王镜岩生化第三版考研课件 第33章 核酸的降解和核苷酸的代谢

二氢乳清酸
二ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ乳清酸
乳清酸
乳清酸
乳清苷酸
乳清苷酸
尿苷酸
2、胞嘧啶核苷的合成
尿苷酸
三磷酸胞苷
细菌直接与氨作用
3、补救途径
4、嘧啶核苷酸生物合成的调节
天门冬氨酸氨甲酰转移酶的别构调节
嘧啶碱
天冬氨酸
NH3 CO2
N C
C
N
C C
-OOC
CH2 CH
+
H3N
C(U)MP
COO
嘧啶环合成后+磷酸核糖
大多数鱼类、两栖类：尿素
尿囊素酶 尿囊酸酶
尿囊酸 尿酸
尿素 尿囊素
嘌 呤 的 分 解
脱氨可发生在核苷/核苷酸水平
脱氨基酶
黄嘌呤
尿酸
OH 2 OH NH OH
HO H
N N
HNH H N N
H2O
H2O
2
O2 O
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤氧化酶
HO O
N N 核苷磷酸化酶
N N Pi 次黄嘌呤 H H2O2 H
通过放射性同位素法推断
天冬氨酸
甲酸
N1 C2
C C N 6
5 7 8 9
CO2
甘氨酸
C N N
3
4
C
甲酸
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。
（二）嘧啶核苷酸的合成途径
1、尿嘧啶核苷酸的从头合成
Gln
CO2
ADP
细菌的CPS
天冬氨酸
氨甲酰磷酸
二氢乳清酸酶
氨甲酰天冬氨酸
(三）脱氧核糖核苷酸的合成
1、在核苷二磷酸水平被还原
2、胸腺嘧啶核苷的合成
脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成
O HN O HN O N dR-P CH3
胸腺嘧啶核苷酸合成酶
O N dR-P
N5、N10 亚甲基
FH4
FH2
二氢叶酸 还原酶 Ser羟甲基 转移酶
NADP++Gly
NADPH+H++Ser
辅酶
核糖核苷酸
RNA
脱氧核糖核苷酸
嘌呤核苷酸合成补救途径
嘌呤+PRPP
磷酸核糖转移酶
A(G)MP+PPi
核苷磷酸化酶 嘌呤核苷 嘌呤+1-P-核糖 ATP 腺苷激酶 ADP
AMP
5、嘌呤核苷酸 生物合成的调节
磷酸核糖焦 磷酸激酶 转酰胺酶
腺苷酸琥珀酸 合成酶
次黄嘌呤核 苷酸脱氢酶
“从头合成”中碱基各原子来源
AMP
磷酸核糖焦磷酸激酶
转酰胺酶
5-磷酸核糖胺
5-磷酸核糖胺 合成酶
甘氨酰胺核苷酸
甘氨酰胺核苷酸
转甲酰基酶
来自甲酸（盐）
甲酰甘氨酰胺核苷酸
甲酰甘氨酰胺核苷酸
合成酶
甲酰甘氨脒核苷酸
甲酰甘氨脒核苷酸
合成酶
5-氨基-咪唑核苷酸
5-氨基-咪唑核苷酸
氨基咪唑核苷酸羧化酶
N5-羧基氨基咪唑核苷酸
核 苷 酸 的 合 成 及 相 互 关 系
3、
核糖核苷酸的还原反应
NADP+
硫氧还蛋白 还原酶
NADPH+H+
FAD
硫氧还蛋白 （还原型） SH ATP 、Mg2+ P-P-CH2 SH
硫氧还蛋白 （氧化型） S
S
O N
核糖核苷酸还原酶
P-P-CH2
O N
+ H2O
OH OH 核糖核苷二磷酸
核苷
核苷水解酶
戊糖
碱基
磷酸化酶 存在广泛
水解酶 存在于植物/微生物
催化可逆的反应
作用于核糖或 脱氧核糖核苷
反应不可逆
作用于核糖核苷
（三）嘌呤的分解
嘌呤碱包括：A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤 嘌呤的分解代谢终产物 人、猿以及鸟类、爬虫类和大多数昆虫：尿酸
其他哺乳动物、双翅目昆虫：尿囊素
尿酸酶
硬骨鱼类：尿囊酸
β-氨基异丁酸
+
3
胞嘧啶
2 +
+
2
3
3
嘧 啶 的 分 解
代谢支路
琥珀酰CoA
二、 核苷酸生物合成
（一） 嘌呤核苷酸的合成途径
甘氨酸
天冬氨酸
一碳基团 （甲酸盐） 一碳基团 （甲酸盐） 谷氨酰胺
1、次黄嘌呤核苷酸的从头合成
磷酸核糖焦磷酸激酶
5-磷酸核糖 + ATP
Mg2+
5-磷酸核糖焦磷酸 +
2H XMP
H2O
还原酶
dXMP
?
X-A.C.U.G
X-A.C.T.G (dUMP+-CH3-→dTMP)
四氢叶酸载运
2ATP (d)XMP
?
(d)XTP
2ADP
?
DNA RNA
OH H 脱氧核糖核苷二磷酸
核糖核酸还原酶系
硫氧还蛋白 硫氧还蛋白还原酶 核糖核苷酸还原酶
P-P-CH2
O
N
P-P-CH2
核糖核苷酸的还原反应
O
N
+ H2O
核糖核苷二磷酸 ATP 、Mg2+ 核糖核苷酸还原酶 SH SH 硫氧还蛋白 还原酶 S S 谷氧还蛋白 S
OH OH
OH H
脱氧核糖核苷二磷酸
第三十三章 核酸的降解和 核苷酸代谢
一、核酸和核苷酸的分解代谢
（一）核酸的解聚
核酸
核酸酶
水
核苷酸
核苷酸酶
解
磷酸
核苷
特定部位的—限制性内切酶 内切酶 DNA RNA 外切酶
外切核酸酶对核酸的水解位点
B
5´ p
B
B
B
p
B
B
B
B
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶5´ 端外切得： 3’核苷酸
蛇毒磷酸二酯酶 3´端外切得： 5’核苷酸
次黄嘌呤核苷酸
H
腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸
次黄嘌呤 核苷酸 黄嘌呤核苷酸
鸟苷酸
2、腺嘌呤核苷酸的合成
次黄嘌呤 核苷酸
腺苷酸代琥珀酸
腺苷酸代琥珀酸
腺苷酸
3、鸟嘌呤核苷酸的合成
次黄嘌呤核苷酸
黄嘌呤核苷酸
黄嘌呤核苷酸
鸟苷酸
细菌直接以氨作为氨基供体
4、由嘌呤碱和核苷合成核苷酸
“补救”途径 (脑和骨髓) 主要发生在肝 内外源 核苷 脏，常因各种 核酸分解 抑制物甚至生 理紧张导致其 碱基、Pi 中的某些酶缺 乏，影响细胞 生长。 脱氧核苷 核酸类补品原理所在 可提高康复速度 DNA “从头合成”途径（通常情况下占95%） 核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi
硫氧还蛋白
硫氧还蛋白
S
谷氧还蛋白
SH SH
谷氧还蛋白 还原酶
FAD
FADH2
GSSG
谷胱甘肽 还原酶
2GSH
NADPH+H+
NADP+
核糖核苷酸还原酶示意图
底物特异性 调节位点 酶活 性 调节位点
有利于UDP和CDP还原 促进ADP和GDP还原
使其活化 使酶抑制
R1亚基
活性位点
R2亚基
R2亚基结构
限制性内切酶： 主要降解外源DNA 具有严格的碱基序列专一性 EcoRⅠ 第一个字母为大肠杆菌E.coli属名； co为种名的头两个字母； 第四个字母R表示大肠杆菌的菌株； 最后一个罗马数字表示该细菌中已分离出的 这一类酶的编号。
（二）核苷酸的分解
核苷
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
N5-羧基氨基咪唑核苷酸
5-氨基-咪唑-4-羧酸核苷酸
5-氨基-咪唑-4-羧酸核苷酸
N-琥珀-5-氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸
5-氨基咪唑-4（N-琥珀基） 甲酰胺核苷酸
延胡索酸
5-氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸
5-氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸
5-甲酰氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸
5-甲酰氨基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸
A-腺嘌呤
核糖-1-磷酸 H2O2
核糖
次黄苷 腺苷
（四）嘧啶的分解
HO H OO O CH O 乙酸 NH2 尿嘧啶 H O CH 3 HO OH H CHH H H 33 NH3 +2CO 乙酸+3NH CHNADPH+H HOO 3 NADPH+H HNH2 H2 CH2 H 胸腺嘧啶 N H H HO OH H H H CO2 CH2β-氨基异丁酸 H NADPH H H2N H NADP +CO +NH O O 2N N H NH H 2 CO22 H HOβ-丙氨酸 HH H 排出体外或进入有机酸 H 3 CO HOCO +NH 代谢。 2 3 3 2 NH