11核苷酸代谢Word文档格式.docx

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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。

PstⅠ切割后，形成3＇-OH单链粘性末端。

EcoRⅠ切割后，形成5＇-P单链粘性末端。

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。

蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二脂酶属于外切酶。

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）

水解核苷酸，产生核苷和磷酸。

非特异性磷酸单酯酶：

不论磷酸基在戊糖的2＇、3＇、5＇，都能水解下来。

特异性磷酸单酯酶只能水解3＇核苷酸或5＇核苷酸（3＇核苷酸酶、5＇核苷酸酶）。

2.核苷酶

两种：

①核苷磷酸化酶：

广泛存在，反应可逆。

②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、嘌呤碱的分解

首先在各种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，因此，终产物也不同。

排尿酸动物：

灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类

排尿囊素动物：

哺乳动物（灵长类除外）、腹足类

排尿囊酸动物：

硬骨鱼类

排尿素动物：

大多数鱼类、两栖类

某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出。

植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物（尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。

微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。

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。

五、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和鸟嘌呤核苷酸。

嘌呤环合成的前体：

CO2、甲酸盐、Gln、Asp、Gly，Gln提供-NH2：

N9，Gly：

C4、C5、N7，5，10-甲川FHFA：

C8，Gln提供-NH2：

N3，CO2：

C6，Asp提供-NH2：

N1，10-甲酰THFA：

C2。

1.次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成

（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α-构型的核糖转化成β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

此步反应受重氮丝氨酸和6-重氮-5-氧-正亮氨酸不可逆抑制，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。

3.鸟嘌呤核苷酸的合成

4.AMP、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

筛选抗肿瘤药物，肿瘤细胞核酸合成速度快，药物能抑制。

①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。

②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。

③氨基蝶呤、氨甲蝶呤是叶酸的结构类似物，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

利用已有的碱基和核苷合成核苷酸。

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.核苷激酶途径（但在生物体内只发现有腺苷激酶）

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。

六、嘧啶核苷酸的合成

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。

1.尿嘧啶核苷酸的合成

氨甲酰磷酸的合成→天冬氨酸转氨甲酰酶→二氢乳清酸酶→二氢乳清酸脱氢酶（辅基FAD、FMN）→乳清苷酸焦磷酸化酶→乳清苷酸脱羧酶。

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）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

有多种嘧啶类似物可抑制嘧啶核苷酸的合成。

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。

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）

七、脱氧核苷酸的合成

脱氧核糖核苷酸是由相应的核糖核苷酸衍生而来的。

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。

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。

1.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）。

2.核苷酸还原酶系

由硫氧还蛋白、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。

3.核苷酸还原酶结构模型及催化机理

（1）结构模型

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：

①与ATP结合，可促进嘧啶类的UDP、CDP还原成dUDP、dCDP；

②与dTTP或dGTP结合，可促使GDP（ADP）还原成dGDP（dADP）

（2）催化机理

自由基催化转换模型。

3.脱氧核苷酸的补救（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

4.胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成

由尿嘧啶脱氧核苷酸（dUMP）经甲基化生成。

Ser提供甲基，NADPH提供还原当量。

四氢叶酸是一碳的载体，参与嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成。

氨基嘌呤、氨甲蝶呤是叶酸的类似物，能与二氢叶酸还原酶不可逆结合，阻止FH4的生成，从而抑制FH4参与的一碳单位的转移。

可用于抗肿瘤。

八、辅酶核苷酸的生物合成

1.烟酰胺核苷酸的合成（NAD、NADP）

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。

2.黄素核苷酸的合成（FMN、FAD）

核黄素+ATP→FMN+ADP（黄素激酶）

FMN+ATP→FAD+PPi（FAD焦磷酸化酶）

3.辅酶A的合成

泛酸+ATP→4＇-磷酸泛酸+ADP（激酶）

4＇-磷酸泛酸+半胱氨酸+ATP（CTP）→4＇-磷酸泛酰半胱氨酸+ADP（CDP）（合成酶）

4＇-磷酸泛酰半胱氨酸+ATP→4＇-磷酸泛酰巯基乙胺+CO2（脱羧酶）

4＇-磷酸泛酰巯基乙胺+ATP→脱磷酸辅酶A+PPi（焦磷酸化酶）

脱磷酸辅酶A+ATP→辅酶A+ADP（激酶）