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1、Southern Medical UniversitySouthern Medical University核核 苷苷 酸酸 代代 谢（一）谢（一）Metabolism of Nucleotides Southern Medical UniversitySouthern Medical University第一节第一节核酸分解核酸分解Southern Medical UniversitySouthern Medical University 脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接而成脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接而成A A、T T、C C、G G核糖核苷酸经聚合而成核糖核苷酸经聚合而成A A、U U、C
2、C、G G(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸一、核酸的组成和功能一、核酸的组成和功能1.1.核酸的结构组成核酸的结构组成Southern Medical UniversitySouthern Medical University核苷酸核苷酸 碱基碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)Southern Medical UniversitySouthern Medical Universit
3、y嘌呤嘌呤(purine) 腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)Southern Medical UniversitySouthern Medical University嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)Southern Medical UniversitySouthern Medical University戊戊 糖糖（构成（构成RNA）12345核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)5端端3端端核
4、苷酸的连接核苷酸的连接 核苷酸之间以核苷酸之间以磷酸二酯键磷酸二酯键连接形连接形成多核苷酸链，即成多核苷酸链，即核酸。核酸。CGASouthern Medical UniversitySouthern Medical UniversityDNA双螺旋结构双螺旋结构uDNADNA分分子子由由两两条条相相互互平平行行但但走走向向相相反反的的脱脱氧氧多多核核苷苷酸酸链链组组成成，两两链链以以- -脱脱氧氧核核糖糖- -磷磷酸酸- -为为骨骨架架，以以右右手手螺螺旋旋方方式式绕绕同同一一公公共共轴轴盘盘。螺螺旋旋直直径径为为2 2nm，分分子子表表面面形形成成大大沟沟 (major groove)及及
5、 小小 沟沟(minor groove)相间。相间。Southern Medical UniversitySouthern Medical Universityu碱碱基基垂垂直直螺螺旋旋轴轴居居双双螺螺旋旋内内側側，与与对对側側碱碱基基形形成成氢氢键键配配对对（互互补补配对形式：配对形式：A=T; G C） 。u每每条条链链中中的的碱碱基基以以疏疏水水的的近近于于平平面面的的环环形形结结构构彼彼此此接接近近而而堆堆积积，碱碱基基平平面面与与线线性性分分子子结结构构的的长长轴轴相垂直。相垂直。u相邻碱基平面距离相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋螺旋一圈螺距一圈螺距3.4nm，一圈，一圈10对碱基
6、。对碱基。Southern Medical UniversitySouthern Medical UniversityuDNADNA双双链链结结构构的的稳稳定定：横横向向：依依靠靠两两条条链链互互补补碱碱基间的基间的氢键氢键维系维系 纵纵向向：碱碱基基平平面面间间的的疏疏水性堆积力水性堆积力维持维持Southern Medical UniversitySouthern Medical University核小体核小体Southern Medical UniversitySouthern Medical UniversitySouthern Medical UniversitySouthern
7、Medical UniversityRNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能Southern Medical UniversitySouthern Medical University* * mRNA结构特点结构特点大大多多数数真真核核mRNAmRNA的的5 5 末末端端以以7-7-甲甲基基鸟鸟嘌嘌呤呤三三磷磷酸酸鸟鸟苷苷为为起起始始结结构构，同同时时第第一一个个核核苷苷 酸酸 的的 C C 2 2甲甲 基基 化化 ， 称称 为为 帽帽 子子 结结 构构 ：m m7 7GpppNGpppNm m- -， 3 3 末末 端端 有有 一一 个个 多多 聚聚 腺腺 苷苷 酸酸(polyA)(pol
8、yA)结构，称为结构，称为多聚多聚A A尾尾。Southern Medical UniversitySouthern Medical University* tRNA的二级结构的二级结构三叶草形三叶草形 氨基酸臂氨基酸臂 DHU环环 反密码环反密码环 额外环额外环 TC环环氨基酸氨基酸臂臂额外环额外环Southern Medical UniversitySouthern Medical UniversityrRNA的结构：的结构： 由易于解聚的由易于解聚的大、大、小两个亚基小两个亚基组成组成Southern Medical UniversitySouthern Medical Universi
9、ty1.1.做为核酸合成的原料做为核酸合成的原料，影响蛋白质合成和细胞增殖，影响蛋白质合成和细胞增殖2.2.体内能量的利用形式体内能量的利用形式，ATPATP、GTPGTP。ATPATP药物药物？3.3.组成辅酶组成辅酶，ATPATP是是NAD+NAD+的组成成分的组成成分4.4.活性中间物参与生物合成活性中间物参与生物合成，UDP-UDP-葡萄糖参与糖原合成葡萄糖参与糖原合成5.5.参与胞内信号转导参与胞内信号转导，cAMPcAMP、cGMPcGMP是信号分子是信号分子2.2.核苷酸的生物学功能核苷酸的生物学功能Southern Medical UniversitySouthern Medi
10、cal University三磷酸腺苷二钠三磷酸腺苷二钠三磷酸腺苷二钠是核苷酸衍生物，参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸三磷酸腺苷二钠是核苷酸衍生物，参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸以及核苷酸的代谢。当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反以及核苷酸的代谢。当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反应等需要能量时，三磷酸腺苷即分解成二磷酸腺苷及磷酸基，同时释应等需要能量时，三磷酸腺苷即分解成二磷酸腺苷及磷酸基，同时释放出能量。放出能量。三磷酸腺苷二钠能够穿透血三磷酸腺苷二钠能够穿透血- -脑脊液屏障，能提高神经细胞膜性结构脑脊液屏障，能提高神经细胞膜性结构的稳定性和重建能力、促进神经突起的再生长。
11、本品与戊糖在体内酶的稳定性和重建能力、促进神经突起的再生长。本品与戊糖在体内酶的作用下可以合成核酸；与磷脂胆胺在转胞苷酸酶的作用下能合成脑的作用下可以合成核酸；与磷脂胆胺在转胞苷酸酶的作用下能合成脑磷脂和单磷酸胞苷。本品在体内主要经肝代谢，少量经肾代谢排出。磷脂和单磷酸胞苷。本品在体内主要经肝代谢，少量经肾代谢排出。适应症：适应症：临床用于因组织损伤、细胞酶活力下降所致的各种疾病。如心力衰竭，临床用于因组织损伤、细胞酶活力下降所致的各种疾病。如心力衰竭，心肌炎、心肌梗塞、脑动脉硬化、冠状动脉硬化、进行性肌萎缩、急心肌炎、心肌梗塞、脑动脉硬化、冠状动脉硬化、进行性肌萎缩、急慢性肝炎、肝硬化和听力
12、障碍等。慢性肝炎、肝硬化和听力障碍等。三磷酸腺苷二钠是辅酶类药物，用于进行性肌萎缩、脑溢血后遗症、三磷酸腺苷二钠是辅酶类药物，用于进行性肌萎缩、脑溢血后遗症、心功能不全、心肌疾病及肝炎等治疗。心功能不全、心肌疾病及肝炎等治疗。Southern Medical UniversitySouthern Medical University尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMPSouthern Medical UniversitySouthern Medical University核酸营养？核酸营养？Southern Medical UniversitySouthern Me
13、dical UniversitySouthern Medical UniversitySouthern Medical University9090年代末年代末“核酸营养核酸营养”在国内开始兴起，号在国内开始兴起，号称称“吃基因补基因吃基因补基因”、“补充外源核酸改善人体补充外源核酸改善人体内核酸内核酸”，吹嘘具有以下作用（见珍奥核酸说明，吹嘘具有以下作用（见珍奥核酸说明书）：书）：抗病毒：流感、乙肝，抗病毒：流感、乙肝，抑肿瘤：肿瘤，抑肿瘤：肿瘤，抗衰老：衰老，抗衰老：衰老，健脑益智：达到了消费者对核酸最根本的需要，健脑益智：达到了消费者对核酸最根本的需要，高考、中考学生在用高考、中考学生在
14、用Southern Medical UniversitySouthern Medical University1.1.核酸是携带遗传信息的遗传物质，每个人都有一套独核酸是携带遗传信息的遗传物质，每个人都有一套独特的遗传信息，必须被忠实地复制、表达，如孩子像爸爸特的遗传信息，必须被忠实地复制、表达，如孩子像爸爸妈妈。如果基因随时发生突变，会导致生物多样性，该情妈妈。如果基因随时发生突变，会导致生物多样性，该情况只在海洋低端生物中可以观察到。况只在海洋低端生物中可以观察到。体内的核酸都是在体体内的核酸都是在体内合成的内合成的，不能依赖外源的核酸，否则人的遗传系统就会，不能依赖外源的核酸，否则人的遗
15、传系统就会混乱。混乱。2.2.核酸是分子量很大的生物分子，人体不能直接吸收，核酸是分子量很大的生物分子，人体不能直接吸收，食物中的核酸都会在消化道内被分解成小分子核苷酸、核食物中的核酸都会在消化道内被分解成小分子核苷酸、核苷。这些小分子在被人体细胞吸收后，还会进一步降解，苷。这些小分子在被人体细胞吸收后，还会进一步降解，其中嘌呤降解成尿酸，血液中尿酸含量过高，有可能引起其中嘌呤降解成尿酸，血液中尿酸含量过高，有可能引起痛风或生成肾结石。痛风或生成肾结石。 Southern Medical UniversitySouthern Medical University人人体体内内的的核核苷苷酸酸主主
16、要要由由机机体体细细胞胞自自身身合合成成，与氨基酸不同，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质核苷酸不属于营养必需物质Southern Medical UniversitySouthern Medical University食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸（核酸（RNA及及DNA）胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶碱基碱基戊糖戊糖核苷酶核苷酶二、核酸的分解二、核酸的分解Southern Medical UniversitySouthern Medical University核酸和蛋白质分解的区别核酸和蛋白质分解的区别：蛋白质蛋白质：分解为：
17、分解为氨基酸氨基酸，可以以氨基酸的形式吸，可以以氨基酸的形式吸收，必需氨基酸相关的蛋白质制剂，收，必需氨基酸相关的蛋白质制剂，有营养作用，有营养作用，针对运动员、疾病康复等正氮平衡，不适用于小针对运动员、疾病康复等正氮平衡，不适用于小孩。安利蛋白质粉的主要成分孩。安利蛋白质粉的主要成分大豆蛋白大豆蛋白，转基因，转基因？添加剂？激素？添加剂？激素? ?核酸核酸：分解为磷酸、戊糖、碱基，不能直接吸收：分解为磷酸、戊糖、碱基，不能直接吸收核酸，相关的核酸制剂，核酸，相关的核酸制剂，没有营养作用没有营养作用Southern Medical UniversitySouthern Medical Univ
18、ersity某些食物的营养价值某些食物的营养价值食物营养价值食物营养价值食物营养价值鸡蛋94大米77大豆(熟)64牛奶85小麦67大豆(生)57猪肉74玉米60花生59牛肉76小米57红薯72羊肉69高粱56马铃薯67鱼83白菜76Southern Medical UniversitySouthern Medical University蛋白质代谢蛋白质代谢复杂在氨基酸的种类比较多，复杂在氨基酸的种类比较多，2020种，种，生糖生酮等生糖生酮等核酸代谢核酸代谢复杂在于虽然只有几种，但进一步分解复杂在于虽然只有几种，但进一步分解为磷酸、戊糖、碱基，戊糖和糖代谢有联系，碱为磷酸、戊糖、碱基，戊糖和
19、糖代谢有联系，碱基的合成和分解比较复杂基的合成和分解比较复杂Southern Medical UniversitySouthern Medical University核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶是指所有可以水解核酸的酶依据底物不同分类依据底物不同分类DNADNA酶酶(deoxyribonuclease, DNase)(deoxyribonuclease, DNase)：专一降解专一降解DNADNA。RNARNA酶酶 (ribonuclease, RNase)(ribonuclease, RNase)：专一降解专一降解RNARNA。三、参与核酸分解的酶类三、参与核酸分解的酶类South
20、ern Medical UniversitySouthern Medical University依据切割部位不同依据切割部位不同核酸内切酶：核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。特异性限制性核酸内切酶。核酸外切酶：核酸外切酶：5 5 33 或或3 3 55 核酸外切酶。核酸外切酶。Southern Medical UniversitySouthern Medical University 在核酸内切酶中，有的只水解双链分子，在核酸内切酶中，有的只水解双链分子，有的只水解单链分子，称为有的只水解单链分子，称为“限制性限制性”，有的，有的要求序列特异
21、性，称为要求序列特异性，称为限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶，有，有的没有序列特异性，称为非特异性限制性核酸的没有序列特异性，称为非特异性限制性核酸内切酶。内切酶。Southern Medical UniversitySouthern Medical University第二节第二节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢嘌呤核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of Purine NucleotidesSouthern Medical UniversitySouthern Medical Universityl嘌呤核苷酸的结构GMPAMPSouthern Medical UniversitySou
22、thern Medical University一、嘌呤核苷酸的合成代谢l从头合成途径从头合成途径( (de novo synthesis pathway) )l补救合成途径补救合成途径( (salvage synthesis pathway) ) Southern Medical UniversitySouthern Medical University嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成途途径径是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖（糖糖代代谢谢）、氨氨基基酸酸、一一碳碳单单位位（氨氨基基酸酸代代谢谢）及及二二氧氧化化碳碳等等简简单单物物质质为为原原料料，经经过过一一系列酶促反应，合成嘌呤核
23、苷酸的途径。系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。 肝肝是是体体内内从从头头合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的主主要要器器官官，其其次次是是小小肠肠和和胸胸腺腺，而而脑脑、骨骨髓髓则则无无法法进进行行此此合成途径。合成途径。（一）嘌呤核苷酸的从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成定义定义合成部位合成部位Southern Medical UniversitySouthern Medical University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）Souther
24、n Medical UniversitySouthern Medical University过程过程1. IMP的合成的合成2. AMP和和GMP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（磷酸核糖磷酸核糖焦磷酸焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下氨酸的逐步参与下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Southern Medical UniversitySouthern Med
25、ical University1. 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合合成成酶酶第一个环第一个环C C、N N原子来源？原子来源？第二个环第二个环C C、N N原子来源？原子来源？IMP生成总反应过程生成总反应过程全部全部C C、N N原子来源原子来源Southern Medical UniversitySouthern Medical University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）Southern Medical UniversitySouthern Medical University谢谢!
