14 核酸的降解和核苷酸代谢课件.ppt

1、生物化学精品课程第十一章第十一章 核酸的降解和核苷酸代谢核酸的降解和核苷酸代谢核酸：核酸：DNADNA、RNARNA核苷酸的生物功能核苷酸的生物功能合成核酸合成核酸是多种生物合成的活性中间物是多种生物合成的活性中间物 糖原合成，糖原合成，UDP-UDP-GlcGlc。磷脂合成，磷脂合成，CDP-CDP-乙醇胺，乙醇胺，CDP-CDP-二二脂酰甘油。脂酰甘油。生物能量的载体生物能量的载体ATPATP、GTPGTP腺苷酸是三种重要辅酶的组分腺苷酸是三种重要辅酶的组分NADNAD、FADFAD、CoACoA信号分子信号分子cAMPcAMP、cGMPcGMP生物化学精品课程食物中的核酸，经肠道酶系降解

2、成各种核苷酸，再在相关食物中的核酸，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。酸，然后被吸收。吸收到体内的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利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。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足够的磷酸盐，、糖和蛋白质，核酸就能在体内正常合成。成。核酸的分解代谢：核酸的分解代谢：核酸核酸酶核苷酸核苷酸酶核苷+磷

3、酸核苷磷酸化酶碱基+戊糖-1-磷酸第十一章第十一章 核酸的降解和核苷酸代谢核酸的降解和核苷酸代谢生物化学精品课程第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢一、一、核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸是核苷酸以核酸是核苷酸以33、5-5-磷酸二酯键连成的高聚物，核酸磷酸二酯键连成的高聚物，核酸分解代谢的第一步就是分解为核苷酸，作用于磷酸二酯键分解代谢的第一步就是分解为核苷酸，作用于磷酸二酯键的酶称核酸酶（实质是磷酸二脂酶）。的酶称核酸酶（实质是磷酸二脂酶）。根据对底物的专一性可分为：核糖核酸酶、脱氧核糖核酸根据对底物的专一性可分为：核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、非特异性核酸酶。酶、非特异

4、性核酸酶。根据酶的作用方式分：内切酶、外切酶。根据酶的作用方式分：内切酶、外切酶。生物化学精品课程只水解只水解RNARNA磷酸二酯键的酶（磷酸二酯键的酶（RNaseRNase），），不同的不同的RNaseRNase专一性专一性不同。不同。牛胰核糖核酸酶（牛胰核糖核酸酶（RNaseIRNaseI），），作用位点是嘧啶核苷作用位点是嘧啶核苷-3-3-磷磷酸与其它核苷酸间的连接键。酸与其它核苷酸间的连接键。核糖核酸酶核糖核酸酶T1T1（RNaseT1RNaseT1），），作用位点是作用位点是3-3-鸟苷酸与其鸟苷酸与其它核苷酸的它核苷酸的5-5-OHOH间的键。间的键。图图1 1、核糖核酸酶、核糖核

5、酸酶第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢生物化学精品课程只能水解只能水解DNADNA磷酸二酯键的酶。磷酸二酯键的酶。DNaseDNase牛胰脱氧核糖核酸酶牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseIDNaseI）可切割双链和单链可切割双链和单链DNADNA。产物是以产物是以5-5-磷酸磷酸为末端的寡核苷酸。为末端的寡核苷酸。牛胰脱氧核糖核酸酶（牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseDNase），），降解产物为降解产物为3-3-磷酸为磷酸为末端的寡核苷酸。末端的寡核苷酸。限制性核酸内切酶：细菌体内能识别并水解外源双源限制性核酸内切酶：细菌体内能识别并水解外源双源DNADNA的的核酸内切酶，产生核

6、酸内切酶，产生3-3-OHOH和和5-5-P P。图图PstPst切割后，形成切割后，形成3-3-OH OH 单链粘性末端。单链粘性末端。EcoREcoR切割后，形成切割后，形成5-5-P P单链粘性末端。单链粘性末端。2 2、脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢生物化学精品课程既可水解既可水解RNARNA，又可水解又可水解DNADNA磷酸二酯键的核酸酶。磷酸二酯键的核酸酶。小球菌核酸酶是内切酶，可作用于小球菌核酸酶是内切酶，可作用于RNARNA或变性的或变性的DNADNA，产生产生3-3-核苷酸或寡核苷酸。核苷酸或寡核苷酸。蛇毒磷酸二酯酶和牛脾

7、磷酸二脂酶属于外切酶。蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二脂酶属于外切酶。蛇毒磷酸二酯酶能从蛇毒磷酸二酯酶能从RNARNA或或DNADNA链的游离的链的游离的3-3-OHOH逐个水解，逐个水解，生成生成5-5-核苷酸。核苷酸。牛脾磷酸二脂酶从游离的牛脾磷酸二脂酶从游离的5-5-OHOH开始逐个水解，生成开始逐个水解，生成33核核苷酸。苷酸。3 3、非特异性核酸酶、非特异性核酸酶第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢生物化学精品课程第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢生物化学精品课程1 1、核苷酸酶核苷酸酶 （磷酸单脂酶）（磷酸单脂酶）水解核苷酸，产生核苷和磷酸。水解

8、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非特异性磷酸单酯酶：不论磷酸基在戊糖的22、33、55，都能水解下来。都能水解下来。特异性磷酸单酯酶：特异性磷酸单酯酶：只能水解只能水解33核苷酸或核苷酸或55核苷酸（核苷酸（33核苷酸酶、核苷酸酶、55核苷酸酶）核苷酸酶）2 2、核苷酶核苷酶 核苷磷酸化酶：广泛存在，核苷磷酸化酶：广泛存在，反应可逆。反应可逆。核苷 +磷酸核苷磷酸化酶碱基 +戊糖-1-磷酸第十一章第十一章 核酸的降解和核苷酸代谢核酸的降解和核苷酸代谢二、核苷酸的降解二、核苷酸的降解生物化学精品课程 核苷水解酶：主要存在于植物、微生物中，只水解核核苷水解酶：主要存在

9、于植物、微生物中，只水解核糖核苷，不可逆糖核苷，不可逆核糖核苷核糖核苷+H2O核苷水解酶核苷水解酶碱基碱基+核糖核糖第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢生物化学精品课程P301 P301 图图18-218-2嘌呤碱的分解嘌呤碱的分解首先在各自的脱氨酶的作用下水解脱氨，脱氨反应可发生首先在各自的脱氨酶的作用下水解脱氨，脱氨反应可发生在嘌呤碱、核苷及核苷酸水平上。在嘌呤碱、核苷及核苷酸水平上。P299 P299 反应式反应式第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢三、三、嘌呤碱的分解嘌呤碱的分解生物化学精品课程第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解

10、代谢生物化学精品课程不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不同，因此，终产物也不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不同，因此，终产物也不同。不同。排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类排尿囊酸动物：硬骨鱼类排尿囊酸动物：硬骨鱼类排尿素动物：大多数鱼类、两栖类排尿素动物：大多数鱼类、两栖类某些低等动物能将尿素进一步分解成某些低等动物能将尿素进一步分解成NHNH3 3和和COCO2 2排出。排出。植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物（尿植物分解嘌呤的途径与动物相似，

11、产生各种中间产物（尿囊素、尿囊酸、尿素、囊素、尿囊酸、尿素、NHNH3 3）。）。微生物分解嘌呤类物质，生成微生物分解嘌呤类物质，生成NHNH3 3、COCO2 2及有机酸（甲酸、及有机酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。乙酸、乳酸、等）。第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢生物化学精品课程P302 P302 图图18-3 18-3 嘧啶碱的分解嘧啶碱的分解 人和某些动物体内脱氨基过程有的发生在核苷或核苷酸上。人和某些动物体内脱氨基过程有的发生在核苷或核苷酸上。脱下的脱下的NHNH3 3可进一步转化成尿素排出。可进一步转化成尿素排出。第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的

12、分解代谢四、四、嘧啶碱的分解嘧啶碱的分解生物化学精品课程第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢生物化学精品课程第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成一、一、从头合成从头合成由由5-5-磷酸核糖磷酸核糖-1-1-焦磷酸（焦磷酸（5-5-PRPPPRPP）开始，先合成开始，先合成次黄嘌呤核苷酸，然后由次黄嘌呤核苷酸（次黄嘌呤核苷酸，然后由次黄嘌呤核苷酸（IMPIMP）转化为转化为腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。嘌呤环合成的前体：嘌呤环合成的前体：CO2 CO2、甲酸盐、甲酸盐、GlnGln、AspAsp、GlyGlyP303 P303 图图18-4

13、 18-4 嘌呤环的元素来源及掺入顺序嘌呤环的元素来源及掺入顺序A.A.GlnGln提供提供-NH2NH2：N 9N 9B.GlyB.Gly：C4C4、C5C5、N7N7C.5.10-C.5.10-甲川甲川FHFAFHFA：C8C8D.D.GlnGln提供提供-NH2NH2：N3N3闭环闭环E CO2E CO2：C 6C 6F.AspF.Asp提供提供-NH2NH2：N 1N 1 G 10-G 10-甲酰甲酰THFATHFA：C 2 C 2 生物化学精品课程第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成生物化学精品课程1 1、次黄嘌呤核苷酸的合成（次黄嘌呤核苷酸的合成（IMPIMP）5-磷酸核

14、糖磷酸核糖+ATP磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶5-PRPP+AMPP306图图18-5第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成生物化学精品课程（1 1）、磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶（转氨）、磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶（转氨）5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸 +GlnGln 5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺 +GluGlu +ppippi使原来使原来-构型的核糖转化成构型的核糖转化成构型构型（2 2）、甘氨酰胺核苷酸合成酶）、甘氨酰胺核苷酸合成酶5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺+Gly+ATPGly+ATP 甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸+ADP+PiADP+Pi（3 3）、）、甘氨酰胺核苷酸转

15、甲酰基酶甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸 +N N 5 5 N N 1010-甲川甲川FHFH4 4 +H+H2 2O O 甲酰甲酰甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸 +FHFH4 4甲川基可由甲酸或氨基酸供给。甲川基可由甲酸或氨基酸供给。第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成生物化学精品课程（4 4）、甲酰甘氨脒核苷酸合成酶）、甲酰甘氨脒核苷酸合成酶甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸+GlnGln+ATP+H+ATP+H2 2O O 甲酰甘氨脒核甲酰甘氨脒核苷酸苷酸+GluGlu+ADP+pi+ADP+pi此步反应受重氮丝氨酸和此步反应受重氮丝氨酸和6-6-重氮重氮-

16、5-5-氧氧-正亮氨酸不可逆抑正亮氨酸不可逆抑制，这两种抗菌素与制，这两种抗菌素与GlnGln有类似结构。有类似结构。P 304 P 304 结构式：重氮丝氨酸、结构式：重氮丝氨酸、6-6-重氮重氮-5-5-氧氧-正亮氨酸正亮氨酸（5 5）、氨基咪唑核苷酸合成酶）、氨基咪唑核苷酸合成酶甲酰甘氨脒核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸 +ATP 5-ATP 5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸 +ADP +PiADP +Pi（1 1）（5 5）第一阶段，合成第一个环第一阶段，合成第一个环第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成生物化学精品课程（6 6）、氨基咪唑核苷酸羧化酶）、氨基咪唑核苷酸羧化酶5-5-氨基

17、咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸+COCO2 2 5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4羧酸核苷酸羧酸核苷酸（7 7）、氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶）、氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸+Asp+ATPAsp+ATP 5-5-氨基咪唑氨基咪唑4-4-（N-N-琥琥珀基）氨甲酰核苷酸珀基）氨甲酰核苷酸（8 8）、腺苷酸琥珀酸裂解酶）、腺苷酸琥珀酸裂解酶5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-（N-N-琥珀基）氨甲酰核苷酸琥珀基）氨甲酰核苷酸 5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸+延胡索酸延胡索酸（9 9）、氨基咪唑氨甲酰核苷酸转甲酰基酶）

18、、氨基咪唑氨甲酰核苷酸转甲酰基酶5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸+N N1010-甲酰甲酰FHFH4 4 5-5-甲酰胺基咪甲酰胺基咪唑唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸+FHFH4 4（1010）、）、次黄嘌呤核苷酸环水解酶次黄嘌呤核苷酸环水解酶5-5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-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+H H2 2O O第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成生物化学精品课程总反应式：总反应式：5-5-磷酸核糖磷酸核糖+COCO2 2+甲川甲川THFA+THFA+甲酰甲酰THFA+2Gln+THFA+2Gln+GlyG

19、ly +Asp+5ATP+Asp+5ATP IMP+2THFA+2Glu+IMP+2THFA+2Glu+延胡索酸延胡索酸+4+4ADP+1AMP+4Pi+ADP+1AMP+4Pi+PPiPPi第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成生物化学精品课程2 2、腺嘌呤核苷酸的合成（、腺嘌呤核苷酸的合成（AMPAMP）第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成P306图图18-5IMP+Asp+GTPIMP+Asp+GTP腺苷酸琥珀酸合成酶腺苷酸琥珀酸合成酶腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸+GDP+PiAMP+延胡索酸延胡索酸腺苷酸琥珀酸裂解腺苷酸琥珀酸裂解酶酶生物化学精品课程从头合成：从头合成：C

20、OCO2 2 、2 2个甲酸盐、个甲酸盐、2 2个个GlnGln、1 1个个GlyGly、（、（1+11+1）个个AspAsp、（、（6+16+1）个个ATPATP，产生产生2 2个个GluGlu、（、（1+11+1）个延胡索个延胡索酸。酸。AspAsp的结构类似物羽田杀菌素，可强烈抑制腺苷酸琥珀酸合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，阻止成酶的活性，阻止AMPAMP生成。生成。羽田杀菌素：羽田杀菌素：N-N-羟基羟基-N-N-甲酰甲酰-GlyGly （P307P307）第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成生物化学精品课程第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷

21、酸的合成3、IMP+NAD+H2OIMP脱氢酶脱氢酶黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸+NADH+HNADH+H+鸟嘌呤核苷酸的合成鸟嘌呤核苷酸的合成 （P307P307结构式）结构式）IMP+NAD+H2OIMP脱氢酶脱氢酶黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸+NADH+H+黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸+Gln（或或NH4+）+ATP+H2OGMP合成酶合成酶GMP+Glu+AMP+PPi生物化学精品课程5-5-磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶是关键酶，可被终产物磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶是关键酶，可被终产物AMPAMP、GMPGMP反馈抑制。反馈抑制。AMPAMP过量可反馈抑制自身的合成。过量可反馈抑制自身的合成。GMPGMP过

22、量可反馈抑制自身的合成。过量可反馈抑制自身的合成。第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成P309图图18-64 4、AMPAMP、GMPGMP生物合成的调节生物合成的调节生物化学精品课程第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成生物化学精品课程筛选抗肿瘤药物，肿瘤细胞核酸合成速度快，药物能抑制。筛选抗肿瘤药物，肿瘤细胞核酸合成速度快，药物能抑制。羽田杀菌素羽田杀菌素与与AspAsp竞争腺苷酸琥珀酸合成酶，阻止次黄嘌呤核苷酸转化竞争腺苷酸琥珀酸合成酶，阻止次黄嘌呤核苷酸转化成成AMPAMP。重氮乙酰丝氨酸、重氮乙酰丝氨酸、6-6-重氮重氮-5-5-氧正亮氨酸，是氧正亮氨酸，是GlnG

23、ln的结构的结构类似物，抑制类似物，抑制GlnGln参与的反应。参与的反应。氨基蝶呤、氨甲蝶呤氨基蝶呤、氨甲蝶呤结构结构P314 P314 叶酸的结构类似物，能与二氢叶酸还原酶发生不可逆结合，叶酸的结构类似物，能与二氢叶酸还原酶发生不可逆结合，阻止阻止FHFH4 4的生成，从而抑制的生成，从而抑制FHFH4 4参与的各种一碳单位转移参与的各种一碳单位转移反应。反应。第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成5 5、药物对嘌呤核苷酸合成的影响、药物对嘌呤核苷酸合成的影响生物化学精品课程1 1、磷酸核糖转移酶途径（重要途径）、磷酸核糖转移酶途径（重要途径）嘌呤碱和嘌呤碱和5-5-PRPPPRP

24、P在特异的磷酸核糖转移酶的作用下生成嘌在特异的磷酸核糖转移酶的作用下生成嘌呤核苷酸呤核苷酸 第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成二、补救途径二、补救途径利用已有的碱基和核苷合成核苷酸利用已有的碱基和核苷合成核苷酸嘌呤核苷嘌呤核苷+磷酸磷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶嘌呤碱嘌呤碱+戊糖戊糖-1-1-磷酸磷酸腺嘌呤腺嘌呤+5-+5-PRPPPRPP腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶AMP+PPi次黄嘌呤（鸟嘌呤）次黄嘌呤（鸟嘌呤）+5-PRPP次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶IMP（GMP）+PPiIMP（GMP）+PPi生物化学精品课程嘌呤核苷酸的从头合成

25、与补救途径之间存在平衡。嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡。Lesch-Lesch-NyanNyan综合症就是由于次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺综合症就是由于次黄嘌呤：鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷，陷，AMPAMP合成增加，大量积累尿酸，肾结石和痛风。合成增加，大量积累尿酸，肾结石和痛风。第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成2 2、核苷激酶途径（但在生物体内只发现有、核苷激酶途径（但在生物体内只发现有腺苷激酶）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核苷磷酸激酶的作用下与ATPATP反应

26、，生成腺嘌呤核苷酸。反应，生成腺嘌呤核苷酸。腺苷激酶腺苷激酶腺苷酸腺苷酸 +ADPADP碱基碱基+核糖核糖-1-1-磷酸磷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核苷核苷+Pi腺苷腺苷 +ATPATP生物化学精品课程第三节第三节 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成一、从头合成一、从头合成与嘌呤核苷酸合成不同，在合成嘧啶核苷酸时，与嘌呤核苷酸合成不同，在合成嘧啶核苷酸时，首先合成嘧啶环，再与磷酸核糖结合，生成尿嘧首先合成嘧啶环，再与磷酸核糖结合，生成尿嘧啶核苷酸，最后由尿嘧啶核苷酸转化为胞嘧啶核啶核苷酸，最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。苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。合成前体：氨甲酰磷酸、合

27、成前体：氨甲酰磷酸、Asp Asp （P309P309图图18-718-7嘧啶环的元素来源）嘧啶环的元素来源）生物化学精品课程第三节第三节 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成生物化学精品课程1、尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成P310图图18-8第三节第三节 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成生物化学精品课程Gln+HCO3+2ATP氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸+Glu+2ADP+Pi第三节第三节 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成氨甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸的合成：生物化学精品课程天冬氨酸转氨甲酰酶天冬氨酸转氨甲酰酶氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸+Asp氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨

28、酸+Pi二氢乳清酸酶二氢乳清酸酶氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸二氢乳清酸二氢乳清酸+H2O二氢乳清酸脱氢酶二氢乳清酸脱氢酶FAD、FMN二氢乳清酸二氢乳清酸+NAD+乳清酸乳清酸+NADH+H+乳清苷酸焦磷酸化酶乳清苷酸焦磷酸化酶Mg2+乳清酸乳清酸+PRPP乳清苷酸乳清苷酸+PPi乳清苷酸脱羧酶乳清苷酸脱羧酶乳清苷酸乳清苷酸UMP+CO2第三节第三节 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成生物化学精品课程尿嘧啶核苷三磷酸可直接与尿嘧啶核苷三磷酸可直接与NHNH3 3（细菌）或细菌）或GlnGln（植物）反应，植物）反应，生成胞嘧啶核苷三磷酸。生成胞嘧啶核苷三磷酸。UMP +ATPUMP +ATP尿嘧

29、啶核苷酸激酶尿嘧啶核苷酸激酶MgMg2+2+UDP +ADPUDP +ADPUDP +ATPUDP +ATP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶MgMg2+2+UTP +ADPUTP +ADPCTPCTP合成酶合成酶UTP+GlnUTP+Gln（NHNH4 4+）+ATP+HATP+H2 2O OCTP+Glu+ADP+PiCTP+Glu+ADP+Pi第三节第三节 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成2 2、胞嘧啶核苷酸的合成、胞嘧啶核苷酸的合成生物化学精品课程P 311 P 311 图图18-918-9大肠杆菌嘧啶核大肠杆菌嘧啶核苷酸生物合成的调节苷酸生物合成的调节 氨甲酰磷酸合成酶：受氨甲酰磷酸合成酶

30、：受UMPUMP反反馈抑制馈抑制天冬氨酸转氨甲酰酶：受天冬氨酸转氨甲酰酶：受CTPCTP反馈抑制反馈抑制CTPCTP合成酶：受合成酶：受CTPCTP反馈抑制反馈抑制第三节第三节 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成3 3、嘧啶核苷酸生物合成的调节（大肠杆菌）、嘧啶核苷酸生物合成的调节（大肠杆菌）生物化学精品课程有多种嘧啶类似物可抑制嘧啶核苷酸的合有多种嘧啶类似物可抑制嘧啶核苷酸的合成。成。5-5-氟尿嘧啶抑制胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合氟尿嘧啶抑制胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成。成。5-5-氟尿嘧啶在人体内转变成相应的核苷酸，氟尿嘧啶在人体内转变成相应的核苷酸，再转变成脱氧核苷酸，可抑制脱氧胸腺嘧再转变成脱氧

31、核苷酸，可抑制脱氧胸腺嘧啶核酸合成酶，干扰尿嘧啶脱氧核苷酸经啶核酸合成酶，干扰尿嘧啶脱氧核苷酸经甲基化生成脱氧胸苷的过程，甲基化生成脱氧胸苷的过程，DNADNA合成合成受阻。受阻。第三节第三节 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成4 4、药物对嘧啶核苷酸合成的影响、药物对嘧啶核苷酸合成的影响生物化学精品课程（1 1）嘧啶核苷激酶途径（重要途径）嘧啶核苷激酶途径（重要途径）嘧啶碱与嘧啶碱与1-1-磷酸核糖生成嘧啶核苷，然后由尿苷激酶催化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尿苷和胞苷形成UMPUMP和和CMPCMP。第三节第三节 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成二、补救途径二、补救途

32、径嘧啶碱嘧啶碱+1-磷酸核糖磷酸核糖核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶嘧啶核苷嘧啶核苷+Pi尿苷（胞苷）尿苷（胞苷）+ATP尿苷激酶尿苷激酶Mg2+UMP（CMP）+ADP尿嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶 +5-PRPPUMP +PPi（2 2）磷酸核糖转移酶途径（胞嘧啶不行）磷酸核糖转移酶途径（胞嘧啶不行）生物化学精品课程脱氧核糖核苷酸是由相应的核糖核苷酸衍脱氧核糖核苷酸是由相应的核糖核苷酸衍生而来的。生而来的。（1 1）腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶核糖核苷酸）腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶核糖核苷酸经还原，将核糖第二位碳原子的氧脱去，经还原，将核糖第二位碳原子的氧脱去，即成为相应的脱氧核糖核苷酸。即

33、成为相应的脱氧核糖核苷酸。（2 2）胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸：先由尿嘧）胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸：先由尿嘧啶核糖核苷酸还原形成尿嘧啶脱氧核糖核啶核糖核苷酸还原形成尿嘧啶脱氧核糖核苷酸，然后尿嘧啶再经甲基化转变成胸腺苷酸，然后尿嘧啶再经甲基化转变成胸腺嘧啶。嘧啶。第四节第四节 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成生物化学精品课程ADPADP、GDPGDP、CDPCDP、UDPUDP均可分别被还原成相应的脱均可分别被还原成相应的脱氧核糖核苷酸：氧核糖核苷酸：dADPdADP、dGDPdGDP、dCDPdCDP、dUDPdUDP等，等，其中其中dUDPdUDP甲基化，生成甲基化，生成dTDPdTDP。还原反

34、应一般在核苷二磷酸（还原反应一般在核苷二磷酸（NDPNDP）水平上进行，水平上进行，ATPATP、dATPdATP、dTTPdTTP、dGTPdGTP是还原酶的变构效应物，是还原酶的变构效应物，个别微生物（赖氏乳菌杆菌）在核苷三磷酸水个别微生物（赖氏乳菌杆菌）在核苷三磷酸水平上还原（平上还原（NTPNTP）。）。第四节第四节 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成一、核糖核苷酸的还原一、核糖核苷酸的还原生物化学精品课程由硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶和核苷酸还原酶（由硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶和核苷酸还原酶（B B1 1、B B2 2）三部分组成。三部分组成。B B1 1、B B2 2亚基结合后，才

35、具有催化活性。亚基结合后，才具有催化活性。B B1 1上的巯基和上的巯基和B B2 2上的酪氨酸残基是活性中心的催化基因。上的酪氨酸残基是活性中心的催化基因。另外核苷酸还原酶所需的还原当量还可来自谷胱甘肽。另外核苷酸还原酶所需的还原当量还可来自谷胱甘肽。图图 硫氧还蛋白硫氧还蛋白 -SHSH硫氧还蛋白还原酶、辅酶硫氧还蛋白还原酶、辅酶FADFAD谷胱甘肽氧还蛋白（酶）谷胱甘肽氧还蛋白（酶）谷胱甘肽还原酶谷胱甘肽还原酶 -SHSH核苷酸还原酶（核苷酸还原酶（RRRR）-SH-SH第四节第四节 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成1 1、核苷酸还原酶系核苷酸还原酶系 P312 P312 图示图示生物化

36、学精品课程（1 1）、）、结构模型结构模型 图图B B1 1亚基上有两个调节部位，一个影响整个酶的活性（一级亚基上有两个调节部位，一个影响整个酶的活性（一级调节部位），另一个调节对底物的专一性（底物结合部调节部位），另一个调节对底物的专一性（底物结合部位）位）一级调节部位：一级调节部位：ATPATP是生物合成的信号分子，而是生物合成的信号分子，而dATPdATP是核苷是核苷酸被还原的信号。酸被还原的信号。底物调节部位：底物调节部位：.与与ATPATP结合，可促进嘧啶类的结合，可促进嘧啶类的UDPUDP、CDPCDP还原成还原成dUDPdUDP、dCDPdCDP；与与dTTPdTTP或或dGTP

37、dGTP结合，可促使结合，可促使GDPGDP（ADPADP）还原成还原成dGDPdGDP（dADPdADP）催化机理催化机理 自由基催化转换模型。自由基催化转换模型。第四节第四节 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成2、核苷酸还原酶结构模型及催化机理、核苷酸还原酶结构模型及催化机理生物化学精品课程脱氧核苷酸也能利用已有的碱基或核苷进行合成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），但只有脱氧核苷激酶途径，不（补救途径），但只有脱氧核苷激酶途径，不存在类似的磷酸核糖转移酶途径存在类似的磷酸核糖转移酶途径 核苷核苷磷酸化酶磷酸化酶碱基碱基+脱氧核糖脱氧核糖-1-磷磷酸酸脱氧核苷脱氧核苷+磷

38、酸磷酸脱氧核苷激酶脱氧核苷激酶脱氧核苷脱氧核苷ATP脱氧核苷酸脱氧核苷酸+ADP第四节第四节 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成3 3、脱氧核苷酸的补救途径（脱氧核苷激酶、脱氧核苷酸的补救途径（脱氧核苷激酶途径）途径）生物化学精品课程由尿嘧啶脱氧核苷酸（由尿嘧啶脱氧核苷酸（dUMPdUMP）经甲基化生成。经甲基化生成。SerSer提供甲基，提供甲基，NADPHNADPH提供还原当量。提供还原当量。四氢叶酸是一碳的载体，参与嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成。四氢叶酸是一碳的载体，参与嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成。氨基嘌呤、氨甲蝶呤是叶酸的类似物，能与二氢叶酸还原酶不可逆结合，氨基嘌呤、

39、氨甲蝶呤是叶酸的类似物，能与二氢叶酸还原酶不可逆结合，阻止阻止FH4的生成，从而抑制的生成，从而抑制FH4参与的一碳单位的转移。可用于抗肿瘤。参与的一碳单位的转移。可用于抗肿瘤。第四节第四节 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成二、胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成二、胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成dTMP+二氢叶酸二氢叶酸二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶5，6，7，8-THFA+NDAP+Ser羟甲基转移酶羟甲基转移酶Gly+N5,N10-亚甲基亚甲基THFA+H2OdUMP+N5,N10-亚亚甲基甲基THFA胸腺嘧啶核苷酸合成酶胸腺嘧啶核苷酸合成酶7，8-二氢叶酸二氢叶酸+NADPH+H+Ser+THFA生物化学

40、精品课程第四节第四节 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成生物化学精品课程第四节第四节 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成三、核苷酸合成总结三、核苷酸合成总结 P314P314图图18-1018-10生物化学精品课程第五节第五节辅酶核苷酸的生物合成辅酶核苷酸的生物合成NAD、NADP、FMN、FAD、CoA一、烟酰胺核苷酸的合成（一、烟酰胺核苷酸的合成（NAD NAD、NADPNADP）NAD、NADP是脱氢辅酶，在生物氧化还原系统中传递氢。是脱氢辅酶，在生物氧化还原系统中传递氢。合成途径：合成途径：（1）烟酸单核苷酸焦磷酸化酶）烟酸单核苷酸焦磷酸化酶（2）脱酰胺）脱酰胺-NAD焦磷酸化酶焦磷酸化酶

41、（3）NAD合成酶合成酶图图NADP的合成：的合成：NAD激酶催化激酶催化NAD与与ATP反应，使反应，使NAD的的腺苷酸残基的核糖腺苷酸残基的核糖2-OH磷酸化，生成磷酸化，生成NADP。生物化学精品课程第五节第五节辅酶核苷酸的生物合成辅酶核苷酸的生物合成二、黄素核苷酸的合成（二、黄素核苷酸的合成（FMNFMN、FADFAD）生物化学精品课程CoACoA-SH P 317-SH P 317图图18-1118-11 前体：腺苷酸、泛酸、巯基乙胺、磷酸前体：腺苷酸、泛酸、巯基乙胺、磷酸途径：途径：（1 1）泛酸激酶）泛酸激酶 （2 2）磷酸泛酰半胱氨酸合成酶）磷酸泛酰半胱氨酸合成酶 （3 3）磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶）磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶 （4 4）脱磷酸辅酶）脱磷酸辅酶A A焦磷酸化酶焦磷酸化酶 （5 5）脱磷酸辅酶）脱磷酸辅酶A A激酶激酶 图图代谢途径的相互联系代谢途径的相互联系 P420P420图图22-122-1第五节第五节辅酶核苷酸的生物合成辅酶核苷酸的生物合成三、辅酶三、辅酶A A的合成的合成