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1、第33章 核酸的降解和核苷酸代谢,第十五章 核酸代谢第一节 分解代谢一、核酸的降解核酸由磷酸二酯酶水解，有核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、内切酶和外切酶之分。蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二酯酶都是外切酶，既可水解DNA，又可水解RNA，但蛇毒磷酸二酯酶从3端水解，生成5-核苷酸；牛脾磷酸二酯酶从5端水解，生成3-核苷酸。细胞内还有限制性内切酶，可水解外源DNA。二、核苷酸的降解核苷酸由磷酸单酯酶水解成核苷和磷酸，特异性强的酶只水解5-核苷酸，称为5-核苷酸酶，或相反。核苷磷酸化酶将核苷分解为碱基和戊糖-1-磷酸，核苷水解酶生成碱基和戊糖。核糖-1-磷酸可被磷酸核糖变位酶催化为核糖-5-磷酸，进入戊糖支
2、路或合成PRPP。.,三、嘌呤的分解（一）水解脱氨：腺嘌呤生成次黄嘌呤，鸟嘌呤生成黄嘌呤。也可在核苷或核苷酸水平上脱氨。（二）氧化：次黄嘌呤生成黄嘌呤，再氧化生成尿酸。都由黄嘌呤氧化酶催化，生成过氧化氢。别嘌呤醇是自杀底物，其氧化产物与酶活性中心的Mo4+紧密结合，有强烈抑制作用。可防止尿酸钠沉积，用于治疗痛风。（三）鸟类可将其他含氮物质转化为尿酸，而某些生物可将尿酸继续氧化分解为氨和CO2。四、嘧啶的分解胞嘧啶先脱氨生成尿嘧啶，再还原成二氢尿嘧啶，然后开环，水解生成-丙氨酸，可转氨参加有机酸代谢。胸腺嘧啶与尿嘧啶相似，还原、开环、水解生成-氨基异丁酸，可直接从尿排出，也可转氨生成甲基丙二酸半
3、醛，最后生成琥珀酰辅酶A，进入三羧酸循环。,第二节 合成代谢一、嘌呤核糖核苷酸的合成（一）从头合成途径1.嘌呤环的元素来源2.IMP的合成：其磷酸核糖部分由PRPP提供，由5-磷酸核糖与ATP在磷酸核糖焦磷酸激酶催化下生成。IMP的合成有10步，分两个阶段，先生成咪唑环，再生成次黄嘌呤。首先由谷氨酰胺的氨基取代焦磷酸，再连接甘氨酸、甲川基，甘氨酸的羰基生成氨基后环化，生成5-氨基咪唑核苷酸。然后羧化，得到天冬氨酸的氨基，甲酰化，最后脱水闭环，生成IMP。3.AMP的合成：IMP与天冬氨酸生成腺苷酸琥珀酸，由腺苷酸琥珀酸合成酶催化，GTP提供能量。腺苷酸琥珀酸裂解酶催化分解生成AMP和延胡索酸。
4、4.GMP的合成：IMP先由次黄嘌呤核苷酸脱氢酶氧化生成黄嘌呤，再由谷氨酰胺提供氨基，生成GMP。,（二）补救途径：1.碱基与核糖-1-磷酸在特异的核苷磷酸化酶催化下生成核苷，再由其核苷磷酸激酶生成核苷酸。只有腺苷激酶。2.嘌呤与PRPP在磷酸核糖转移酶催化下生成核苷酸。有腺嘌呤磷酸核糖转移酶和次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶。,（三）调控从头合成途径受AMP和GMP的反馈抑制，第一步转酰胺酶受二者抑制，分枝后的第一步只受自身抑制。从头合成与补救途径之间有平衡。先天缺乏次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶称为莱-纳二氏综合症，X染色体隐性遗传，患者尿酸和PRPP水平高，从头合成加速，导致痛风和自残。正
5、常大脑中次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶活力高，而从头合成酶活力低，对补救途径依赖较大。别嘌呤醇可降低尿酸浓度，但不能降低PRPP浓度，不能防止自残。,二、嘧啶核糖核苷酸的合成（一）尿嘧啶核苷酸的合成：谷氨酰胺与碳酸氢根在氨甲酰磷酸合成酶催化下生成氨甲酰磷酸，消耗2个ATP。氨甲酰磷酸与天冬氨酸生成氨甲酰天冬氨酸，闭环氧化生成乳清酸，再与PRPP生成乳清苷酸，脱羧生成UMP。（二）CMP的合成：UMP先与2分子ATP反应生成UTP，在CTP合成酶催化下UTP与谷氨酰胺、ATP生成CTP。（三）补救途径：尿嘧啶可与PRPP生成UMP，也可与1-磷酸核糖生成尿苷，再被尿苷激酶催化生成UMP。胞嘧啶不
6、能与PRPP反应，但胞苷可被尿苷激酶催化生成CMP。（四）调控：氨甲酰磷酸合成酶受UMP反馈抑制，天冬氨酸转氨甲酰酶和CTP合成酶受CTP反馈抑制。,三、脱氧核糖核苷酸的合成（一）核糖核苷酸的还原：由核糖核苷酸还原酶体系催化，包括4种蛋白，可将NDP还原为dNDP，需镁和ATP。各种核苷一磷酸酸可被特异的核苷一磷酸激酶催化生成核苷二磷酸，核苷二磷酸激酶特异性很低，可催化核苷二磷酸和核苷三磷酸的相互转变。（二）碱基和脱氧核糖-1-磷酸可由磷酸化酶合成脱氧核糖核苷，再由脱氧核糖核苷激酶生成脱氧核糖核苷酸。胸腺嘧啶核苷酸的生成：dUMP被甲叉四氢叶酸甲基化，生成dTMP，由胸腺嘧啶核苷酸合成酶催化。
7、转甲基后生成二氢叶酸，由二氢叶酸还原酶再生。叶酸类似物如氨基蝶呤、氨甲蝶呤等，能与二氢叶酸还原酶不可逆结合，抑制一碳单位的转移反应，可作抗肿瘤药物。dUMP可由UDP还原、脱磷酸生成，也可由dCMP脱氨生成。,第三节 辅酶核苷酸的合成一、NAD的合成烟酸先与磷酸核糖焦磷酸生成烟酸单核苷酸，再与ATP缩合生成烟酸腺嘌呤二核苷酸，最后由谷氨酰胺酰胺化生成NAD。NAD激酶催化生成NADP。二、FAD的合成黄素先与ATP生成黄素单核苷酸，再与ATP生成FAD。三、辅酶A的合成泛酸先与ATP生成4-磷酸泛酸，再与半胱氨酸缩合并脱羧生成4-磷酸泛酰巯基乙胺，与ATP缩合成脱磷酸辅酶A，最后被ATP磷酸化
8、成辅酶A。,主要内容,一、核酸和核苷酸的分解代谢 二、核苷酸的生物合成,核苷酸的结构,碱基连接（糖苷键）,（对DNA为H）,1.核酸的酶促降解,核酸,核酸酶,单核苷酸,磷酸单脂酶,核苷+磷酸,嘧啶（嘌呤）,核糖（脱氧核糖）,核苷水解酶,核苷磷酸化酶,嘧啶（嘌呤）,核糖-1-磷酸,脱氧核糖-1-磷酸,核糖-5-磷酸,磷酸戊糖途径,醛缩酶,乙醛,甘油醛-3-磷酸,2.嘌呤的分解,脱氨反应可在碱基水平，核苷或核苷酸的水平上进行,腺苷,次黄苷,核苷磷酸化酶,次黄嘌呤,核苷磷酸化酶,鸟嘌呤核苷,鸟嘌呤核苷酸,次黄嘌呤,黄嘌呤氧化酶,尿酸（人、猿类、鸟类）,黄嘌呤氧化酶,鸟嘌呤脱氨酶,黄嘌呤,尿囊素（其他
9、哺乳类）,尿囊素酶,尿囊酸（硬骨鱼类）,尿囊酸酶,尿素（多数鱼类和两栖类）,乙醛酸,尿酶,尿酸氧化酶,二氢尿嘧啶脱氢酶,二氢嘧啶酶,脲基丙酸酶,胞嘧啶脱氨酶,3.嘧啶的分解,3.嘧啶的分解,二氢胸腺嘧啶脱氢酶,二氢嘧啶酶,脲基丙酸酶？,主要发生在肝脏，常因各种抑制物甚至生理紧张导致其中的某些酶缺乏，影响细胞生长。,“从头合成”途径（通常情况下占95%）,核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi,核糖核苷酸,辅酶,RNA,脱氧核糖核苷酸,DNA,“补救”途径,内外源核酸分解,核苷,碱基、Pi,脱氧核苷,1.嘌呤核苷酸的从头合成,（1）嘌呤环的生物合成（2）嘌呤核苷酸的生物合成,（1）嘌呤环的生物合成,
10、甲酸盐,谷氨酰胺,天冬氨酸,甲酸盐,甘氨酸,首先需要由5-磷酸核糖焦磷酸供给核苷酸的磷酸核糖部分，在其上再完成嘌呤环的装配。首先合成次黄嘌呤核苷酸,（2）嘌呤核苷酸的生物合成,IMP的形成：,转酰胺酶,甘氨酰胺核苷酸,转甲酰基酶,甲酰甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨脒核苷酸,5-磷酸核糖胺,AIR合成酶,裂解酶,IMP合成酶,AMP和GMP的形成：,天冬氨酸,腺苷琥珀酸,裂解酶,延胡索酸,2.嘌呤核苷酸的补救途径,次黄嘌呤,磷酸核糖转移酶,3.嘧啶核苷酸的生物合成,氨甲酰磷酸,天冬氨酸,在合成嘧啶核苷酸时首先形成嘧啶环，再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸，然后生成尿嘧啶核苷酸。其他嘧啶核苷酸则由尿嘧啶核苷酸
11、转变而成,氨甲酰磷酸,天冬氨酸转氨甲酰酶,氨甲酰天冬氨酸,二氢乳清酸,二氢乳清酸酶,乳清酸,二氢乳清酸脱氢酶,焦磷酸化酶,乳清苷酸,脱羧酶,CTP 的合成,由尿嘧啶核苷酸转变为胞嘧啶核苷酸是在尿嘧啶核苷三磷酸的水平上进行 UMP UDP UTP,激酶,激酶,4.补救途径,胞嘧啶不能直接与5-磷酸核糖焦磷酸反应生成胞嘧啶核苷酸,5.脱氧核糖核苷酸的合成,核糖核苷酸还原酶,核糖核苷酸还原酶的氢传递过程,核糖核苷酸还原酶,硫氧还蛋白,硫氧还蛋白还原酶,胸腺嘧啶核苷酸合酶,丝氨酸羟甲基转移酶,dTMP的形成发生在一磷酸水平上,亚甲基四氢叶酸,癌症治疗的药物首先氟尿嘧啶在人体内先转变为5-氟-2-脱氧尿嘧啶核苷酸，5-氟-2-脱氧尿嘧啶核苷酸抑制体内胸腺嘧啶核苷酸合成酶，阻断脱氧尿嘧啶核苷酸转变为脱氧胸腺嘧啶核苷酸，从而抑制 DNA 的生物合成。此外，5-氟-2-脱氧尿嘧啶核苷酸还能掺入 RNA，通过阻止尿嘧啶和乳清酸掺入 RNA 而达到抑制 RNA 合成的作用。,作业,1、当人体摄入标记N的蛋白质食物后，请分析被标记的N可能存在的形式和可能的去向（简要写出其过程）。、简述生物体中乙酰COA的来源和去路。,
