1、一、核酸的酶促降解一、核酸的酶促降解二、嘌呤和嘧啶的分解二、嘌呤和嘧啶的分解三、核苷酸的生物合成三、核苷酸的生物合成1.作用类别作用类别：核酸内切酶 磷酸二酯酶核酸外切酶 磷酸单酯酶特异性非特异性 二、嘌呤和嘧啶的分解二、嘌呤和嘧啶的分解 （二）嘧啶的分解（二）嘧啶的分解 （一）嘌呤的分解（一）嘌呤的分解 嘌呤嘌呤 次黄嘌呤次黄嘌呤 黄嘌呤黄嘌呤 尿酸（醇式）尿酸（醇式）尿素尿素 NHNH3 3+CO+CO2（微生物）还原 二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 脲基丙酸脲基丙酸 丙丙 开环开环 NNHN H2ON HNHOONH2 H2O H2O 三、核苷酸的生物合成三、核苷酸的生物合成（一）核苷酸的生物合成
2、的基本途径（一）核苷酸的生物合成的基本途径1.“1.“从头合成从头合成”途径：利用核糖磷酸，某些氨基酸、途径：利用核糖磷酸，某些氨基酸、COCO2 2 和和NHNH3 3等简单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸。此途径并不等简单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸。此途径并不经过碱基、核苷的中间途径。经过碱基、核苷的中间途径。合成部位合成部位:肝肝是体内是体内从头合成嘌呤从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是核苷酸的主要器官，其次是小肠小肠和和胸腺胸腺，而，而脑、骨髓脑、骨髓则无法进行此合成途径。则无法进行此合成途径。2.补救途径：利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸补救途径：利用体内游离的
3、碱基或核苷合成核苷酸 GMPAMP3.3.从头合成过程从头合成过程（1）IMP的合成的合成（2）AMP和和GMP的生成的生成（3）ATP和和GTP的生成的生成R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下天冬氨酸的逐步参与下IMPAMPGMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶（7)7)六员环的合成开始。六员环的合成开始。（8）嘌呤环的第嘌呤环的第1 1位氮
4、的固定。位氮的固定。（9 9）脱掉延胡索酸。）脱掉延胡索酸。（1010）嘌呤环上最后的碳原子由甲酰基供给。嘌呤环上最后的碳原子由甲酰基供给。（1111）脱水环化。脱水环化。IMP的合成过程的合成过程磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶GAR合成酶合成酶转甲酰基酶转甲酰基酶FGAM合成酶合成酶AIR合合成成酶酶IMP生成总反应过程生成总反应过程腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶GMP合成酶合成酶AMPADPATPADPATP腺苷激酶腺苷激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP鸟苷激酶鸟苷激酶ADPATP激酶激酶嘌呤碱合
5、成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）从头合成的调节从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADPATPXMPGMPGDP GTP+_IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+调节方式：调节方式：反馈调节反馈调节和和交叉调节交叉调节IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺
6、苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH3 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。补救合成（或重新利用）途径。1.1.定义定义腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosin
7、ekinase)参与补救合成的酶参与补救合成的酶腺嘌呤腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。1.定义定义2.合成部位合成部位3.3.嘧啶合成的元素来源嘧啶
8、合成的元素来源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸4.合成过程合成过程（1）尿嘧啶核苷酸的合成）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺+HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源
9、变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别的区别（2）胞嘧啶核苷酸的合成）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi（3）dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5,N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP-ATP+CO2+谷氨酰胺谷氨酰胺
10、氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-嘧啶嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP+ADP（四）核苷酸转化成核苷三磷酸（四）核苷酸转化成核苷三磷酸 核苷酸不直接参加核酸的生物合成而是先转化成核苷酸不直接参加核酸的生物合成而是先转化成相应的核苷三磷酸后再参入相应的核苷三磷酸后再参入DNADNA或或RNARNA。从核苷
11、酸转化从核苷酸转化为核苷二磷酸的反应是由相应的激酶催化的。这些激为核苷二磷酸的反应是由相应的激酶催化的。这些激酶对碱基转一，对其底物含核糖或脱氧核糖无特殊要酶对碱基转一，对其底物含核糖或脱氧核糖无特殊要求。核苷二磷酸进一步转化为核苷三磷酸是由另一种求。核苷二磷酸进一步转化为核苷三磷酸是由另一种激酶催化的。此酶对碱基和戊糖都没有特殊的要求，激酶催化的。此酶对碱基和戊糖都没有特殊的要求，磷酸供体为磷酸供体为ATPATP。在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、U、C等碱基）等碱基）脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成dNDP+ATP 激酶激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷二磷酸
12、脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原型硫氧化还原蛋白还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧氧化型硫氧化还原蛋白化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成（3）TMP合酶合酶N5,N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPdTMP的生成的生成(七七)核苷酸从头合成的调节核苷酸从头合成的调节 嘌呤核苷酸
13、合成阶段的嘌呤核苷酸合成阶段的PRPPPRPP合成酶和合成酶和PRPPPRPP酰胺酰胺转移酶可被合成产物转移酶可被合成产物IMPIMP、AMPAMP及及GMPGMP等抑制，从核糖等抑制，从核糖胺胺-5-5-磷酸到磷酸到IMPIMP之间未发现调节步骤。在哺乳动物细之间未发现调节步骤。在哺乳动物细胞中，嘧啶核苷酸合成的主要调节酶氨甲酰磷酸酶胞中，嘧啶核苷酸合成的主要调节酶氨甲酰磷酸酶受受UMPUMP抑制。在细菌中主要调节酶是天冬氨酸转氨甲抑制。在细菌中主要调节酶是天冬氨酸转氨甲酰酶（第五章）。酰酶（第五章）。PRPPPRPP合成酶也受嘧啶核苷酸的抑制，合成酶也受嘧啶核苷酸的抑制，该酶是嘌呤和嘧啶两
14、类核苷酸合成共有的调节酶。该酶是嘌呤和嘧啶两类核苷酸合成共有的调节酶。（八）核苷酸从头合成的抗代谢物（八）核苷酸从头合成的抗代谢物 核苷酸从头合成的抗代谢物可以抑制核苷酸的合成，从核苷酸从头合成的抗代谢物可以抑制核苷酸的合成，从而控制快速生长的肿瘤细胞，其主要类型有而控制快速生长的肿瘤细胞，其主要类型有：1.1.嘌呤类似物：嘌呤类似物：6-6-巯基嘌呤、巯基嘌呤、6-6-巯基鸟嘌呤，巯基鸟嘌呤，8-8-氮杂鸟嘌呤氮杂鸟嘌呤2.谷氨酰胺和天冬氨酸类似物：重氮丝氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸类似物：重氮丝氨酸、6-6-重氮重氮-5-5-氧正亮氧正亮氨酸、羽田杀菌素氨酸、羽田杀菌素3.3.叶酸类似物：氨基蝶呤、氨甲基蝶呤叶酸类似物：氨基蝶呤、氨甲基蝶呤4.嘧啶类似物：嘧啶类似物：5-5-氟尿氟尿嘧啶、阿糖胞苷，环胞苷嘧啶、阿糖胞苷，环胞苷
