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生物化学

第十一章 核苷酸代谢. 生物化学. 第十一章 核苷酸代谢. 【 目的与要求 】. 掌握核酸的酶促降解. 熟悉嘌呤和嘧啶的分解. 了解核苷酸的生物合成. §11.1 核酸的酶促降解. 一、核酸的分解过程：. 核酸. 核酸酶（磷酸二酯酶）. 核苷酸. 核苷酸酶（磷酸单酯酶）. 核苷. 磷酸. 核苷磷酸化酶. 嘌呤或嘧啶. 戊糖-1-磷酸. §11.1 核酸的酶促降解. 某些核酸外切酶对 RNA、DNA 均有作用：. 蛇毒磷酸二酯酶 产生5 -核苷酸. 牛脾磷酸二酯酶 产生3 -核苷酸. 核酸的酶促降解.

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Presentation Transcript

  1. 第十一章 核苷酸代谢 生物化学

  2. 第十一章 核苷酸代谢 【目的与要求】 掌握核酸的酶促降解 熟悉嘌呤和嘧啶的分解 了解核苷酸的生物合成

  3. §11.1 核酸的酶促降解 一、核酸的分解过程： 核酸 核酸酶（磷酸二酯酶） 核苷酸 核苷酸酶（磷酸单酯酶） 核苷 磷酸 核苷磷酸化酶 嘌呤或嘧啶 戊糖-1-磷酸

  4. §11.1 核酸的酶促降解 某些核酸外切酶对RNA、DNA均有作用： 蛇毒磷酸二酯酶 产生5-核苷酸 牛脾磷酸二酯酶 产生3-核苷酸

  5. 核酸的酶促降解 §11.1 核酸的酶促降解 • 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

  6. 核酸的酶促降解 §11.1 核酸的酶促降解 （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。

  7. 二、核苷酸的分解 §11.1 核酸的酶促降解 （一）核苷酸的分解 核苷酸酶 核苷酸 + H2O 核苷+Pi 核苷水解酶 核苷 + H2O 嘌呤（或嘧啶）+戊糖 （核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，并且只能对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。） 核苷磷酸解酶 核苷+ H3PO4嘌呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖 （核苷磷酸化酶存在广泛）

  8. 一、嘌呤的降解： §11.2 嘌呤和嘧啶的分解 • 这是一个氧化降解过程，不同生 物降解的产物不同。

  9. 各种生物嘌呤碱的代谢产物 §11.2 嘌呤和嘧啶的分解

  10. 二、嘧啶的分解： 这是一个还原降解过程。

  11. §11.3 核苷酸的生物合成 一、核苷酸生物合成的基本途径 两条基本合成途径： 1、利用核糖磷酸、氨基酸、CO2和NH3等简单有机物的从头合成途径（肝组织主要以此途径进行）； 2、利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸的补救途径（脑、骨髓等以此方式合成）。 因此核酸不是必要营养成分（珍奥核酸是骗局！）

  12. §11.3 核苷酸的生物合成 二、嘌呤核苷酸的从头合成过程 嘌呤核苷酸环上原子来源

  13. 嘌呤核苷酸合成特点 §11.3 核苷酸的生物合成 先形成IMP，然后在单磷酸的水平上转变成AMP、GMP。 IMP合成从5-P-核糖开始的，在ATP参与下先形成PRPP 嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上去的。由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和C ，合成时先形成右环，再形成左环。 四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体

  14. IMP的合成

  15. IMP的合成

  16. AMP、GMP的合成

  17. §11.3 核苷酸的生物合成 三、嘧啶核苷酸的生物合成 嘧啶核苷酸的嘧啶环是由氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成的。 氨甲酰磷酸 天冬氨酸

  18. §11.3 核苷酸的生物合成 嘧啶核苷酸合成特点 • 其合成与嘌呤核苷酸的合成不同，先由氨甲酰磷酸与天冬氨酸形成嘧啶环，再与核糖磷酸（PRPP）结合形成UMP，其关键的中间产物是乳清酸。胞苷酸则由尿苷酸在三磷酸的水平上转变而来。

  19. §11.3 核苷酸的生物合成

  20. 嘧啶核苷酸的生物合成

  21. 胞苷酸的生物合成： §11.3 核苷酸的生物合成 尿苷酸激酶 尿苷二磷酸激酶 UDP UMP UTP ATP ADP ATP ADP Mg2+ 细菌 UTP+NH3+ATP CTP+ADP+Pi CTP合成酶 CTP合成酶 UTP+谷氨酰胺+ATP+H2O CTP+谷氨酸+ADP+Pi 动物体

  22. 核苷酸激酶 核苷二磷酸激酶 ATP ADP ATP ADP §11.3 核苷酸的生物合成 四、核苷酸转化成核苷三磷酸 NMP NDP NTP 核苷酸激酶：该酶对碱基有专一性要求，对于核糖或是脱氧核糖则无专一性要求； 核苷二磷酸激酶：对于碱基及戊糖均无专一性要求。

  23. 五、脱氧核苷酸的合成（动物、植物、大肠杆菌）五、脱氧核苷酸的合成（动物、植物、大肠杆菌） 核苷二磷酸还原酶 氧化型核苷酸还原酶 还原型核苷酸还原酶 （dADP、dGDP、 dCDP、dUDP) 谷氧还蛋白 硫氧还蛋白 激酶 B1 B2 dATP dGTP dCTP dUTP

  24. 大肠杆菌核苷酸还原酶结构 底物结合部位 调节部位 活性部位

  25. 核苷酸还原酶反应机理

  26. 六、脱氧胸苷酸的合成 胸苷酸合成酶 二氢叶酸 亚甲基四氢叶酸 转甲基酶 二氢叶酸还原酶 四氢叶酸

  27. 嘌呤核苷酸合成的调节 §11.3 核苷酸的生物合成 七、核苷酸从头合成的调节 • IMP、 AMP、GMP可反馈抑制PRPP合成酶、酰胺磷酸核糖转移酶，AMP也反馈抑制腺苷酸代琥珀酸合成酶，GMP反馈抑制IMP脱氢酶

  28. 嘧啶核苷酸合成的调节

  29. 八、核苷酸从头合成的抗代谢物 §11.3 核苷酸的生物合成 • 嘌呤类似物（6-巯基嘌呤、6-巯基鸟嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤）：可抑制AMP、GMP的生成 • 谷胺酰胺和天冬氨酸类似物（氮杂丝氨酸）：可抑制IMP的合成中有谷胺酰胺参与的反应 • 叶酸类似物（氨基蝶呤、氨甲喋呤）：可抑制IMP合成中有四氢叶酸参与的反应

  30. 胸腺嘧啶合成的抗代谢物的作用机理 脱氧氟尿嘧啶核苷酸 氨基喋呤、氨甲喋呤

  31. 嘧啶合成的抗代谢物的结构

  32. 九、核苷酸合成的补救途径

  33. §11.3 核苷酸的生物合成 第十一章 思考题 1、比较不同生物体分解嘌呤的最终代谢产物 2、列出嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成的前体物质，概述合成途径的基本过程，指出主要的调控步骤 3、列出核苷酸从头合成的主要抗代谢物 4、在大肠杆菌和动植物细胞中，脱氧核苷酸是怎样合成的？ 5、写出核苷酸补救合成的主要反应式。

  34. 第十一章 核苷酸代谢 生物化学 完

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