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第 33 章 核酸降解与核苷酸代谢. 本章包括: 一.核酸和核苷酸的分解代谢 二.核苷酸的生物合成. 多种游离核苷酸的作用. 1 、活性中间物: UDP- 葡萄糖, CDP- 二酯酰甘油 ( 磷酸甘油酯合成的中间物: P268 ) 2 、 ATP 3 、 AMP 是四种重要辅酶: NAD + , NADP + , FAD , CoA 的组分 4 、代谢调节物: cAMP , cGMP (信使) 5 、核苷酸是核酸合成的前体. 一、核酸和核苷酸的分解代谢. (一)核酸水解 核酸水解是在核酸酶的作用下断开核苷酸之间的磷酸二酯键。
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第33章 核酸降解与核苷酸代谢 本章包括: 一.核酸和核苷酸的分解代谢 二.核苷酸的生物合成
多种游离核苷酸的作用 1、活性中间物:UDP-葡萄糖,CDP-二酯酰甘油(磷酸甘油酯合成的中间物:P268) 2、ATP 3、AMP是四种重要辅酶:NAD+,NADP+,FAD,CoA的组分 4、代谢调节物:cAMP,cGMP(信使) 5、核苷酸是核酸合成的前体
一、核酸和核苷酸的分解代谢 (一)核酸水解 核酸水解是在核酸酶的作用下断开核苷酸之间的磷酸二酯键。 核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水解酶,包括核糖核酸酶(RNase)和脱氧核糖核酸酶(DNase),其中能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶,从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶。
(三)嘌呤碱的分解 嘌呤碱的分解首先在各种脱氨酶的作用下水解脱氨。脱氨作用也可以在核苷或核苷酸的水平上进行。 1、动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少,而腺嘌呤核苷脱氨酶及腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性较高,因此腺嘌呤的脱氨分解主要在核苷或核苷酸水平上进行。 2、鸟嘌呤脱氨酶分布广,脱氨分解主要在该酶的作用下进行,因此鸟嘌呤的脱氨分解主要在碱基水平上进行。
尿酸生成 AMP 嘌呤碱的分解代谢结构图解见P390图33-2
嘌呤核苷酸的分解 腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷 次黄嘌呤核苷 次黄嘌呤 鸟嘌呤 黄嘌呤 尿酸
AMP分解另一途径 黄嘌呤 次黄嘌呤
黄嘌呤的分解 次黄嘌呤 黄嘌呤 尿酸 尿囊素
嘌呤碱的分解代谢产物 不同生物嘌呤碱的分解能力不同,代谢产物也不同: 1、尿酸:人和猿类及一些排尿酸的动物(鸟类、某些爬行类和昆虫)嘌呤的代谢产物为尿酸。 2、尿囊素:除人,猿外的哺乳动物。 3、尿囊酸:某些硬骨鱼。 4、尿素:多数鱼类及两栖类。
(四)嘧啶碱的分解 不同生物嘧啶碱的分解过程也不一样,一般情况下含氨基的嘧啶要先水解脱去氨基,人和某些动物脱氨基也可以在核苷或核苷酸水平上进行。
嘧啶的分解代谢 胞嘧啶脱氨酶 胞嘧啶
核苷酸分解代谢 1、碱基代谢如上述; 2、其它组分怎样代谢?
二、核苷酸生物合成 (1)嘌呤核苷酸的生物合成 (2)嘧啶核苷酸的生物合成 均有两条途径: (1)从头合成途径 (2)补救途径
(一)嘌呤核苷酸的生物合成 补:用碳14标记的HCOOH和氮15标记的氨基酸与鸽肝匀浆物共培养,得到嘌呤各元素的来源,1950s由J.Buchanan和G.Robert Greenberg证明次黄嘌呤核苷酸是腺苷酸及鸟苷酸合成的前体。
P394 1、次黄嘌呤核苷酸的全程合成总图(从头合成)
嘌呤核苷酸的全程合成(反应1) 5-P-核糖胺
嘌呤核苷酸的全程合成(反应2) 甘氨酰胺核苷酸
嘌呤核苷酸的全程合成(反应3) 甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘氨酰胺核苷酸
嘌呤核苷酸的全程合成(反应4) 甲酰甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘胺眯核苷酸
嘌呤核苷酸的全程合成(反应5) 甲酰甘胺眯核苷酸 5-氨基咪唑核苷酸
嘌呤核苷酸的全程合成(反应6) 5-氨基咪唑核苷酸 5-氨基(N-甲酰基)咪唑核苷酸
嘌呤核苷酸的全程合成(反应7) 5-氨基(N-甲酰基)咪唑核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸
5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸 嘌呤核苷酸的全程合成(反应8) 5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基) 甲酰胺核苷酸
嘌呤核苷酸的全程合成(反应9) 5-氨基咪唑-4-(N-琥珀基) 甲酰胺核苷酸 延胡索酸 5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸
嘌呤核苷酸的全程合成(反应10) 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
嘌呤核苷酸的全程合成(反应11) 5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸
IMP合成的总反应 2Gln+2HCOOH+CO2+Gly+Asp+R-5-P (or PRPP)IMP+2Glu+Fumarate(延胡索酸) 反应需要5(或6个高能磷酸键)ATP
嘌呤环各元素的来源 甲酸盐 甲酸盐 N10-甲酰THFA P391
生物体内只有胸苷激酶,故此途径不重要 嘌呤环元素的来源
2、由IMP合成AMP和GMP P394 腺苷酸琥珀 酸合成酶 腺苷酸琥珀 酸裂解酶 次黄嘌呤核苷酸脱氢酶 P395 鸟嘌呤核苷酸合成酶
3、由嘌呤碱和核苷合成核苷酸 补救途径: (1)碱基+1-P-核糖 核苷磷酸化酶 核苷+磷酸 核苷+ATP 核苷激酶 核苷酸+ADP (2)重要:利用现成的腺嘌呤、次黄嘌呤和鸟嘌呤与PRPP通过腺嘌呤磷酸核糖基转移酶(APRT)及次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶(HGPRT)实现AMP、IMP、GMP的补救合成。
嘌呤核苷酸的补救合成 任一种嘌呤 磷酸核糖转移酶
(二)嘧啶核糖核苷酸的生物合成 氨甲酰磷酸
氨甲酰磷酸合成氨甲酰Asp 天冬氨酸转氨甲酰酶
乳清酸的合成 氨甲酰天冬氨酸 二氢乳清酸酶 二氢乳清酸 二氢乳清酸脱氢酶 乳清酸
乳清酸合成UMP 焦磷酸化酶 脱羧酶 乳清苷酸
嘧啶核苷酸的全程合成:由乳清酸合成UTP和CTP **尿嘧啶核苷酸合成见P397图33-8
UTP合成CTP CTP合成酶
嘧啶核苷酸的补救合成 UMP磷酸核糖基转移酶 尿嘧啶+PRPP————UMP+PPi 尿嘧啶磷酸化酶 尿嘧啶+1-P-R——尿嘧啶核苷+Pi 尿苷激酶 尿嘧啶核苷+ATP——UMP+ADP 尿苷激酶 胞嘧啶核苷+ATP——CMP+ADP 胞嘧啶不能与PRPP作用。
嘧啶核苷酸合成的调节 CTP
(三)脱氧核糖核苷酸的合成 以核糖核苷酸为原料,通过核糖核苷酸还原酶将核糖分子还原为脱氧核糖。核糖核苷酸必须先行转化为二磷酸核苷酸(NDP)水平,再还原为脱氧核苷二磷酸水平。 除需还原酶外,还需另两种氧还蛋白参与,即硫氧还蛋白(thioredoxin)和谷氧还蛋白(glutaredoxin)。P399 产物为dNDP。 进一步在激酶的作用下形成相应的dNTP。
二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸的合成 1 .AMP生成ATP AMP激酶 AMP+ATP——2ADP 氧化磷酸化作用 ADP————ATP 2 .ATP通过核苷单磷酸激酶生成其他NDP ATP+NMPADP+NDP 3.NTP的生成 核苷 二磷酸激酶 NTPD+NDPANDPD+NTPA