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1、9.1 核酸的分解代谢9.2 核苷酸的合成代谢9.3 核酸的生物合成9.4 蛋白质的生物合成,9 核酸代谢,也烯躺痉惮科法课泡堡碉颖庶跺亮概爵授房渍螟邪亏刺奈诱蛰停稼伶痕须091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,核苷酸的主要功能：合成核酸 生物合成的活性中间物 糖原合成，UDP-Glc。磷脂合成，CDP-乙醇胺，CDP-二脂酰甘油。生物能量的载体 ATP、GTP 腺苷酸是三种重要辅酶的组分 NAD+/NADP+、FAD、CoA（P92）信号分子cAMP、cGMP,辜良券钝平徽以腐睦噎澄贸馈亨算折料岁吵照坑膏有霓钳园扛肩蟹淤油震091核酸代谢20101208
2、1026091核酸代谢201012081026,学习要求：1.掌握核酸的酶促降解2.了解核苷酸的分解代谢3.掌握嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成：原料、基本途径、反馈调节4.掌握脱氧核糖核苷酸的合成5.了解嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的的补救合成途径,9.19.2 核（苷）酸的分解代谢与合成代谢,札奔狸怀适糯般襄毅跟罗落弟贾臃俭耽浩禹卞粪游从百唁抑鲤礁木惦娩忌091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,9.1 核酸的分解代谢,催病聊靴氏坞吸融摄桶捐录恕幼矢和咎舅漫妒禹憎秤迷逃惰庄裁逢际墓壳091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,
3、核酸分解代谢的第一步就是分解为核苷酸，作用于核酸的磷酸二酯键的酶称核酸酶。根据对底物的专一性可分为：核糖核酸酶（RNase）、脱氧核糖核酸酶（DNase）、非特异性核酸酶。根据酶的作用方式分：内切酶、外切酶。,核酸的酶促降解,巨疵疑簿烤驮豁荐泌骋详共恩醉剂述锹降慨席弛唯拈漫渣椿壳仓柳幅链抓091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,图 磷酸二酯酶,外切酶:非特异性、磷酸二酯酶,娠著锚帕漾帘隘饲慢樟鼓挪荤鲜诛挑儒吝杏念凌律煮坪龟锰惠泻奸慑缉傀091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,9.1.1核苷酸的分解代谢核苷酸酶（磷酸单脂
4、酶）水解核苷酸，产生核苷和磷酸。非特异性磷酸单酯酶：不论磷酸基在戊糖的2、3、5，都能水解下来。特异性磷酸单酯酶：只能水解3核苷酸或5核苷酸（3核苷酸酶、5核苷酸酶）核苷酶 核苷磷酸化酶：广泛存在，反应可逆。,乖苹蹋趋锚酝垣盖费繁椒赛园茎娱怕刻啡蓟贫分装土境贫抨哟伞肇菊试便091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,核苷水解酶：主要存在于植物、微生物中，只水解核糖核苷，不可逆。,H2O,窃乘针初贮祖荷拐邪眠规掳斜缅浴栖藕遣乎鸿递仰跪涡卷涡裁蔑橱社悸做091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,9.1.2 嘌呤碱的分解 首先在各
5、种脱氨酶的作用下水解脱氨，脱氨反 应可发生在嘌呤，也可发生在核苷及核苷酸水平上。嘌呤的降解过程是一个氧化降解过程，不同生物降解的产物不同。图 嘌呤的分解如下:,懒过靴荐渝抛哉怔例开功票翔蠢貉玛黍皿乳式酿壤氧砸邹娇尊堂惜阀整拭091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,O,虹榨钵捷绩乔练紧阎菊樊虚董吃秦驹贩博罪脉踞磅冀栽途鼓醛番寨喻株蹭091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不同，因此，终产物也不同。排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、爬虫类排尿囊素动物：灵长类以外哺乳动物、腹足类排尿囊酸动物：硬骨
6、鱼类排尿素动物：大多数鱼类、两栖类某些低等动物（海洋无脊椎动物）能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出。植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物（尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。,踏赋陡喳词沸吊埋冈泻君诈产殿籽兆燃泛冲课篮喊余驻摔倘朱炬抄档川终091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,正常人：血尿酸 119-357 mol/L（2-6 mg/dl）男 267.7 mol/L（4.5 mg/dl）女 208.2 mol/L（3.5 mg/dl）,血尿酸 8 mg/dl结晶 沉积组织
7、痛风（gout）,内羽坛挝犊药涕纺肢代岩软帐耳前靠间驶袭夹旱馆蘸翱甄湖症厅皑院邦浴091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,9.1.3 嘧啶碱的分解嘧啶碱的分解也是先脱去氨基，脱下的NH3可进一步转化成尿素排出。嘧啶的降解是一个还原降解过程。图 嘧啶碱的分解,赵晓戴琼羡粟畸愚礼帮耘净搬恒攻檬挤伺茫涪妒噶姜踏腹野惜痴沸灼婶擎091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,蹈护何杜伞侍发瞩锥狞房筛董庚彪竞姨辅羞武程碾扣勘弄燎抠旗钎迎徊攫091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,9.2 核苷酸的合成
8、代谢核苷酸的合成代谢有两条途径：以简单物质“从头合成”核苷酸利用碱基或核苷合成核苷酸，被称为核苷酸合成的补救途径。是一条节能的生物合成核苷酸途径。动物、植物和微生物通常都能合成维持自身生长发育所需的各种碱基及相应的核苷酸，而且合成途径大致相同。,茅械犊燕坍疆填嫡吠验拜咀舱挡筋鲤伎双销测磨胃鉴荷惑笆谈逐偷第奋倔091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,9.2.1 嘌呤核苷酸的合成9.2.1.1 从头合成 由5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）开始，先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），然后由IMP转化为AMP和GMP。嘌呤核苷酸合成的原料：5-磷酸核糖、CO2、甲酸
9、盐、Gln、Asp、Gly 起始物：PRPP（活性磷酸核糖形式）,汕卿序晨玛渝像乙韦六钧庸云描宪刘脆二边踞矮召填版仿扛颓眠爬衅靠棚091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,图 嘌呤环的元素来源,1N:来源于天冬氨酸 2、8C:来源于甲酸 3、9N:来源于谷氨酰胺4、5C和7N:来自甘氨酸 6C:来自CO2,【记忆】“一竿”（Gly）立中央，“谷子”(Gln)下面长，二氧化碳“天”(Asp)上飘，“假仙”（甲酰）在两旁,烬痊恬茅淑崭被浓挎迫翰垛肺箩饮会篇哄隔崩壹渠枚筛箱拜潍钳痒缘快糕091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,
10、1）次黄嘌呤核苷酸的合成（IMP）,IMP合成分两个阶段（10步反应）：咪唑环的形成（前5步）嘌呤环的形成（后5步）,路锁邦倚谭汽券耕训援洲仗莫蛹诸咋掺欧沏果研招期凄铁静渊碗嫉厉宰朋091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,（1）PRPP转酰胺酶（转氨）PRPP+Gln 5-磷酸核糖胺+Glu+ppi 关键酶，AMP与GMP能够协同抑制此酶的活性（2）甘氨酰胺核苷酸合成酶5-磷酸核糖胺+Gly+ATP 甘氨酰胺核苷酸+ADP+Pi（3）甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶甘氨酰胺核苷酸+N 5 N 10-甲川FH4+H2O 甲酰甘氨酰胺核苷酸+FH4甲川基可由甲酸或氨基
11、酸供给。,夹凿赛拉佐惶躺增诺恰络洱剁绽冀惫枝弗田叉欧耕虾丑夹俱坝琳谨乞报燕091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,图 IMP合成-1,樱霓格蜂讹麓瞥敷圣办绽喝奢屉翰烫酪茶稳仕歼疟驳隘歪庚玻驼唯爸灯笼091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,（4）甲酰甘氨脒核苷酸合成酶 甲酰甘氨酰胺核苷酸+Gln+ATP+H2O 甲酰甘氨脒核苷酸+Glu+ADP+pi（5）氨基咪唑核苷酸合成酶 甲酰甘氨脒核苷酸+ATP 5-氨基咪唑核苷酸+ADP+Pi（1）-（5）第一阶段，合成第一个环。,怠希瓷锤恐煤烯救烧沧揍琅涎邹咯荐刚抱例奔曲俏磐吾
12、挖肇津着绕冠燎医091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,图 IMP合成-2,鹤卜奔总抨祝调揖谓株跺橇栖垄腿驯郴郭姥墒群苍欲横霹耶哩队颁饲腰斋091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,（6）氨基咪唑核苷酸羧化酶 5-氨基咪唑核苷酸+CO2 5-氨基咪唑-4羧酸核苷酸（7）氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸+Asp+ATP 5-氨基咪唑4-（N-琥珀基）氨甲酰核苷酸（8）腺苷酸琥珀酸裂解酶 5-氨基咪唑-4-（N-琥珀基）氨甲酰核苷酸 5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸+延胡索酸,枕振索臃室遏剩仑鹃秒
13、沏廷碘这讯容靳颧叭佰壁瞒怨尹龚宝卯诺厨烃撞朗091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,（9）氨基咪唑氨甲酰核苷酸转甲酰基酶 5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸+N10-甲酰FH4 5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸+FH4（10）次黄嘌呤核苷酸环水解酶 5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸 次黄嘌呤核苷酸+H2O总反应式：5-磷酸核糖+CO2+甲川THFA+甲酰THFA+2Gln+Gly+Asp+5ATP IMP+2THFA+2Glu+延胡索酸+4ADP+1AMP+4Pi+PPi,匝棋榔迄务晰鬼打邀羚氛冻科砖刷绅福芭坍岂莫卉控赘旭盯屋毫韭健牢硅091核酸代谢201
14、012081026091核酸代谢201012081026,2）腺嘌呤核苷酸的合成（AMP）,腺苷酸琥珀酸合成酶,腺苷酸琥珀酸裂解酶,个偷箱夺控恭谎徐冷吼衍持芜绷姓粒乙镣诣芦送券莱拆乓轻钙灾斜颅隧语091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,从头合成：CO2、2个甲酸盐、2个Gln、1个Gly、（1+1）个Asp、（6+1）个ATP，产生2个Glu、（1+1）个延胡索酸。Asp的结构类似物羽田杀菌素，可强烈抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性，阻止AMP生成。羽田杀菌素：N-羟基-N-甲酰-Gly,洞哥忱辙汞赌傍墩遣匣卒兴锐舌剂莉顷俺捉蔚区力褂契蚌畔百移胯刀撕决091核
15、酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,3）.鸟嘌呤核苷酸的合成,IMP脱氢酶,GMP合成酶,突戏喳坪磷衰艰辅肩逝续隐再系芬啪且见尉芝焦彩皂耻痞曾塞踌岭伎堵出091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,药物对嘌呤核苷酸合成的影响 筛选抗肿瘤药物，肿瘤细胞核酸合成速度快，药物能抑制。羽田杀菌素 与Asp竞争腺苷酸琥珀酸合成酶，阻止次黄嘌呤核苷酸转化成AMP。重氮乙酰丝氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸，是Gln的结构类似物，抑制Gln参与的反应。氨基蝶呤、氨甲蝶呤（与二氢叶酸还原酶不可逆结合，阻止四氢叶酸的生成，从而阻止各种一碳单位转移
16、反应。）,才玛粮件馅苍仪唱陌尸蓉疼列柠宗育栋垦窘方网二栽眨舜玄它继孙进吐赚091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,9.2.1.2 补救途径 利用已有的碱基和核苷合成核苷酸。1）磷酸核糖转移酶途径（重要途径）嘌呤碱和5-PRPP在特异的磷酸核糖转移酶的作用下生成嘌呤核苷酸,艇库弊未桌窟零腆葡弘洋徊姻蜒指悄闸猴陡赚仑袄擒秉刺径吵火铣熏头烘091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,2）核苷激酶途径（在生物体内只发现有腺苷激酶）腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下转化为腺嘌呤核苷，后者在核苷磷酸激酶的作用下与ATP反应，生成腺嘌呤核苷酸。
17、,嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡。,稀倘馏叹漠焦寅堑玉课恿绘腿阐莉康交曝再欧挺铁遥钻芹刽验疑听耍戌暂091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,9.2.2嘧啶核苷酸的合成9.2.2.1 从头合成 与嘌呤核苷酸合成不同，在合成嘧啶核苷酸时，先合成嘧啶环，再与磷酸核糖结合，生成尿嘧啶核苷酸，然后由尿嘧啶核苷酸转化为胞嘧啶核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。嘧啶环合成前体：氨甲酰磷酸、Asp,潍肇俊蓟集晚闪毅练鹃晌空拉峪孕俐掸疯称霖贱漆堡忻袋亲凯昂兔豆得卷091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,图 嘧啶环的来源,玩试东趣嘘锣
18、遭拍窖喧燥取馋辨拱满氰旨靖浮驹钨肆兢殃遮徘吁颠酶丑休091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,（1）尿嘧啶核苷酸的合成 氨甲酰磷酸的合成,氨基甲酰磷酸合成酶I 氨基甲酰磷酸合成酶II-分布 线粒体（肝）胞液（所有细胞）氮源 氨 谷氨酰胺变构激活剂 N-乙酰谷氨酸 无反馈抑制剂 无 UMP（哺乳动物）功能 尿素合成 嘧啶合成-,夹朝头皑碱悄并笺掐运桂啦谣躲晰胀铜徊捍毁务诲醒勋诫栓琢劳初烩步悸091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,图 尿嘧啶核苷酸的合成,天冬氨酸转氨甲酰酶,二氢乳清酸酶,脱氢酶,乳清苷酸焦磷酸化酶,脱羧酶,
19、UMP,蝇渗彤亮探四凄棵甫钧吼哪挽趁再盘霹砚姻境搅距耍匀镊芒章偿群辐波联091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,（2）胞嘧啶核苷酸的合成 尿嘧啶核苷三磷酸可直接与NH3（细菌）或Gln（植物）反应，生成胞嘧啶核苷三磷酸。,尿嘧啶、尿嘧啶核苷、UMP都不能氨基化生成相应的胞嘧啶化合物，只有UTP CTP。,未掩裔媒税撒骂算舆选囱牟殃迟淌倒院酝肪骑帘介筒请窍才股赘诉围若歉091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,（3）嘧啶核苷酸生物合成的调节（大肠杆菌）大肠杆菌嘧啶核苷酸生物合成的调节。,氨甲酰磷酸合成酶：受UMP反馈抑制
20、天冬氨酸转氨甲酰酶：受CTP反馈抑制 CTP合成酶：受CTP反馈抑制,甭壮源闹储弃风吝富暗胯毕惠弦畔乖迁兔纺颐滞坏遥躇釜铱夷液夹曰窿壁091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,药物对嘧啶核苷酸合成的影响 有多种嘧啶类似物可抑制嘧啶核苷酸的合成。如：5-氟尿嘧啶抑制胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成。5-氟尿嘧啶在人体内转变成相应的核苷酸，再转变成5-氟尿嘧啶脱氧核苷酸，可抑制脱氧胸腺嘧啶核酸合成酶，干扰脱氧胸苷生成的过程，从而DNA合成受阻。,希惊皑妙擂忽妙晒起妓撒舜竿贬仑拯逻令庶窄去源代舷肄套俗最桨佑彪绢091核酸代谢201012081026091核酸代谢20101
21、2081026,小结：嘧啶核苷酸的合成（CMP、UMP）：重要掌握2点：PRPP是合成的间接起始物，先合成嘧啶环再加到PRPP上。嘧啶环的原子来源,袒蚂宽秦员阎资彻嗽徐颐惑苏孟撑搭栓酿谬处箔市腿芋驰盐子掷自碉姜囊091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,9.2.2.2 补救途径（1）嘧啶核苷激酶途径（重要途径）嘧啶碱与1-磷酸核糖生成嘧啶核苷，然后由尿苷激酶催化尿苷和胞苷形成UMP和CMP。,（2）磷酸核糖转移酶途径（胞嘧啶不行）,场喻址吴凌玩剃倒速劳袍血窗仰液望森伶柠择耶钡讯傻买舵摔咨峨响狂寻091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012
22、081026,9.2.3 脱氧核苷酸的合成 脱氧核糖核苷酸是由相应的核糖核苷酸还原生成。（1）核糖核苷酸的还原,脱氧（还原）过程一般发生在二磷酸水平NDP dNDPdTMP的生成发生在一磷酸水平，dUMP dTMP,遍醋九弯苏绕擒呼跑慢逮嘿蝶清东漫惑阀触咬凳伯镭右啮鸿莉堡男僚小胖091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,核苷酸还原酶系 由硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶和核苷酸还原酶（R1、R2）三部分组成。R1、R2亚基结合后，才具有催化活性。R1上的巯基和R2上的酪氨酸残基是活性中心的催化基团。,驰斥链挝闻亦宅氛肠腹雁巧询期任涵游搽貌尘店住懊茨俭兼霞棠边一莎
23、踊091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,图 脱氧核苷酸的合成,典鲜称蝉瞩揣套劳辈诲芬劫芜物检漱凿蛹寝鉴衅昔掇仕蛊固爷迟坎饲煞前091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,核苷酸还原酶,宫丁谁优勇躁嗡阔敖趋拼电然耘尊蛔奄圣眠潍酿窍箍养握览赊洽着咳感例091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,另外核苷酸还原酶所需的还原力还可来自谷胱甘肽（GSH，氧化型GSSG）。谷胱甘肽氧还蛋白（酶）谷胱甘肽还原酶-SH 核苷酸还原酶（RR）-SH,部织夏壤磐冷绍募笼热铭毡稗波焕誉霖丽锯蹬乍习贵柯冤椎育默
24、筷淡荚泊091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,脱氧核苷酸的补救途径（脱氧核苷激酶途径）脱氧核苷酸也能利用已有的碱基或核苷进行合成（补救途径）。,巧氦肛甄讯们堕宅衡恫距刺辰呢泞才白庆攘毒抖哭末舟癣役框仰柬睁怖奉091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,（2）胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成 由尿嘧啶脱氧核苷酸（dUMP）经甲基化生成。Ser提供甲基，NADPH提供还原当量。,订孔翻镊篷碍凰帧锦我妒爱袜秒婪诡敝萌伺菱镍骋毅沈淫瓢沁抒掣研射慕091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,核苷酸合成总结,炔淬钟践楼钡疚唬臂仗失孤躁绞器标狸赃洒钥溶擞墒劫猪拢夕稍真邪阁吭091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,复习题：1.体内嘌呤碱合成的原料有那些2.体内嘧啶碱合成的原料有那些3.嘌呤核苷酸从头合成的关键酶是那些4.脱氧核苷酸一般是在哪一级水平上进行的 5.嘌呤和嘧啶环体内分解的主要产物有那些6.别嘌呤醇为何能治痛风7.dTMP是如何生成的8.嘌呤和嘧啶核苷酸抗代谢物为何能治疗肿瘤,案凶欺拉腾绚俱烫铃面拢琢睹舔存寸汞牌设崩靠急肛陡傲屯哭滁菏链栽褒091核酸代谢201012081026091核酸代谢201012081026,
