1、第九章第九章 核酸的降解和核苷酸代谢核酸的降解和核苷酸代谢第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解一、核酸降解的一般顺序一、核酸降解的一般顺序：1、核酸酶：核酸、核酸酶：核酸核苷酸；核苷酸；2、核苷酸酶：核苷酸、核苷酸酶：核苷酸核苷核苷+磷酸；磷酸；3、核苷酶：核苷、核苷酶：核苷含氮碱基含氮碱基食食物物核核蛋蛋白白胃酸蛋白质核核酸酸（R RN NA A,D DN NA A)胰核酸酶核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶（磷酸二酯酶）单单核核苷苷酸酸胰肠核苷酸酶（磷酸单酯酶）磷磷酸酸核核苷苷碱碱基基戊戊糖糖核苷酶氨基酸（磷酸戊糖）n nu uc cl le ei ic c a ac ci id dn nu
2、uc cl le eo ot ti id de ep ph ho os sp ph ha at te eb ba as se ep pu ur ri in ne ep py yr ri im mi id di in ne es su ug ga ar rr ri ib bo os se ed de eo ox xy yr ri ib bo os se e二、核酸酶的分类二、核酸酶的分类w 按按作用底物作用底物分：分：RNase、DNase；w 按按作用方式作用方式分：外切酶、内切酶；分：外切酶、内切酶；w 按按作用键作用键分：水解分：水解3-磷酸酯键的酶和磷酸酯键的酶和5-磷酸酯键的酶磷酸酯键
3、的酶1、核酸外切酶：、核酸外切酶：可同时作用于可同时作用于DNA、RNA的外切酶的外切酶2 2、核酸内切酶、核酸内切酶(endonuclease)能够水解核酸分子内磷酸二酯键的酶能够水解核酸分子内磷酸二酯键的酶一般的核酸内切酶专一性不强（专一性一般的核酸内切酶专一性不强（专一性强的不多，如，牛胰核酸酶：嘧啶核苷强的不多，如，牛胰核酸酶：嘧啶核苷酸酸嘧啶核苷嘧啶核苷-3-磷酸），磷酸），限制性内切酶具有很强的碱基专一性。限制性内切酶具有很强的碱基专一性。限制性内切酶限制性内切酶(restrietion endonuclease)概念：原核生物体内一类能识别双概念：原核生物体内一类能识别双链链DN
4、ADNA上特定的一段核苷酸序列并上特定的一段核苷酸序列并在特定位点切断在特定位点切断DNADNA两条链的核酸两条链的核酸内切酶。内切酶。w 限制性内切酶具有很强的碱基专一性。限制性内切酶具有很强的碱基专一性。w 识别位点：个碱基的回文序列识别位点：个碱基的回文序列w 切割结果：切割结果：n平头末端平头末端(cohesive end)：切口齐的切口齐的n粘性末端粘性末端(blunt end)：切口交错切口交错 生物学功能：降解外面侵入的生物学功能：降解外面侵入的DNADNA，而不降解自身细胞中的而不降解自身细胞中的DNADNA。应用：基因工程的工具酶应用：基因工程的工具酶分子手术刀分子手术刀第二
5、节第二节 嘌呤和嘧啶的分解嘌呤和嘧啶的分解一、嘌呤的分解一、嘌呤的分解w 氧化降解氧化降解：A、G 尿酸尿酸；w 不同的动物将尿酸直排或进行不同程度继不同的动物将尿酸直排或进行不同程度继续降解排出体外。续降解排出体外。w 浓度过高浓度过高 尿结石尿结石、痛风痛风w 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶（肝、小肠、肾）：黄嘌呤（肝、小肠、肾）：黄嘌呤 尿酸；尿酸；w 人类、灵长类人类、灵长类动物排尿酸于尿中，但动物排尿酸于尿中，但大多数的大多数的N尿尿素素；而；而鸟类、爬行动物、昆虫的鸟类、爬行动物、昆虫的N尿酸尿酸；w 尿酸水溶性差尿酸水溶性差 过多则结晶沉积过多则结晶沉积（关节、软组织、（关节、软组织、
6、肾）肾）痛风痛风（手指首先发热红肿，（手指首先发热红肿，疼痛无比，活动疼痛无比，活动困难，进而影响膝、腕及踝关节，造成关节畸形僵困难，进而影响膝、腕及踝关节，造成关节畸形僵硬。慢性痛风可导致肾结石、痛风性肾病等）；硬。慢性痛风可导致肾结石、痛风性肾病等）；w 成年男性患病机率较高；成年男性患病机率较高；w 高嘌呤饮食，核酸大量降解，肾疾病高嘌呤饮食，核酸大量降解，肾疾病 尿酸尿酸；w 治疗：治疗：别嘌呤醇别嘌呤醇（XO的竞争性抑制剂）的竞争性抑制剂）二、嘧啶的分解二、嘧啶的分解w C、U -丙氨酸丙氨酸+NH3+CO2w T -氨基异丁酸氨基异丁酸+NH3+CO2w-丙氨酸、丙氨酸、-氨基异丁
7、酸氨基异丁酸 排出体外、排出体外、进行有机酸代谢进行有机酸代谢 小小 结结w 核苷酸核苷酸 戊糖戊糖+碱基（嘌呤、嘧啶）碱基（嘌呤、嘧啶）+Pi；w 戊糖戊糖 CO2+H2O+ATP；w 人体内的碱基通常不能彻底降解：嘌呤人体内的碱基通常不能彻底降解：嘌呤尿酸（排泄）；嘧啶尿酸（排泄）；嘧啶-氨基酸（主要随氨基酸（主要随尿排除，或进行有机酸代谢）尿排除，或进行有机酸代谢）第三节第三节 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成w 生物都能从生物都能从基本原料基本原料合成嘌呤和嘧啶核苷酸合成嘌呤和嘧啶核苷酸（从头合成从头合成）；）；w 因此核酸不是必需营养素（因此核酸不是必需营养素（珍奥核酸是骗珍奥核酸是
8、骗局！局！）；）；w 生物也都能利用体内降解的和食物吸收的生物也都能利用体内降解的和食物吸收的现成现成嘌呤嘌呤、嘧啶嘧啶合成核苷酸（合成核苷酸（补救合成补救合成）；）；（一）（一）从头合成从头合成（De Novo Synthesis）w 定义：定义：5-磷酸核糖磷酸核糖+aa+CO2嘌呤核嘌呤核苷酸苷酸w 场所：主要在肝脏场所：主要在肝脏w 比例：通常占比例：通常占95%一、嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成甘氨坐中间，谷氨站两边，左手开天门，头顶二氧碳甘氨坐中间，谷氨站两边，左手开天门，头顶二氧碳1、PRPP合成合成IMPw 所有嘌呤核苷酸均由所有嘌呤核苷酸均由IMP（次黄嘌呤核次黄嘌呤核
9、苷酸苷酸）合成；合成；w PRPP：5-磷酸核糖焦磷酸；磷酸核糖焦磷酸；5-磷酸核糖磷酸核糖+PPi PRPP2、AMP和和GMP的合成的合成嘌呤核苷酸氧化嘌呤核苷酸氧化脱氨基的步骤脱氨基的步骤（XMP）（二）（二）补救合成补救合成（Salvage Pathway）w 定义：游离的嘌呤或嘌呤核苷定义：游离的嘌呤或嘌呤核苷嘌呤核苷嘌呤核苷酸酸w 场所：场所：脑脑、骨髓骨髓 w 途径：途径：核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途径核苷磷酸激酶途径；磷酸核糖转移酶途径磷酸核糖转移酶途径1、核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶+核苷磷酸激酶途径核苷磷酸激酶途径w 嘌呤嘌呤+1-PR 核苷核苷+磷酸磷酸w 核苷核
10、苷+ATP 核苷酸核苷酸+ADPw 仅有仅有腺苷磷酸激酶腺苷磷酸激酶，因此该途径不重要。，因此该途径不重要。2、磷酸核糖转移酶途径磷酸核糖转移酶途径w 嘌呤嘌呤+PRPP 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸+PPiw 酶：腺嘌呤酶：腺嘌呤、次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤鸟嘌呤莱莱-拉综合症拉综合症w 次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺乏；鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺乏；w 在在23岁时，患儿开始咬自己的嘴唇和手指，智岁时，患儿开始咬自己的嘴唇和手指，智力缺陷，经常性痉挛，舞蹈样动作，痛风，可力缺陷，经常性痉挛，舞蹈样动作，痛风，可活至活至20岁左右；岁左右；w 尿酸积累尿酸积累结石，痛风结石，痛风自残（？）自残（
11、？）w 机理不明，别嘌呤醇无效机理不明，别嘌呤醇无效3、意义、意义w 节约能量和节约能量和一些一些Aa的的消耗；消耗；w 有些组织（如脑、骨髓）只能进行嘌呤有些组织（如脑、骨髓）只能进行嘌呤核苷酸的补救合成；核苷酸的补救合成；w 可提高康复速度（核酸类补品的功能）可提高康复速度（核酸类补品的功能）w 嘧啶环：嘧啶环：氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸+Aspw 先合成嘧啶环，再添加先合成嘧啶环，再添加5-PR；二、嘧啶核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的合成1、氨甲酰磷酸的合成、氨甲酰磷酸的合成w 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶：线粒体线粒体 尿素合成尿素合成 氨基酸代谢氨基酸代谢w 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合
12、成酶：细胞质细胞质 嘧啶合成嘧啶合成 核苷酸代谢核苷酸代谢2、UMP和和CTP的从头合成的从头合成3、嘧啶核苷酸的补救合成、嘧啶核苷酸的补救合成1）磷酸核糖转移酶途径磷酸核糖转移酶途径 不重要不重要w U+PRPP UMP+PPiw C不能直接与不能直接与PRPP反应反应2）磷酸化酶磷酸化酶+尿苷激酶途径尿苷激酶途径 重要重要w 磷酸化酶：磷酸化酶：U(C)+1-PR 尿苷尿苷(胞苷胞苷)+Piw 尿苷激酶尿苷激酶：尿苷：尿苷(胞苷胞苷)+ATP UMP(CMP)+ADP三、脱氧核糖核苷酸的合成三、脱氧核糖核苷酸的合成dNDP+ATP dNTP+ADP激酶激酶大肠杆菌、动物、植物大肠杆菌、动物
13、、植物 ONCH2OOHOHONCH2OOHHSHSH硫氧化还原蛋白硫氧化还原蛋白SSNADPHNADP核糖核苷酸还原酶硫氧化还原蛋白还原酶P-PP-PNDPdNDP 2条多肽链条多肽链 非正铁血红素非正铁血红素 广泛存在广泛存在其他原核生物其他原核生物 NTPdNTP核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶 1条多肽链条多肽链 非正铁血红素非正铁血红素+VB12 仅存在于某些微生物和藻类仅存在于某些微生物和藻类学习要点学习要点w 掌握核酸内切酶，外切酶作用特点。掌握核酸内切酶，外切酶作用特点。w 掌握核苷酸的主要生理作用。掌握核苷酸的主要生理作用。w 了解嘌呤碱和嘧啶碱的降解过程。了解嘌呤碱和嘧啶碱的降解过程。w 掌握从头合成中，嘌呤核和嘧啶核上各原掌握从头合成中，嘌呤核和嘧啶核上各原子的来源子的来源，了解核苷酸的合成过程，了解核苷酸的合成过程
