生物化学第十一章核酸降解与核苷酸生物合成
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1. 嘌呤核苷酸的合成特点是首先直接形成次黄嘌 呤核苷酸，然后才能转变成为其他的嘌呤核苷 酸，而不是先形成游离的嘌呤，再生成核苷酸； 2. PRPP是核苷酸中磷酸核糖部分的供体； 3. 嘌呤的各原子是在PRPP的C-1位置上逐个加上 去的，关键步骤是PRPP和谷氨酰胺形成5-磷酸 核糖胺； 4. 由不同的化合物提供不同的原子，最终形成次 黄嘌呤核苷酸。
核酸酶的种类
• 核酸是由核苷酸组成的，而核酸酶的作用就是打 开核酸的磷酸二酯键，水解核酸成为核苷酸或者 寡核苷酸片断。 • 核酸酶的分类是根据对核酸作用的主要特性进行 分类的，分别是： 1. 对底物的专一性：作用于DNA还是RNA，分为核 糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶和非特异性核酸酶 2. 作用方式：是作用于核酸内部还是核酸的两端， 分为核酸内切酶、核酸外切酶和限制性内切酶等 等。 3. 磷酸二酯键的打开方式分：水解3’-OH或者5’-OH。
脱氧核糖核苷酸的生物合成
2. 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的形成有2个途径： ① 以dUMP为原料形成dTMP，同时伴随着 叶酸的生成。
② 由胸腺嘧啶通过胸苷磷酸化酶生成胸苷， 再生成dTMP。
单核苷酸与多磷酸核苷酸的转化
• UMP+ATP→→UDP+ADP • AMP+ATP →→2ADP • 以上的反应都是在酶的作用下进行的，在 生物的能量供给和转移的过程中起到重要 的作用。
嘧啶的补救合成途径
• • • • 尿嘧啶 + PRPP←→尿苷-5’-磷酸 + PPi 尿苷 + ATP+Mg2+→尿苷-5’-磷酸 + ADP 胞嘧啶核苷+ATP→胞嘧啶核苷酸+ADP 以上是嘧啶的补救合成途径。
脱氧核糖核苷酸的生物合成
1. 主要是由核糖核苷酸的还原生成的，腺嘌 呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶都可以还原 成相应的脱氧核糖核苷酸；当然需要其中 的酶系参与，下图显示了整个过程。
限制性内切酶
• 存在于细菌中，特异性非常高，主要的生 物学功能是降解从外面侵入细胞的DNA， 但不降解自身的DNA。 • 限制性内切酶有自己特异的酶切位点。 • 限制性内切酶有自己的命名方式，很特殊。 • 部分限制性内切酶的酶切位点
部分限制性内切酶的酶切位点
酶名称 EcoRⅠ BamHⅠ HindⅡ HindⅢ HapⅡ 来 源 识别位点 -N-C-T-T-A-A↓G-N-5′5′NG↑A-A-T-T-C-N-N-C-C-T-A-G↓G-N-5′5′NG↑G-A-T-C-C-N-C-A-Pu↓Py-T-G-5′5′G-TPy↑Pu-A-C-T-T-C-G-A↓A-5′5′A↑A-GC-T-TN-G-G-C↓C-N-5′5′N-C↑CG-G-NEcoRⅠ Bacillus Hemophilus Hemophilus Hemophilus
第四节
小
结
1. 降解核酸的不同酶 2. 核苷酸的从头合成过程的要点（包括嘌呤 和嘧啶） 3. 嘌呤和嘧啶环中的原子来源 4. 补救途径的意义
பைடு நூலகம்
嘌呤的降解
• 不同生物内的嘌呤碱的降解酶系不同，所 以代谢产物不同，代谢途径也不尽相同。 1. 腺嘌呤→次黄嘌呤→（鸟嘌呤→ ）黄嘌 呤→尿酸→尿囊素→尿囊酸→尿素 →NH3+CO2 不同的生物代谢产物不同。 2. 嘌呤的降解过程还可以在核酸或者核苷酸 水平上进行。 3. 图解
图
解
嘧啶的降解
• 不同生物的嘧啶分解过程不尽相同，降解 过程如下：
第三节
核苷酸的生物合成
一．核苷酸的生物合成途径 二．核糖核苷酸的生物合成 三．脱氧核糖核苷酸的生物合成 四．单核苷酸与多磷酸核苷酸的转化
核苷酸的生物合成途径
1. 核苷酸的从头合成：由氨基酸、磷酸戊糖、 二氧化碳和氨等小分子化合物合成核苷酸。 2. 补救合成途径：由核苷和碱基直接合成核 苷酸。 3. 通常情况下，核苷酸的合成都是启用第一 途径，如果受阻，就启动第二途径。
嘧啶核苷酸的形成
嘧啶的从头合成途径 嘧啶的补救合成途径
嘧啶的从头合成途径
1. 嘧啶环中原子的来源 2. 嘧啶从头合成的图示 3. 嘧啶从头合成的要点
嘧啶环中原子的来源
嘧啶从头合成的图示
嘧啶从头合成的要点
1. 嘧啶核苷酸的合成先组装嘧啶环，然后与 磷酸核糖结合，与嘌呤核苷酸生成恰好相 反； 2. 天冬氨酸和氨甲酰磷酸反应，脱水成环， 脱氢成乳清酸； 3. PRPP依旧提供磷酸核糖，与乳清酸形成 尿苷酸； 4. 胞嘧啶核苷酸在尿嘧啶三磷酸基础上形成 的。
核糖核苷酸的生物合成
1. 嘌呤核苷酸的形成 2. 嘧啶核苷酸的形成
嘌呤核苷酸的形成
· · a. b. · · 嘌呤核苷酸中元素的来源 从头合成过程： IMP的合成 AMP、GMP的合成 补救合成途径 嘌呤核苷酸合成的要点
IMP的合成
AMP、GMP的合成
嘌呤核苷酸中元素的来源
补救合成途径
嘌呤核苷酸合成的要点
第十章 核酸降解与核苷酸生物合 成
第一节 第二节 第三节 第四节 核酸的降解 核苷酸的降解 核苷酸的生物合成 小 结
第一节
一．概述 二．核酸酶的种类
核酸的降解
概
•
1. 2. 3. 4. 5. 6.
述
核酸酶促降解产物核苷酸及其衍生物，在代谢 上非常重要： 核苷酸是核酸生物合成的前体； 某些核苷酸及其衍生物是很多生物合成过程中 的重要中间物，比如UDPG等等； 腺苷酸是生物体中重要的辅因子，比如NAD+、 FAD等等； 某些核苷酸是重要的中间代谢调节物质，如 cAMP 等等； 肌苷酸和鸟苷酸是强力的助鲜剂； ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物。
第二节
一．核苷酸的降解 二．嘌呤的降解 三．嘧啶的降解
核苷酸的降解
核苷酸的降解
• 核苷酸水解掉磷酸基就就会变成核苷，生 物体内广泛存在的磷酸单酯酶和核苷酸酶 可以催化这个反应。 • 核苷酸+水+核苷酸酶→ → →核苷+磷酸 • 核苷在核苷酶的作用下继续分解： 1. 核苷+磷酸（核苷磷酸化酶）←→碱基+戊 糖-1-磷酸； 2. 核苷+水*（核苷水解酶）→ → →碱基+戊 糖
核酸酶的种类
• 核酸是由核苷酸组成的，而核酸酶的作用就是打 开核酸的磷酸二酯键，水解核酸成为核苷酸或者 寡核苷酸片断。 • 核酸酶的分类是根据对核酸作用的主要特性进行 分类的，分别是： 1. 对底物的专一性：作用于DNA还是RNA，分为核 糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶和非特异性核酸酶 2. 作用方式：是作用于核酸内部还是核酸的两端， 分为核酸内切酶、核酸外切酶和限制性内切酶等 等。 3. 磷酸二酯键的打开方式分：水解3’-OH或者5’-OH。
脱氧核糖核苷酸的生物合成
2. 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的形成有2个途径： ① 以dUMP为原料形成dTMP，同时伴随着 叶酸的生成。
② 由胸腺嘧啶通过胸苷磷酸化酶生成胸苷， 再生成dTMP。
单核苷酸与多磷酸核苷酸的转化
• UMP+ATP→→UDP+ADP • AMP+ATP →→2ADP • 以上的反应都是在酶的作用下进行的，在 生物的能量供给和转移的过程中起到重要 的作用。
嘧啶的补救合成途径
• • • • 尿嘧啶 + PRPP←→尿苷-5’-磷酸 + PPi 尿苷 + ATP+Mg2+→尿苷-5’-磷酸 + ADP 胞嘧啶核苷+ATP→胞嘧啶核苷酸+ADP 以上是嘧啶的补救合成途径。
脱氧核糖核苷酸的生物合成
1. 主要是由核糖核苷酸的还原生成的，腺嘌 呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶都可以还原 成相应的脱氧核糖核苷酸；当然需要其中 的酶系参与，下图显示了整个过程。
限制性内切酶
• 存在于细菌中，特异性非常高，主要的生 物学功能是降解从外面侵入细胞的DNA， 但不降解自身的DNA。 • 限制性内切酶有自己特异的酶切位点。 • 限制性内切酶有自己的命名方式，很特殊。 • 部分限制性内切酶的酶切位点
部分限制性内切酶的酶切位点
酶名称 EcoRⅠ BamHⅠ HindⅡ HindⅢ HapⅡ 来 源 识别位点 -N-C-T-T-A-A↓G-N-5′5′NG↑A-A-T-T-C-N-N-C-C-T-A-G↓G-N-5′5′NG↑G-A-T-C-C-N-C-A-Pu↓Py-T-G-5′5′G-TPy↑Pu-A-C-T-T-C-G-A↓A-5′5′A↑A-GC-T-TN-G-G-C↓C-N-5′5′N-C↑CG-G-NEcoRⅠ Bacillus Hemophilus Hemophilus Hemophilus
第四节
小
结
1. 降解核酸的不同酶 2. 核苷酸的从头合成过程的要点（包括嘌呤 和嘧啶） 3. 嘌呤和嘧啶环中的原子来源 4. 补救途径的意义
பைடு நூலகம்
嘌呤的降解
• 不同生物内的嘌呤碱的降解酶系不同，所 以代谢产物不同，代谢途径也不尽相同。 1. 腺嘌呤→次黄嘌呤→（鸟嘌呤→ ）黄嘌 呤→尿酸→尿囊素→尿囊酸→尿素 →NH3+CO2 不同的生物代谢产物不同。 2. 嘌呤的降解过程还可以在核酸或者核苷酸 水平上进行。 3. 图解
图
解
嘧啶的降解
• 不同生物的嘧啶分解过程不尽相同，降解 过程如下：
第三节
核苷酸的生物合成
一．核苷酸的生物合成途径 二．核糖核苷酸的生物合成 三．脱氧核糖核苷酸的生物合成 四．单核苷酸与多磷酸核苷酸的转化
核苷酸的生物合成途径
1. 核苷酸的从头合成：由氨基酸、磷酸戊糖、 二氧化碳和氨等小分子化合物合成核苷酸。 2. 补救合成途径：由核苷和碱基直接合成核 苷酸。 3. 通常情况下，核苷酸的合成都是启用第一 途径，如果受阻，就启动第二途径。
嘧啶核苷酸的形成
嘧啶的从头合成途径 嘧啶的补救合成途径
嘧啶的从头合成途径
1. 嘧啶环中原子的来源 2. 嘧啶从头合成的图示 3. 嘧啶从头合成的要点
嘧啶环中原子的来源
嘧啶从头合成的图示
嘧啶从头合成的要点
1. 嘧啶核苷酸的合成先组装嘧啶环，然后与 磷酸核糖结合，与嘌呤核苷酸生成恰好相 反； 2. 天冬氨酸和氨甲酰磷酸反应，脱水成环， 脱氢成乳清酸； 3. PRPP依旧提供磷酸核糖，与乳清酸形成 尿苷酸； 4. 胞嘧啶核苷酸在尿嘧啶三磷酸基础上形成 的。
核糖核苷酸的生物合成
1. 嘌呤核苷酸的形成 2. 嘧啶核苷酸的形成
嘌呤核苷酸的形成
· · a. b. · · 嘌呤核苷酸中元素的来源 从头合成过程： IMP的合成 AMP、GMP的合成 补救合成途径 嘌呤核苷酸合成的要点
IMP的合成
AMP、GMP的合成
嘌呤核苷酸中元素的来源
补救合成途径
嘌呤核苷酸合成的要点
第十章 核酸降解与核苷酸生物合 成
第一节 第二节 第三节 第四节 核酸的降解 核苷酸的降解 核苷酸的生物合成 小 结
第一节
一．概述 二．核酸酶的种类
核酸的降解
概
•
1. 2. 3. 4. 5. 6.
述
核酸酶促降解产物核苷酸及其衍生物，在代谢 上非常重要： 核苷酸是核酸生物合成的前体； 某些核苷酸及其衍生物是很多生物合成过程中 的重要中间物，比如UDPG等等； 腺苷酸是生物体中重要的辅因子，比如NAD+、 FAD等等； 某些核苷酸是重要的中间代谢调节物质，如 cAMP 等等； 肌苷酸和鸟苷酸是强力的助鲜剂； ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物。
第二节
一．核苷酸的降解 二．嘌呤的降解 三．嘧啶的降解
核苷酸的降解
核苷酸的降解
• 核苷酸水解掉磷酸基就就会变成核苷，生 物体内广泛存在的磷酸单酯酶和核苷酸酶 可以催化这个反应。 • 核苷酸+水+核苷酸酶→ → →核苷+磷酸 • 核苷在核苷酶的作用下继续分解： 1. 核苷+磷酸（核苷磷酸化酶）←→碱基+戊 糖-1-磷酸； 2. 核苷+水*（核苷水解酶）→ → →碱基+戊 糖