核酸的代谢

会计学核酸的代谢第1页/共98页一核酸的酶促降解三核苷酸的合成代谢二核苷酸的分解代谢第2页/共98页一、核酸的酶促降解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。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。第3页/共98页核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶核酸核苷酸核苷碱基+戊糖-1-P磷酸一、核酸的酶促降解第4页/共98页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)非特异性核酸酶核酸内切酶核酸外切酶第5页/共98页外切核酸酶对核酸的水解位点5´ppppOHBpppp3´BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5´端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3´端外切3得5）第6页/共98页戊糖碱基核苷核苷水解酶核苷在核苷酶（有两种：核苷磷酸化酶和核苷水解酶）作用下分解成碱基和戊糖。第7页/共98页磷酸化酶水解酶存在广泛存在于植物/微生物催化可逆的反应反应不可逆作用于核糖或脱氧核糖核苷作用于核糖核苷第8页/共98页一核酸的酶促降解三核苷酸的合成代谢二核苷酸的分解代谢第9页/共98页第10页/共98页二、核苷酸的降解2、嘧啶的分解1、嘌呤的分解核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷碱基+（脱氧）戊糖-1-P磷酸第11页/共98页不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不同，终产物也不同。第12页/共98页嘌呤的分解第13页/共98页脱氨可发生在核苷/核苷酸水平第14页/共98页第15页/共98页第16页/共98页第17页/共98页别嘌呤醇是黄嘌呤氧化酶的一个很强的自杀作用物。第18页/共98页嘌呤的分解第19页/共98页三种嘧啶核苷酸降解至尿嘧啶和胸腺嘧啶嘧啶的分解第20页/共98页二氢尿嘧啶脱氢酶二氢嘧啶酶脲基丙酸酶尿嘧啶和胸腺嘧啶分别降解至乙酰CoA和琥珀酰CoA第21页/共98页一核酸的酶促降解三核苷酸的合成代谢二核苷酸的分解代谢第22页/共98页三、核苷酸的合成代谢1、嘌呤核糖核苷酸的合成2、嘧啶核糖核苷酸的合成第23页/共98页1、嘌呤核苷酸的生物合成（1）从头合成途径（3）补救途径（4）嘌呤核苷酸生物合成的调节（2）AMP和GMP的合成第24页/共98页天冬氨酸一碳基团（甲酸盐）谷氨酰胺甘氨酸一碳基团（甲酸盐）嘌呤环上各原子的来源第25页/共98页嘌呤核苷酸从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸，其它各种嘌呤核苷酸都是次黄嘌呤核苷酸的衍生物。Buchanan和Greenberg于50年代阐明了次黄嘌呤从头合成的10步反应和每一个中间代谢物的结构。（1）嘌呤核苷酸从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸第26页/共98页5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）的生成——起始 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 焦磷酸激酶第27页/共98页第28页/共98页焦磷酸激酶第29页/共98页①5-磷酸核糖焦磷酸与谷氨酰胺反应生成5-磷酸核糖胺、谷氨酸和无机焦磷酸。催化此反应的酶是酰胺转移酶。第30页/共98页酰胺转移酶5-磷酸核糖胺第31页/共98页②5-磷酸核糖胺在ATP参与下与甘氨酸合成甘氨酰胺核苷酸。催化此反应的酶是甘氨酰胺核苷酸合成酶。第32页/共98页5-磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸合成酶第33页/共98页甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶来自甲酸（盐）第34页/共98页④甲酰甘胺酰胺核苷酸与谷氨酰胺、ATP作用，闭环之前在第3位上加上氮原子。催化此反应的酶是甲酰甘氨咪唑核苷酸合成酶。第35页/共98页甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸合成酶第36页/共98页第37页/共98页甲酰甘氨脒核苷酸5-氨基-咪唑核苷酸合成酶⑤闭环第38页/共98页⑥六员环的合成开始在氨基咪唑核苷酸羧化酶催化下，5-氨基咪唑核苷酸与二氧化碳生成5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸。无需生物素第39页/共98页5-氨基-4-羧酸咪唑核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸合成酶5-氨基-咪唑核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸变位酶第40页/共98页⑦嘌呤环的第1位氮的固定在氨基咪唑琥珀酸氨甲酰核苷酸合成酶催化，5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸与天冬氨酸和ATP生成5-氨基咪唑-4-琥珀酸甲酰胺核苷酸。第41页/共98页5-氨基-4-羧酸咪唑核苷酸N-琥珀酸-5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸⑦合成酶第42页/共98页⑧脱掉延胡索酸反应由腺苷酸琥珀酸裂合酶催化。生成5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸和延胡索酸。第43页/共98页5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸延胡索酸⑧裂合酶N-琥珀酸-5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸第44页/共98页⑨嘌呤环上最后的碳原子由甲酰基供给。催化此反应的酶是氨基咪唑酰胺核苷酸转甲酰基酶。第45页/共98页5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸N-甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸⑨转甲酰基酶第46页/共98页⑩脱水环化在次黄嘌呤核苷酸合酶作用下脱水环化生成次黄嘌呤核苷酸（IMP）。第47页/共98页次黄嘌呤核苷酸N-甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸⑩合酶第48页/共98页IMP的生物合成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THFAATPADP+Pi第49页/共98页IMP转变为GMP和AMP（2）AMP和GMP的合成第50页/共98页第51页/共98页第52页/共98页次黄嘌呤核苷酸腺苷酸黄嘌呤核苷酸鸟苷酸腺苷酸代琥珀酸第53页/共98页H第54页/共98页第55页/共98页第56页/共98页主要发生在肝脏，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(脑和骨髓)内外源核酸分解核苷碱基、Pi脱氧核苷（3）嘌呤核苷酸合成补救途径第57页/共98页嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷A(G)MPATPADP核苷磷酸化酶核苷磷酸激酶a、在核苷磷酸化酶作用下，嘌呤碱基与1-磷酸核糖作用生成核苷，核苷再磷酸化生成核苷酸。由于生物体内只有腺苷激酶，所以此途径不是主要途径。第58页/共98页b、在磷酸核糖转移酶催化下，嘌呤碱基与5-磷酸核糖焦磷酸作用生成核苷酸和焦磷酸。（主要途径）第59页/共98页活性低活性高第60页/共98页嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡。Lesch-Nyhan综合症就是由于次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷。第61页/共98页1、IMP、AMP、GMP抑制焦磷酸激酶和PRPP酰胺转移酶的活性；（4）嘌呤核苷酸从头合成的调节2、过量的AMP抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性，抑制AMP的合成；同理过量的GMP抑制次黄嘌呤脱氢酶的活性，从而抑制GMP的合成；第62页/共98页磷酸核糖焦磷酸激酶转酰胺酶腺苷酸琥珀酸合成酶次黄嘌呤核苷酸脱氢酶第63页/共98页第64页/共98页第65页/共98页“从头合成”中碱基各原子来源通过放射性同位素法推断嘌呤碱天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸甲酸甲酸磷酸核糖C1上逐个安插成嘌呤碱成分，形成A(G)MP。CO2第66页/共98页三、核苷酸的合成代谢1、嘌呤核糖核苷酸的合成2、嘧啶核糖核苷酸的合成3、脱氧核糖核苷酸的合成第67页/共98页2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)尿嘧啶核苷酸的合成(2)胞嘧啶核苷酸的合成(3)补救合成途径(4)嘧啶核苷酸生物合成的调节第68页/共98页嘧啶环上各原子的来源天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸嘧啶核苷酸的合成首先形成嘧啶环，再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸，最后生成尿嘧啶核苷酸。第69页/共98页尿嘧啶核苷酸合成途径第70页/共98页第71页/共98页第72页/共98页第73页/共98页尿嘧啶核苷酸合成途径第74页/共98页（2）UMP转变为CTP第75页/共98页（3）嘧啶核苷酸的“补救途径”尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATP尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP①在尿苷磷酸化酶作用下，尿嘧啶与1-磷酸核糖作用生成尿苷，尿苷在尿苷激酶作用下被磷酸化形成尿嘧啶核苷酸。（主要途径）Mg2+尿苷激酶尿苷磷酸化酶第76页/共98页尿苷激酶还能催化胞嘧啶核苷生成胞嘧啶核苷酸。胞嘧啶核苷+ATPCMP+ADP尿苷激酶Mg2+第77页/共98页②在嘧啶核糖磷酸转移酶催化下，嘧啶与5-磷酸核糖焦磷酸作用生成核苷酸和焦磷酸。从人体红细胞中获得的嘧啶核糖磷酸转移酶只对尿嘧啶、胸腺嘧啶起作用，对胞嘧啶没有作用第78页/共98页在哺乳动物细胞中，嘧啶核苷酸合成的主要调节酶是“氨甲酰磷酸合成酶”，受UDP和UTP的反馈抑制。（4）嘧啶核苷酸从头合成的调节第79页/共98页第80页/共98页嘧啶碱天冬氨酸NH3CO2嘧啶环合成后+磷酸核糖C(U)MP第81页/共98页dTTP第82页/共98页三、核苷酸的合成代谢1、嘌呤核糖核苷酸的合成2、嘧啶核糖核苷酸的合成3、脱氧核糖核苷酸的合成第83页/共98页3、脱氧核糖核苷酸的合成（1）在核苷二磷酸水平被还原第84页/共98页第85页/共98页第86页/共98页（2）胸腺嘧啶核苷的合成第87页/共98页脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++GlyN5、N10亚甲基FH4FH2二氢叶酸还原酶Ser羟甲基转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P第88页/共98页第89页/共98页第90页/共98页核苷酸的合成及相互关系第91页/共98页外切核酸酶对核酸的水解位点5´ppppOHBpppp3´BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5´端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3´端外切3得5）第92页/共98页一核酸的酶促降解三核苷酸的合成代谢二核苷酸的分解代谢第93页/共98页⑦嘌呤环的第1位氮的固定在氨基咪唑琥珀酸氨甲酰核苷酸合成酶催化，5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸与天冬氨酸和ATP生成5-氨基咪唑-4-琥珀酸甲酰胺核苷酸。第94页/共98页5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸N-甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸⑨转甲酰基酶第95页/共98页第96页/共98页尿嘧啶核苷酸合成途径第97页/共98页三、核苷酸的合成代谢1、嘌呤核糖核苷酸的合成2、嘧啶核糖核苷酸的合成3、脱氧核糖核苷酸的合成第98页/共98页