《第十二章核苷酸代谢核苷酸的生物功能合成核酸是多种》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十二章核苷酸代谢核苷酸的生物功能合成核酸是多种（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章核苷酸代谢核苷酸的生物功能 合成核酸 是多种生物合成的活性中间物糖原合成 UDP Glc 磷脂合成 CDP 乙醇胺 CDP 二脂酰甘油 生物能量的载体ATP GTP 腺苷酸是三种重要辅酶的组分NAD FAD CoA 信号分子cAMP cGMP 食物中的核酸 经肠道酶系降解成各种核苷酸 分解产生嘌呤 嘧啶 核糖 脱氧核糖和磷酸 然后被吸收 吸收到体内的嘌呤和嘧啶 大部分被分解 少部分可再利用 合成核苷酸 人和动物所需的核酸无须直接依赖于食物 只要食物中有足够的磷酸盐 糖和蛋白质 核酸就能在体内正常合成 核酸的分解代谢 第一节核酸和核苷酸的分解代谢一 核酸的酶促降解核酸是核苷酸以3 5 磷
2、酸二酯键连成的高聚物 核酸分解代谢的第一步就是分解为核苷酸 作用于磷酸二酯键的酶称核酸酶 实质是磷酸二脂酶 根据对底物的专一性可分为 核糖核酸酶 脱氧核糖核酸酶 非特异性核酸酶 根据酶的作用方式分 内切酶 外切酶 1 核糖核酸酶只水解RNA磷酸二酯键的酶 RNase 不同的RNase专一性不同 牛胰核糖核酸酶 RNaseI 作用位点是嘧啶核苷 3 磷酸与其它核苷酸间的连接键 核糖核酸酶T1 RNaseT1 作用位点是3 鸟苷酸与其它核苷酸的5 OH间的键 2 脱氧核糖核酸酶只能水解DNA磷酸二酯键的酶 DNase牛胰脱氧核糖核酸酶 DNaseI 可切割双链和单链DNA 产物是以5 磷酸为末端的
3、寡核苷酸 牛胰脱氧核糖核酸酶 DNase 降解产物为3 磷酸为末端的寡核苷酸 限制性核酸内切酶 细菌体内能识别并水解外源双源DNA的核酸内切酶 产生3 OH和5 P 3 非特异性核酸酶既可水解RNA 又可水解DNA磷酸二酯键的核酸酶 小球菌核酸酶是内切酶 可作用于RNA或变性的DNA 产生3 核苷酸或寡核苷酸 蛇毒磷酸二酯酶能从RNA或DNA链的游离的3 OH逐个水解 生成5 核苷酸 牛脾磷酸二脂酶从游离的5 OH开始逐个水解 生成3 核苷酸 二 核苷酸的降解1 核苷酸酶 磷酸单脂酶 2 核苷酶 核苷磷酸化酶 广泛存在 反应可逆 核苷水解酶 主要存在于植物 微生物中 只水解核糖核苷 不可逆 三
4、 嘌呤碱的分解首先在各自的脱氨酶的作用下水解脱氨 脱氨反应可发生在嘌呤碱 核苷及核苷酸水平上 不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不同尿酸 灵长类 鸟类 昆虫 排尿酸爬虫类尿囊素 哺乳动物 灵长类除外 腹足类尿囊酸 硬骨鱼类尿素 大多数鱼类 两栖类NH3 低等动物植物与动物相似 产生尿囊素 尿囊酸 尿素 NH3 微生物 产生NH3 CO2及有机酸 四 嘧啶碱的分解人和某些动物体内脱氨基过程有的发生在核苷或核苷酸上 脱下的NH3可进一步转化成尿素排出 第二节嘌呤核苷酸的合成一 从头合成由5 磷酸核糖 1 焦磷酸 5 PRPP 开始 先合成次黄嘌呤核苷酸 然后由次黄嘌呤核苷酸 IMP 转化为腺嘌呤核苷酸
5、和鸟嘌呤核苷酸 嘌呤环合成的前体 CO2 甲酸盐 Gln Asp Gly 1 次黄嘌呤核苷酸的合成 IMP 1 磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶 转氨 5 磷酸核糖焦磷酸 Gln 5 磷酸核糖胺 Glu ppi使原来 构型的核糖转化成 构型 2 甘氨酰胺核苷酸合成酶5 磷酸核糖胺 Gly ATP 甘氨酰胺核苷酸 ADP Pi 3 甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶甘氨酰胺核苷酸 N5N10 甲川FH4 H2O 甲酰甘氨酰胺核苷酸 FH4甲川基可由甲酸或氨基酸供给 4 甲酰甘氨脒核苷酸合成酶甲酰甘氨酰胺核苷酸 Gln ATP H2O 甲酰甘氨脒核苷酸 Glu ADP pi受重氮丝氨酸和6 重氮 5 氧 正亮氨酸不可
6、逆抑制 这两种抗菌素与Gln有类似结构 5 氨基咪唑核苷酸合成酶甲酰甘氨脒核苷酸 ATP 5 氨基咪唑核苷酸 ADP Pi 6 氨基咪唑核苷酸羧化酶5 氨基咪唑核苷酸 CO2 5 氨基咪唑 4羧酸核苷酸 7 氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶5 氨基咪唑 4 羧酸核苷酸 Asp ATP 5 氨基咪唑4 N 琥珀基 氨甲酰核苷酸 8 腺苷酸琥珀酸裂解酶5 氨基咪唑 4 N 琥珀基 氨甲酰核苷酸 5 氨基咪唑 4 氨甲酰核苷酸 延胡索酸 9 氨基咪唑氨甲酰核苷酸转甲酰基酶5 氨基咪唑 4 氨甲酰核苷酸 N10 甲酰FH4 5 甲酰胺基咪唑 4 氨甲酰核苷酸 FH4 10 次黄嘌呤核苷酸环水解酶5 甲
7、酰胺基咪唑 4 氨甲酰核苷酸 次黄嘌呤核苷酸 H2O总反应式 5 磷酸核糖 CO2 甲川THFA 甲酰THFA 2Gln Gly Asp 5ATP IMP 2THFA 2Glu 延胡索酸 4ADP 1AMP 4Pi PPi 2 腺嘌呤核苷酸的合成 AMP 从头合成 CO2 2个甲酸盐 2个Gln 1个Gly 1 1 个Asp 6 1 个ATP 产生2个Glu 1 1 个延胡索酸 Asp的结构类似物羽田杀菌素 可强烈抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性 阻止AMP生成 羽田杀菌素 N 羟基 N 甲酰 Gly 3 IMP NAD H2OIMP脱氢酶黄嘌呤核苷酸 NADH H 鸟嘌呤核苷酸的合成 4 AMP
8、 GMP生物合成的调节5 磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶是关键酶 可被终产物AMP GMP反馈抑制 AMP过量可反馈抑制自身的合成 GMP过量可反馈抑制自身的合成 5 药物对嘌呤核苷酸合成的影响 羽田杀菌素与Asp竞争腺苷酸琥珀酸合成酶 阻止次黄嘌呤核苷酸转化成AMP 重氮乙酰丝氨酸 6 重氮 5 氧正亮氨酸 是Gln的结构类似物 抑制Gln参与的反应 氨基蝶呤 氨甲蝶呤叶酸的结构类似物 能与二氢叶酸还原酶发生不可逆结合 阻止FH4的生成 从而抑制FH4参与的各种一碳单位转移反应 二 补救途径1 磷酸核糖转移酶途径 重要途径 嘌呤碱和5 PRPP在特异的磷酸核糖转移酶的作用下生成嘌呤核苷酸 2 核苷激
9、酶途径腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下转化为腺嘌呤核苷 后者在核苷磷酸激酶的作用下与ATP反应 生成腺嘌呤核苷酸 嘌呤核苷酸的从头合成与补救途径之间存在平衡 Lesch Nyan综合症就是由于次黄嘌呤 鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷 AMP合成增加 大量积累尿酸 肾结石和痛风 第三节嘧啶核苷酸的合成一 从头合成与嘌呤核苷酸合成不同 在合成嘧啶核苷酸时 首先合成嘧啶环 再与磷酸核糖结合 生成尿嘧啶核苷酸 最后由尿嘧啶核苷酸转化为胞嘧啶核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸 合成前体 氨甲酰磷酸 Asp 1 尿嘧啶核苷酸的合成 氨甲酰磷酸的合成 2 胞嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷三磷酸可直接与NH3 细菌 或Gln 植物
10、反应 生成胞嘧啶核苷三磷酸 3 嘧啶核苷酸生物合成的调节 大肠杆菌 氨甲酰磷酸合成酶 受UMP反馈抑制天冬氨酸转氨甲酰酶 受CTP反馈抑制CTP合成酶 受CTP反馈抑制 4 药物对嘧啶核苷酸合成的影响5 氟尿嘧啶抑制胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成 5 氟尿嘧啶在人体内转变成相应的核苷酸 再转变成脱氧核苷酸 可抑制脱氧胸腺嘧啶核酸合成酶 干扰尿嘧啶脱氧核苷酸经甲基化生成脱氧胸苷的过程 DNA合成受阻 二 补救途径 1 嘧啶核苷激酶途径 重要途径 嘧啶碱与1 磷酸核糖生成嘧啶核苷 然后由尿苷激酶催化尿苷和胞苷形成UMP和CMP 2 磷酸核糖转移酶途径 胞嘧啶不行 第四节脱氧核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸是由
11、相应的核糖核苷酸衍生而来的 1 腺嘌呤 鸟嘌呤和胞嘧啶核糖核苷酸经还原 将核糖第二位碳原子的氧脱去 即成为相应的脱氧核糖核苷酸 2 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 先由尿嘧啶核糖核苷酸还原形成尿嘧啶脱氧核糖核苷酸 然后尿嘧啶再经甲基化转变成胸腺嘧啶 一 核糖核苷酸的还原ADP GDP CDP UDP均可分别被还原成相应的脱氧核糖核苷酸 dADP dGDP dCDP dUDP等 其中dUDP甲基化 生成dTDP 还原反应一般在核苷二磷酸 NDP 水平上进行 ATP dATP dTTP dGTP是还原酶的变构效应物 个别微生物 赖氏乳菌杆菌 在核苷三磷酸水平上还原 NTP 1 核苷酸还原酶系由硫氧还蛋白
12、硫氧还蛋白还原酶和核苷酸还原酶 B1 B2 三部分组成 B1 B2亚基结合后 才具有催化活性 B1上的巯基和B2上的酪氨酸残基是活性中心的催化基因 另外核苷酸还原酶所需的还原当量还可来自谷胱甘肽 2 核苷酸还原酶结构模型及催化机理B1亚基上有两个调节部位 一个影响整个酶的活性 一级调节部位 另一个调节对底物的专一性 底物结合部位 一级调节部位 ATP是生物合成的信号分子 而dATP是核苷酸被还原的信号 底物调节部位 与ATP结合 可促进嘧啶类的UDP CDP还原成dUDP dCDP 与dTTP或dGTP结合 可促使GDP ADP 还原成dGDP dADP 催化机理自由基催化转换模型 3 脱氧核苷酸的补救途径 脱氧核苷激酶途径 脱氧核苷酸也能利用已有的碱基或核苷进行合成 补救途径 但只有脱氧核苷激酶途径 不存在类似的磷酸核糖转移酶途径 二 胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成 第五节辅酶核苷酸的生物合成NAD NADP是脱氢辅酶 在生物氧化还原系统中传递氢 合成途径 1 烟酸单核苷酸焦磷酸化酶 2 脱酰胺 NAD焦磷酸化酶 3 NAD合成酶NADP的合成 NAD激酶催化NAD与ATP反应 使NAD的腺苷酸残基的核糖2 OH磷酸化 生成NADP
