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第十二章 核酸的降解和核苷酸代谢. 主要内容:. 核酸怎样分解成核苷酸 核苷酸又怎样进一步分解 生物怎样合成核苷酸. 主讲老师:华南师范大学生命科学学院 陈文利. 核酸. 核苷酸. 核苷 + Pi. 碱基 + 戊糖 -1-P. 一、核酸的分解代谢. 概况:. (一)核酸的酶解. 核酸酶(磷酸二酯酶). 核酸内切酶: DNase 、 RNase. 核酸外切酶:蛇毒磷酸二酯酶、牛脾磷酸二酯酶. (二)核苷酸的分解代谢. 核苷酸酶(磷酸单酯酶). 专一性的磷酸单酯酶 : 3ˊ- 核苷酸酶 , 5ˊ- 核苷酸酶.
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第十二章 核酸的降解和核苷酸代谢 主要内容: • 核酸怎样分解成核苷酸 • 核苷酸又怎样进一步分解 • 生物怎样合成核苷酸 主讲老师:华南师范大学生命科学学院 陈文利
核酸 核苷酸 核苷 + Pi 碱基 + 戊糖-1-P 一、核酸的分解代谢 概况:
(一)核酸的酶解 核酸酶(磷酸二酯酶) 核酸内切酶:DNase、RNase 核酸外切酶:蛇毒磷酸二酯酶、牛脾磷酸二酯酶
(二)核苷酸的分解代谢 核苷酸酶(磷酸单酯酶) • 专一性的磷酸单酯酶: 3ˊ-核苷酸酶, 5ˊ-核苷酸酶 • 非专一性磷酸单酯酶
核苷磷酸化酶 核苷 + Pi 碱基 + 核糖-1-P 核苷水解酶 核苷 + H2O 碱基+核糖 (三)核苷的分解代谢 • 磷酸解 • 水解
(四)嘌呤的分解代谢 不同种类的生物分解嘌呤的能力不同,产物也不同。人、灵长类、鸟类、某些爬虫类将嘌呤分解成尿酸,其他生物还可将尿酸进一步分解成尿囊素、尿囊酸、尿素、甚至CO2、NH3。
核酸中的嘌呤主要是Ade、Gua首先脱氨,分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤,再进一步代谢生成尿酸。核酸中的嘌呤主要是Ade、Gua首先脱氨,分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤,再进一步代谢生成尿酸。
结构与次黄嘌呤很相似的别嘌呤醇(allopurinol)对黄嘌呤氧化酶有很强的抑制作用,可用来治疗痛风。结构与次黄嘌呤很相似的别嘌呤醇(allopurinol)对黄嘌呤氧化酶有很强的抑制作用,可用来治疗痛风。
(五)嘧啶碱的分解代谢 RNA:Cyt、Ura
AMP IMP GMP 二、核苷酸的生物合成 (一)嘌呤核苷酸的生物合成 1.从头合成途径(De novo synthesis) 首先合成IMP
IMP合成概况: 第一阶段: R-5-P→5-氨基咪唑核苷酸,形成了咪唑环,包括反应(1)~(6)
The committed step in the do novo synthesis of purine nucleotides
第二阶段: 5-氨基咪唑核苷酸→IMP,在5-氨基咪唑核苷酸分子上形成另一个环状结构(嘧啶环),形成IMP。
Gln是合成嘌呤核的氮原子供体,与Gln结构相似的一些化合物如氮丝氨酸(azaserine)和6-重氮-5-氧代正亮氨酸(6-diazo-5-oxonorleucine,DON)是Gln的拮抗物,阻止生物体利用Gln合成嘌呤核苷酸(即阻止反应5),从而阻止核苷酸的合成。 FH4是一碳单位的载体,叶酸的拮抗物如氨基喋呤(amino protein)、氨甲蝶呤(amethop terin)抑制反应4,10,阻止嘌呤核苷酸的合成,研究这些化合物对治疗癌肿可提供有益的帮助。
Purine Biosynthesis (de novo) (A bunch of steps you don’t need to know) IMP (Inosine Monophosphate) ATP GTP AMP GMP Feedback Inhibition
ATP ADP R-1-P Pi (1) Pu 嘌呤核苷 嘌呤核苷酸 2.补救途径(salvage pathway) (2) phosphoribosyl transferase
(adenine phosohoribosyl transferase) (hypoxanthine-guanine phosohoribosyl transferase)
嘌呤核苷酸补救合成的生理意义 • 节约能量和一些氨基酸的消耗。 • 有些组织(如脑、骨髓)不能从头合成嘌呤核苷酸,只能进行嘌呤核苷酸的补救合成。 • HGPRT完全缺失的患儿,表现为自毁容貌综合症。
Lesch-Nyhan Syndrome • Absence of HGPRTase • X-linked (Gene on X) • Occurs primarily in males • Characterized by: • Increased uric acid • Spasticity • Neurological defects • Aggressive behavior • Self-mutilation
CMP UMP TMP (二)嘧啶核苷酸的生物合成 与嘌呤核苷酸合成的 显著不同处:先合成嘧啶环,然后再和PRPP作用形成核苷酸。 相同处:都有从头合成途径和补救途径。
1.尿苷酸(UMP)的合成: (1)从头合成途径(De novo synthesis) 第一阶段:合成氨甲酰磷酸 第二阶段: 嘧啶核的形成,包括反应2,3,4 第三阶段:形成尿苷酸, 包括反应5,6
R-1-P Pi Ura U(尿苷) 尿苷磷酸化酶 ATP 尿苷激酶 ADP PRPP PPi Ura UMP 尿嘧啶磷酸核糖转移酶 (2)补救途径(salvage pathway)
+ NH3 UMP CMP 2. 胞苷酸(CMP)的合成
Cyt + PRPP CMP + PPi ATP ADP C CMP 胞苷激酶 (胞苷) 补救途径
Biosynthesis: Purine vs Pyrimidine Purine Pyrimidine • Synthesized on PRPP • Regulated by GTP/ATP • Generates IMP • Requires Energy • Synthesized then added to PRPP • Regulated by UTP • Generates UMP/CMP • Requires Energy Both are very complicated multi-step process which your kindly professor does not expect you to know in detail
(三)脱氧核苷酸的生物合成 1. 核苷二磷酸的还原
Hydroxyurea • Specifically inhibits ribonucleotide reductase NDP dNDP • Inhibits DNA synthesis without affecting RNA synthesis or other nucleotide pools • Cleared from the body rapidly so not used extensively in the clinic
+ CH3 -(O) UMP → UDP dUDP →dUMP dTMP 2. 脱氧胸苷酸(dTMP)的合成 UMP→dTMP 要解决二个问题: (1)糖基的脱氧 (2)碱基的甲基化,先脱氧后甲基化,高等动物中 在DP水平上脱氧,在MP水平上甲基化
胸苷酸合成的抑制剂 癌症治疗中的应用