1、第12章 核酸与核苷酸代谢,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,2,目录,第一节 核酸的酶促降解,第三节 核苷酸的合成代谢,第二节 核苷酸的分解代谢,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,3,第一节 核酸的酶促降解,食物中的核酸，经肠道酶系降解成各种核苷酸，再在相关酶作用下，分解产生嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖和磷酸，然后被吸收。,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,4,吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利用，合成核苷酸。 人和动物所需的核酸无须直接依赖于食物，只要食物中有足够的磷酸盐、糖和蛋白质，核酸就能在体内正常合成。 大连珍奥核酸大骗局方舟子
2、 http:/ 第6章 生物氧化,5,核酸 nucleic acid,核苷酸 nucleotide,核苷 nucleoside,磷酸 phosphate,嘌呤碱 purine base 或 嘧啶碱 pyrimidine base,（碱基 base）,核糖 ribose 或 脱氧核糖 deoxyribose,（戊糖 pentose）,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,6,戊糖,组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为-D-核糖。,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,7,碱基,1. 嘌呤（Purine）,2019/4/14,生物化学 第
3、6章 生物氧化,8,2. 嘧啶（Pyrimidine）,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,9,核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。,二氢尿嘧啶（DHU）,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,10,修饰碱基的简写符号,( 为1时可以不写 ),2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,11,核苷（nucleoside）,核苷：戊糖+碱基 糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键 核苷中戊糖与碱基的连接方式：,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,12,核苷酸： 核苷+磷酸 戊糖+碱基+磷酸,H,核苷酸（nuc
4、leotide）,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,13,核酸 nucleic acid,核苷酸 nucleotide,核苷 nucleoside,磷酸 phosphate,嘌呤碱 purine base 或 嘧啶碱 pyrimidine base,（碱基 base）,核糖 ribose 或 脱氧核糖 deoxyribose,（戊糖 pentose）,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,14,核酸 nucleic acid,核苷酸 nucleotide,核苷 nucleoside,磷酸 phosphate,碱基 base,磷酸戊糖 1 - phosphate pent
5、ose,核酸酶,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,磷酸酶,戊糖 pentose,磷酸 phosphate,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,15,核酸酶,核酸酶的分类,（1）根据对底物的 专一性分为,（2）根据切割位点分为,核糖核酸酶(RNase),脱氧核糖核酸酶(DNase),核酸内切酶,核酸外切酶,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,16,内切核酸酶对RNA的水解位点示意图,RNase I,RNase T1,Pu ：嘌呤 Py：嘧啶,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,17,外切核酸酶对核酸的水解位点,5,OH,B,3,B,B,B,B,B,B,B,牛脾磷酸二酯酶
6、（ 5端外切5得3）,蛇毒磷酸二酯酶（ 3端外切3得5）,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,18,限制性内切酶, 命名 意义,原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在此序列的某位点水解DNA双螺旋链，产生粘性末端或平末端，这类酶称为限制性内切酶（ristriction endonuclease）。,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,19,常用的DNA限制性内切酶的专一性,酶,辨认的序列和切口,说明, A G C T T C G A , G G A T C C C C T A G G , A G A T
7、 C T T C T A G A , G A A T T C C T T A A G , A A G C T T T T C G A A , G T C G A C C A G C T G , C C C G G G G G G C C C ,Bam H I,Alu I,Bgl I,Eco R I,Hind ,Sal I,Sma I,四核苷酸，平端切口,六核苷酸，平端切口,六核苷酸，粘端切口,六核苷酸，粘端切口,六核苷酸，粘端切口,六核苷酸，粘端切口,六核苷酸，粘端切口,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,20,限制性内切酶的命名和意义,Eco R I,序号,属名,种名,株名,例：
8、Eco R I，这是从大肠杆菌（Ecoli）R菌珠中分离出的一种限制性内切酶,限制性内切酶是分析染色体结构、制作DNA限制图谱、进行DNA序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的DNA分子。,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,21,第二节 核苷酸的降解,二、嘧啶的分解,一、嘌呤的分解,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,22,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,23,腺嘌呤与鸟嘌呤在人类及灵长类动物体内分解的最终产物是尿酸 人体内鸟嘌呤能直接脱氨生成黄嘌呤，进而被氧化成尿酸 人体内腺嘌呤则不能直接变成黄嘌呤，
9、因为缺乏腺嘌呤脱氨酶 痛风原因：尿酸生成太多或排泄受阻 治疗药物：别嘌呤醇,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,24,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,25,第三节 核苷酸的合成代谢,一、核糖核苷酸的生物合成,二、脱氧核糖核苷酸的生物合成,三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷三磷酸（自学）,四、各种核苷酸的相互转变,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,26,核糖核苷酸的生物合成,1、嘌呤核苷酸的生物合成,(1) 从头合成途径,(2) 补救途径,2、嘧啶核苷酸的生物合成,(1) 从头合成途径,(2) 补救合成途径,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化
10、,27,嘌呤核苷酸的从头合成 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和二氧化碳等物质为原料，通过一系列酶促反应合成次黄嘌呤核苷酸(IMP)，然后转变成腺嘌呤核苷酸(AMP)和鸟嘌呤核苷酸(GMP) 部位：肝脏为主，小肠、胸腺次之,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,28,嘌呤环上各原子的来源,来自谷氨酰胺的酰胺氮,来自一碳单位,来自天冬氨酸,来自甘氨酸,来自CO2,来自一碳单位,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,29,5-磷酸核糖焦磷酸,5-磷酸核糖胺,甘氨酸,甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨咪核苷酸,5-氨基咪唑核苷酸,5-氨基咪唑-4-羧核苷酸,IMP的生物合
11、成,5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸,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,次黄嘌呤核苷酸（IMP）,甲酰THFA,甲酰THFA,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,30,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,31,从头合成途径的反应过程,(1) IMP的合成(11步反应),5-P-R,AMP,PRPP合成酶,5-P-R-1-PP (PRPP),5-磷酸核糖,5-磷酸核糖-1-焦磷酸,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,32,PP-1-R-5-P,Gln,Glu,酰胺转移酶,酶3: 甘氨酰胺核苷酸合成酶,H2N-1-R-5-
12、P,Gly,酶3,ATP, Mg2+,甘氨酰胺核苷酸(GAR),PRA,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,33,转甲酰基酶,FH4,甘氨酰胺核苷酸(GAR),HN=,Glu,甲酰甘氨酰胺核苷酸 (FGAR),甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM),2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,34,AIR合成酶,ATP,Mg2+,K+,H2O,甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM),5-氨基咪唑核苷酸 (AIR),5-氨基咪唑-4-羧基 核苷酸(CAIR),2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,35,Asp,5-氨基咪唑-4-羧基 核苷酸(CAIR),5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸) -
13、甲酰胺核苷酸(SAICAR),2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,36,5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸) -甲酰胺核苷酸(SAICAR),5-氨基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸(AICAR),延胡索酸,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,37,5-氨基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸(AICAR),5-甲酰胺基咪唑- 4-甲酰胺核苷酸(FAICAR),N10甲酰FH4,FH4,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,38,5-甲酰胺基咪唑- 4-甲酰胺核苷酸(FAICAR),H2O,次黄嘌呤核苷酸(IMP),2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,39,5-磷酸核糖焦
14、磷酸,5-磷酸核糖胺,甘氨酸,甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨酰胺核苷酸,甲酰甘氨咪核苷酸,5-氨基咪唑核苷酸,5-氨基咪唑-4-羧核苷酸,IMP的生物合成,5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸,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,次黄嘌呤核苷酸（IMP）,甲酰THFA,甲酰THFA,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,40,IMP转变为GMP和AMP,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,41,GTP和ATP的生成,N=A或G,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,42,嘌呤核苷酸的补救合成途径,利用体内游离嘌呤或核苷，经过简单的反应
15、，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。 部位：脑、骨髓,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,43,参与补救合成的酶,腺嘌呤磷酸核糖转移酶（Adenine phosphoribosyl transferase，APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (Hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase，HGPRT)腺苷激酶(Adenosine kinase),2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,44,(二) 补救合成途径,有两条合成途径,(1) 嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸,次黄嘌呤,次黄嘌呤核苷酸,
16、鸟嘌呤,鸟嘌呤核苷酸,PRPP,PPi,腺嘌呤,腺嘌呤核苷酸,腺嘌呤磷酸核糖转移酶,（APRT）,HGPRT活性高,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,45,腺嘌呤+1-磷酸核糖,腺苷+Pi,核苷磷酸化酶,(2) 腺嘌呤与1-磷酸核糖生成腺苷, 再生成腺嘌呤核苷酸,腺苷+ATP,腺苷激酶,腺苷酸+ADP,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,46,嘧啶核苷酸从头合成途径,c、UMP转变为CTP,a、嘧啶环上原子的来源,b、UMP的从头合成,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,47,嘧啶环上各原子的来源,天冬氨酸,CO2,谷氮酰胺,N,N,C,C,C,C,6,5
17、,4,3,2,1,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,48,尿嘧啶核苷酸合成途径,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,49,嘧啶核苷酸的从头合成,(1) 尿嘧啶核苷酸的合成-6步反应,HCO3_+Gln,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,50,氨基甲酰磷酸,+,Asp,氨基甲酰天冬氨酸,乳清酸,二氢乳清酸,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,51,乳清酸,乳清酸核苷酸(OMP),尿嘧啶核苷酸 (UMP),2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,52,ATP,(2) 胞嘧啶核苷酸(CTP)的合成,尿苷酸激酶,UDP,UMP,二磷酸 尿苷激
18、酶,ADP,UTP,Gln, ATP,Glu, ADP+Pi,ATP,ADP,CTP,CTP合成酶,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,53,dCMP,dUDP,Pi,NH3,dUMP,dTMP,ATP,激酶,dTDP,激酶,ADP,dTTP,ATP,ADP,dTMP,(3) 脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP或TMP)的合成,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,54,嘧啶核苷酸补救合成途径,尿嘧啶+PRPP,尿嘧啶+1-P-核糖,ATP,UMP+PPi,尿嘧啶核苷+Pi,UMP+ADP,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,55,脱氧核苷酸的合成,2、胸腺嘧啶核苷
19、酸的合成,1、脱氧核苷酸的合成,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,56,核糖核苷酸的还原反应,核糖核苷酸还原酶,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,57,胸腺嘧啶核苷酸的合成,胸腺嘧啶核苷酸合成酶,NADPH+H+Ser,NADP+Gly,N5、N10CH2 FH4 FH2,二氢叶酸还原酶,Ser羟甲基转移酶,dUMP,dTMP,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,58,5-P-R,PRPP,IMP,dAMP,GMP,dGMP,AMP,dADP,GDP,dGDP,ADP,dATP,GTP,dGTP,ATP,UMP,CMP,dUMP,UDP,CDP,dUDP,UTP,CTP,dUTP,dTMP,dCMP,dTDP,dCDP,dTTP,dCTP,CO2+Gln,H2N-CO-P,OMP,核苷酸的从头合成过程总结,dCMP,2019/4/14,生物化学 第6章 生物氧化,59,
