生物化学第十一章核苷酸代谢课件

v1 1 核酸的酶促降解核酸的酶促降解v2 2 嘌呤和嘧啶的分解嘌呤和嘧啶的分解v3 3 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成nucleotide 第十一章：核苷酸代谢第十一章：核苷酸代谢1 1 核酸的酶促降解核酸的酶促降解v动物可以分泌水解酶类来分解食物中的核蛋白和动物可以分泌水解酶类来分解食物中的核蛋白和核酸类物质，植物一般不能消化体外的有机物质。核酸类物质，植物一般不能消化体外的有机物质。但生物中普遍存在着分解核酸的酶系。但生物中普遍存在着分解核酸的酶系。v有多种有多种核酸水解酶核酸水解酶核酸水解酶核酸水解酶:专一性专一性不同：专一性强的、专一性差的不同：专一性强的、专一性差的 酶切位点酶切位点不同不同:外切酶、内切酶等。外切酶、内切酶等。v 核酸酶核酸酶 v 核酸核酸 低级多核苷酸、单核低级多核苷酸、单核v 磷酸二酯键水解磷酸二酯键水解核酸酶的分类核酸酶的分类（1 1）根据对底物的）根据对底物的 专一性分为专一性分为（2 2）根据切割位点分为）根据切割位点分为核糖核酸酶核糖核酸酶(RNaseRNase)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(DNaseDNase)非特异性核酸酶非特异性核酸酶核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶核苷酸水平上的脱氨有氨基的先脱氨基（脱氨酶催化）酶切位点不同:外切酶、内切酶等。（三）嘧啶核苷酸的合成从无到有的合成5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸磷酸脱氧核糖乙醛和甘油醛-3-磷酸再进一步氧化分解胞嘧啶+PRPP 不能1、主要调节酶氨甲酰磷酸合成酶受UMP抑制腺嘌呤和鸟嘌呤脱氨分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤。dTMP的生物合成:磷酸脱氧核糖乙醛和甘油醛-3-磷酸再进一步氧化分解3、AMP、GMP自身负反馈戊糖-1-磷酸戊糖-5-磷酸戊糖磷酸途径（1）根据对底物的 专一性分为1 1 核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸内切酶核酸内切酶DNA酶：酶：DNase、DNase、限制性内切酶、限制性内切酶RNA酶：酶：RNaseA、RNaseT1、RNaseT2核酸外切酶核酸外切酶蛇毒磷酸二酯酶（蛇毒磷酸二酯酶（3端开始）端开始）牛脾磷酸二酯酶（牛脾磷酸二酯酶（5端开始）端开始）核苷酸水解核苷酸水解v核苷酸：核苷酸：核苷酸：核苷酸：由磷酸单脂酶水解成为核苷与磷酸。由磷酸单脂酶水解成为核苷与磷酸。v核苷：核苷：核苷：核苷：各种动物体内各种动物体内核苷核苷核苷核苷水解水解水解水解略有不同，但是略有不同，但是一般都经磷酸解生成一般都经磷酸解生成嘌呤碱嘌呤碱与与嘧啶碱嘧啶碱以及以及戊糖戊糖-1-磷酸磷酸。v戊糖戊糖-1-磷酸磷酸戊糖戊糖-5-磷酸磷酸戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径v磷酸脱氧核糖磷酸脱氧核糖乙醛和甘油醛乙醛和甘油醛-3-磷酸磷酸再进一再进一步氧化分解步氧化分解核苷核苷(碱基碱基-戊糖戊糖)磷酸磷酸碱基碱基(嘌呤和嘧啶嘌呤和嘧啶)戊糖戊糖(核糖或脱氧核糖核糖或脱氧核糖)核苷酸核苷酸(碱基碱基-戊糖戊糖-磷酸磷酸)核酸核酸 核酸的酶促降解核酸的酶促降解2 2 嘌呤和嘧啶的分解嘌呤和嘧啶的分解最复杂最复杂的过程的过程碱基的合成碱基的合成碱基的合成碱基的合成碱基的分解碱基的分解碱基的分解碱基的分解核苷酸代谢中核苷酸代谢中核苷酸代谢中核苷酸代谢中v不同生物分解能力不同，产物不同。不同生物分解能力不同，产物不同。嘌呤碱分解时：嘌呤碱分解时：有氨基的先脱氨基有氨基的先脱氨基有氨基的先脱氨基有氨基的先脱氨基（脱氨酶催化）脱氨酶催化）腺嘌呤和鸟嘌呤脱氨分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤。腺嘌呤和鸟嘌呤脱氨分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤。嘌呤的脱氨：可分别在三个水平上嘌呤的脱氨：可分别在三个水平上 嘌呤水平上的脱氨嘌呤水平上的脱氨 嘌呤脱氨嘌呤脱氨 核苷水平上的脱氨核苷水平上的脱氨 核苷酸水平上的脱氨核苷酸水平上的脱氨（一）、嘌呤（一）、嘌呤(purine)的分解的分解 嘌呤碱的分解嘌呤碱的分解腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺嘌呤腺嘌呤次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤次黄嘌呤H2OPiPiPi核糖核糖-1-P核苷酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶腺嘌腺嘌呤核呤核苷酸苷酸脱氨脱氨酶酶+H2O-NH3嘌呤嘌呤腺核腺核苷脱苷脱氨酶氨酶+H2O-NH3腺嘌腺嘌呤脱呤脱氨酶氨酶+H2O-NH3H H2 2O OPiPiPi核糖核糖-1-P-1-P核苷酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 C 脱氨脱氨U（还原）（还原）二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶水解开环水解开环 再水解氧化再水解氧化生成生成NHNH3 3、COCO2 2及及-丙氨酸。丙氨酸。T 降解成降解成-氨基异丁酸氨基异丁酸 直接随尿排出或进一直接随尿排出或进一步分解。步分解。（二）嘧啶（二）嘧啶(pyrimidine)(pyrimidine)的分解的分解 有氨基的先脱氨基有氨基的先脱氨基 加加H还原打开双键还原打开双键 加水水解开环，加水水解开环，再水解、氧化再水解、氧化嘧嘧啶啶的的分分解解嘧啶碱的分解3 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成（一）（一）核苷酸生物合成的基本途径核苷酸生物合成的基本途径（二）（二）嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成（三）（三）嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成（四）（四）核苷酸转化成核苷三磷酸核苷酸转化成核苷三磷酸（五）（五）脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成（六）（六）胸苷酸的合成胸苷酸的合成（七）（七）核苷酸从头合成的调节核苷酸从头合成的调节（一）（一）核苷酸生物合成的基本途径核苷酸生物合成的基本途径补救途径补救途径从头合成从头合成核苷核苷碱基碱基脱氧核苷脱氧核苷核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸辅酶辅酶DNARNA核糖、氨基酸、核糖、氨基酸、CO2、NH3两条途径两条途径 利用小分子原料利用小分子原料利用小分子原料利用小分子原料 从无到有的合成从无到有的合成从无到有的合成从无到有的合成利用现成的利用现成的利用现成的利用现成的碱基或核苷碱基或核苷碱基或核苷碱基或核苷两条途径的差异两条途径的差异补救途径补救途径补救途径补救途径从头合成从头合成从头合成从头合成（二）（二）嘌呤核苷酸的嘌呤核苷酸的从头从头合成合成 v嘌呤核苷酸的嘌呤核苷酸的原料原料原料原料：天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、CO2、甲酸盐等化合物。、甲酸盐等化合物。v在在胞浆中胞浆中胞浆中胞浆中合成，合成，v起始物：起始物：起始物：起始物：5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸（焦磷酸（5-PRPP）v两个阶段：两个阶段：两个阶段：两个阶段：由由5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸（焦磷酸（5-PRPP）开始，开始，首先合成前体物首先合成前体物次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸(IMP)，IMP再转变成再转变成AMP与与GMP。嘌呤的脱氨：可分别在三个水平上专一性不同：专一性强的、专一性差的1、*PRPP 合成酶C 脱氨U（还原）二氢尿嘧啶水解开环嘌呤的脱氨：可分别在三个水平上C 脱氨U（还原）二氢尿嘧啶水解开环尿嘧啶+1-磷酸核糖 尿嘧啶核苷+P不同生物分解能力不同，产物不同。嘌呤脱氨 核苷水平上的脱氨核糖、氨基酸、CO2、NH3ATP ADP ATP ADP2 嘌呤和嘧啶的分解（七）核苷酸从头合成的调节腺嘌呤和鸟嘌呤脱氨分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤。3 核苷酸的生物合成（五）脱氧核苷酸的合成核酸的酶促降解2、PRPP合成酶受嘧啶核苷酸的抑制嘌呤水平上的脱氨核酸的酶促降解磷酸脱氧核糖乙醛和甘油醛-3-磷酸再进一步氧化分解ATP促进GMP生成（七）核苷酸从头合成的调节有氨基的先脱氨基（脱氨酶催化）核酸的酶促降解不同生物分解能力不同，产物不同。T 降解成-氨基异丁酸 直接随尿排出或进一步分解。嘌呤脱氨 核苷水平上的脱氨（七）核苷酸从头合成的调节嘧啶核苷+ATP NCN136C2CC54 NNNC978二氧化碳二氧化碳天冬氨酸天冬氨酸甲酸盐甲酸盐谷氨酰氨谷氨酰氨甲酸盐甲酸盐甘氨酸甘氨酸嘌呤环各元子来源嘌呤环各元子来源甘酸中间站甘酸中间站谷酰下俩谷酰下俩N NCOCO2 2是左头是左头天酸是左肩天酸是左肩左右各甲酸左右各甲酸背一背背一背5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-5-磷酸磷酸核糖胺核糖胺甘氨酸甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-羧核苷酸羧核苷酸IMP的 生物合成5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-琥珀基琥珀基-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸甲酰甲酰THFATHFA5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸（IMPIMP）IMP的合成重要的中间产物重要的中间产物AMPAMP、GMPGMP的前体的前体AMP、GMP生成生成（三）（三）嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成1.1.先合成先合成UMPUMP再转变成其他嘧啶核苷酸再转变成其他嘧啶核苷酸2.2.先合成嘧啶环再与核糖结合先合成嘧啶环再与核糖结合合成特点合成特点CCCCNNCO2天冬氨酸天冬氨酸NH3嘧啶原子来源嘧啶原子来源（三）（三）嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成（三）（三）嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成*乳清酸乳清酸UMP 重要的重要的中间产物中间产物(四四)核苷酸转化成核苷三磷酸核苷酸转化成核苷三磷酸 AMPAMP ADPADP ATPATP ATPATP ADP ADP ATP ATP ADP ADPGMP GMP GDPGDP GTPGTP ATPATP ADP ADP ATP ATP ADP ADP激酶激酶激酶激酶激酶激酶激酶激酶（五）（五）脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成v经还原，将核糖第二位碳原子上的氧脱去。经还原，将核糖第二位碳原子上的氧脱去。（六）（六）胸苷酸的合成胸苷酸的合成 dTMP dTMP dTMP dTMP的生物合成的生物合成的生物合成的生物合成:v由尿苷酸由尿苷酸(UMP)(UMP)为起点，还原脱氧、甲基化而成。为起点，还原脱氧、甲基化而成。（七）（七）核苷酸从头合成的调节核苷酸从头合成的调节嘌呤核苷酸合成的调节嘌呤核苷酸合成的调节1 1、*PRPP PRPP 合成酶合成酶2 2、酰胺转移酶、酰胺转移酶3 3、AMPAMP、GMPGMP自身负反馈自身负反馈4 4、GTPGTP促进促进AMPAMP生成生成 ATPATP促进促进GMPGMP生成生成 嘧啶核苷酸合成的调节嘧啶核苷酸合成的调节1 1、主要调节酶氨甲酰磷酸合成酶、主要调节酶氨甲酰磷酸合成酶受受UMPUMP抑制抑制2 2、PRPPPRPP合成酶受嘧啶核苷酸的抑制合成酶受嘧啶核苷酸的抑制3 3、CTPCTP合成酶受合成酶受CTPCTP的反馈抑制的反馈抑制（八）（八）核苷酸从头合成的抗代谢物核苷酸从头合成的抗代谢物1.1.嘌呤类似物嘌呤类似物嘌呤类似物嘌呤类似物2.2.谷氨酰胺类似物谷氨酰胺类似物谷氨酰胺类似物谷氨酰胺类似物3.3.3.3.叶酸类似物叶酸类似物叶酸类似物叶酸类似物4.4.4.4.嘧啶类似物嘧啶类似物嘧啶类似物嘧啶类似物（八）核苷酸从头合成的抗代谢物（八）核苷酸从头合成的抗代谢物（九）核苷酸合成的补救途径（九）核苷酸合成的补救途径磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶 尿嘧啶尿嘧啶+PRPP 尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸+PPi 胞嘧啶胞嘧啶+PRPP 不能不能 核苷磷酸化酶、核苷磷酸激酶核苷磷酸化酶、核苷磷酸激酶核苷磷酸化酶、核苷磷酸激酶核苷磷酸化酶、核苷磷酸激酶 尿嘧啶尿嘧啶+1-磷酸核糖磷酸核糖 尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+P 嘧啶核苷嘧啶核苷+ATP 嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸+ADPLOGO