第九章核酸的酶促降解与核苷酸代谢

第九章核酸的酶促降解及核苷酸代谢•核酸的酶促降解•核苷酸的代谢第一节核酸的酶促降解核酸核酸酶单核苷酸核酸酶核酸内切酶核酸外切酶3´-核酸外切酶5´-核酸外切酶非特异性核酸内切酶限制性核酸内切酶核酸酶打断的是3´，5´-磷酸二酯键一、核苷酸的生理功能1、核酸合成的原料：2、能量的利用形式：ATP、GTP、UTP、CTP3、参与代谢和生理调节：ATP/ADP/AMP,cAMP、cGMP4、组成辅酶（基）：腺苷酸5、活性中间代谢物：UDPG、ADPG葡萄糖:糖原合成•CDP-胆碱:磷酸甘油酯合成第二节核苷酸的代谢核苷酸核苷酸酶核苷嘧啶（嘌呤）核糖（脱氧核糖）核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸二、核苷酸的分解代谢磷酸酯键C,N-糖苷键C,N-糖苷键磷酸化酶水解酶存在广泛存在于植物/微生物催化可逆的反应反应不可逆作用于核糖或脱氧核糖核苷作用于核糖核苷核苷（一）、嘌呤核苷酸的分解代谢（二）、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸嘧啶碱+磷酸核糖胞嘧啶尿嘧啶NH3、CO2、β-丙氨酸胸腺嘧啶NH3、CO2、β-氨基异丁酸NO=CNHCHCHCNH2NHO=CNHCHC-CH3CO胞嘧啶胸腺嘧啶NH2NADPH+H+NADP+NO=CNHCHCHCO尿嘧啶NHO=CNHCH2CH-CH3CO二氢胸腺嘧啶(接下页)嘧啶的分解-1H2O(接上页)NADPH+H+NADP+H2ONO=CNHCHCHCO二氢尿嘧啶HNO=CNHCH2CH-CH3HOOCβ-脲基异丁酸H2ONH2O=CNHCH2CH2HOOCβ-脲基丙酸H2N-CH2-CH2-COOHβ-丙氨酸CO2+NH3H2N-CH2-CH-COOHCH2β-氨基异丁酸H2OH2O嘧啶的分解-2嘧啶核苷酸的分解代谢三、核苷酸的合成代谢（一）、5´-磷酸核糖的活化PRPP合成酶ATPAMP5´-磷酸核糖5´-磷酸核糖-1´-焦磷酸5´-磷酸核糖的活化（二）嘌呤核苷酸的合成途径一碳基团（甲酸盐）天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸一碳基团（甲酸盐）123456789嘌呤环各原子的来源从头合成过程：1.IMP的合成：经过11步反应1）5-磷酸核糖（磷酸戊糖途径中产生）经过磷酸核糖焦磷酸合成酶作用，活化生成磷酸核糖焦磷酸（phosphoribosylpyrophosphate，PRPP）2）谷氨酰胺提供酰氨基取代PRPP上的焦磷酸，形成5-磷酸核糖胺（PRA），此反应由磷酸核糖酰胺转移酶（amidotransferase）催化3）由ATP供能，甘氨酸和PRA加合，生成甘氨酰胺核苷酸（GAR）4）N5，N10-甲炔四氢叶酸供给甲酰基，使GAR甲酰化，生成甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）5）谷氨酰胺提供酰氨氮，使FGAR甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM），此反应消耗1分子ATP。6）FGAM脱水环化形成5-氨基咪唑核苷酸（AIR），此反应需ATP参与。至此，合成嘌呤环中的咪唑环部分。7）CO2连接到咪唑环上，作为嘌呤碱中C6的来源，生成5-氨基咪唑，4-羧酸核苷酸（CAIR）8）在ATP存在下，天氡氨酸与CAIR缩合生成5-氨基咪唑-4（N-琥珀酸）-甲酰胺核苷酸（SAICAR）9）SAICAR在裂解酶的催化下，脱去一分子延胡索酸生成5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）10）N10-甲酰四氢叶酸提供一碳单位，使AICAR甲酰化，生成5-甲酰氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（FAICAR）11）FAICAR脱水环化，生成IMP2.AMP和GMP的生成次黄嘌呤核苷酸腺苷酸黄嘌呤核苷酸鸟苷酸腺苷酸代琥珀酸•利用体内现有游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应合成嘌呤核苷酸的过程。G/IPRPPGMP/IMPPPi++次黄嘌呤/鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤/次黄嘌呤A+PRPPAMP+PPi腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤嘌呤核苷酸的补救合成（三）、嘧啶核苷酸的合成231天氡氨酸NNCCCC564氨基甲酰磷酸先合成嘧啶环，再与PRPP相连而成。嘧啶环各原子的来源嘧啶核苷酸的从头合成CTP的合成嘧啶核苷酸的补救合成（四）脱氧核糖核苷酸的合成(一)脱氧核糖核苷酸的合成二磷酸核糖核苷二磷酸脱氧核苷核糖核苷酸还原酶还原型硫氧化还原蛋白_(SH)2氧化型硫氧化还原蛋白硫氧化还原蛋白还原酶NADP+NADPHH+SSNDPdNDP+,Mg2+核糖核苷酸还原酶从NADPH获得电子时，需要硫氧化还原蛋白作为电子载体，使其所含的巯基氧化为二硫键。氧化型的硫氧化还原蛋白再由硫氧化还原蛋白还原酶催化(以FAD为辅基)，重新生成还原型的硫氧化还原蛋白，由此构成一个复杂的酶体系。2、胸腺嘧啶核苷的合成本章重点1、嘌呤与嘧啶环上各原子的来源2、嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸的从头合成特点3、嘌呤、嘧啶分解的终产物4、PRPP的作用