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第 33 章 核酸的降解和核苷酸代谢 PowerPoint PPT Presentation


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第 33 章 核酸的降解和核苷酸代谢. 核苷酸 :核酸的基本结构单位。 体内核苷酸不属营养必需物质。 而且食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。. 核苷酸的生物学功用: ⒈ 作为核酸合成的原料(主要功能) ⒉ 体内能量的利用形式( ATP GTP UTP CTP ) ⒊ 参与代谢和生理调节( cAMP cGMP ) ⒋ 组成辅酶( NAD FAD NAD + NADP + HSCoA ) ⒌ 活化中间代谢物( UDPG CDP- 胆碱 SAM 等). 分解 合成. 何处去?. 进入磷酸戊糖途径 或 重新合成核酸.

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第 33 章 核酸的降解和核苷酸代谢

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第33章 核酸的降解和核苷酸代谢


33

核苷酸:核酸的基本结构单位。

体内核苷酸不属营养必需物质。

而且食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。

核苷酸的生物学功用:

⒈ 作为核酸合成的原料(主要功能)

⒉ 体内能量的利用形式(ATP GTP UTP CTP)

⒊ 参与代谢和生理调节(cAMP cGMP)

⒋ 组成辅酶(NAD FAD NAD+ NADP+ HSCoA)

⒌ 活化中间代谢物(UDPG CDP-胆碱 SAM等)


33

分解

合成

何处去?

进入磷酸戊糖途径

或重新合成核酸


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核酸的解聚作用

核酸酶:作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶,按其作用位置分为:

一.核酸外切酶:作用于核酸链的末端(3’端或5’端),逐个水解下核苷酸。

脱氧核糖核酸外切酶:只作用于DNA

核糖核酸外切酶:只作用于RNA

二.核酸内切酶:从核酸分子内部切断3’,5’-磷酸二酯键。

  • 限制性内切酶:在细菌细胞内存在的一类能识别并水解外源双链DNA的核酸内切酶,可用于特异切割DNA,常作为工具酶。


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DNA

RNA

特定部位的—限制性内切酶

外切酶

内切酶

某些核酸外切酶对RNA、DNA均有作用:

牛脾磷酸二酯酶

3-核苷酸

蛇毒磷酸二酯酶

5-核苷酸


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第一节 嘌呤核苷酸代谢

一﹑嘌呤核苷酸的合成代谢

二﹑嘌呤核苷酸的分解代谢


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一﹑嘌呤核苷酸的合成代谢

两条途径:

一﹑从头合成途径(de novo synthesis):

不以现成的碱基为原料,而是以磷酸核糖﹑氨基酸﹑

一碳单位﹑CO2等简单物质为原料,经过一系列酶

促反应,合成嘌呤核苷酸的过程。

(主要合成途径,肝组织进行此途径)

二﹑补救合成途径(salvage pathway):

利用游离的嘌呤或嘌呤核苷,经过简单的反应过程,

合成嘌呤核苷酸的过程。

(脑﹑骨髓等只能进行此途径)


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(一)嘌呤核苷酸的从头合成

组织: 肝﹑小肠粘膜及胸腺

细胞内定位: 细胞液

嘌呤环中各碳原子的来源:

甲酸盐

甲酸盐


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⒈ 合成途径

两个阶段:

⑴ 5-磷酸核糖→ → →次黄嘌呤核苷酸(IMP)

⑵ IMP → → →AMP﹑GMP


33

⑴ 5-磷酸核糖→ → →次黄嘌呤核苷酸(IMP)

PRPP— 核苷酸核糖磷酸部分的供体


33

关键酶

IMP合成的特点:

IMP是在磷酸核糖

分子上逐步合成的,

而不是首先单独合成

嘌呤碱,再与磷酸核

糖结合的。


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⑵ IMP → → →AMP﹑GMP

6

6

2

2


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*AMP → ADP → ATP 与 GMP → GDP → GTP的转化


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⒉ 从头合成的调节

IMP

AMP

GMP

PRPP

(+)

单体 二聚体

(有活性) (无活性)

(+)


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(二) 嘌呤核苷酸的补救合成

两个酶:① 腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)

② 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)

反应: 腺嘌呤 + PRPP AMP + PPi

次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPi

鸟嘌呤 + PRPP GMP + PPi

*人体内还有腺苷激酶,能使腺嘌呤核苷磷酸化,生成AMP

腺嘌呤核苷 AMP

APRT

HGPRT

HGPRT

腺苷激酶

ATP ADP


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补救合成的特点:过程简单,耗能少。

补救合成的生理意义:⒈ 减少能量和氨基酸的消耗

⒉ 弥补某些组织(脑骨髓)不能

从头合成嘌呤核苷酸的不足。


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(三)嘌呤核苷酸的相互转变


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(四)脱氧核糖核苷酸的生成

⒈ 核糖核苷酸的还原 — dADP﹑dGDP﹑dUDP﹑dCDP的生成


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为变构酶,有两个亚基:

R1(含–SH)

R2(含铁硫蛋白)

二者结合并有Mg2+存在时具有活性。

酶系

还原型谷氧还蛋白-(SH)2

2GSH

GGSG

谷胱甘肽还原酶


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⒉ 脱氧核苷三磷酸(dNTP)的生成

dNDP+ ATP dNTP + ADP

激酶


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(五)嘌呤核苷酸的抗代谢物

为嘌呤﹑氨基酸或叶酸等的类似物,充当竞争性抑制剂,

干扰或阻断合成代谢,具有抗肿瘤的作用。

嘌呤类似物: 6-巯基嘌呤(6MP)

6-巯基鸟嘌呤

8-氮杂鸟嘌呤

氨基酸类似物:氮杂丝氨酸(重氮丝氨酸)

6-重氮-5-氧正亮氨酸

N-羟-N-甲酰甘氨酸 与天冬氨酸类似

(羽田杀菌素)

叶酸类似物:氨喋呤

甲氨喋呤(MTX)

与谷氨酰胺类似


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二﹑嘌呤核苷酸的分解代谢

主要器官:肝﹑肾﹑小肠

代谢:

嘌呤碱

嘌呤核苷酸 补救合成途径

1-磷酸核糖→5-磷酸核糖

磷酸戊糖途径

尿酸(终产物)


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鸟嘌呤脱氨酶


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腺嘌呤 鸟嘌呤

H2OH2O

NH3 NH3

次黄嘌呤 黄嘌呤

H2O+O2 H2O2 H2O+O2

H2O2

尿囊素 尿酸

H2O CO2+H2O2 2H2O+O2

尿囊酸 尿素 + 乙醛酸

H2O 2H2O

4NH3 + 2CO2

腺嘌呤脱氨酶

鸟嘌呤脱氨酶

黄嘌呤氧化酶

黄嘌呤

氧化酶

(灵长类以外的哺乳动物)

尿酸氧化酶

(人类和灵长类动物、爬虫、鸟类)

尿囊

素酶

(植物)

(鱼类、两栖类)

尿囊酸酶

脲酶

(海洋无脊椎动物)


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尿酸与痛风症的关系

血中尿酸含量升高时,尿酸盐晶体在组织中沉积,

形成痛风症。

受累组织器官: 关节﹑软骨﹑肾﹑软组织

病变: 关节炎﹑肾病﹑尿路结石

病因: 酶缺陷﹑高嘌呤饮食﹑核酸大量分解﹑肾病

治疗: ⑴

⑵ 治疗原发病

⑶ 进食低核酸饮食

药物:别嘌呤醇


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别嘌呤醇作用的机理:

别嘌呤醇:

别黄嘌呤

底物类似物经酶

作用后成为酶的

灭活物,称之为

自杀作用物。

自杀性底物


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第二节 嘧啶核苷酸代谢

一﹑嘧啶核苷酸的合成代谢

二﹑嘧啶核苷酸的分解代谢


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一﹑嘧啶核苷酸的合成代谢

(一)嘧啶核苷酸的从头合成

细胞内定位:细胞液﹑线粒体

嘧啶环中各元素的来源:

基本过程:

⑴ HCO3– ﹑Gln → → → UMP

⑵ UMP → → → CTP﹑TMP / dTMP


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⒈ 从头合成途径

⑴ 尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成


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CPS-Ⅰ

CPS-Ⅱ

细胞内定位

氮源

合成物

变构激活剂

反馈抑制剂

生理功能

酶活性的意义

线粒体(肝)

NH3

氨基甲酰磷酸

N-乙酰谷氨酸

参与尿素合成

反映肝细胞的分化程度

细胞液(所有细胞)

Gln

氨基甲酰磷酸

UMP(哺乳动物)

参与嘧啶合成

反映细胞增殖程度

两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较


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真核细胞中,

这是多功能酶

真核细胞中,

这是多功能酶

合成特点:

先合成嘧啶环,

再与磷酸核糖

相连。

尿苷酸激酶

二磷酸核苷激酶

CTP合成酶


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⑵ CTP的合成

⑶ dTMP / TMP的生成

(dTMP)


33

⒉ 从头合成的调节

CPS-Ⅱ

天冬氨酸

氨基甲酰

转移酶

哺乳类

细菌

PRPP

合成酶


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(二) 嘧啶核苷酸的补救合成

⒈ 嘧啶(U﹑T)+PRPP 磷酸嘧啶核苷 + PPi

⒉ 尿嘧啶 + 1-磷酸核糖 尿嘧啶核苷 + Pi

⒊ 尿嘧啶核苷 + ATP UMP + ADP

⒋ 脱氧胸苷+ ATP dTMP + ADP

嘧啶 磷酸核糖转移酶

尿苷 磷酸化酶

尿苷激酶

胸苷激酶


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(三)嘧啶核苷酸的抗代谢物

为嘧啶﹑氨基酸或叶酸等的类似物,充当 竞争性

抑制剂,干扰或阻断合成代谢,具有抗肿瘤的作用。

嘧啶类似物:5-氟尿嘧啶(5-FU)→ FdUMP﹑FUTP

氨基酸类似物:氮杂丝氨酸

6-重氮-5-氧正亮氨酸

叶酸类似物:氨喋呤

甲氨喋呤(MTX)

改变了核糖结构的核苷类似物:阿糖胞苷﹑环胞苷

与谷氨酰胺类似


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作用环节:

核糖核苷酸还原酶

CTP合成酶

TMP合成酶

N5,N10-甲烯FH4


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二﹑嘧啶核苷酸的分解代谢

⒈ 嘧啶核苷酸的水解

核苷酸酶 核苷磷酸化酶

嘧啶核苷酸 嘧啶核苷 嘧啶碱→ → →

H2O Pi Pi 1-磷酸核糖


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  • 嘧啶的降解:这是一个还原降解过程。

  • 胞嘧啶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶

  • H2O NH3 NAD(P)H+H+ NAD(P)+ H2O

  • β-丙氨酸 β-脲基丙酸

  • H2O

  • 胸腺嘧啶 二氢胸腺嘧啶

  • NAD(P)H+H+ NAD(P)+ H2O

  • β-氨基异丁酸 β-脲基异丁酸

  • H2O

胞嘧啶脱氨酶

二氢尿嘧啶脱氢酶

二氢嘧啶酶

脲基丙酸酶

NH3+CO2+

二氢尿嘧啶脱氢酶

二氢嘧啶酶

脲基丙酸酶

NH3+CO2+


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⒉ 嘧啶碱的分解


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