dd核苷酸代谢

第八章第八章 核苷酸代谢核苷酸代谢 核苷酸是核酸的基本组成单位，是生物体一类重要的核苷酸是核酸的基本组成单位，是生物体一类重要的生物小分子化学成分。几乎所有化学反应中，核苷酸都起生物小分子化学成分。几乎所有化学反应中，核苷酸都起着重要作用，主要表现在：着重要作用，主要表现在：合成合成DNA、RNA的前体；的前体；UDPG、ADPG是葡萄糖残基的供体，用于合成多糖；是葡萄糖残基的供体，用于合成多糖；CDP-甘油二脂、甘油二脂、S-腺苷甲硫氨酸参与磷脂的合成；腺苷甲硫氨酸参与磷脂的合成；ATP生成与利用是生物能的生成、储存、转运的中心；生成与利用是生物能的生成、储存、转运的中心；NAD+NADP+HSCoAFADFMN都是腺苷酸的衍生物；都是腺苷酸的衍生物；cAMPcGMP分别是分别是ATP、GTP转变的重要第二信使；转变的重要第二信使；GTP是生物大分子移位反应的主要驱动力。是生物大分子移位反应的主要驱动力。一、一、核酸的酶促降解核酸的酶促降解 1、核酸酶、核酸酶(nuclease)水解核酸中的磷酸二酯键的酶称为核酸酶水解核酸中的磷酸二酯键的酶称为核酸酶(nuclease)。根据分解底物的不同可分为：根据分解底物的不同可分为：DNA酶酶(deoxyribonuclease,DNAase)和和RNA酶酶(ribonuclease,RNAase)。按水解方式有：核酸内切酶按水解方式有：核酸内切酶(endonuclease)和核酸外切酶和核酸外切酶(exonuclease)；按酶专一性有按酶专一性有:随机水解酶和限制性内切酶随机水解酶和限制性内切酶；第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解2 2、核酸外切酶、核酸外切酶水解水解DNADNA和和RNA 3RNA 3 或或5 5 末端的磷酸二酯键，如蛇毒磷酸二酯末端的磷酸二酯键，如蛇毒磷酸二酯酶从底物的酶从底物的3 3-端逐个水解下端逐个水解下5 5-核苷酸，牛脾磷酸二酯酶从底核苷酸，牛脾磷酸二酯酶从底物的物的5 5-端逐个水解下端逐个水解下3 3-核苷酸核苷酸3 3、核酸内切酶、核酸内切酶 催化水解多核苷酸内部的磷酸二酯键催化水解多核苷酸内部的磷酸二酯键 非特异性非特异性 核酸酶：可水解核酸酶：可水解DNADNA和和RNARNA，产物为产物为3 3-磷酸寡磷酸寡聚核苷酸（小球菌核酸酶）或聚核苷酸（小球菌核酸酶）或5 5-磷酸寡聚核苷酸（链孢霉菌磷酸寡聚核苷酸（链孢霉菌核酸酶）。核酸酶）。脱氧核糖核酸酶：水解脱氧核糖核酸酶：水解DNADNA的磷酸二酯键，产物为的磷酸二酯键，产物为3 3-磷酸磷酸寡聚核苷酸（牛胰脱氧核糖核酸酶）或寡聚核苷酸（牛胰脱氧核糖核酸酶）或5 5-磷酸寡聚核苷酸磷酸寡聚核苷酸（牛脾核糖核酸酶）。（牛脾核糖核酸酶）。特异性酶特异性酶 限制性内切酶：可识别限制性内切酶：可识别DNADNA上的专一性位点，上的专一性位点，其碱基长度是其碱基长度是4848个碱基，将两条链同时切开，可形成粘个碱基，将两条链同时切开，可形成粘性性末端末端(如如EcoRIEcoRI)或平末端（如或平末端（如HaeIIIHaeIII ），），是基因工程中它们是基因工程中它们就象一流外科大夫手中的手术刀。就象一流外科大夫手中的手术刀。核糖核酸酶：水解核糖核酸酶：水解RNARNA的磷酸二酯键，产物为的磷酸二酯键，产物为3 3-磷酸寡磷酸寡聚聚核苷酸（牛胰核糖核酸酶）或核苷酸（牛胰核糖核酸酶）或5 5-磷酸寡聚核苷酸（核糖核磷酸寡聚核苷酸（核糖核酸酶酸酶T T1 1）。）。EcoRIHaeIII53N-C-T-T-A-A-G-NN-G-A-A-T-T-C-N35-N-C-T-T-A-A G-N-N-G A-A-T-T-C-N-53355335N-C-C-G-G-NN-G-G-C-C-NN-C-C G-G-NN-G-G C-C-N5335第二节第二节 核苷酸的分解核苷酸的分解一、核苷酸水解一、核苷酸水解核苷酸核苷酸+H H2 2O O 核苷核苷+磷酸磷酸核苷酸酶核苷酸酶二、核苷分解二、核苷分解核苷酸核苷酸+H H2 2O O 含氮碱含氮碱+5-+5-磷酸磷酸-戊糖戊糖核苷酶核苷酶1.1.水解水解OPOOOCH2OHOHONNNNHHHNH核苷酶核苷酶OPOOOCH2OHOHOOHNNNNHHHNHH+H2O腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸AMP腺嘌呤腺嘌呤A5-5-磷酸磷酸-戊糖戊糖3.3.碱基降解碱基降解 碱基降解是复杂的过程，在不同的生物其降解碱基降解是复杂的过程，在不同的生物其降解过程也不同。过程也不同。核苷核苷+H H2 2O O 含氮碱含氮碱+戊糖戊糖核苷酶核苷酶2.2.磷酸解磷酸解核苷核苷+磷酸磷酸 含氮碱含氮碱+1-+1-磷酸磷酸-戊戊糖糖核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 一、核糖核苷酸的合成一、核糖核苷酸的合成1.1.从头合成途径从头合成途径 利用简单底物合成核苷酸的过程。利用简单底物合成核苷酸的过程。第二节第二节 核苷酸的合成核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成：戊糖供体为戊糖供体为PRPPPRPP，嘌呤环由多个原子嘌呤环由多个原子分子作为供体，经多步反应在分子作为供体，经多步反应在PRPPPRPP上合成。上合成。OOHOHOHCH2 PHHHHOOOHOHCH2 PHHHHP PATPAMP磷酸核磷酸核糖焦磷糖焦磷酸酶酸酶5-磷酸磷酸-核糖核糖5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸焦磷酸（PRPP）PRPPPRPP的合成的合成PRPP次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸（IMP）天冬氨酸、甲酸天冬氨酸、甲酸盐、谷氨酰胺、盐、谷氨酰胺、甘氨酸、甘氨酸、COCO2 2AMPGMP612345789嘌呤环原子来源嘌呤环原子来源NNNNNN谷氨酰胺（酰胺基）谷氨酰胺（酰胺基）N甘氨酸甘氨酸N天冬氨酸天冬氨酸CCO2甲酸盐甲酸盐C甲酸盐甲酸盐C（3）嘧啶核苷酸的合成：由氨甲酰磷酸和天冬氨酸供给）嘧啶核苷酸的合成：由氨甲酰磷酸和天冬氨酸供给原子先合成环，再与原子先合成环，再与PRPP结合形成嘧啶核苷酸结合形成嘧啶核苷酸嘧啶环的原子来源嘧啶环的原子来源CCNCNC612345UTPCTPUMP2.2.补救途径补救途径 利用核苷酸的分解产物再合成核苷酸的途径利用核苷酸的分解产物再合成核苷酸的途径（1 1）嘌呤核苷酸）嘌呤核苷酸 在腺嘌呤磷酸核糖转移酶、鸟嘌呤磷酸核在腺嘌呤磷酸核糖转移酶、鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化下形成相应的核苷酸：糖转移酶催化下形成相应的核苷酸：PRPP+PRPP+腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸+PPiPPiPRPP+PRPP+鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸+PPiPPi氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸CO2NH3氨甲酰氨甲酰磷酸磷酸乳清酸乳清酸（嘧啶衍生物）（嘧啶衍生物）CCNCNC612345天冬氨酸天冬氨酸CCCN核苷核苷+ATP 核苷酸核苷酸+ADP核苷磷酸激酶核苷磷酸激酶（2 2）嘧啶核苷酸）嘧啶核苷酸尿嘧啶尿嘧啶+PRPP UMP+PPiUMP磷酸磷酸核糖转移酶核糖转移酶嘧啶核苷嘧啶核苷+ATP UMP+ADPUMPUMP磷酸磷酸核糖转移酶核糖转移酶二、脱氧核糖核苷酸的合成二、脱氧核糖核苷酸的合成1.核苷酸还原：各种核苷酸先形成核苷二磷酸，再还原为脱核苷酸还原：各种核苷酸先形成核苷二磷酸，再还原为脱氧核苷酸。氧核苷酸。NMP+ATP NDP+ADP NDP+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（还）（还）dNDP+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（氧）（氧）硫氧还蛋白硫氧还蛋白（氧）（氧）+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（还）（还）+NADP+激酶激酶2.相互转变：相互转变：dTMP的合成的合成3.补救途径补救途径胸腺嘧啶胸腺嘧啶+1-磷酸磷酸-脱氧核糖脱氧核糖脱氧胸苷脱氧胸苷+Pi脱氧胸苷脱氧胸苷+ATP脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸+ADPdUMP+四氢叶酸四氢叶酸 dTMP+二氢叶酸二氢叶酸胸腺嘧啶核胸腺嘧啶核苷酸合成酶苷酸合成酶