江苏大学食品与生物工程学院生物化学课件第十六章 核苷酸代谢.ppt

核 苷 酸 的 功 能 合成核酸的原料 体内能量的利用形式：ATP,GTP,CTP,UTP 参与代谢和生理调节：cAMP,cGMP 组成辅酶：FAD,NAD+,NADP+ 活化中间代谢物： UDPG，CDPG，PAPS,CDP-乙醇胺 二、核酸酶：实质是磷酸二脂酶 核酸酶对RNA的水解位点示意图 常用的DNA限制性内切酶的专一性 嘌呤核苷酸降解的抑制 嘌呤核苷酸的分解代谢 脲嘧啶和胞嘧啶的分解产物：β-丙氨酸的去向 合成CoA 转氨作用产生甲酰乙酸，分解为乙酸 用于脂类的合成 进入TCA继续氧化 胸腺嘧啶的分解产物：β氨基异丁酸的去向 直接从尿排出 脱羧脱氨形成β-丙氨酸 转氨生成甲基丙二酸半醛，最后生成琥珀酰辅酶A 本 节 要 点 核苷酸可被核苷酶和核苷磷酸化酶降解 嘌呤降解生成可以排泄化合物，是氧化降解的过程，生物进化程度愈高，分解嘌呤的能力愈差 动物体内腺嘌呤降解在核苷和核苷酸水平发生，由腺嘌呤核苷脱氨酶和AMP脱氨酶脱去氨基 黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤氧化成黄嘌呤以及黄嘌呤氧化成尿酸 嘧啶降解生成容易代谢的产物，是还原降解过程 第三节 核苷酸的合成代谢 从头合成途径：利用磷酸核糖、NH3、OCU及CO2等简单前体物质为原料，经一系列酶促反应，合成核苷酸的杂环碱基到核苷酸的途径。 补救合成途径：碱基不用从头合成，直接利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。此途径实际上是核苷酸降解产物的再循环。 1、嘌呤环的元素来源 IMP的合成：在PRPP的基础，先后连接原子的次序是：N9, C4.C5.N7, C8, N3, C6, N1, C2 总反应式： 5-磷酸核糖 + CO2 + 甲川FH4 + 甲酰FH4 + 2Gln + Gly + Asp + 5ATP → IMP + 2FH4 + 2Glu + 延胡索酸 + 4ADP + AMP + 4Pi + PPi 嘌呤核苷酸的合成过程 (3)AMP和GMP的生成 AMP和GMP的生成 b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联 嘌呤核苷酸从头合成要点 嘌呤核苷酸的合成是先形成次黄嘌呤核苷酸（IMP）,由IMP再转化为其他嘌呤核苷酸（AMP和GMP）。 IMP的合成从5?-P-核糖开始的，在ATP参与下先形成PRPP，由PRPP提供嘌呤核苷酸中核糖磷酸部分 次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成不是先形成嘌呤环，而是在PRPP的C1上逐渐形成嘌呤环。（古老砌墙式） 嘌呤环形成由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和C 嘌呤核苷酸合成的关键步骤是从PRPP和Gln形成5-磷酸核糖胺， PRPP 的C1由α构型转为β构型 嘌呤核苷酸补救合成的生理意义 节约能量和一些氨基酸的消耗。 有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进行嘌呤核苷酸的补救合成。 HGPRT(次黄嘌呤－鸟嘌呤磷酸核糖转移酶)完全缺失的患儿，表现为自毁容貌症（Lesch－Nyhan综合症）。 （三）、嘌呤核苷酸合成的调节 原则之一：满足需求，防止供过于求。 原则之二：相互调整，比例平衡 1、嘧啶环上各原子的来源 2、尿苷酸（UMP）的从头合成 氨基甲酰磷酸合成酶的比较 氨基甲酰磷酸合成酶-Ⅰ 氨基甲酰磷酸合成酶-Ⅱ 分布 线粒体（肝） 胞液（所有细胞） 氮源 氨 谷氨酰胺 变构激活剂 N- 乙酰谷氨酸 无 功能 尿素合成 嘧啶的合成 UMP的合成过程 嘧啶核苷酸从头合成的特点 嘧啶核苷酸的合成是先形成UMP 嘧啶环形成由Asp、氨甲酰磷酸 提供N和C UMP的合成与嘌呤核苷酸不同，先利用小分子化合物形成嘧啶环，再装到PRPP上（装配式） 胞嘧啶核苷酸由尿苷酸转变而来。这个转化是在尿苷三磷酸（UTP）的水平上进行。 (二)嘧啶核苷酸的补救合成途径 （三）嘧啶核苷酸合成的调节 1、核糖核苷酸的还原反应 还原反应一般在核苷二磷酸（NDP）水平上进行，个别微生物（如赖氏乳菌杆菌）在核苷三磷酸（NTP）水平上还原。 ADP、GDP、CDP、UDP均可分别被还原成相应的脱氧核糖核苷酸：dADP、dGDP、dCDP、dUDP等 核苷酸还原酶系 由硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶和核苷酸还原酶（B1、B2）三部分组成。 B1、B2亚基结合后，才具有催化活性。 B1上的巯基和B2上的酪氨酸残基是活性中心的催化基团。 另外核苷酸还原酶所需的还原当量还可来自谷胱甘肽。 脱氧核苷酸也能利用已有的碱基或脱氧核苷进行合成（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 2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸（d