第九章核苷酸代谢
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第九章核苷酸代谢
核酸酶
1、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
第九章核苷酸代谢
2、核酸酶的作用特点
特定部位的—限制性内切酶 内切酶 外切酶
DNA RNA
第九章核苷酸代谢
外切核酸酶对核酸的水解位点
3. 合成过程： （1）IMP的合成 （2）AMP和GMP的合成
第九章核苷酸代谢
合成步骤
1、次黄嘌呤核苷酸（IMP）的从头合成
5-磷酸核糖+ATP
磷酸核糖
焦磷酸激酶 5-磷酸核糖焦磷酸+AMP
Mg2+
起始物质
第九章核苷酸代谢
P O CH 2 O
NH 2
H H
HH
OH OH
NH 2
H2C OC
甘氨酸
人、猿、鸟类、爬虫类、大多数昆虫：尿酸
其他哺乳动物、腹足类：尿囊素
尿酸酶
硬骨鱼类：尿囊酸
尿囊素酶
大多数鱼类、两栖类：尿素 尿囊酸酶
第九章核苷酸代谢
• 正常人血浆中尿酸含量约为0.12~0.36 mmol/L (2~6mg%)。尿酸的水溶性较差。 当超过8mg%时，尿酸盐晶体即可沉积 于关节、软组织、软骨及肾等处，而导 致关节炎、尿路结石及肾疾病，此为痛 风症（gout）。其病因可能与嘌呤核苷 酸代谢酶的缺陷有关。
核 苷 酸 （ FGAM）
裂解酶
延胡索酸
O H2N C C N
N 1 0 - 甲 酰 FH 4
K+
FH 4
CH
H2N C N
转甲酰基酶
R -5'-P
5-氨 基 咪 唑 -4-甲 酰 胺 核 苷 酸 （ AICAR）
O
C
H2N
C
N
H
CH
OC
C
N
N
H
R - 5 ' -P
5-甲 酰 胺 基 咪 唑 4-甲 酰 胺 核 苷 酸
第九章（核F A苷I 酸C A代R ）谢
H 2O
环水解酶
O
C
HN
C
N
CH
HC
C
N
N
R - 5 ' -P
次黄嘌呤核苷酸 （ IM P）
❖
第九章核苷酸代谢
次黄嘌呤核苷酸
2、AMP的合成
O
||
C
N
HN
C
|
|| CH
HC
C
N
N
|
R-5’-P
天冬氨酸 Mg2+
GTP
腺苷酸代琥珀酸合成酶
IMP
HOOCCH2CHCOOH
C O
O NH
R -5'-P
甲酰甘氨酰胺 核 苷 酸 （ FGAR）
谷 氨 酰 胺 AT P
CO OH O
O
谷氨酸
Mg 2 +
HC CH
CO
5-氨 -甲
C N H
2
H2N OH
基咪唑 酰胺核
CN
H 2O
天
AT P,M
CH
CN
合成
R -5'-P
-4-（ N-琥 珀 酸 ） 苷 酸 （ SAICAR）
冬氨酸
g2+ HO C C
酶
C
H2N
5-氨 基 咪 酸核苷酸
N
CH
N
羧
R -5'-P
唑 -4-羧 （ CAIR）
CO 2 HC
化酶 C
H2N
N
H
CH
N R -5'-P
5-氨 基 咪 唑 核 苷 酸 （ AIR）
2O ATP, M
A IR 合 成
g2+ H2C
H N
CH
酶C
HN
NH O
R - 5 ' -P
甲酰甘氨脒
补救途径
利用体内游离碱基或核苷合成核苷酸，称补救途 径。脑、骨髓等只能进行补救合成。遗传、疾病、 药物、生理等。
第九章核苷酸代谢
一、嘌呤核苷酸的生物合成
从头合成途径 该途径以5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）为起始 物，经一系列酶促反应，生成次黄嘌呤核苷 酸（IMP），然后再由IMP转变为AMP和GMP。 补救途径
第九章核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢
三、嘧啶的分解
胞嘧啶 尿嘧啶
Β-丙氨酸+NH3+CO2
胸腺嘧啶
β-氨基异丁酸+CO2+NH3
注：人和某些动物体内其脱氨过程也可能在核苷
或核苷酸的水平上进行
第九章核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢
第二节 核苷酸的生物合成
从头合成途径
一种是利用核糖磷酸、某些氨基酸、NH3、CO2等简 单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸， 称“从头合成”途径。肝组织主要进行从头合成。
BBBBBBBB
5´ p
p
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶5´ 端外切得：
蛇毒磷酸二酯酶 3´端外切得：
3’核苷酸
5’核苷酸
第九章核苷酸代谢
3、核苷酸的分解
核苷
核苷水解酶 核苷磷酸化酶
磷酸-戊糖
碱基
？ 分解
合成
进入磷酸戊糖途径
或重新合成核酸
第九章核苷酸代谢
二、嘌呤的分解
第九章核苷酸代谢
嘌呤碱包括：A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤 嘌呤的分解代谢终产物
|
NH
|
C N 腺苷酸代琥珀酸裂解酶
HN
C
|
|| CH
腺苷酸代琥珀酸 HC C
N
N
延胡索酸
|
R-5’-P
NH2
|
C
N
HN
C
|
|| CH
HC
C
N
N
|
R-5’-P
第九章核苷酸代谢
AMP
3、GMP的合成
O
||
C
N
HN
C
|
|| CH
HC
C
N
N
|
第九章核苷酸代谢
1.嘌呤环上各原子的来源
来自CO2
来自天冬氨酸 来自甲酸
C6
N1 C5
C2 C4 N3
N7 C8
N9
来自甘氨酸 来自甲酸
来自谷氨酰胺的酰胺氮 【记忆】“竹竿”（Gly）立中央，“谷子”(Gln)下面长，
二氧化碳“天”(Asp)第上九章飘核苷，酸“代谢假仙”（甲酰）在两旁
2. 合成部位：在胞液中进行，肝脏是从头 合成的主要器官，其次是小肠和胸腺， 而脑和骨髓不能合成。
第九章核苷酸代谢
一、核酸的解聚
核酸
水
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
解
磷酸
核苷
第Βιβλιοθήκη Baidu章核苷酸代谢
核苷酸的生理功能
• 作为核酸合成的原料: dATP 、 dGTP 、 dCTP 、 dTTP ——DNA的合成原料； ATP、GTP、CTP、UTP ——RNA的合成原料。
• 体内能量的利用形式：ATP、GTP（蛋白质合 成）、UTP（糖原合成）、CTP（磷脂合成）
第十章 核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢
食物核酸 生物合成 组织核酸
核苷酸
第九章核苷酸代谢
cAMP与cGMP
NTP
组织核酸 活性中间物质 某些辅酶
第一节 概述
核苷酸代谢概况
• 分解代谢 • 合成代谢
– 从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
– 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
OH
P
GAR合 成 酶
Mg 2 +
AT P
ADP+Pi
NH 2 H2C OC
O CH 2 H N N 5 ,N 1 0 - 甲 炔 FH 4
O
FH 4
H H
HH
OH OH
转甲酰基酶
1-氨 基 -5'-磷 酸 核 苷 （ 5-磷 酸 核 糖 胺 ， PRA）
甘氨酰胺核苷酸 （ GAR）
H H 2 C N CH
核酸酶
1、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
第九章核苷酸代谢
2、核酸酶的作用特点
特定部位的—限制性内切酶 内切酶 外切酶
DNA RNA
第九章核苷酸代谢
外切核酸酶对核酸的水解位点
3. 合成过程： （1）IMP的合成 （2）AMP和GMP的合成
第九章核苷酸代谢
合成步骤
1、次黄嘌呤核苷酸（IMP）的从头合成
5-磷酸核糖+ATP
磷酸核糖
焦磷酸激酶 5-磷酸核糖焦磷酸+AMP
Mg2+
起始物质
第九章核苷酸代谢
P O CH 2 O
NH 2
H H
HH
OH OH
NH 2
H2C OC
甘氨酸
人、猿、鸟类、爬虫类、大多数昆虫：尿酸
其他哺乳动物、腹足类：尿囊素
尿酸酶
硬骨鱼类：尿囊酸
尿囊素酶
大多数鱼类、两栖类：尿素 尿囊酸酶
第九章核苷酸代谢
• 正常人血浆中尿酸含量约为0.12~0.36 mmol/L (2~6mg%)。尿酸的水溶性较差。 当超过8mg%时，尿酸盐晶体即可沉积 于关节、软组织、软骨及肾等处，而导 致关节炎、尿路结石及肾疾病，此为痛 风症（gout）。其病因可能与嘌呤核苷 酸代谢酶的缺陷有关。
核 苷 酸 （ FGAM）
裂解酶
延胡索酸
O H2N C C N
N 1 0 - 甲 酰 FH 4
K+
FH 4
CH
H2N C N
转甲酰基酶
R -5'-P
5-氨 基 咪 唑 -4-甲 酰 胺 核 苷 酸 （ AICAR）
O
C
H2N
C
N
H
CH
OC
C
N
N
H
R - 5 ' -P
5-甲 酰 胺 基 咪 唑 4-甲 酰 胺 核 苷 酸
第九章（核F A苷I 酸C A代R ）谢
H 2O
环水解酶
O
C
HN
C
N
CH
HC
C
N
N
R - 5 ' -P
次黄嘌呤核苷酸 （ IM P）
❖
第九章核苷酸代谢
次黄嘌呤核苷酸
2、AMP的合成
O
||
C
N
HN
C
|
|| CH
HC
C
N
N
|
R-5’-P
天冬氨酸 Mg2+
GTP
腺苷酸代琥珀酸合成酶
IMP
HOOCCH2CHCOOH
C O
O NH
R -5'-P
甲酰甘氨酰胺 核 苷 酸 （ FGAR）
谷 氨 酰 胺 AT P
CO OH O
O
谷氨酸
Mg 2 +
HC CH
CO
5-氨 -甲
C N H
2
H2N OH
基咪唑 酰胺核
CN
H 2O
天
AT P,M
CH
CN
合成
R -5'-P
-4-（ N-琥 珀 酸 ） 苷 酸 （ SAICAR）
冬氨酸
g2+ HO C C
酶
C
H2N
5-氨 基 咪 酸核苷酸
N
CH
N
羧
R -5'-P
唑 -4-羧 （ CAIR）
CO 2 HC
化酶 C
H2N
N
H
CH
N R -5'-P
5-氨 基 咪 唑 核 苷 酸 （ AIR）
2O ATP, M
A IR 合 成
g2+ H2C
H N
CH
酶C
HN
NH O
R - 5 ' -P
甲酰甘氨脒
补救途径
利用体内游离碱基或核苷合成核苷酸，称补救途 径。脑、骨髓等只能进行补救合成。遗传、疾病、 药物、生理等。
第九章核苷酸代谢
一、嘌呤核苷酸的生物合成
从头合成途径 该途径以5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）为起始 物，经一系列酶促反应，生成次黄嘌呤核苷 酸（IMP），然后再由IMP转变为AMP和GMP。 补救途径
第九章核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢
三、嘧啶的分解
胞嘧啶 尿嘧啶
Β-丙氨酸+NH3+CO2
胸腺嘧啶
β-氨基异丁酸+CO2+NH3
注：人和某些动物体内其脱氨过程也可能在核苷
或核苷酸的水平上进行
第九章核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢
第二节 核苷酸的生物合成
从头合成途径
一种是利用核糖磷酸、某些氨基酸、NH3、CO2等简 单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸， 称“从头合成”途径。肝组织主要进行从头合成。
BBBBBBBB
5´ p
p
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶5´ 端外切得：
蛇毒磷酸二酯酶 3´端外切得：
3’核苷酸
5’核苷酸
第九章核苷酸代谢
3、核苷酸的分解
核苷
核苷水解酶 核苷磷酸化酶
磷酸-戊糖
碱基
？ 分解
合成
进入磷酸戊糖途径
或重新合成核酸
第九章核苷酸代谢
二、嘌呤的分解
第九章核苷酸代谢
嘌呤碱包括：A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤 嘌呤的分解代谢终产物
|
NH
|
C N 腺苷酸代琥珀酸裂解酶
HN
C
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|| CH
腺苷酸代琥珀酸 HC C
N
N
延胡索酸
|
R-5’-P
NH2
|
C
N
HN
C
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|| CH
HC
C
N
N
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R-5’-P
第九章核苷酸代谢
AMP
3、GMP的合成
O
||
C
N
HN
C
|
|| CH
HC
C
N
N
|
第九章核苷酸代谢
1.嘌呤环上各原子的来源
来自CO2
来自天冬氨酸 来自甲酸
C6
N1 C5
C2 C4 N3
N7 C8
N9
来自甘氨酸 来自甲酸
来自谷氨酰胺的酰胺氮 【记忆】“竹竿”（Gly）立中央，“谷子”(Gln)下面长，
二氧化碳“天”(Asp)第上九章飘核苷，酸“代谢假仙”（甲酰）在两旁
2. 合成部位：在胞液中进行，肝脏是从头 合成的主要器官，其次是小肠和胸腺， 而脑和骨髓不能合成。
第九章核苷酸代谢
一、核酸的解聚
核酸
水
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
解
磷酸
核苷
第Βιβλιοθήκη Baidu章核苷酸代谢
核苷酸的生理功能
• 作为核酸合成的原料: dATP 、 dGTP 、 dCTP 、 dTTP ——DNA的合成原料； ATP、GTP、CTP、UTP ——RNA的合成原料。
• 体内能量的利用形式：ATP、GTP（蛋白质合 成）、UTP（糖原合成）、CTP（磷脂合成）
第十章 核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢
食物核酸 生物合成 组织核酸
核苷酸
第九章核苷酸代谢
cAMP与cGMP
NTP
组织核酸 活性中间物质 某些辅酶
第一节 概述
核苷酸代谢概况
• 分解代谢 • 合成代谢
– 从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
– 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
OH
P
GAR合 成 酶
Mg 2 +
AT P
ADP+Pi
NH 2 H2C OC
O CH 2 H N N 5 ,N 1 0 - 甲 炔 FH 4
O
FH 4
H H
HH
OH OH
转甲酰基酶
1-氨 基 -5'-磷 酸 核 苷 （ 5-磷 酸 核 糖 胺 ， PRA）
甘氨酰胺核苷酸 （ GAR）
H H 2 C N CH