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第 33 章 核酸降解与核苷酸代谢

第 33 章 核酸降解与核苷酸代谢. 本章包括： 一．核酸和核苷酸的分解代谢 二．核苷酸的生物合成. 多种游离核苷酸的作用. 1 、活性中间物： UDP- 葡萄糖， CDP- 二酯酰甘油 ( 磷酸甘油酯合成的中间物： P268 ） 2 、 ATP 3 、 AMP 是四种重要辅酶： NAD + ， NADP + ， FAD ， CoA 的组分 4 、代谢调节物： cAMP ， cGMP （信使） 5 、核苷酸是核酸合成的前体. 一、核酸和核苷酸的分解代谢. （一）核酸水解 核酸水解是在核酸酶的作用下断开核苷酸之间的磷酸二酯键。

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第 33 章 核酸降解与核苷酸代谢

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Presentation Transcript

  1. 第33章 核酸降解与核苷酸代谢 本章包括： 一．核酸和核苷酸的分解代谢 二．核苷酸的生物合成

  2. 多种游离核苷酸的作用 1、活性中间物：UDP-葡萄糖，CDP-二酯酰甘油(磷酸甘油酯合成的中间物：P268） 2、ATP 3、AMP是四种重要辅酶：NAD+，NADP+，FAD，CoA的组分 4、代谢调节物：cAMP，cGMP（信使） 5、核苷酸是核酸合成的前体

  3. 一、核酸和核苷酸的分解代谢 （一）核酸水解 核酸水解是在核酸酶的作用下断开核苷酸之间的磷酸二酯键。 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，从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶。

  4. （二）核苷酸的降解

  5. （三）嘌呤碱的分解 嘌呤碱的分解首先在各种脱氨酶的作用下水解脱氨。脱氨作用也可以在核苷或核苷酸的水平上进行。 1、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。 2、鸟嘌呤脱氨酶分布广，脱氨分解主要在该酶的作用下进行，因此鸟嘌呤的脱氨分解主要在碱基水平上进行。

  6. 腺嘌呤核苷酸分解的三级脱氨 主要

  7. 鸟嘌呤脱氨

  8. 尿酸生成 AMP 嘌呤碱的分解代谢结构图解见P390图33-2

  9. 嘌呤核苷酸的分解 腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷 次黄嘌呤核苷 次黄嘌呤 鸟嘌呤 黄嘌呤 尿酸

  10. AMP分解另一途径 黄嘌呤 次黄嘌呤

  11. 黄嘌呤的分解 次黄嘌呤 黄嘌呤 尿酸 尿囊素

  12. 嘌呤碱的分解代谢产物 不同生物嘌呤碱的分解能力不同，代谢产物也不同： 1、尿酸：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。 2、尿囊素：除人，猿外的哺乳动物。 3、尿囊酸：某些硬骨鱼。 4、尿素：多数鱼类及两栖类。

  13. （四）嘧啶碱的分解 不同生物嘧啶碱的分解过程也不一样，一般情况下含氨基的嘧啶要先水解脱去氨基，人和某些动物脱氨基也可以在核苷或核苷酸水平上进行。

  14. 嘧啶的分解代谢 胞嘧啶脱氨酶 胞嘧啶

  15. 嘧啶的分解代谢

  16. 核苷酸分解代谢 1、碱基代谢如上述； 2、其它组分怎样代谢？

  17. 二、核苷酸生物合成 （1）嘌呤核苷酸的生物合成 （2）嘧啶核苷酸的生物合成 均有两条途径： （1）从头合成途径 （2）补救途径

  18. （一）嘌呤核苷酸的生物合成 补：用碳14标记的HCOOH和氮15标记的氨基酸与鸽肝匀浆物共培养，得到嘌呤各元素的来源，1950s由J.Buchanan和G.Robert Greenberg证明次黄嘌呤核苷酸是腺苷酸及鸟苷酸合成的前体。

  19. P394 1、次黄嘌呤核苷酸的全程合成总图（从头合成）

  20. 合成起始物：5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）

  21. 嘌呤核苷酸的全程合成（反应1） 5-P-核糖胺

  22. 嘌呤核苷酸的全程合成（反应2） 甘氨酰胺核苷酸

  23. 嘌呤核苷酸的全程合成（反应3） 甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘氨酰胺核苷酸

  24. 嘌呤核苷酸的全程合成（反应4） 甲酰甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘胺眯核苷酸

  25. 嘌呤核苷酸的全程合成（反应5） 甲酰甘胺眯核苷酸 5-氨基咪唑核苷酸

  26. 嘌呤核苷酸的全程合成（反应6） 5-氨基咪唑核苷酸 5-氨基（N-甲酰基）咪唑核苷酸

  27. 嘌呤核苷酸的全程合成（反应7） 5-氨基（N-甲酰基）咪唑核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸

  28. 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成（反应8） 5-氨基咪唑-4-（N-琥珀基） 甲酰胺核苷酸

  29. 嘌呤核苷酸的全程合成（反应9） 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

  30. 嘌呤核苷酸的全程合成(反应10) 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

  31. 嘌呤核苷酸的全程合成（反应11） 5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸

  32. IMP合成的总反应 2Gln+2HCOOH+CO2+Gly+Asp+R-5-P (or PRPP)IMP+2Glu+Fumarate（延胡索酸） 反应需要5（或6个高能磷酸键）ATP

  33. 嘌呤环各元素的来源 甲酸盐 甲酸盐 N10-甲酰THFA P391

  34. 生物体内只有胸苷激酶，故此途径不重要 嘌呤环元素的来源

  35. 2、由IMP合成AMP和GMP P394 腺苷酸琥珀 酸合成酶 腺苷酸琥珀 酸裂解酶 次黄嘌呤核苷酸脱氢酶 P395 鸟嘌呤核苷酸合成酶

  36. 3、由嘌呤碱和核苷合成核苷酸 补救途径： （1）碱基+1-P-核糖 核苷磷酸化酶 核苷+磷酸 核苷+ATP 核苷激酶 核苷酸+ADP （2）重要：利用现成的腺嘌呤、次黄嘌呤和鸟嘌呤与PRPP通过腺嘌呤磷酸核糖基转移酶（APRT)及次黄嘌呤－鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶（HGPRT)实现AMP、IMP、GMP的补救合成。

  37. 嘌呤核苷酸的补救合成

  38. 嘌呤核苷酸的补救合成 任一种嘌呤 磷酸核糖转移酶

  39. 嘌呤核苷酸合成的调节

  40. 大肠杆菌腺苷酸和鸟苷酸合成的调节

  41. （二）嘧啶核糖核苷酸的生物合成 氨甲酰磷酸

  42. 氨甲酰磷酸合成氨甲酰Asp 天冬氨酸转氨甲酰酶

  43. 乳清酸的合成 氨甲酰天冬氨酸 二氢乳清酸酶 二氢乳清酸 二氢乳清酸脱氢酶 乳清酸

  44. 乳清酸合成UMP 焦磷酸化酶 脱羧酶 乳清苷酸

  45. 嘧啶核苷酸的全程合成：由乳清酸合成UTP和CTP **尿嘧啶核苷酸合成见P397图33-8

  46. UTP合成CTP CTP合成酶

  47. 嘧啶核苷酸的补救合成 UMP磷酸核糖基转移酶 尿嘧啶+PRPP————UMP+PPi 尿嘧啶磷酸化酶 尿嘧啶+1-P-R——尿嘧啶核苷+Pi 尿苷激酶 尿嘧啶核苷+ATP——UMP+ADP 尿苷激酶 胞嘧啶核苷+ATP——CMP+ADP 胞嘧啶不能与PRPP作用。

  48. 嘧啶核苷酸合成的调节 CTP

  49. （三）脱氧核糖核苷酸的合成 以核糖核苷酸为原料，通过核糖核苷酸还原酶将核糖分子还原为脱氧核糖。核糖核苷酸必须先行转化为二磷酸核苷酸(NDP)水平，再还原为脱氧核苷二磷酸水平。 除需还原酶外，还需另两种氧还蛋白参与，即硫氧还蛋白(thioredoxin)和谷氧还蛋白(glutaredoxin)。P399 产物为dNDP。 进一步在激酶的作用下形成相应的dNTP。

  50. 二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸的合成 1 .AMP生成ATP AMP激酶 AMP+ATP——2ADP 氧化磷酸化作用 ADP————ATP 2 .ATP通过核苷单磷酸激酶生成其他NDP ATP+NMPADP+NDP 3.NTP的生成 核苷 二磷酸激酶 NTPD+NDPANDPD+NTPA

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