第二十一章核酸的降解和核苷酸代谢文档格式.docx

1、 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。 - 1 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 2 - 安雨（整理） 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-磷酸为末端的寡核苷酸。 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNase）

2、，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。 图 Pst切割后，形成 3-OH 单链粘性末端。 EcoR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

3、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： 核苷磷酸化酶： 广泛存在，反应可逆。 - 2 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 3 - 安雨（整理） 三、 嘌呤碱的分解 P301 图 18-2 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。 P 299 反应式 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

4、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 P302 图 18-3 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、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 P303 图 18-4 嘌呤环的元素来源及掺入顺序 A. Gln 提供-NH2： N 9 B. Gly： C4、C5、N7 C. 5.10-甲川 FHFA： C8 D. Gln 提供-NH2： N3 闭环 E CO2： C 6 - 3 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 4 - 安雨（整理） F. Asp 提供-NH2： N 1 G 10-甲酰 THFA： C 2 1、 次黄嘌呤核苷酸的合成（IMP） P306

6、 图 18-5 （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 + N 5 N 10-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-

7、正亮氨酸不可逆抑制，这两种抗菌素与 Gln 有类似结构。 P 304 结构式： 重氮丝氨酸、6-重氮-5-氧-正亮氨酸 （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 （1）（5）第一阶段，合成第一个环 （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 - 4 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 5 - 安雨（整理） （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

8、-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） P306

9、 图 18-5 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 （P307） 3、 P307 结构式） - 5 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 6 - 安雨（整理） 4、 AMP、GMP 生物合成的调节 P309 图 18-6 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

10、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。 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 结构 P314 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

11、作用下生成嘌呤核苷酸 - 6 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 7 - 安雨（整理） 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。 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

12、苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。 合成前体： 氨甲酰磷酸、Asp （P309 图 18-7 嘧啶环的元素来源） 1、 尿嘧啶核苷酸的合成 P310 图 18-8 （1） 天冬氨酸转氨甲酰酶 （2） 二氢乳清酸酶 （3） 二氢乳清酸脱氢酶（辅基： FAD、FMN） - 7 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 8 - 安雨（整理） （4） 乳清苷酸焦磷酸化酶 （5） 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） P 311 图 18-9 大肠杆菌嘧啶核苷酸生物合

13、成的调节 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。 - 8 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 9 - 安雨（整理） 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

14、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

15、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 P312 图示 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。 硫氧还蛋白 -SH 硫氧还蛋白还原酶、辅酶 FAD - 9 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 10 - 安雨（整理） 谷胱甘肽氧还蛋白（酶） 谷胱甘肽还原酶 -SH 核苷酸还原酶（RR）

16、-SH 2、 核苷酸还原酶结构模型及催化机理 （11）、 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： .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） （12）、 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

17、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 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。 - 10 - 2019 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 11 - 安雨（整理） 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。 三、 核苷酸合成总结 P314 图 18-10 第五节 辅酶核苷酸的生物合成 NAD、NADP、 FMN、 FAD、 CoA 一、 烟酰胺

18、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。 二、 黄素核苷酸的合成（FMN、FAD） 三、 辅酶 A 的合成 CoA-SH 前体： 腺苷酸、泛酸、巯基乙胺、磷酸 途径： （1）泛酸激酶 （2）磷酸泛酰半胱氨酸合成酶 （3）磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶 （4）脱磷酸辅酶 A 焦磷酸化酶 （5）脱磷酸辅酶 A 激酶 代谢途径的相互联系 P420 图 22-1 - 11 -