第13章 核酸的代谢及其调节以及不同代谢途径之间的关系
合集下载
生物化学-核酸的代谢
感谢您的观看
THANKS
RNA的合成和降解
RNA合成
RNA的合成是指以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。在RNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则， 逐个添加核糖核苷酸形成RNA链。
RNA降解
RNA降解是指RNA在细胞内的分解过程。RNA降解由多种酶催化，包括核糖核酸酶和脱氨酶等。这些酶能够将 RNA分解成单核苷酸或更小的片段，以便重新利用或排出体外。
核酸具有紫外吸收特性，最大吸收峰 在260nm处，可用于核酸的定量分析。
核酸分子具有变性和复性的特点，在 一定条件下可以发生解旋和复性过程。
核酸分子具有黏性，可以形成DNA双 螺旋结构，这种黏性与DNA的长度和 浓度有关。
02
核酸的合成
DNA的复制
01
02
03
复制的起始
DNA复制起始于特定的起 始点，称为复制子或复制 起始点。
通过研究DNA损伤修复机制 的异常，可以更好地了解癌 症的发病机制，并开发出更 有效的预防和早期诊断方法 。此外，这种机制的研究也 有助于发现新的治疗靶点， 为癌症治疗提供新的思路。
病毒感染与RNA复制
要点一
总结词
RNA复制是病毒生命周期的重要环节，也是抗病毒药物的 主要作用靶点。
要点二
详细描述
病毒是一种非细胞生物，它们必须寄生在宿主细胞内才能 进行复制和繁殖。RNA复制是病毒生命周期中的关键步骤 之一，它涉及到病毒RNA的合成和转录。这个过程是由病 毒自身的酶催化完成的，而这些酶也成为抗病毒药物的主 要作用靶点。通过抑制病毒RNA复制酶的活性，可以有效 地阻止病毒的复制和传播，从而达到治疗疾病的目的。
05
核酸代谢异常与疾病
基因突变与疾病
核酸的结构和功能与核苷酸代谢 (共113张PPT)
2. 大多数真核mRNA的3´末端有一个多聚腺苷酸 (polyA)结构，称为多聚A尾。
O
C
H
+
3
N
N
5，5-三磷酸二脂键
N
N
5
CH2
O
O P
O
O P
O
O P
O
5
CH2
OO O
O B (m6A.A.G.C.U)
O
mRNA的5帽子结构— m7GpppNm
O O CH3 O P O CH2
O
B (m6A.A.G.C.U)
1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis创造PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组方案(HGP)
1994年 中国人类基因组方案启动
2001年 美、英等国完成人类基因组方案根本框架
二、核酸的分类及分布
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
意义
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化 及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键 作用。
〔二〕原核生物DNA的高级结构
〔三〕DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其根 本单位是 核小体(nucleosome)。
核小体的组成
DNA：约200bp 组蛋白：H1
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側 ，与对側碱基形成氢键配对〔 互补配对形式：A=T; G C〕 。
相邻碱基平面距离0.34nm，螺 旋一圈螺距3.4nm，一圈10对 碱基。
碱基互补配对
A
T
C
G
〔二〕 DNA双螺旋结构模型要点 〔Watson, Crick, 1953〕
O
C
H
+
3
N
N
5，5-三磷酸二脂键
N
N
5
CH2
O
O P
O
O P
O
O P
O
5
CH2
OO O
O B (m6A.A.G.C.U)
O
mRNA的5帽子结构— m7GpppNm
O O CH3 O P O CH2
O
B (m6A.A.G.C.U)
1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis创造PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组方案(HGP)
1994年 中国人类基因组方案启动
2001年 美、英等国完成人类基因组方案根本框架
二、核酸的分类及分布
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
意义
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化 及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键 作用。
〔二〕原核生物DNA的高级结构
〔三〕DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其根 本单位是 核小体(nucleosome)。
核小体的组成
DNA：约200bp 组蛋白：H1
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側 ，与对側碱基形成氢键配对〔 互补配对形式：A=T; G C〕 。
相邻碱基平面距离0.34nm，螺 旋一圈螺距3.4nm，一圈10对 碱基。
碱基互补配对
A
T
C
G
〔二〕 DNA双螺旋结构模型要点 〔Watson, Crick, 1953〕
核酸的降解与核苷酸代谢上课课件
51
(三)脱氧核糖核苷酸的合成
脱氢一般通过核糖核苷酸还原酶★实现
多在二磷酸核苷★的水平上发生，有些原核生 物在三磷酸核苷水平进行
学校类
52
核糖核苷酸的还原反应
NADP+
硫氧还蛋白
NADPH+H +
还原酶
FAD
硫氧还蛋
白（还原
型）
P-P-CH2
O
N
SH
硫氧还蛋 S
SH
白（氧化 S
ATP 、Mg2+ 型） 核糖核苷酸还原酶
基团、CO2、磷酸核糖。
学校类
22
•过程
1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成
学校类
23
PP-1-R-5-P
AMP ATP
（5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸） PRPP合成酶
PRPP
谷氨酰胺
酰胺转移酶 谷氨酸
R-5-P
（5-磷酸核糖）
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下
P-P-CH2 N
O
+ H2O
OH H
脱氧核糖核苷二磷酸
SH 硫氧还蛋白
SH
S 硫氧还蛋白
S
硫氧还蛋白 还原酶
S 谷氧还蛋白
S
SH 谷氧还蛋白
SH
谷氧还蛋白 还原酶
FAD
FADH2
GSSG
谷胱甘肽 还原酶
合成特点：1 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; 2 先合成UMP，再转变成其它嘧啶
核苷酸。
学校类
41
核酸的降解与核苷酸代谢
1、嘧啶核苷酸的从头合成 • 定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、 氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为 原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷 酸的途径。
• 合成部位
主要是肝细胞胞液
•嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
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
生理意义
●节省: 减少从头合成时能量和原料的消耗 ● 作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径
遗传疾病 Lesch-Nyhan 莱-尼综合征,自毁容貌综合征 -----罕见的性染色体X连锁遗传病 疾病生化本质: HGPRT基因缺陷 嘌呤合成过多，明显的高尿酸血症，痛风伴 大脑瘫痪、智力减退、舞蹈手足综合征,身体 和精神发育迟缓, 有咬指咬唇的强迫性自残
S
S
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH + H+ （FAD）
激酶 dNDP + ATP
dNTP + ADP
5、 嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、 氨基酸或叶酸等的类似物。
嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物
6-巯基嘌呤
氮杂丝氨酸等 氨蝶呤
6-巯基鸟嘌呤
氨甲蝶呤等
8-氮杂鸟嘌呤等
（5-磷酸核糖）
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
IMP
在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下
AMP
GMP
1） IMP的合成过程
① 磷酸核糖酰胺转移酶 ② GAR合成酶 ③ 转甲酰基酶 ④ FGAM合成酶 ⑤ AIR合成酶
核酸的代谢
第十一章核酸的代谢第一节核酸降解和核苷酸代谢⏹核酸的基本结构单位是核苷酸，核酸代谢与核苷酸代谢密切相关，细胞内存在多种游离的核苷酸，是代谢中极为重要的物质，几乎参加细胞内所有的生化过程：⏹ 1、核苷酸是核酸生物合成的前体。
⏹ 2、核苷酸衍生物是许多生物合成的中间物。
如：UDP-葡萄糖是糖原合成的中间物。
CDP-二脂酰甘油是磷酸甘油酯合成的中间物。
⏹ 3、ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物。
⏹ 4、腺苷酸是三种重要辅酶：烟酰胺核苷酸（NAD NADP)、黄素嘌呤二核苷酸（FAD)和辅酶A的组分。
⏹ 5、某些核苷酸是代谢的调节物质。
⏹ cAMP,cGMP是许多激素引起的胞内信使⏹核酸降解为核苷酸，核苷酸还能进一步分解，在生物体内核苷酸可由其他化合物合成，某些辅酶的合成与核酸的代谢亦有关。
⏹讲授内容：核糖核酸、脱氧核糖核酸的分解与合成。
一. 核酸的解聚和核苷酸的降解⏹核酸降解酶种类⏹核酸外切酶: 催化核酸从3’端或5’端解聚,形成5’-核苷酸和3’-核苷酸。
⏹核酸内切酶: 水解核酸分子内的磷酸二酯键。
⏹限制性内切酶: 专一识别并水解外源双链DNA上特定位点的核酸内切酶。
⏹核苷酸降解酶：⏹核苷酸酶:核苷酸水解为核苷和磷酸。
⏹核苷酸 + H2O 核苷+Pi⏹核苷磷酸化酶: 水解核苷为碱基和戊糖-1-磷酸。
核苷 + 磷酸核苷磷酸化酶碱基 + 戊糖-1-磷酸⏹核苷水解酶: 水解核苷为碱基和戊糖。
⏹存在于植物和微生物中。
核糖核苷 + H2O 核苷水解酶碱基 + 戊糖只对核糖核苷作用，反应不可逆。
二. 碱基降解⏹㈠. 嘌呤碱的分解⏹⒈ 脱氨⏹动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少，而腺嘌呤核苷酸脱氨酶和腺嘌呤核苷脱氨酶的活性高，腺嘌呤的脱氨可在其核苷和核苷酸水平上进行。
⏹鸟嘌呤脱氨在鸟嘌呤水平上。
⏹鸟嘌呤核苷鸟嘌呤黄嘌呤尿酸⏹⒉ 转变为尿酸⏹鸟嘌呤 + H2O 鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤 + NH3⏹次黄嘌呤 + O2 + H2O 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤 + H2O2⏹黄嘌呤 + O2 + H2 O 黄嘌呤氧化酶尿酸 + H2O2痛风：嘌呤代谢障碍有关,正常血液：2-6mg /100ml, 大于8mg/100ml,尿酸钾盐或钠盐沉积于软组织、软骨及关节等处,形成尿酸结石及关节炎,沉积于肾脏为肾结石,基本特征为高尿酸血症。
生物化学--核酸的代谢 ppt课件
ppt课件
23
②由UMP到CTP
由UMP转换成CTP涉及三步
反应。首先尿苷酸激酶（uridylate
kinase ） 催 化 ATP 的 γ- 磷 酸 转 移
给UMP形成UDP，然后核苷二磷
酸 激 酶 （ nucleoside diphosphate
kinase ） 催 化 第 二 个 ATP 的 γ- 磷
1、核苷酸合成需要磷酸核糖焦磷酸
核苷酸的生物合成都是先合成单磷酸核苷酸，各种嘌呤类核苷酸的前
体是次黄嘌呤核苷酸（IMP，或称之肌苷酸）；而各种嘧啶核苷酸则是从
尿嘧啶核苷酸（UMP）衍生出来的。IMP是由次黄嘌呤碱基和核糖-5-磷酸
组成的；UMP是由尿嘧啶碱基和核糖-5-磷酸组成的，IMP和UMP的从头合
酶（glycinamide ribonucleotidepptrt课an件sformylase）
15
甲酰甘氨脒核苷酸合成酶（formylglycinamidine ribonuleotide synthetase ） , 氨 基 咪 唑 核 苷 酸 合 成 酶 （ aminoimidazole ribonucleotide synthetase ） , 氨 基 咪 唑 核 苷 酸 羧 化 酶 （ aminoimidazole ribonucleotide carboxylase）,氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶 （aminoimidazole succinylocarboxamide ribonucleotide synthetase ） , 腺 苷 琥 珀 酸 裂 解 酶 （ adenylo-succinate lyase ） , 氨 基 咪 唑 氨 甲 酰 核 苷 酸 转 甲 酰 基 酶 （aminoimidazole carboxamide ribonucleotide transformylase），IMP环 化水解酶（IMP cyclohydrolase）。
第十二章 核酸代谢
• 嘌呤的分解过程主要是：腺苷经腺苷脱氨酶及核苷酶作 用分解为次黄嘌呤，次黄嘌呤经黄嘌呤氧化酶作用变为 黄嘌呤；鸟苷经核苷酶作用变成鸟嘌呤，鸟嘌呤经鸟嘌 呤脱氨酶作用变成黄嘌呤。黄嘌呤经黄嘌呤氧化酶则变 为尿酸。猪含鸟嘌呤酶少，不能将全部鸟嘌呤变为尿酸。
13.2.1嘌呤核苷酸的分解代谢
• 腺嘌呤酶存在于牛肌肉及牛奶中，人体中显然 不含腺嘌呤酶；鸟嘌呤酶存在于动物的肝、胰、 肾组织中，猪肝及猪脾中无鸟嘌呤酶，但猪的 其他组织中含有。黄嘌呤氧化酶存在于人肝及 牛奶和几种器官中，猪肝中无黄嘌呤氧化酶。
• 嘌呤碱与其核苷和核苷酸之间的相互转 变的关系见P509。
13.2.2嘧啶核苷酸的分解代谢
• 嘧啶的分解过程，已知分解时环即被破坏，其N原 子可变为尿素和NH3,第二碳转变为CO2。胞嘧啶不 直接被动物体利用，一部分从尿排出。
• 有关嘧啶与其相应核苷和核苷酸之间的 关系见P511.
13.3核苷酸的合成代谢
第十三章 核酸的降解和核苷酸代谢
• 核酸的基本结构单位是核苷酸。核酸 代谢与核苷酸代谢密切相关。细胞内 存在多种游离的核苷酸，这是一类在 代谢上极为重要的物质，他们几乎参 加细胞的所有生化过程。
• 总结起来有以下几方面的作用： • 1）核苷酸是核酸生物合成的前体。 • 2）核苷酸衍生物是许多生物合成的中间物， 例如UDP-葡萄糖和CDP－二脂酰甘油分别是糖 原和磷酸甘油脂合成的中间物。 • 3）ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物。 • 4）腺苷酸是三种重要辅酶（烟酰胺核苷酸、 黄素腺嘌呤二核苷酸和辅酶A）的组分。 • 5）某些核苷酸是代谢的调节物质，如cAMP和 cGMP是许多种激素引起生理效应的中间介质。
DNA的半保留复制
DNA合成的同位素示踪实验
13.2.1嘌呤核苷酸的分解代谢
• 腺嘌呤酶存在于牛肌肉及牛奶中，人体中显然 不含腺嘌呤酶；鸟嘌呤酶存在于动物的肝、胰、 肾组织中，猪肝及猪脾中无鸟嘌呤酶，但猪的 其他组织中含有。黄嘌呤氧化酶存在于人肝及 牛奶和几种器官中，猪肝中无黄嘌呤氧化酶。
• 嘌呤碱与其核苷和核苷酸之间的相互转 变的关系见P509。
13.2.2嘧啶核苷酸的分解代谢
• 嘧啶的分解过程，已知分解时环即被破坏，其N原 子可变为尿素和NH3,第二碳转变为CO2。胞嘧啶不 直接被动物体利用，一部分从尿排出。
• 有关嘧啶与其相应核苷和核苷酸之间的 关系见P511.
13.3核苷酸的合成代谢
第十三章 核酸的降解和核苷酸代谢
• 核酸的基本结构单位是核苷酸。核酸 代谢与核苷酸代谢密切相关。细胞内 存在多种游离的核苷酸，这是一类在 代谢上极为重要的物质，他们几乎参 加细胞的所有生化过程。
• 总结起来有以下几方面的作用： • 1）核苷酸是核酸生物合成的前体。 • 2）核苷酸衍生物是许多生物合成的中间物， 例如UDP-葡萄糖和CDP－二脂酰甘油分别是糖 原和磷酸甘油脂合成的中间物。 • 3）ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物。 • 4）腺苷酸是三种重要辅酶（烟酰胺核苷酸、 黄素腺嘌呤二核苷酸和辅酶A）的组分。 • 5）某些核苷酸是代谢的调节物质，如cAMP和 cGMP是许多种激素引起生理效应的中间介质。
DNA的半保留复制
DNA合成的同位素示踪实验
物质代谢的联系及调节ppt课件
丙酮酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
乙醛酸 循环
糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖
磷酸二羟丙酮 磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸
糖的分解代谢和 糖异生的关系
天冬氨酸
（PEP） 丙酮酸
（胞液） （线粒体）
（转氨基作用） 谷氨酸
蛋白质 核酸
淀粉、糖原
脂肪
糖
类
氨基酸
核苷酸
1-磷酸葡萄糖
ATP 腺苷酸 抑制 环化酶
cAMP
磷酸二酯
5'-AMP
酶 激活
葡萄糖
分解代 谢产物
真核生物基因表达调控
• 真核基因表达调控的五个水平
DNA水平调节 转录水平调节 转录后加工的调节 翻译水平调节 翻译后加工的调节
• 真核基因调控主要是正调控 • 顺式作用元件和反式作用因子 • 转录因子的相互作用控制转录
是通过酶的变构效应来实现的。
（1）限速步骤和标兵酶
（2）反馈抑制
（3）前馈和反馈激活
（4）前馈和反馈调节中酶活性调节的机制
共价修饰
酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下， 可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变， 使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰 （Covalent moldification ）。目前已知有六种修饰方 式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰 化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/ 去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)。
谷氨酸
联
谷氨酰氨
系
组氨酸 脯氨酸
丙酮酸 乙酰乙酰CoA
丙二单酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
草酰乙酸 苹果酸
第13章核酸和核苷酸代谢
22
23
3 DNA聚合酶
1)原核生物DNA聚合酶 1956年Kornberg等从大肠杆菌提取液中首先 发 现 了 DNA 聚 合 酶 I 。 1969 年 和 1970 年 ， Delucia 和 Cairns 从 大 肠 杆 菌 分 离 得 到 DNA 聚 合 酶 Ⅱ 和 DNA聚合酶Ⅲ。DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ是在1999年才 被发现，他们涉及DNA的易错修复。
1 500 ≥500 000
主要功能
切除引物, 修复 修复
复制
25
2)真核生物DNA聚合酶 哺乳动物的DNA聚合酶
聚合酶a 聚合酶b 聚合酶g 聚合酶d
定位
细胞核 细胞核 线粒体
细胞核
亚基数目
4
1
2
4
外切酶活性
无
无
3'→5'
3'→5'
引物合成酶活性 有
无
无
无
持续合成能力
低
低
高
抑制剂 功能
蚜肠霉素 引物合成
19
DNA半保留复制的实验证明
20
2 DNA的复制起点和复制方式
DNA复制是一个受到严格控制的过程，复制是 从DNA上定点起始的。大肠杆菌染色体DNA复制起 始区为含回纹序列GATC多达11次的一段约245bp的 特殊序列。复制起始时，此序列可形成复杂的十字 结构，为复制酶识别和结合的信号。原核生物染色 体DNA较小，一般只有一个复制起点。
1 DNA的半保留复制
DNA复制时, 两条链碱基对之间氢键破裂，双 螺旋解开，以每条链作模板分别合成新的互补链。 于是亲代DNA分子变为核苷酸排列序列完全相同的 两个子代DNA分子。每个子代DNA分子的一条链 来自亲代DNA，另一条则是新合成的，这样的复制 合成方式称为半保留复制。
23
3 DNA聚合酶
1)原核生物DNA聚合酶 1956年Kornberg等从大肠杆菌提取液中首先 发 现 了 DNA 聚 合 酶 I 。 1969 年 和 1970 年 ， Delucia 和 Cairns 从 大 肠 杆 菌 分 离 得 到 DNA 聚 合 酶 Ⅱ 和 DNA聚合酶Ⅲ。DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ是在1999年才 被发现，他们涉及DNA的易错修复。
1 500 ≥500 000
主要功能
切除引物, 修复 修复
复制
25
2)真核生物DNA聚合酶 哺乳动物的DNA聚合酶
聚合酶a 聚合酶b 聚合酶g 聚合酶d
定位
细胞核 细胞核 线粒体
细胞核
亚基数目
4
1
2
4
外切酶活性
无
无
3'→5'
3'→5'
引物合成酶活性 有
无
无
无
持续合成能力
低
低
高
抑制剂 功能
蚜肠霉素 引物合成
19
DNA半保留复制的实验证明
20
2 DNA的复制起点和复制方式
DNA复制是一个受到严格控制的过程，复制是 从DNA上定点起始的。大肠杆菌染色体DNA复制起 始区为含回纹序列GATC多达11次的一段约245bp的 特殊序列。复制起始时，此序列可形成复杂的十字 结构，为复制酶识别和结合的信号。原核生物染色 体DNA较小，一般只有一个复制起点。
1 DNA的半保留复制
DNA复制时, 两条链碱基对之间氢键破裂，双 螺旋解开，以每条链作模板分别合成新的互补链。 于是亲代DNA分子变为核苷酸排列序列完全相同的 两个子代DNA分子。每个子代DNA分子的一条链 来自亲代DNA，另一条则是新合成的，这样的复制 合成方式称为半保留复制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、脱氧核苷酸合成的调节 核糖核苷酸还原酶
dATP抑制，ATP可消除抑制 dATP或ATP与酶结合，促进嘧啶核苷酶UDP和CDP的还原 dTTP促进GDP的还原，抑制UDP和CDP的进一步还原 dGTP促进ADP的还原 为DNA合成提供数量平衡的四脱氧核糖核苷酸。
四、核苷酸从头合成的抗代谢物
嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸合成的比较
第四节 各个代谢途径的联系
糖代谢和脂类代谢的相互联系
3-磷酸甘油 三酰甘油 脂肪酸
糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖
甘油
磷酸二羟丙酮
氧 化
合 成
丙酮 酸
磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
苹果酸
乙醛酸 循环
延胡索酸
琥珀酸
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
糖 →→ α -酮酸
第13章 核酸的代谢及其调节以及不同 代谢途径之间的关系
第一节 核苷酸的分解
核酸
核酸酶
进入磷酸戊糖途径 或重新合成核酸
核苷酸
核苷酸酶
水
磷酸
核苷
解
核苷磷酸化酶
何处去？
磷酸-戊糖
碱基
分解
？ 合成
一、嘌呤的降解
提问：嘌呤碱包括哪几种？ A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤
一、嘌呤的降解
A-腺嘌呤的分解（在核苷酸或核苷水平上）
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
NADPH
乙酰CoA
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰 CoA等）
共同中间物进 入三羧酸循环, 氧化脱下的氢由 电子传递链传递 生成H2O，释放 出大量能量，其 中一部分通过磷 酸化储存在ATP 中。
+Pi
磷酸化
电子传递 （氧化）
e-
三羧酸 循环
cAMP，cGMP）。
糖 类 脂 类 氨 基 酸 和 核 苷 酸 之 间 的 代 谢 联 系
蛋白质
氨基酸
核酸
核苷酸
淀粉、糖原
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
脂肪
生糖氨基酸
甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰氨 丙氨酸 甘氨酸 丝氨酰 苏氨酸 半胱氨酸 天冬氨酸 天冬酰氨 酪氨酸 天冬氨酸 苯丙酰氨 异亮氨酸 甲硫酰氨 苏氨酸 缬氨酸 谷氨酸 谷氨酰氨 组氨酸 脯氨酸 精氨酸
本章小结
1.核苷酸的降解。 2.嘌呤分解产生尿酸，嘧啶分解产生 β-丙氨酸和β-氨基丁氨酸。 3.嘌呤和嘧啶碱基从头合成的原子来 源及主要合成步骤。
1. 核酸完全水解后不生成 A. 磷酸 B. 胞嘧啶 C. 核糖 D. 腺苷 E. 鸟嘌呤 2.催化1-磷酸核苷降解成为核苷的过程是由哪种酶 催化完成 A. 磷酸二酯酶 B.内切核酸酶 C. 磷酸化酶 D. 核苷酸酶 E. 磷酸核糖转移酶 4. 人类，嘌呤的主要分解产物是 A. 氨 B. 尿囊素 C. 次黄嘌呤 D. 尿素 E. 尿酸
3.从PRPP到嘌呤核苷酸的合成大致经历两 个阶段； PRPP 次黄嘌呤核苷酸（IMP）
10步反应
AMP
IMP
GMP
二、嘧啶核苷酸的从头合成
嘧啶“从头合成”中各原子来源
嘧啶碱
天冬氨酸
NH3
CO2
N C
C
C C
-OOC
CH2 CH
+
N
嘧啶环合成后+磷酸核糖
H3N
C(U)MP
COO
核糖-5-磷酸 磷酸二羟丙酮 PEP 甘油
脂肪酸
生酮氨基酸
亮氨酸 赖氨酸 酪酰氨 色氨酸 笨丙氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸
丙酮酸
丙二单酰CoA
乙酰乙酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸 琥珀酰CoA -酮戊二酸
乙醛酸
柠檬酸
异柠檬酸
生物氧化的三个阶段 脂肪 多糖 蛋白质
大分子降解 成基本结构 单位
N Pi A-腺嘌呤 N H H 2O 次黄嘌呤 H 2
核糖
次黄苷 腺苷
核糖-1-磷酸 H 2O 2
二、嘧啶的降解
O O O HO H O NH 乙酸 尿嘧啶 CH H O 2 3 H O HO H CH H HO H CH 33 NH 乙酸+3NH +2CO 3 NADPH+H CH H O NADPH+H 3 CH HN O H 胸腺嘧啶 NH2 H 2 H H2 HO H HO H H2 CO CH 2 H H β-氨基异丁酸 NADPH H NADPH H N +CO +NH N O H N 2 2 O N β-丙氨酸 NH H H HO H 3 排出体外或进入有机酸 H CO22 HOCO H+NH H 代谢。 2 CO 2 3 2 NH 3
不同种类动物将尿酸直排或进行不同程度继续降解排 出体外。
H2O2在SOD（超氧化物歧化酶）或过氧化氢酶作用下 分解为H2O。
G-鸟嘌呤分解与A类似，产物也是尿酸。
脱氨基酶
黄嘌呤
尿酸
OH OH NH2 OH
HO H
HNH H N N
H2O
N N
H 2O
O O 2
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤氧化酶
HO O 2
N N 核苷磷酸化酶
7. 嘧啶环的元素来源于 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
记忆方法
天冬氨酸右边站 臭气直往左上窜 剩余废物二氧化碳
1、尿嘧啶核苷酸的合成
嘧啶核苷酸先合成一个嘧啶环骨架，再与PRPP结 合形成嘧啶核苷酸，合成分三阶段： 1.氨基甲酰磷酸合成酶II催化CO2和谷氨酰胺合成氨基 甲酰磷酸; 2.氨基甲酰磷酸和天门冬氨酸在天冬氨酸氨甲酰转移 酶的作用下合成 氨甲酰天冬氨酸，再经脱水、脱氢 形成乳清酸； 3.乳清酸与PRPP的5-磷酸核糖生成乳清酸核苷酸 （OMP）, 进一步脱羧生成尿嘧啶核苷酸
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。
嘌呤核苷酸合成要点:
1.嘌呤核苷酸的合成不是先合成嘌呤环， 合成的起始物质是5-磷酸核糖-1-焦磷酸 （PRPP） ； 2.逐步由谷氨酰胺、甘氨酸、一碳基团、 CO2、及天门冬氨酸掺入碳原子或氮原子 形成嘌呤核苷酸；
胞的成分和代谢类型。
核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要
酶和多种蛋白质因子。
各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP
是能量的“通货”，此外UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合
成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。
核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，
（UMP）。
在尿苷三磷酸的水平上进 行
三、核苷酸的补救合成途径
1、嘌呤核苷酸的补救合成
次黄嘌呤-鸟 嘌呤磷酸核 糖转移酶
2、嘧啶核苷酸的补救合成
四、脱氧核糖核苷酸的合成
1、在核苷二磷酸水平被还原
五、胸腺嘧啶核苷的合成
第三节 核苷酸代谢的调节
一、嘌呤核苷酸合成的调节
二、嘧啶核苷酸合成的调节
NH3
氨基酸
蛋白质
蛋白质
氨基酸
（生糖氨基酸）
α -酮酸
糖
脂类代谢与蛋白质代谢的相互 联系
甘油 脂肪 磷酸二羟丙酮
脂肪酸
乙酰CoA
氨基酸碳架
氨基酸
蛋白质
蛋白质
氨基酸 酮酸或乙酰CoA （生酮氨基酸）
脂肪酸
脂肪
核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细
β-氨基异丁酸
+
3
胞嘧啶
2 +
+
+
2
3
3Байду номын сангаас
第二节 核苷酸的合成
“补救”途径 (脑和骨髓) 主要发生在肝 内外 核糖 脏，常因各种 源核 抑制物甚至生 酸分 理紧张导致其 碱基、Pi 解 中的某些酶缺 乏，影响细胞 生长。 脱氧核糖
“从头合成”途径（通常情况下占95%） 核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi
辅酶
核糖核苷酸
RNA
脱氧核糖核苷酸
DNA
核酸类补品原理所在 可提高康复速度
一、嘌呤核苷酸的从头合成
嘌呤“从头合成”中各原子来源
通过放射性同位素法推断
天冬氨酸
甲酸盐
N1 C2
C C N 6
5 7 8 9
CO2
甘氨酸
C N N
3
4
C
甲酸盐
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。