第33章核酸的降解和核苷酸代谢.ppt
第33章 核酸的降解和核苷酸代谢,核苷酸：核酸的基本结构单位。体内核苷酸不属营养必需物质。而且食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。,核苷酸的生物学功用：作为核酸合成的原料（主要功能）体内能量的利用形式（ATP GTP UTP CTP）参与代谢和生理调节（cAMP cGMP）组成辅酶（NAD FAD NAD+NADP+HSCoA）活化中间代谢物（UDPG CDP-胆碱 SAM等）,何处去？,进入磷酸戊糖途径或重新合成核酸,分解合成,核酸的解聚作用,核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶,按其作用位置分为:一.核酸外切酶：作用于核酸链的末端（3端或5端），逐个水解下核苷酸。脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA 核糖核酸外切酶:只作用于RNA二.核酸内切酶:从核酸分子内部切断3，5-磷酸二酯键。,限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能识别并水解外源双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割DNA,常作为工具酶。,DNA,外切酶,内切酶,特定部位的限制性内切酶,某些核酸外切酶对RNA、DNA均有作用：,牛脾磷酸二酯酶3-核苷酸,蛇毒磷酸二酯酶5-核苷酸,第一节 嘌呤核苷酸代谢 一嘌呤核苷酸的合成代谢 二嘌呤核苷酸的分解代谢,一嘌呤核苷酸的合成代谢两条途径：一从头合成途径（de novo synthesis）:不以现成的碱基为原料，而是以磷酸核糖氨基酸 一碳单位CO2等简单物质为原料，经过一系列酶 促反应，合成嘌呤核苷酸的过程。（主要合成途径，肝组织进行此途径）二补救合成途径（salvage pathway）:利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸的过程。（脑骨髓等只能进行此途径）,组织：肝小肠粘膜及胸腺细胞内定位：细胞液嘌呤环中各碳原子的来源：,（一）嘌呤核苷酸的从头合成,甲酸盐,甲酸盐,合成途径两个阶段：5-磷酸核糖 次黄嘌呤核苷酸（IMP）IMP AMPGMP,5-磷酸核糖 次黄嘌呤核苷酸（IMP）,PRPP 核苷酸核糖磷酸部分的供体,关键酶,IMP合成的特点：IMP是在磷酸核糖分子上逐步合成的，而不是首先单独合成嘌呤碱，再与磷酸核糖结合的。,IMP AMPGMP,6,6,2,2,AMP ADP ATP 与 GMP GDP GTP的转化,从头合成的调节,单体 二聚体（有活性）（无活性）,IMPAMPGMPPRPP,（）,（）,（二）嘌呤核苷酸的补救合成两个酶：腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）反应：腺嘌呤 PRPP AMP PPi 次黄嘌呤 PRPP IMP PPi 鸟嘌呤 PRPP GMP PPi人体内还有腺苷激酶，能使腺嘌呤核苷磷酸化，生成AMP 腺嘌呤核苷 AMP,APRT,HGPRT,HGPRT,腺苷激酶,ATP ADP,补救合成的特点：过程简单，耗能少。补救合成的生理意义：减少能量和氨基酸的消耗 弥补某些组织（脑骨髓）不能 从头合成嘌呤核苷酸的不足。,（三）嘌呤核苷酸的相互转变,（四）脱氧核糖核苷酸的生成 核糖核苷酸的还原 dADPdGDPdUDPdCDP的生成,酶系,为变构酶，有两个亚基：R1（含SH）R2（含铁硫蛋白）二者结合并有Mg2+存在时具有活性。,还原型谷氧还蛋白-（SH）2,GGSG,2GSH,谷胱甘肽还原酶,脱氧核苷三磷酸（dNTP）的生成dNDP ATP dNTP ADP,激酶,（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物 为嘌呤氨基酸或叶酸等的类似物，充当竞争性抑制剂，干扰或阻断合成代谢，具有抗肿瘤的作用。嘌呤类似物：6-巯基嘌呤（6MP）6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤 氨基酸类似物：氮杂丝氨酸（重氮丝氨酸）6-重氮-5-氧正亮氨酸 N-羟-N-甲酰甘氨酸 与天冬氨酸类似（羽田杀菌素）叶酸类似物：氨喋呤 甲氨喋呤（MTX）,与谷氨酰胺类似,二嘌呤核苷酸的分解代谢 主要器官：肝肾小肠 代谢：嘌呤碱 嘌呤核苷酸 补救合成途径 1-磷酸核糖5-磷酸核糖 磷酸戊糖途径,尿酸（终产物）,鸟嘌呤脱氨酶,腺嘌呤 鸟嘌呤 H2O H2O NH3 NH3 次黄嘌呤 黄嘌呤 H2O+O2 H2O2 H2O+O2 H2O2 尿囊素 尿酸 H2O CO2+H2O2 2H2O+O2 尿囊酸 尿素+乙醛酸 H2O 2H2O 4NH3+2CO2,（人类和灵长类动物、爬虫、鸟类）,（灵长类以外的哺乳动物）,（植物）,（鱼类、两栖类）,（海洋无脊椎动物）,腺嘌呤脱氨酶,鸟嘌呤脱氨酶,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,尿酸氧化酶,尿囊素酶,尿囊酸酶,脲酶,药物：别嘌呤醇,尿酸与痛风症的关系 血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中沉积，形成痛风症。受累组织器官：关节软骨肾软组织 病变：关节炎肾病尿路结石 病因：酶缺陷高嘌呤饮食核酸大量分解肾病 治疗：治疗原发病 进食低核酸饮食,别嘌呤醇作用的机理：,别嘌呤醇：别黄嘌呤底物类似物经酶作用后成为酶的灭活物，称之为自杀作用物。自杀性底物,第二节 嘧啶核苷酸代谢一嘧啶核苷酸的合成代谢二嘧啶核苷酸的分解代谢,一嘧啶核苷酸的合成代谢（一）嘧啶核苷酸的从头合成 细胞内定位：细胞液线粒体 嘧啶环中各元素的来源：基本过程：HCO3 Gln UMP UMP CTPTMP/dTMP,从头合成途径 尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成,两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较,尿苷酸激酶,二磷酸核苷激酶,CTP合成酶,合成特点：先合成嘧啶环，再与磷酸核糖 相连。,真核细胞中，这是多功能酶,真核细胞中，这是多功能酶,CTP的合成,dTMP/TMP的生成,(dTMP),从头合成的调节,CPS-,哺乳类,细菌,PRPP合成酶,天冬氨酸氨基甲酰 转移酶,（二）嘧啶核苷酸的补救合成 嘧啶(UT)PRPP 磷酸嘧啶核苷 PPi 尿嘧啶 1-磷酸核糖 尿嘧啶核苷 Pi 尿嘧啶核苷 ATP UMP ADP 脱氧胸苷 ATP dTMP ADP,嘧啶 磷酸核糖转移酶,尿苷 磷酸化酶,尿苷激酶,胸苷激酶,（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物 为嘧啶氨基酸或叶酸等的类似物，充当 竞争性 抑制剂，干扰或阻断合成代谢，具有抗肿瘤的作用。嘧啶类似物：5-氟尿嘧啶（5-FU）FdUMPFUTP氨基酸类似物：氮杂丝氨酸 6-重氮-5-氧正亮氨酸叶酸类似物：氨喋呤 甲氨喋呤（MTX）改变了核糖结构的核苷类似物：阿糖胞苷环胞苷,与谷氨酰胺类似,作用环节：,CTP合成酶,核糖核苷酸还原酶,TMP合成酶N5，N10-甲烯FH4,二嘧啶核苷酸的分解代谢,嘧啶核苷酸 嘧啶核苷 嘧啶碱,H2O Pi Pi 1-磷酸核糖,核苷酸酶 核苷磷酸化酶,嘧啶核苷酸的水解,嘧啶的降解：这是一个还原降解过程。胞嘧啶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶 H2O NH3 NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O-丙氨酸-脲基丙酸 H2O 胸腺嘧啶 二氢胸腺嘧啶 NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O-氨基异丁酸-脲基异丁酸 H2O,胞嘧啶脱氨酶,二氢尿嘧啶脱氢酶,二氢嘧啶酶,脲基丙酸酶,二氢尿嘧啶脱氢酶,二氢嘧啶酶,脲基丙酸酶,NH3+CO2+,NH3+CO2+,嘧啶碱的分解,
