核酸分解代谢.

第十七章 核 苷 酸 代 谢
核酸代谢与蛋白质的生物合成


核酸就是遗传基因，它担负着生命信息 的储存和传递。 蛋白质的生物合成必须依赖于核酸才能 实现。
核苷酸的重要生理功能 核酸的基本组成的单位—核苷酸




1） DNA和RNA的前体 2） G的活化形式UDPG → 合成糖原（淀粉） 3）CDP-甘油二酯 合成磷脂 SAM（卵磷脂） CDP-胆碱 4）辅基：NAD+，NADP+，CoASH，FAD，FMN等 → 腺苷酸的衍生物 5）cAMP，第二信使 6）GTP，生物大分子移位反应的主动力
核酸代谢
第一节、核酸的消化与吸收
胃酸 蛋白质 核蛋白 核酸酶 核苷酸酶 磷酸 核酸 单核苷酸 核苷磷酸化酶 戊糖-1-磷酸 (胰液,小肠) (小肠) 核苷 磷酸二酯酶 含氮碱 各组分均可被小肠上皮细胞吸收
核酸合成
进一步分解
除食物核酸外，组织核酸也在不断地更新，代谢.
第二节、核酸的分解代谢
一．核酸的酶促降解 1． 核酸酶—降解核酸中磷酸二酯键的酶 Dnase 核酸内切酶 底物— (内切酶) 作用方式— Rnase 核酸外切酶
核酸酶
B B B B B B B
5‘
3‘-CTTAAG-5’ 5’-GAATTC-3’
p
p
p p p
p 3‘
Dnase (restriction endonulease) 只作用于 双链DNA，只在特定核苷酸顺序处切开核苷酸的 连接，多数酶可交错地切断两链，（产生两条 互补单链，称粘性末端）—基因工程的工具酶
二．单核苷酸的分解
核苷酸酶
核苷酸 核苷+Pi H 2O 核苷酸酶特异性不强，可水解3ˊ或5ˊ-核苷酸
核苷磷酸化(分布广) +H3PO4 嘌呤碱或嘧啶碱+戊糖-1-磷酸 +H2O 嘌呤碱或嘧啶碱 +戊糖
核苷水解酶(植物，微生物)
核苷
分解
HMS途径
三．嘌呤的分解
嘌呤最终分解产物 — 尿酸（具嘌呤环， 仅取代基发生氧化） 尿酸是人，灵长类，鸟类，爬行类及大多 数昆虫的嘌呤代谢终产物。 尿中尿酸排泄量为200-400mg/d。 其它的哺乳动物终产物是尿素。

腺 嘌 呤 核 苷 A
腺嘌呤核苷
次黄苷,肌苷
鸟 嘌 呤 核 苷 G 的 分 解
鸟嘌呤
次黄嘌呤
黄嘌呤
尿酸酶 尿酸
尿囊素
核酸代谢障碍的疾病


痛风 —嘌呤分解过盛，尿酸↑，或排泄 受阻，血中尿酸↑，尿酸盐沉积在关节， 软组织等处，可被吞噬细胞吞噬，其盐 能破坏吞噬细胞的溶酶体膜，导致一些 水解酶等释放 -产生炎症 -痛风性关节炎。 治疗药：7碳8-氮次黄嘌呤
与PRPP(5-磷酸核糖焦磷酸)反应，
消耗PRPP 抑制嘌呤核苷酸的合成
1N 2
OH
6 5 4
7
N8 N
3
N
O
NH2
T
HN O N H
O2 N NH3 O
四、 嘧 啶 的 分 解
嘧 啶 环 打 开
U
C
N H
还原 开环
CO2 NH3
H2 H2N CH2 C COOH
NH3 + CO2 + H2 O
转氨
β-氨基异丁酸 CoASH
移位
CoASH
移位
琥珀酸CoA 乙酰CoA
核酸代谢障碍的疾病


β- 氨基异丁酸部分从尿中排出，它成 反映细胞DNA的破坏程度 尿中β- 氨基异丁酸浓度可作为白血病 患者的辅助指标。
第三节、核苷酸的生物合成
体内的核苷酸可来自食物，但主要由机构自身合成 核苷酸在细胞内合成有两条途径： “从头合成”途径：从AA，磷酸核糖（磷酸脱氧 核糖），CO2 ，NH3 等合成核苷酸。 “补救”途径：利用核酸分解产生的碱基，核苷 等转变成核苷酸 因遗传，疾病甚至生理紧张都可能造成“从头合 成”途径中某种酶的缺乏，此时“补救”途径就 成为维持生命所必需的。骨髓、脑组织不能“从 头合成”，依靠肝中运来的嘌呤或核苷。
一、5-磷酸核糖焦磷酸—PRPP的生成
合成的起始物质
G-6-P
HMS途径
R-5-P R-5-P焦磷酸激酶
二、嘌呤核苷酸的合成

1、 嘌呤核苷酸的“从头合成” 嘌呤核苷酸的合成：从 PRPP 开始，与合成嘌 呤碱的原料相结合，经一系列变化→ IMP（次 黄） AMP GMP


a.IMP的合成 b.AMP和GMP的合成
嘌呤核苷酸从头合成
嘌 呤 核 苷 酸 从 头 合 成 全 过 程
2、补救途径
嘌呤核苷酸合成的补救途径有两种

A、嘌呤 + PRPP 腺嘌呤+PRPP
腺苷酸焦磷酸化酶 鸟苷酸焦磷酸化酶
腺苷酸+PPi

鸟嘌呤+PRPP 鸟苷酸+PPi 由PRPP提供磷酸核糖，合成嘌呤核苷酸 B、嘌呤 + 1-磷酸核糖 + ATP 由1-磷酸核糖提供核糖，再由ATP提供磷酸
嘌呤+1-磷酸核糖
核苷磷酸化酶
嘌呤核苷+Pi
腺苷激酶，ATP
嘌呤核苷酸
三、 嘧啶核苷酸的合成
1、尿嘧啶核苷酸“从头合成” 分三阶段： HN ① H2N-CO-P (胞浆) O ② 和Asp 缩合→乳清酸 ③ 乳清酸+PRPP→→UMP(尿)
O NH2
U
N H O
N N H
C
2、胞嘧啶核苷酸的合成
UMP
ATP
(Gln)
H2N C P O N N
O
C
OH CH2
UDP
ATP
UTP
CTP ATP 氨甲酰磷酸
Gln
H2N
CH
COOH
Asp
UMP
CTP
乳清酸
3、嘧啶核苷酸的补救途径

二种途径：
磷酸核糖转移酶
尿嘧啶+PRPP
尿苷酸+PPi
U-R+Pi
尿苷激酶
嘧啶+1-磷酸核糖
UMP
四、脱氧核糖核苷酸的合成
脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸转变而来的， 这种转变对大多数生物来说都是在二磷酸核 糖核苷水平上进行的 1、ADP→dADP；GDP→dGDP； CDP→dCDP； UDP→dTDP

核糖核苷酸还原酶
核糖核苷二磷酸（NDP）
SH
硫氧还蛋白 SH
ATP+Mg2+
dNDP
S
S
硫氧还蛋白
硫氧还蛋白还原酶
NADP+
NADPH + H+
2、dTMP的合成

UMP →d UMP
甲基化
dTMP
FH4 N5N10-CH2-

也可以由T直接合成（dR-1-P,磷酸化）
O HN O N dR -5-P CH3
问答题

嘌呤与嘧啶在体内的分解方式有什么 根本不同之处？ 阐述别嘌呤醇的作用原理。 合成嘌呤核甘酸和嘧啶核甘酸的原料 有哪些？