Fe4S4中心。
• 反应要求分子氧作为电子受体，还原产物是H2O2，进 入尿酸的氧来自水。
核酸分解与核苷酸代谢
核酸降解代谢
GAATTCGAATTC CTTAAGCTTAAG
Acid
Base
Sugar
NH2 N
N
N
N H
CO2, H2O, NH3
第一节 核酸降解
P387
• 核酸在生物体内可以被降解； • 外源核酸在动物体内的小肠被降解；
– 胰核酸酶 – 肠粘膜释放的磷酸二酯酶 • 降解的产物在小肠内被转化和吸收； • 核酸降解一般不为生物提供能量；
（Ns）和Pi。 • 脾、肝等组织中核苷酶进一步水解核苷为戊糖和碱基。
Acid
Base Acid
Base
Sugar
SugarAcid
Base
Nucleotide
核苷酸
Nucleoside 核苷 Sugar
2.1 核苷酸的分解
2.1.1 核苷酸降解为核苷
Acid
Base
Sugar
核苷酸(Nt)
＋
H2O
核酸酶(Nuclease)
• 核酸酶是作用于核酸中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) – 水解核酸分子内部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)。
A T CGA TCG
磷酸酯酶 或核苷酸酶
核苷 (Ns) ＋
Pi
• 生物体普遍存在的磷酸单酯酶或核苷酸酶可催化2’-, 3’和5’-核苷酸的水解，而特异性强的磷酸单酯酶只能水解 3’-核苷酸或5’-核苷酸，对不同的碱基也有选择性。
2.1 核苷酸的分解
2.1.2 核苷酸中糖苷键的断裂
核苷酸 ＋ H2O
碱基 ＋ 戊糖-Pi
HGPRT：次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖酶
2.4 碱基的分解代谢
2.4.2 嘧啶碱基的分解
• 不同生物对嘧啶碱的分解过程不一样； • 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。
2.4 碱基的分解代谢
2.4.2 嘧啶碱基的分解
CMP CR
UMP
NH3
UR
dTMP dTR
2.2.1 核苷的水解作用：
核苷水解酶
核苷 + H2O
嘌呤or嘧啶 + 戊糖
• 核苷水解酶主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起
作用，对脱氧核糖核苷无作用。
2.2.2 核苷的磷酸解作用：
核苷磷酸水解酶
核苷 + Pi
嘌呤 or 嘧啶 + 戊糖-1-P
• 核苷磷酸水解酶存在广泛，反应可逆，糖的构型由β-型
• 它们不是与DNA降解代谢有关的酶； • 是基因重组用酶，是胞内DNA的“卫士”。它们是分子
生物学的工具酶，在分子生物学中占有非常重要的地位。
G AATTC CTTAA G
以限制性内切酶及连结酶进行核酸剪接
GAATTC CTTAAG
G AATTC CTTAA G
EcoRI
GAATTC CTTAAG
• 催化该反应的酶称为核苷酸核苷酶； • 主要在微生物（细菌）中存在；
Acid
Base
Sugar
2.1 核苷酸的分解
2.1.3 核苷酸的脱氨反应与核苷酸转换
• 带氨基的核苷酸在核苷酸脱氨酶的作用
NH2
下可脱掉氨基而转变成另一种核苷酸。 N
N
• 核苷酸的脱氨反应较为普遍,如: 5’-AMP 5’-IMP (次黄嘌呤) + NH3
灵长类/鸟类等
尿囊素
多数哺乳动物
尿囊酸
多骨[刺]鱼
两栖动物等 无脊椎动物
不
同
分 解 产 物 不 同
生 物 中 嘌 呤 核 苷
酸
的
痛风(Gout)
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，沉积于关节部位,引起疼痛或灼痛—痛风。 如果发生HGPRT的缺陷，不能以补救途径合成嘌呤核苷酸， 吸收或合成的嘌呤碱不完全降解，导致大量尿酸积累，也引 起肾结石和痛风。
G AATTC CTTAA G
G CTTAA EcoRI sticky end
G AATTC CTTAA G
DNA Ligase
G AATTC CTTAA G
AATTC G
EcoRI sticky end
Juang RH (2004) BCbasics
第二节 核苷酸、核苷与碱基的分解代谢
2.1 核苷酸的分解 • 肠粘膜细胞中有核苷酸酶，水解核苷酸（Nt）为核苷
C
U
T
只在微生 物中发现
还原分解
氧化分解
2.4 碱基的分解代谢
2.4.2.1 嘧啶碱基分解的还原途径
P388
NH3
NH3 NH3
2.4 碱基的分解代谢
2.4.1 嘌呤碱的分解:
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。
鸟嘌呤脱氨主要在碱基 水平下进行
O2 + H2O H2O2 尿酸
转变为α-型；
2.2 核苷的分解代谢
2.2.3 核苷的相互转换
• 核苷-N-转糖苷作用 主要发生在脱氧核苷中
• 脱氨反应
嘌呤互换 嘧啶互换
带氨基的核苷在核苷脱氨酶的作用下脱掉氨基而转变
成另一种核苷
2.2.4 核苷的排泄 主要为修饰核苷酸，不被分解，也不被利用
核苷酸 核苷 碱基
2.3 核苷酸三级水平的降解
N
N H
O
嘌呤核苷酸循环中
N HN
IMP (次黄嘌呤)
N
N H
2.2 核苷的分解代谢
核苷的代谢去路：
Acid
Base
Sugar
Acid
Base
Sugar
核苷-N-转糖苷作用 （主要脱氧核苷)
脱氨反应
Acid Base
Base
Sugar
gar
Acid
Base
Sugar
Acid
Base
Sugar
2.2 核苷的分解代谢
5’
3’
P P P P P P P P OH
牛脾磷酸二酯酶
蛇毒磷酸二酯酶
常见的核酸酶专一性
常见的核酸酶专一性
核酸内切酶
AP核酸内切酶的作用
AP核酸内切酶能识别去除了碱基的核苷酸（AP核苷酸： 无嘌呤酸、无嘧啶酸 ）磷酸二酯键，并切除糖基，使核 酸链断开。
限制性核酸内切酶
• 限制性核酸内切酶是一类高度专一性的DNases，它们 是顺序专
核 苷
酸
的
黄嘌呤
分 解
尿酸
黄嘌呤氧化酶 (Xanthine Oxidase)
• 催化次黄嘌呤和黄嘌呤氧化产生尿酸。
• 该酶为复合黄素酶，由两个相同的亚基组成，每个亚基 含一个FAD、一个钼原子［Mo(IV) ↔Mo(VI)］和一个 Fe4S4中心。
• 反应要求分子氧作为电子受体，还原产物是H2O2，进 入尿酸的氧来自水。
核酸分解与核苷酸代谢
核酸降解代谢
GAATTCGAATTC CTTAAGCTTAAG
Acid
Base
Sugar
NH2 N
N
N
N H
CO2, H2O, NH3
第一节 核酸降解
P387
• 核酸在生物体内可以被降解； • 外源核酸在动物体内的小肠被降解；
– 胰核酸酶 – 肠粘膜释放的磷酸二酯酶 • 降解的产物在小肠内被转化和吸收； • 核酸降解一般不为生物提供能量；
（Ns）和Pi。 • 脾、肝等组织中核苷酶进一步水解核苷为戊糖和碱基。
Acid
Base Acid
Base
Sugar
SugarAcid
Base
Nucleotide
核苷酸
Nucleoside 核苷 Sugar
2.1 核苷酸的分解
2.1.1 核苷酸降解为核苷
Acid
Base
Sugar
核苷酸(Nt)
＋
H2O
核酸酶(Nuclease)
• 核酸酶是作用于核酸中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) – 水解核酸分子内部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)。
A T CGA TCG
磷酸酯酶 或核苷酸酶
核苷 (Ns) ＋
Pi
• 生物体普遍存在的磷酸单酯酶或核苷酸酶可催化2’-, 3’和5’-核苷酸的水解，而特异性强的磷酸单酯酶只能水解 3’-核苷酸或5’-核苷酸，对不同的碱基也有选择性。
2.1 核苷酸的分解
2.1.2 核苷酸中糖苷键的断裂
核苷酸 ＋ H2O
碱基 ＋ 戊糖-Pi
HGPRT：次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖酶
2.4 碱基的分解代谢
2.4.2 嘧啶碱基的分解
• 不同生物对嘧啶碱的分解过程不一样； • 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。
2.4 碱基的分解代谢
2.4.2 嘧啶碱基的分解
CMP CR
UMP
NH3
UR
dTMP dTR
2.2.1 核苷的水解作用：
核苷水解酶
核苷 + H2O
嘌呤or嘧啶 + 戊糖
• 核苷水解酶主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起
作用，对脱氧核糖核苷无作用。
2.2.2 核苷的磷酸解作用：
核苷磷酸水解酶
核苷 + Pi
嘌呤 or 嘧啶 + 戊糖-1-P
• 核苷磷酸水解酶存在广泛，反应可逆，糖的构型由β-型
• 它们不是与DNA降解代谢有关的酶； • 是基因重组用酶，是胞内DNA的“卫士”。它们是分子
生物学的工具酶，在分子生物学中占有非常重要的地位。
G AATTC CTTAA G
以限制性内切酶及连结酶进行核酸剪接
GAATTC CTTAAG
G AATTC CTTAA G
EcoRI
GAATTC CTTAAG
• 催化该反应的酶称为核苷酸核苷酶； • 主要在微生物（细菌）中存在；
Acid
Base
Sugar
2.1 核苷酸的分解
2.1.3 核苷酸的脱氨反应与核苷酸转换
• 带氨基的核苷酸在核苷酸脱氨酶的作用
NH2
下可脱掉氨基而转变成另一种核苷酸。 N
N
• 核苷酸的脱氨反应较为普遍,如: 5’-AMP 5’-IMP (次黄嘌呤) + NH3
灵长类/鸟类等
尿囊素
多数哺乳动物
尿囊酸
多骨[刺]鱼
两栖动物等 无脊椎动物
不
同
分 解 产 物 不 同
生 物 中 嘌 呤 核 苷
酸
的
痛风(Gout)
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，沉积于关节部位,引起疼痛或灼痛—痛风。 如果发生HGPRT的缺陷，不能以补救途径合成嘌呤核苷酸， 吸收或合成的嘌呤碱不完全降解，导致大量尿酸积累，也引 起肾结石和痛风。
G AATTC CTTAA G
G CTTAA EcoRI sticky end
G AATTC CTTAA G
DNA Ligase
G AATTC CTTAA G
AATTC G
EcoRI sticky end
Juang RH (2004) BCbasics
第二节 核苷酸、核苷与碱基的分解代谢
2.1 核苷酸的分解 • 肠粘膜细胞中有核苷酸酶，水解核苷酸（Nt）为核苷
C
U
T
只在微生 物中发现
还原分解
氧化分解
2.4 碱基的分解代谢
2.4.2.1 嘧啶碱基分解的还原途径