1、第第 13 13 章章核酸的酶促降解和核苷酸代谢核酸的酶促降解和核苷酸代谢一、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 核酸酶核酸酶 核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶 核酸核酸 核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+戊糖戊糖-1-P磷酸磷酸内切兼外切酶内切兼外切酶外切核酸酶对核酸的水解位点外切核酸酶对核酸的水解位点5 p p p pOHB p p p p3 BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶（5 5 端外切端外切5 5得得3 3）蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶（3 3 端外切端外切3 3得得5 5）5 p p
2、p pOHPyPuPyPy1 p p pGACU p p pGA3 RNAase IRNAase IRNAase T1RNAase T1Pu：嘌呤：嘌呤 Py：嘧啶：嘧啶 内切核酸酶对内切核酸酶对RNA的水解位点示意图的水解位点示意图常用的常用的DNADNA限制性内切酶的专一性限制性内切酶的专一性酶酶辨认的序列和切口辨认的序列和切口说明说明 A G C T T C G A G G A T C C C C T A G G A G A T C T T C T A G A G A A T T C C T T A A G A A G C T T T T C G A A G T C G A C C A
3、G C T G C C C G G G G G G C C C Bam H IAlu IBgl IEco R IHind Sal ISma I四核苷酸，平端切口四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口一、嘌呤的降解一、嘌呤的降解 核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基+（脱氧）戊糖（脱氧）戊糖-1-P磷酸磷酸13.2.2嘌嘌呤呤的的分分解解 尿酸尿酸是嘌呤核苷酸在人体
4、内分解代谢的是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。终产物。痛风症痛风症患者由于体内患者由于体内嘌呤核苷酸分解代嘌呤核苷酸分解代谢异常谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。痛等。13.2.3嘧嘧啶啶的的分分解解13.3 核苷酸的合成代谢一、核糖核苷酸的生物合成二、脱氧核糖核苷酸的生物合成三、单核苷酸转变成核苷二磷酸和核苷 三磷酸四、各种核苷酸的相互转变1 1、嘌呤核苷酸的生物合成、嘌呤核苷酸的生物合成(1)从头合成途径(2)补救途径2
5、 2、嘧啶核苷酸的生物合成、嘧啶核苷酸的生物合成(1)从头合成途径(2)补救合成途径一、嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径：（一）从头合成途径：1 1概念：概念：通过利用一些简单的前体物，如通过利用一些简单的前体物，如5-5-磷酸核糖，磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及氨基酸，一碳单位及COCO2 2等，逐步合成嘌呤等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径核苷酸的过程称为从头合成途径(de novo(de novo synthesis)synthesis)。这一途径主要见于肝脏，其。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。次为小肠和胸腺。嘌呤环上各原子的来源嘌呤环上各
6、原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自谷氨酰胺的酰胺氮来自来自“甲酸盐甲酸盐”来自天冬氨酸来自天冬氨酸来自甘氨酸来自甘氨酸来自来自CO2来自来自“甲酸盐甲酸盐”嘌呤碱合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）2 2合成步骤：合成步骤：可分为三个阶段：可分为三个阶段：PRPP PRPP的合成：的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下，消耗首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下，消耗ATPATP，由由5-5-磷酸核糖合成磷酸核糖合成 (5-(5-磷酸核糖磷酸核糖-1-1-焦磷
7、焦磷酸酸)。（2 2）次黄嘌呤核苷酸的合成：）次黄嘌呤核苷酸的合成：再经过大约再经过大约1010步反应，合成第一个嘌呤核苷酸步反应，合成第一个嘌呤核苷酸 -次黄苷酸（次黄苷酸（IMPIMP）。）。磷酸核糖焦磷酸合成酶磷酸核糖焦磷酸合成酶 5-5-磷酸核糖磷酸核糖 PRPPIMPPRPPIMP ATPATP （3 3）腺苷酸及鸟苷酸的合成：）腺苷酸及鸟苷酸的合成：IMPIMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-SAMP-S），然后裂解产生），然后裂解产生AMPAMP；IMPIMP也可在
8、也可在IMPIMP脱氢酶的催化下，以脱氢酶的催化下，以NADNAD+为受氢体，为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（脱氢氧化为黄苷酸（XMPXMP），后者再在鸟苷酸合成酶催），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMPGMP）。）。AMP-S AMP IMP XMP GMPAspNAD+Gln5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸PRPPPRPP5-5-磷酸磷酸核糖胺核糖胺甘氨酸甘氨酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨咪核苷酸5-5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-
9、羧核苷酸羧核苷酸IMP的的 生生物物合合成成5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-琥珀琥珀基基-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸（IMPIMP）甲酰甲酰THFATHFAIMP转变为转变为GMP和和AMP嘌呤核苷酸合成补救途径嘌呤核苷酸合成补救途径 磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶嘌呤嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤嘌呤+1-P-核糖核糖嘌呤核苷嘌呤核苷 A(G)MPATP ADP嘧啶核苷酸从头合成途径c、UMP转变为CTPCTPCTP合成酶合成酶 ATP
10、 GlnH2OUMPUDPUTP a、嘧啶环上原子的来源b、UMP的从头合成一、嘧啶核苷酸的合成代谢一、嘧啶核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径：（一）从头合成途径：从头合成途径（从头合成途径（de novo synthesis)de novo synthesis)是是指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。液中进行。嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：1 1尿苷酸（尿苷酸（uridine monophosphate)uridine monophosphate)的合成：的
11、合成：在氨基甲酰磷酸合成酶在氨基甲酰磷酸合成酶的催化下，以的催化下，以GlnGln，COCO2 2，ATPATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即UMPUMP。Gln+COGln+CO2 2+2ATP +2ATP 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸 乳清酸乳清酸 UMPUMP 嘧啶环上各原子的来源
12、嘧啶环上各原子的来源 天冬氨酸天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸3.3.嘧啶合成的元素来源嘧啶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尿嘧啶核苷酸合成途径尿嘧啶核苷酸合成途径2 2胞苷酸的合成：胞苷酸的合成：激酶激酶 激酶激酶 CTP CTP 合成酶合成酶 UMP UDP UTP CTP UMP UDP UTP CTP ATP ADP ATP ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi ATP ADP ATP ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi 3 3脱氧嘧啶核苷酸的合成：脱氧嘧啶核苷酸的合成：核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还
13、原酶 激酶激酶 CTP CDP dCDP dCTP CTP CDP dCDP dCTP H H2 2O Pi NADPH+HO Pi NADPH+H+NADP NADP+H+H2 2O ATP ADPO ATP ADP H H2 2O O Pi Pi dCMP dCMP H H2 2O O 脱氨酶脱氨酶 NH NH3 3 dUMP dUMP N N5 5,N,N1010-CHCH2 2-FHFH4 4 胸苷酸合成酶胸苷酸合成酶 FH FH4 4 dTMP dTMP dTDP dTTP dTDP dTTP 嘧啶核苷酸补救合成途径嘧啶核苷酸补救合成途径尿嘧啶尿嘧啶+PRPP尿嘧啶尿嘧啶+1-P-核
14、糖核糖尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成、脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成1、脱氧核苷酸的合成、脱氧核苷酸的合成核糖核苷酸的还原反应核糖核苷酸的还原反应硫氧还蛋白硫氧还蛋白核糖核酸还原酶系核糖核酸还原酶系硫氧还蛋白还原酶硫氧还蛋白还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶FADATP、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（还原型）（还原型）SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白（氧化型）（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-
15、P-CH2NOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸核糖核苷酸的还原反应核糖核苷酸的还原反应FAD核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶ATP、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白SS硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸+H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸FADH2谷氧还蛋白谷氧还蛋白SS谷氧还蛋白谷氧还蛋白SHSHNADP+NADPH+H+谷氧还蛋白谷氧还蛋白还原酶还原酶OP-P-CH2NOH OHOP-P-CH2NOH HGSSG2GSH谷胱甘肽谷胱甘肽还原酶还原酶核糖核苷酸还原酶示意图核糖核苷酸还原酶示意图底物特异性底物特异性调节位
16、点调节位点酶酶 活活 性性调节位点调节位点活性位点活性位点R1亚基亚基R2亚基亚基脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成 胸腺嘧啶核苷酸合成酶胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H+SerNADP+Gly N5、N10CH2 FH4 FH2二氢叶酸二氢叶酸还原酶还原酶Ser羟甲基羟甲基转移酶转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P叶酸和 四氢叶酸（FH4）叶叶酸酸四四氢氢叶叶酸酸HH105一碳基团的来源与转变核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢 1 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限
17、制性内切酶核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、限制性内切酶 2 核苷酸的降解核苷酸的降解 3 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢 （1）核糖核苷酸的生物合成）核糖核苷酸的生物合成 嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径嘌呤核苷酸的合成：从头合成和补救途径 嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径嘧啶核苷酸的合成：从头合成和补救途径 （2）脱氧核苷酸的生物合成）脱氧核苷酸的生物合成 核糖核苷酸的还原核糖核苷酸的还原 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成13.1 13.1 核酸水解：核酸水解：DNA DNA 稳定，耐酸碱稳定，耐酸碱RNA RNA 易水解：碱中水解易水解：碱中水解 2.2.酶促水解：酶
18、促水解：RNA:RNase(酶稳定、耐高温酶稳定、耐高温)DNA:DNase(种类多、工具酶种类多、工具酶)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 NH NH3 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）核苷酸的生物合成的基本
19、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:肝肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓小肠和胸腺，而脑、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：利用体内游离的碱基或
20、核苷合成核苷酸（二）嘌呤核苷酸的从头合成（二）嘌呤核苷酸的从头合成 该途径以核糖该途径以核糖-5-磷酸为起始物，磷酸为起始物，逐步增加原子合成次黄苷酸（逐步增加原子合成次黄苷酸（IMP），），然后再由然后再由IMP转变为转变为AMP和和GMP。嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构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
21、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IMP AMP GMPH2N-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1.IMP的合成的合成(1)(1)嘌呤核苷酸合成的起始物质是嘌呤核苷酸合成的起始物质是5-5-磷酸核糖焦磷磷酸核糖焦磷酸（酸（PRPPPRPP）。）。(2)5-(2)5-磷酸核糖焦磷酸可与谷氨酰胺反应生成核糖磷酸核糖焦磷酸可与谷氨酰胺反应生成核糖胺胺-5-5-磷酸、谷氨酸和无机焦磷酸。磷酸、谷氨酸和无机焦磷酸。(3)(3)五员环合成的开始和酰胺的生成。五员环合成的开始和酰胺的生成。(4)(4)一碳单位的转移和甲酰基酰胺
22、的生成。一碳单位的转移和甲酰基酰胺的生成。(5)(5)闭环以前在第闭环以前在第3 3位加上氮原子。位加上氮原子。(6)(6)闭环。闭环。（7)7)六员环的合成开始。六员环的合成开始。（8 8）嘌呤环的第嘌呤环的第1 1位氮的固定。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生生成成总总反反应应过过程程2.AMP2.AMP
23、和和GMPGMP的合成的合成 IMPIMP在在GTPGTP存在下与天冬氨酸合成腺存在下与天冬氨酸合成腺苷酸琥珀酸，后者最终裂解为延胡索酸苷酸琥珀酸，后者最终裂解为延胡索酸和和AMPAMP。IMPIMP在在IMPIMP脱氢酶催化下氧化成脱氢酶催化下氧化成XMPXMP，后者在，后者在GMPGMP合成酶催化下生成合成酶催化下生成GMPGMP。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AMP和和GMP的生成的生成AMPADPATPADPATP腺苷激酶腺苷激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP鸟苷激酶鸟苷激酶A
24、DPATP激酶激酶ATP和和GTP的生成的生成嘌呤碱合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）嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸键。个高能磷酸键。AMP或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP。嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成特点特点 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
25、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嘌呤核苷酸的相互转变嘌呤核苷酸的相互转变IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺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
26、径。（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径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(adenine phosphoribosyl transferase,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-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)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
27、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补救合成的生理意义补救合成的生理意义 补救合成节省从头合成时的能量和一些补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。进行补救合成。自毁容貌征自毁容貌征（三）嘧啶核苷酸的合成（三）嘧啶核苷酸的合成 嘧啶环上的原子来自简单的前体化合嘧啶环上的原子来自简单的前体化合物物COCO2 2，NHNH3 3和天冬氨酸。与嘌呤核苷酸和天冬氨酸。与嘌呤核苷酸的合成不同，生物体先利用小分子化合的合成不同，生物体先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与核
28、糖磷酸结合成尿物形成嘧啶环，再与核糖磷酸结合成尿苷酸。关键的中间化合物是乳清酸。其苷酸。关键的中间化合物是乳清酸。其他嘧啶核苷酸则由尿苷酸转变而成。他嘧啶核苷酸则由尿苷酸转变而成。从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis pathway)补救合成途径补救合成途径(salvage synthesis pathway)l嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构（一）嘧啶核苷酸的从头合成一）嘧啶核苷酸的从头合成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
29、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
30、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+N
31、ADPH+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dUDPCTPCDPdCDPdCMP5.5.从头合成的调节从头合成的调节-ATP+CO2+谷氨酰胺谷氨酰胺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-（二）（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶 +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 +
32、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
33、，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。（五）脱氧核苷酸的合成（五）脱氧核苷酸的合成脱氧核甘酸的生成脱氧核甘酸的生成dTMPdTMP的生成的生成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
34、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（六）腺苷酸的合成（六）腺苷酸的合成 腺苷酸由腺苷酸由dUMPdUMP甲基化生成。这个反应甲基化生成。这个反应是由腺苷酸合成酶催化的。是由腺苷酸合成酶催化的。(七七)核苷酸从头合成的调节核苷酸从头合成的调节 嘌呤核苷酸合成阶段的嘌呤核苷酸合成阶段的PRPPPRPP合成酶和合成酶和PRPPPRP
35、P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）
36、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：
37、5-5-氟尿氟尿嘧啶、阿糖胞苷，环胞苷嘧啶、阿糖胞苷，环胞苷Awsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHD
38、zvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!
39、XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjf
40、b73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHD
41、zvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrngc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($Y
42、UQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb
43、73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAw
44、sokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YU
45、QMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd95
46、1)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAwsokgc840($YUQMIEAws
47、okgc840($YUQMIExtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRN
48、JFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZVRNJFBxtplhd951)%ZSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-
49、&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmi
50、ea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSOKGCyuqmiea62-&#WSLHDzvrnjfb73+*!XTPLHDzvrnjfb73+*!XTPLHD
