(8)核苷酸代谢

第八章 核苷酸代谢 第八章 核苷酸代谢 Chapter 8 Nucleotide Metabolism 第八章 核苷酸代谢 第一节 核酸的酶促降解 一、 降解核酸酶的分类 按分解底物有核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶 按专一性有非特异性和特异性两种。 按水解方式有：内切和外切两种方式。 外切：3 -外切、5 -外切 A G A G T C T C H O 3′ 5′ 外切酶 外切酶 内切酶 第八章 核苷酸代谢 水解DNA和RNA 3或5末端的磷酸二酯键 如：蛇毒磷酸二酯酶：3-端外切酶，产物：5-核苷酸 牛脾磷酸二酯酶：5-端外切酶，产物：3-核苷酸 蛇毒磷酸 二酯酶 牛脾磷酸 二酯酶 A G A G T C T C HO 3′ 5′ HO N 5-核苷酸 OH N 3-核苷酸 二、核酸外切酶 第八章 核苷酸代谢 催化水解多核苷酸链内部的磷酸二酯键 1. 非特异性 （1） 核酸酶：底物：DNA和RNA 产物：3-磷酸寡聚核苷酸（小球菌核酸酶）或5-磷酸寡聚核 苷酸（链孢霉菌核酸酶）。 5′ A G A T HO 3′ OH G C T C 5′ 3′ 3-磷酸寡聚核苷酸 A G A T HO 3′ 5′ G C T C 5′ 3′ HO 5-磷酸寡聚核苷酸 三、核酸内切酶 A G A G T C T C HO 3′ 5′ 第八章 核苷酸代谢 （2）脱氧核糖核酸酶： 底物：DNA 产物：3-磷酸寡聚核苷酸（牛胰脱氧核糖核酸酶） 或5-磷酸寡聚核苷酸（牛脾核糖核酸酶） （3）核糖核酸酶： 底物：RNA 产物：3-磷酸寡聚核苷酸（牛胰核糖核酸酶） 或5-磷酸寡聚核苷酸（核糖核酸酶T1）。 第八章 核苷酸代谢 2. 特异性酶 限制性内切酶：可识别DNA上的专一性位点， 其碱基长度是4~8个碱基，将两条链同时切开 —N-C-T-T-A-A-G-N— —N-G-A-A-T-T-C-N— 5ˊ 3ˊ 3ˊ 5ˊ EcoRI 5ˊ 3ˊ 3ˊ 5ˊ —N-C-C-G-G-N— —N-G-G-C-C-N— HaeIII —N-C-T-T-A-A G-N— —N-G A-A-T-T-C-N— 5ˊ 3ˊ 3ˊ 5ˊ —N-C-C G-G-N— —N-G-G C-C-N— 5ˊ 3ˊ 3ˊ 5ˊ 形成粘性末端(如EcoRI)和非粘性末端（如 HaeIII ）。 第八章 核苷酸代谢 第八章 核苷酸代谢 第二节 核苷酸的分解代谢 一、核苷酸降解 核苷酸+H2O 核苷+磷酸 核苷酸酶 二、核苷分解 1. 水解 核苷+H2O 含氮碱+戊糖 核苷酶 核苷酸+H2O 含氮碱+ 5-磷酸-戊糖 核苷酶 第八章 核苷酸代谢 2. 磷酸解 核苷+磷酸 含氮碱+1-磷酸-戊糖 核苷磷酸化酶 核苷酸 核苷 + Pi H2O Pi 含氮碱 + 核糖或脱氧核糖 含氮碱 + 核糖-1-P或脱氧核糖-1-P 第八章 核苷酸代谢 三、 碱基降解 不同的生物其降解产物不同。 嘌呤碱的分解： 腺嘌呤→次黄嘌呤 鸟嘌呤→ →尿酸→尿囊素→尿囊酸→尿素十乙醛酸 黄嘌呤 灵长类 鸟类 其它哺 乳动物 鱼、两 栖类 其它生物 植物：尿囊素、尿囊酸 微生物：氨、二氧化碳、有机酸 第八章 核苷酸代谢 嘧啶碱的分解： 胞嘧啶→尿嘧啶→二氢尿嘧啶→—脲基丙酸→—丙氨酸 胸腺嘧啶→二氢胸腺嘧啶→ -脲基异丁酸→-氨基异丁酸 不同生物，降解过程有所区别 第八章 核苷酸代谢 一、核糖核苷酸的合成 1. 从头合成途径 利用简单底物合成核苷酸的过程。 （1）PRPP的合成 第三节 核苷酸的合成 O OH OHOH CH 2 P H H H H O O OHOH CH 2 P H H H H P P ATP AMP 磷酸核糖 焦磷酸酶 5-磷酸-核糖 5-磷酸核糖-1-焦磷酸 （PRPP） 第八章 核苷酸代谢 嘌呤环原子来源 C C N C N N C N C 61 2 3 4 5 7 8 9 61 2 3 4 5 7 8 9 C CO 2 N天冬氨酸 C 甲酸盐? C 甲酸盐? C C N 甘氨酸? PRPP AMP GMP 次黄嘌呤 核苷酸 （IMP） 天冬氨酸、甲酸 盐、谷氨酰胺、 甘氨酸、CO2 NN （2）嘌呤核苷酸的合成：戊糖供体为PRPP，嘌呤环由多个 原子、分子作为供体，经多步反应在PRPP上合成。 第八章 核苷酸代谢 嘧啶环的原子来源 C C N C N C 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 C C N C 天冬氨酸? N C 氨甲酰磷酸 CO2 天冬 酰胺 氨甲酰磷酸 UTP CTP 乳清酸 （嘧啶衍生物） 天冬氨酸 UMP PRPP （3）嘧啶核苷酸的合成：由氨甲酰磷酸和天冬氨酸供给原子 先合成环，再与PRPP结合形成嘧啶核苷酸 第八章 核苷酸代谢 2. 补救途径 利用核苷酸的分解产物再合成核苷酸的途径 （1）嘌呤核苷酸 在腺嘌呤磷酸核糖转移酶、鸟嘌呤磷酸 核糖转移酶催化下形成相应的核苷酸 PRPP + 腺嘌呤→腺嘌呤核苷酸 + PPi PRPP + 鸟嘌呤→鸟嘌呤核苷酸 + PPi 核苷+ATP 核苷酸+ADP 核苷磷酸激酶 （2）嘧啶核苷酸 尿嘧啶 + PRPP UMP + PPi UMP磷酸核 糖转移酶 尿嘧啶核苷 + ATP UMP + ADP 尿苷激酶 第八章 核苷酸代谢 二、脱氧核糖核苷酸的合成 1. 核苷酸还原：各种核苷酸先形成核苷二磷酸，再还原为脱氧 核苷酸。 N（A、G、C、U）MP+ATP→NDP+ADP 酶：激酶 NDP+谷（硫）氧还蛋白（还）→dNDP+谷（硫）氧还蛋白（氧） 谷（硫）氧还蛋白（氧）+NADPH+H +→ 谷（硫）氧还蛋白（还）+NADP + 第八章 核苷酸代谢 2. 相互转变：dTMP的合成 3. 补救途径 胸腺嘧啶+1-磷酸-脱氧核糖→脱氧胸苷+Pi 脱氧胸苷+ATP→脱氧胸苷酸+ADP dUMP+四氢叶酸 dTMP+二氢叶酸 胸腺嘧啶核 苷酸合成酶 END