生物化学第六章
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生物化学第六章酶
邻近效应与定向排列：
3.表面效应使底物分子去溶剂化 酶的活性中心多是酶分子内部的疏水“口袋”， 酶反应在此疏水环境中进行，使底物分子脱溶剂 化 (desolvation)，排除周围大量水分子对酶和底 物分子中功能基团的干扰性吸引和排斥，防止水
化膜的形成，利于底物与酶分子的密切接触和结
合。这种现象称为表面效应(surface effect)。
维生素B2（核黄素）
维生素B2（核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸 维生素B12 生物素 吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸
辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基 (prosthetic group)。
辅基和酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超 滤等方法将其除去，在反应中不能离开酶蛋
白，如FAD、FMN、生物素等。
酶原激活的生理意义 避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化， 并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证 体内代谢正常进行。
有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要
时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催
化作用。
第三节 酶的作用机制
（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能
酶和一般催化剂一样，加速反应的作 用都是通过降低反应的活化能 (activation energy) 实现的。 活化能：底物分子从初态转变到活化 态所需的能量。
2.邻近效应与定向排列使诸底物正确定位于 酶的活性中心 酶在反应中将诸底物结合到酶的活性中心，使它 们相互接近并形成有利于反应的正确定向关系。 这种邻近效应(proximity effect)与定向排列 (orientation arrange)实际上是将分子间的反应变 成类似于分子内的反应，从而提高反应速率。
人民卫生出版社《生物化学》第六章 生物氧化
⊿Gº’ = -nF ⊿Eº'
n：传递电子数；F：法拉第常数
➢ 合成1摩尔ATP 需能量约30.5kJ
偶联部位
NADH~CoQ CoQ~Cytc Cyta-a3~O2
电位变化 (∆E0')
0.36V 0.21V 0.53V
自由能变化 (∆G0')
69.5KJ/mol 40.5KJ/mol 102.3KJ/mol
三、NADH和FADH2是呼吸链的电子供体
1、NADH氧化呼吸链 NADH →复合体Ⅰ→CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
2、琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸 →复合体Ⅱ →CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
呼吸链各组分的排列顺序的实验依据
➢ 标准氧化还原电位 ➢ 特异抑制剂阻断 ➢ 还原状态呼吸链缓慢给氧 ➢ 将呼吸链拆开和重组
生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
➢ 反应环境温和，酶促反应逐步进 行，能量逐步释放，能量容易捕 获，ATP生成效率高。
体外氧化
➢ 能量突然释放。
➢ 通过加水脱氢反应使物质能间接 获得氧；脱下的氢与氧结合产生 H2O，有机酸脱羧产生CO2。
➢ 物质中的碳和氢直接氧 结合生成CO2和H2O 。
生物氧化的一般过程
胞液侧 4H+
2H+ 4H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
Q
Ⅰ
--
NADH+H+
NAD+
Ⅱ
-
延胡索酸
琥珀酸
Ⅳ
Ⅲ- - -
生物化学第六章 糖类代谢
O
H
OH
HO
H
HO
H
H
OH
OH
CH2OH
HO H OH
H
H
OH H
OH OH
核糖(ribose) ——戊醛糖
O
H
OH
H
OH
H
OH
OH
HOH 2C
O OH
H H
HH
HO
OH
2. 寡糖 能水解生成2-20个分子单糖的糖，各单
糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。
常见的几种二糖有
麦芽糖 (maltose) 葡萄糖 — 葡萄糖 还原糖
ATP ADP
G-6-P
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
ⅱ放能阶段
⑨2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸
烯醇化酶
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
催化此反应的酶是烯醇化酶，它在结合底物前必 须先结合2价阳离子如Mg2+、Mn2+，形成复合物， 才能表现出活性。该酶的相对分子量为85000，氟 化物是该酶强烈的抑制剂，原因是氟与Mg2+和无 机磷酸结合形成一个复合物，取代了酶分子上 Mg2+的位置，从而使酶失活。
Glu
ATP ADP
G-6-P
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
ⅱ放能阶段
⑥3-磷酸甘油醛氧化成1,3-二磷酸甘油酸
生成1分子 NADH+H+
H
OH
HO
H
HO
H
H
OH
OH
CH2OH
HO H OH
H
H
OH H
OH OH
核糖(ribose) ——戊醛糖
O
H
OH
H
OH
H
OH
OH
HOH 2C
O OH
H H
HH
HO
OH
2. 寡糖 能水解生成2-20个分子单糖的糖，各单
糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。
常见的几种二糖有
麦芽糖 (maltose) 葡萄糖 — 葡萄糖 还原糖
ATP ADP
G-6-P
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
ⅱ放能阶段
⑨2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸
烯醇化酶
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
催化此反应的酶是烯醇化酶，它在结合底物前必 须先结合2价阳离子如Mg2+、Mn2+，形成复合物， 才能表现出活性。该酶的相对分子量为85000，氟 化物是该酶强烈的抑制剂，原因是氟与Mg2+和无 机磷酸结合形成一个复合物，取代了酶分子上 Mg2+的位置，从而使酶失活。
Glu
ATP ADP
G-6-P
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
ⅱ放能阶段
⑥3-磷酸甘油醛氧化成1,3-二磷酸甘油酸
生成1分子 NADH+H+
生物化学课件第六章 酶(化学)
相对专一性
酶的专一性
结构专一性
（表6-3）
绝对专一性
立体异构专一性
7
相对专一性（relative specificity）
①族专一性（基团专一性） A — B 作用于一类或一些结构很相似的底物。
②键专一性 CAH2—OHB
α-葡萄糖
5
OH
苷酶
OHO
O
1
O
R
+H2O
OH
酯酶：R—C—O—R′ + H2O
脂肪（：水）水解酶
16
（二）酶的命名
2、惯用名： 通常只取一个较重要的底物名称和作用方式。
乳酸：NAD+氧化还原酶
乳酸脱氢酶
对于催化水解反应的酶一般在酶的名称上省去反应类 型。如水解蛋白的酶称蛋白酶，水解淀粉的酶叫？？
有时为了区分同一类酶还在前面加上来源。 如胃 蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等
17
氧转水 裂异合
12
（一）酶的分类：
1. 氧化还原酶：催化氧化还原反应的酶。
AH2 + B
A + BH2
（1）脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应。
（2）氧化酶类 ①催化底物脱氢，氧化生成H2O2： ②催化底物脱氢，氧化生成H2O：
（3）过氧化物酶
（4）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）
13
（一）酶的分类
1个 Fe3+ 每秒能催化6×10-4个 H2O2的分解
同一反应，酶催化反应的速度比一般催化剂的反应
速度要大106～1013倍(表6-1）。
6
2．酶的特性：——生物催化剂
（1）催化效率极高
（2）高度的专一性：
酶对底物具有严格的选择性称为酶的专一（特异）性。 如：蛋白酶只能催化蛋白质的水解，酯酶？？ 淀粉酶？？
生物化学-第六章 脂类代谢
四、脂类的主要生理功能
分类 含量 分布 生理功能 1. 储脂供能 2. 提供必需脂酸 脂肪组织、 3. 促脂溶性维生素吸收 血浆 4. 热垫作用 5. 保护垫作用 6. 构成血浆脂蛋白
生物膜、 神经、 血浆
脂肪
95﹪
类脂
5﹪
1. 维持生物膜的结构和功能 2. 胆固醇可转变成类固醇激 素、 维生素、胆汁酸等 3. 构成血浆脂蛋白
（二）动物体内重要脂肪酸
习惯名称 乙酸 月桂酸 肉豆蔻酸 软脂酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸 十二碳脂酸 十四碳脂酸 十六碳脂酸 十八碳脂酸 十八碳一烯酸 十八碳二烯酸 十八碳三烯酸 系统名称 碳原子数 双键数 2 12 14 16 18 18 18 18 3 4 5 0 0 0 0 0 1 2 3 9 9,12 9,12,15 9 18：1Δ9C
+ H2NCH2COOH CH2CONHCH2COOH
苯乙尿酸
CH3CH CH2CH CH2COOH 2COOH H2 CH
2 2
β
α
β
α
（二）脂肪酸一般氧化分解过程
四个阶段：
P402
1、脂肪酸激活(线粒体外膜)：RCOOH →RCOSCOA
2、脂酰COA转运（10C以上）： RCOSCOA 肉毒碱 RCOSCOA
脂肪动员过程
ATP 脂解激素-受体 +
G蛋白
+
AC
cAMP +
HSLa(无活性) PKA
HSLb(有活性)
甘油一酯
甘油二酯脂肪酶 FFA
甘油二酯
FFA
甘油三酯
甘油一酯脂肪酶 FFA
甘油
AC：腺苷酸环化酶 PKA ：蛋白激酶A
【生物化学】第六章 酶促反应动力学
2
本章纲要
一、化学动力学基础 二、底物浓度对酶反应速度的影响 三、抑制剂对酶反应速度的影响 四、激活剂对酶反应速度的影响 五、温度对酶反应速度的影响 六、pH对酶反应速度的影响
一、化学动力学基础
了解反应速率及其测定 反应分子数和反应级数
一、化学动力学基础
㈠ 反应速率及其测定
单位时间内反应物的减少量或生成物的增加量用瞬时速率表示, 单位: 浓度/时间,研究酶反应速度以酶促反应的初速度为准。
第六章 酶促反应动力学
Enzyme kinetics
概述
研究酶促反应的速率以及影响此速率的各 种因素的科学,是酶工程中的重要内容
研究酶结构和功能的关系以及酶的作用机 制，需要动力学提供实验数据
发挥酶促反应的高效率，寻找最为有利的 反应条件
酶在代谢中的作用和某些药物的作用机制 具有理论研究的意义和实践价值
C是反应物的浓度变化, K为速率常数，是时间的倒数 基元反应:反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应。
一、化学动力学基础
2. 反应级数：实验测得的表示反应速率与反应浓度之间关系的概念。 对于基元反应
1.一级反应单分子反应符合V=KC的反应
蔗糖+水
葡萄糖+果糖 V=KC蔗糖C水
由于水的浓度变化影响可忽略（非限制性因素）则V=KC蔗糖
二、底物浓度对酶反应速度的影响
㈠ 中间络合物学说
L.米歇利斯和L.M.门腾(1913)基于酶被底 物饱和的现象，提出“中间产物”学说:
酶与底物反应时，通过特异识别作用，先 形成酶底物复合物，然后再形成产物和酶分 子，酶分子重新结合底物。
该学说已得到大量实验证实
012345678
80
60
本章纲要
一、化学动力学基础 二、底物浓度对酶反应速度的影响 三、抑制剂对酶反应速度的影响 四、激活剂对酶反应速度的影响 五、温度对酶反应速度的影响 六、pH对酶反应速度的影响
一、化学动力学基础
了解反应速率及其测定 反应分子数和反应级数
一、化学动力学基础
㈠ 反应速率及其测定
单位时间内反应物的减少量或生成物的增加量用瞬时速率表示, 单位: 浓度/时间,研究酶反应速度以酶促反应的初速度为准。
第六章 酶促反应动力学
Enzyme kinetics
概述
研究酶促反应的速率以及影响此速率的各 种因素的科学,是酶工程中的重要内容
研究酶结构和功能的关系以及酶的作用机 制，需要动力学提供实验数据
发挥酶促反应的高效率，寻找最为有利的 反应条件
酶在代谢中的作用和某些药物的作用机制 具有理论研究的意义和实践价值
C是反应物的浓度变化, K为速率常数，是时间的倒数 基元反应:反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应。
一、化学动力学基础
2. 反应级数：实验测得的表示反应速率与反应浓度之间关系的概念。 对于基元反应
1.一级反应单分子反应符合V=KC的反应
蔗糖+水
葡萄糖+果糖 V=KC蔗糖C水
由于水的浓度变化影响可忽略（非限制性因素）则V=KC蔗糖
二、底物浓度对酶反应速度的影响
㈠ 中间络合物学说
L.米歇利斯和L.M.门腾(1913)基于酶被底 物饱和的现象，提出“中间产物”学说:
酶与底物反应时，通过特异识别作用，先 形成酶底物复合物，然后再形成产物和酶分 子，酶分子重新结合底物。
该学说已得到大量实验证实
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基础生物化学第6章
FAD(FMN)H2
类别：黄素脱氢酶类（如NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶）
需氧脱氢酶类（如L—氨基酸氧化酶）
加单氧酶（如赖氨酸羟化酶）
铁硫蛋白
特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和
S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成 Fe—S中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残 基的巯基与蛋白质相连结。 +e
NO2
• 离子载体
短杆菌肽等
• 解偶联蛋白
NADH 鱼藤酮 安密妥 FMN Fe-S
电 子 传 递 抑 制 剂
复合物 I
琥珀酸
FMN
Fe-S
CoQ
Cyt b
复合物 II
抗霉素A
复合物 III
Fe-S Cyt c1 Cyt c Cyt aa3
氰化物 CO
复合物 IV
O2
化学渗透假说示意图
+++++++++
电 子 传 递 链 中 各 中 间 体 的 顺 序
NADH
FMN
复合物 I
NADH 脱氢酶
Fe-S
琥珀酸等
FMN
Fe-S
CoQ
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
Cyt b
复合物 III
Fe-S
辅酶Q-细胞色素 还原酶
Cyt c1
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3
细胞色素C 还原酶
O2
呼吸链中电子传递时自由能的下降
NADH呼吸链
还原型代 谢底物
MH2
NAD+
FMNH2
CoQ
2Fe2+
细胞色素
类别：黄素脱氢酶类（如NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶）
需氧脱氢酶类（如L—氨基酸氧化酶）
加单氧酶（如赖氨酸羟化酶）
铁硫蛋白
特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和
S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成 Fe—S中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残 基的巯基与蛋白质相连结。 +e
NO2
• 离子载体
短杆菌肽等
• 解偶联蛋白
NADH 鱼藤酮 安密妥 FMN Fe-S
电 子 传 递 抑 制 剂
复合物 I
琥珀酸
FMN
Fe-S
CoQ
Cyt b
复合物 II
抗霉素A
复合物 III
Fe-S Cyt c1 Cyt c Cyt aa3
氰化物 CO
复合物 IV
O2
化学渗透假说示意图
+++++++++
电 子 传 递 链 中 各 中 间 体 的 顺 序
NADH
FMN
复合物 I
NADH 脱氢酶
Fe-S
琥珀酸等
FMN
Fe-S
CoQ
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
Cyt b
复合物 III
Fe-S
辅酶Q-细胞色素 还原酶
Cyt c1
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3
细胞色素C 还原酶
O2
呼吸链中电子传递时自由能的下降
NADH呼吸链
还原型代 谢底物
MH2
NAD+
FMNH2
CoQ
2Fe2+
细胞色素
生物化学第六章 生物氧化(共77张PPT)
O O- P
O-
O O P O-
O-
NH2
N
N
焦磷酸
ATP（三磷酸腺苷） 千卡/摩尔
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
（3）烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸
千卡/摩尔
2.氮磷键型
O
NH
PO
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
利用专一性电子传递抑制剂选择性的阻断呼吸 链中某个传递步骤，再测定链中各组分的氧化-还原 状态情况，是研究电子传递中电子传递体顺序的一 种重要方法。
2、常用的几种电子传递抑制剂及其作用部位
（1）鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素：其作用是阻断电子在NADH— Q还原酶内的传递，所以阻断了电子由NADH向CoQ的传递。
3．生成二氧化碳的氧化反应
（1）直接脱羧作用 氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶的催化下，直接
从分子中脱去羧基。例如丙酮酸的脱羧。 （2）氧化脱羧作用
氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化脱
羧酶的催化下，在脱羧的同时，也发生氧化（脱氢）作用。 例如苹果酸的氧化脱羧生成丙酮酸。
第二节、生物能及其存在形式
4、复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶
功能：将电子从细胞色素c传递给氧
复合体IV
还原型Cytc → CuA→a→a3→CuB
→O2
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
复 合 体 Ⅳ 的 电 子 传 递 过 程
Cytc
e-
胞液侧
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苷酸酶的进一步作用水解为核苷和
磷酸，被肠粘膜细胞吸收。
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生物化学第六章
一、核酸的生物降解（续）
肠粘膜细胞中的核苷进一步被水 解戊糖和碱基，戊糖被吸收后 参加体内糖代谢，嘌呤碱和嘧 啶碱绝大部分被分解为尿酸等 物质排出体外。
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生物化学第六章
核酸酶(Nuclease)
核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水 解酶，包括核糖核酸酶(RNase)和 脱氧核糖核酸酶(DNase)，其中能 水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又 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)。
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生物化学第六章
痛风治疗
n 治疗痛风的原则是：合理的饮食控 制；充足的水分摄入；规律的生活 制度；适当的体育活动；有效的药 物治疗；定期的健康检查。
n 饮食治疗[每日嘌呤摄入量不超过 150mg]。
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生物化学第六章
常见食物的嘌呤含量范围
n 每100克食物嘌呤含量小于50毫克为低嘌 呤的有：
分 解
生物化学第六章
•AMP/GMP
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解 次
黄 嘌 呤 的 分
生物化学第六章
•[ ]
尿酸生成
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生物化学第六章
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嘌
呤
核
总苷 酸
结
的 分
解
代
谢
生物化学第六章
•
•尿 酸
•尿囊素
•尿囊 酸
•尿 素 •氨 [铵]
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酸 的 分 解 产 物 不 同
不 同 生 物 嘌 呤 核 苷
解核 苷 酸 及 核 苷 分
生物化学第六章
•
•一、嘌呤核苷酸的降解
•主 要 •主要
•动物中基 本不发生
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•主要
生物化学第六章
嘌呤碱的分解
n 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。而其他生物可以分解嘌呤 为多种不同产物。
2、从头合成或由磷酸戊糖先和尚未完 成的Pu或Py环结合，在未完成的环上 添加必要的部分，然后闭合成环— De novo Synthesis。
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生物化学第六章
一、嘌呤核苷酸的从头合成
碳14标记的HCOOH和氮15标记的氨基酸与 鸽肝匀浆物共培养，得到Pu环各元素 的来源，1950s由J.Buchanan和 G.Robert Greenberg提出 Hypoxanthine de novo synthesis 假说，并证明Hypoxanthine Nt是 Ade-Nt及Gua-Nt合成的前体。
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生物化学第六章
二、核苷酸的生化作用
n 1、构成核酸的基本单位 n 2、储存能量,三磷酸核苷酸[ATP、CTP、GTP、
UTP等] n 3、参与代谢和生理调节：许多代谢过程受
到体内ATP、ADP或AMP水平的调节,cAMP(或 cGMP)是多种激素调节作用的第二信使 n 4、组成辅酶,如腺苷酸可作为NAD＋、NADP＋、 FMN、FAD及CoA等的组成成分。
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生物化学第六章
嘌呤碱的分解
n 嘌呤碱的分解首先是在各种脱 氨酶的作用下脱去氨基 。Ade 和Gua分别生成次黄嘌呤和黄嘌 呤，进一步代谢生成尿酸。
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生物化学第六章
嘌呤分解中的脱氨作用
n 脱氨作用可以在核苷或核苷酸的水平 上进行。动物组织腺嘌呤脱氨酶含量 极少，而腺嘌呤核苷脱氨酶及腺嘌呤 核苷酸脱氨酶的活性较高，因此腺嘌 呤的脱氨分解主要在核苷或核苷酸水 平上进行。鸟嘌呤脱氨酶分布广，脱 氨分解主要在该酶的作用下进行。
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生物化学第六章
高嘌呤食物
n ① 豆类及蔬菜类：黄豆、扁豆、紫菜、香菇。
② 肉类：肝（猪肝、牛肝、鸡肝、鸭肝、鹅肝）、
肠（猪肠、牛肠、鸡肠、鸭肠、鹅肠）、心（猪心、
牛心、鸡心、鸭心、鹅心）、肚与胃（猪肝、牛肝、
鸡胃、鸭胃、鹅胃）、肾（猪肾、牛肾）、肺脑、
胰、肉脯、浓肉汁、肉馅等。
③ 水产类：鱼类（鱼皮、鱼卵、鱼干、沙丁鱼、风
n 核苷酸抗代谢(antimetaboite)是指一些 人工合成的在结构上分别与嘌呤、嘧啶 及其核苷或核苷酸、氨基酸和叶酸等类 似的化合物，它们可以竞争性抑制的方 式抑制核酸与蛋白质的生物合成。
n 肿瘤、病毒的合成十分旺盛，这些核苷 酸抗代谢物可作为抗肿瘤、抗病毒药物 应用于临床。
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生物化学第六章
核苷酸合成与疾病治疗
n 许多化疗试剂的靶是核苷酸合成途 径的酶。肿瘤细胞比绝大多数正常 细胞生长快，需要合成更多的核苷 酸作为DNA和RNA合成的前体，因此 较正常细胞对核苷酸合成抑制剂更 为敏感。一系列化疗试剂通过抑制 核苷酸合成途径的一个或多个酶起 作用。
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生物化学第六章
二、核苷酸的补救合成途径
核苷酸抗代谢物
n 嘌呤类似物 n 嘧啶类似物 n 核苷类似物 n 谷氨酰胺和天冬氨酸类似物 n 叶酸类似物
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生物化学第六章
第二节
嘌呤核苷酸的生物合成
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生物化学第六章
概述
可以通过两条完全不同的途径进行，
1、补救途径由现成的核苷或游离的碱 基、磷酸、戊糖在酶的作用下直接合 成Nt—Salvage Pathway
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生物化学第六章
一、核酸的生物降解
食物中的核酸与蛋白质结合为 Nucleoprotein的形式，在胃中受 胃 酸 作 用 水 解 为 NA 和 Proteins ， NA 在 小 肠 被 胰 Nuclease[ 包 括 DNase 、 RNase] 和 肠 液 中 多 核 苷 酸酶作用降解为单核苷酸，通过核
生物化学第六章
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2020/11/26
生物化学第六章
教学目标
n 1、了解核酸的生物降解 n 2、熟悉核苷酸的降解 n 3、了解核苷酸代谢与疾病 n 4、了解嘌呤核苷酸的生物合成 n 5、了解嘧啶核苷酸的生物合成 n 6、了解脱氧核苷酸的生物合成
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生物化学第六章
第一节
核苷酸的分解代谢
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生物化学第六章
概述
生物体普遍存在的磷酸单酯酶或 核苷酸酶可催化核苷酸的水解， 而特异性强的磷酸单酯酶只能水 解3’-Nt或5’-Nt。
催化核苷水解的酶有2类，即核 苷磷酸化酶和核苷水解酶
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生物化学第六章
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•局限，只对核 糖Ns发生作用
•广泛存在， 反应可逆
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生物化学第六章
尿嘧啶、胞嘧啶分解
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生物化学第六章
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•
胸 腺 嘧 啶 的 分 解
生物化学第六章
嘧啶分解
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生物化学第六章
嘧啶还原途径的分解
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生物化学第六章
嘧啶氧化途径的分解
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生物化学第六章
三、核苷酸抗代谢antimetaboite
生物化学第六章
•
尿酸与疾病
嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝脏、小肠及肾脏 中进行。生理情况下嘌呤合成与分解处于相对 平衡状态，尿酸的生成与排泄也较恒定。正常 人血浆中尿酸含量约0.12-0.36mmol/L，男性平 均0.27mmol/L ，女性平均0.21mmol/L 。当体 内核酸大量分解(白血病、恶性肿瘤等)或食入 高嘌呤食物时，血中尿酸水平升高，超过 0.48mmol/L时，尿酸盐过饱和形成结晶，沉积 于关节、软组织、软骨及肾等处，而导致关节 炎、尿路结石及肾疾患，称为痛风症。
嘌呤核苷酸的补救合成有两条途径：
第1种是通过特异的磷酸核糖转移酶的 作用，由PRPP提供磷酸核糖，使游离 的嘌呤碱发生磷酸核糖化作用而生成 嘌呤核苷酸。（较重要）
第2种是嘌呤核苷在5-羟基发生磷酸化 生成嘌呤核苷酸。
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生物化学第六章
嘌呤核苷酸的补救合成
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生物化学第六章
嘌呤核苷酸的补救合成的酶
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生物化学第六章
痛风(Gout)
嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸，溶解
性很差，易形成尿酸钠结晶，沉积于
关节、软组织、软骨甚至肾脏等处，
也可形成尿酸的尿路结石。沉积于男
性关节腔的尿酸钠结晶被吞噬细胞吞
噬，尿酸钠通过氢键与溶酶体膜作用，
破坏溶酶体，释放的水解酶及蛋白因
子使局部生成较多致炎物质，引起痛
风性关节炎—痛风。
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生物化学第六章
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体痛 风 的 尿 酸 钠 晶
生物化学第六章
•
痛风检测
诊断痛风最简便而有价值的实验室检查是血 尿酸测定。血尿酸升高是诊断痛风最直接的 实验室检查依据，也是确诊的必备条件。急 性发作期绝大多数病人血清尿酸含量升高。 一般采用尿酸酶法测定。除血尿酸测定外， 也可测定尿酸含量，关节腔穿刺检查，血、 尿常规检查，血沉检查，痛风石内容物检查， X线摄片检查。
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生物化学第六章
嘌呤核苷酸的从头合成原料
-D-ribose-5-P, ATP, Gln, Asp, Gly，GTP,一碳单位, CO2等。
另需辅助因子： Mg2+, Mn2+, NAD+, FH4
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生物化学第六章
嘌呤环元素的来源
•“一碳”
磷酸，被肠粘膜细胞吸收。
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生物化学第六章
一、核酸的生物降解（续）
肠粘膜细胞中的核苷进一步被水 解戊糖和碱基，戊糖被吸收后 参加体内糖代谢，嘌呤碱和嘧 啶碱绝大部分被分解为尿酸等 物质排出体外。
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生物化学第六章
核酸酶(Nuclease)
核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水 解酶，包括核糖核酸酶(RNase)和 脱氧核糖核酸酶(DNase)，其中能 水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又 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)。
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生物化学第六章
痛风治疗
n 治疗痛风的原则是：合理的饮食控 制；充足的水分摄入；规律的生活 制度；适当的体育活动；有效的药 物治疗；定期的健康检查。
n 饮食治疗[每日嘌呤摄入量不超过 150mg]。
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生物化学第六章
常见食物的嘌呤含量范围
n 每100克食物嘌呤含量小于50毫克为低嘌 呤的有：
分 解
生物化学第六章
•AMP/GMP
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解 次
黄 嘌 呤 的 分
生物化学第六章
•[ ]
尿酸生成
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生物化学第六章
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嘌
呤
核
总苷 酸
结
的 分
解
代
谢
生物化学第六章
•
•尿 酸
•尿囊素
•尿囊 酸
•尿 素 •氨 [铵]
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酸 的 分 解 产 物 不 同
不 同 生 物 嘌 呤 核 苷
解核 苷 酸 及 核 苷 分
生物化学第六章
•
•一、嘌呤核苷酸的降解
•主 要 •主要
•动物中基 本不发生
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•主要
生物化学第六章
嘌呤碱的分解
n 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。而其他生物可以分解嘌呤 为多种不同产物。
2、从头合成或由磷酸戊糖先和尚未完 成的Pu或Py环结合，在未完成的环上 添加必要的部分，然后闭合成环— De novo Synthesis。
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生物化学第六章
一、嘌呤核苷酸的从头合成
碳14标记的HCOOH和氮15标记的氨基酸与 鸽肝匀浆物共培养，得到Pu环各元素 的来源，1950s由J.Buchanan和 G.Robert Greenberg提出 Hypoxanthine de novo synthesis 假说，并证明Hypoxanthine Nt是 Ade-Nt及Gua-Nt合成的前体。
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生物化学第六章
二、核苷酸的生化作用
n 1、构成核酸的基本单位 n 2、储存能量,三磷酸核苷酸[ATP、CTP、GTP、
UTP等] n 3、参与代谢和生理调节：许多代谢过程受
到体内ATP、ADP或AMP水平的调节,cAMP(或 cGMP)是多种激素调节作用的第二信使 n 4、组成辅酶,如腺苷酸可作为NAD＋、NADP＋、 FMN、FAD及CoA等的组成成分。
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生物化学第六章
嘌呤碱的分解
n 嘌呤碱的分解首先是在各种脱 氨酶的作用下脱去氨基 。Ade 和Gua分别生成次黄嘌呤和黄嘌 呤，进一步代谢生成尿酸。
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生物化学第六章
嘌呤分解中的脱氨作用
n 脱氨作用可以在核苷或核苷酸的水平 上进行。动物组织腺嘌呤脱氨酶含量 极少，而腺嘌呤核苷脱氨酶及腺嘌呤 核苷酸脱氨酶的活性较高，因此腺嘌 呤的脱氨分解主要在核苷或核苷酸水 平上进行。鸟嘌呤脱氨酶分布广，脱 氨分解主要在该酶的作用下进行。
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生物化学第六章
高嘌呤食物
n ① 豆类及蔬菜类：黄豆、扁豆、紫菜、香菇。
② 肉类：肝（猪肝、牛肝、鸡肝、鸭肝、鹅肝）、
肠（猪肠、牛肠、鸡肠、鸭肠、鹅肠）、心（猪心、
牛心、鸡心、鸭心、鹅心）、肚与胃（猪肝、牛肝、
鸡胃、鸭胃、鹅胃）、肾（猪肾、牛肾）、肺脑、
胰、肉脯、浓肉汁、肉馅等。
③ 水产类：鱼类（鱼皮、鱼卵、鱼干、沙丁鱼、风
n 核苷酸抗代谢(antimetaboite)是指一些 人工合成的在结构上分别与嘌呤、嘧啶 及其核苷或核苷酸、氨基酸和叶酸等类 似的化合物，它们可以竞争性抑制的方 式抑制核酸与蛋白质的生物合成。
n 肿瘤、病毒的合成十分旺盛，这些核苷 酸抗代谢物可作为抗肿瘤、抗病毒药物 应用于临床。
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生物化学第六章
核苷酸合成与疾病治疗
n 许多化疗试剂的靶是核苷酸合成途 径的酶。肿瘤细胞比绝大多数正常 细胞生长快，需要合成更多的核苷 酸作为DNA和RNA合成的前体，因此 较正常细胞对核苷酸合成抑制剂更 为敏感。一系列化疗试剂通过抑制 核苷酸合成途径的一个或多个酶起 作用。
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生物化学第六章
二、核苷酸的补救合成途径
核苷酸抗代谢物
n 嘌呤类似物 n 嘧啶类似物 n 核苷类似物 n 谷氨酰胺和天冬氨酸类似物 n 叶酸类似物
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生物化学第六章
第二节
嘌呤核苷酸的生物合成
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生物化学第六章
概述
可以通过两条完全不同的途径进行，
1、补救途径由现成的核苷或游离的碱 基、磷酸、戊糖在酶的作用下直接合 成Nt—Salvage Pathway
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生物化学第六章
一、核酸的生物降解
食物中的核酸与蛋白质结合为 Nucleoprotein的形式，在胃中受 胃 酸 作 用 水 解 为 NA 和 Proteins ， NA 在 小 肠 被 胰 Nuclease[ 包 括 DNase 、 RNase] 和 肠 液 中 多 核 苷 酸酶作用降解为单核苷酸，通过核
生物化学第六章
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2020/11/26
生物化学第六章
教学目标
n 1、了解核酸的生物降解 n 2、熟悉核苷酸的降解 n 3、了解核苷酸代谢与疾病 n 4、了解嘌呤核苷酸的生物合成 n 5、了解嘧啶核苷酸的生物合成 n 6、了解脱氧核苷酸的生物合成
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生物化学第六章
第一节
核苷酸的分解代谢
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生物化学第六章
概述
生物体普遍存在的磷酸单酯酶或 核苷酸酶可催化核苷酸的水解， 而特异性强的磷酸单酯酶只能水 解3’-Nt或5’-Nt。
催化核苷水解的酶有2类，即核 苷磷酸化酶和核苷水解酶
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生物化学第六章
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•局限，只对核 糖Ns发生作用
•广泛存在， 反应可逆
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生物化学第六章
尿嘧啶、胞嘧啶分解
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生物化学第六章
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胸 腺 嘧 啶 的 分 解
生物化学第六章
嘧啶分解
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生物化学第六章
嘧啶还原途径的分解
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生物化学第六章
嘧啶氧化途径的分解
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生物化学第六章
三、核苷酸抗代谢antimetaboite
生物化学第六章
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尿酸与疾病
嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝脏、小肠及肾脏 中进行。生理情况下嘌呤合成与分解处于相对 平衡状态，尿酸的生成与排泄也较恒定。正常 人血浆中尿酸含量约0.12-0.36mmol/L，男性平 均0.27mmol/L ，女性平均0.21mmol/L 。当体 内核酸大量分解(白血病、恶性肿瘤等)或食入 高嘌呤食物时，血中尿酸水平升高，超过 0.48mmol/L时，尿酸盐过饱和形成结晶，沉积 于关节、软组织、软骨及肾等处，而导致关节 炎、尿路结石及肾疾患，称为痛风症。
嘌呤核苷酸的补救合成有两条途径：
第1种是通过特异的磷酸核糖转移酶的 作用，由PRPP提供磷酸核糖，使游离 的嘌呤碱发生磷酸核糖化作用而生成 嘌呤核苷酸。（较重要）
第2种是嘌呤核苷在5-羟基发生磷酸化 生成嘌呤核苷酸。
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生物化学第六章
嘌呤核苷酸的补救合成
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生物化学第六章
嘌呤核苷酸的补救合成的酶
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生物化学第六章
痛风(Gout)
嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸，溶解
性很差，易形成尿酸钠结晶，沉积于
关节、软组织、软骨甚至肾脏等处，
也可形成尿酸的尿路结石。沉积于男
性关节腔的尿酸钠结晶被吞噬细胞吞
噬，尿酸钠通过氢键与溶酶体膜作用，
破坏溶酶体，释放的水解酶及蛋白因
子使局部生成较多致炎物质，引起痛
风性关节炎—痛风。
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生物化学第六章
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体痛 风 的 尿 酸 钠 晶
生物化学第六章
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痛风检测
诊断痛风最简便而有价值的实验室检查是血 尿酸测定。血尿酸升高是诊断痛风最直接的 实验室检查依据，也是确诊的必备条件。急 性发作期绝大多数病人血清尿酸含量升高。 一般采用尿酸酶法测定。除血尿酸测定外， 也可测定尿酸含量，关节腔穿刺检查，血、 尿常规检查，血沉检查，痛风石内容物检查， X线摄片检查。
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生物化学第六章
嘌呤核苷酸的从头合成原料
-D-ribose-5-P, ATP, Gln, Asp, Gly，GTP,一碳单位, CO2等。
另需辅助因子： Mg2+, Mn2+, NAD+, FH4
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生物化学第六章
嘌呤环元素的来源
•“一碳”