第13章 核酸的降解和核苷酸代謝

第十三章

核酸的降解和核苷酸代謝核苷酸的生物功能①合成核酸②是多種生物合成的活性中間物

糖原合成，UDPG.磷脂合成，CDP-乙醇胺，CDP-二脂酰甘油。③生物能量的載體ATP、GTP④腺苷酸是三種重要輔酶的組分（NAD、FAD、CoA）⑤信號分子cAMP、cGMP

食物中的核酸，經(jīng)腸道酶系降解成各種核苷酸，再在相關(guān)酶作用下，分解產(chǎn)生嘌呤、嘧啶、核糖、脫氧核糖和磷酸，然后被吸收。吸收到體內(nèi)的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利用，合成核苷酸。人和動物所需的核酸無須直接依賴于食物，只要食物中有足夠的磷酸鹽，糖和蛋白質(zhì)，核酸就能在體內(nèi)正常合成。

核酸的降解

核酸磷酸核苷酸核苷磷酸-戊糖堿基水解核酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶去何處？進入磷酸戊糖途徑或重新合成核酸核酸的酶促降解核酸分解代謝第一步就是分解為核苷酸，作用于磷酸二酯鍵的酶稱核酸酶（磷酸二脂酶）。根據(jù)對底物的專一性可分為：核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶、非特異性核酸酶。根據(jù)酶的作用方式分：內(nèi)切酶、外切酶。

1、核糖核酸酶只水解RNA磷酸二酯鍵的酶(RNase)，不同的RNase專一性不同。牛胰核糖核酸酶(RNaseI)，作用位點是嘧啶核苷-3’-磷酸與其它核苷酸間的連接鍵。核糖核酸酶T1(RNaseT1)，作用位點是3’-鳥苷酸與其它核苷酸5’-OH間的鍵。2、脫氧核糖核酸酶只能水解DNA磷酸二酯鍵的酶。DNase牛胰脫氧核糖核酸酶（DNaseI）可切割雙鏈和單鏈DNA。產(chǎn)物是以5’-磷酸為末端的寡核苷酸。牛胰脫氧核糖核酸酶（DNaseI），降解產(chǎn)物為3’-磷酸為末端的寡核苷酸。限制性核酸內(nèi)切酶：細菌體內(nèi)能識別并水解外源雙源DNA的核酸內(nèi)切酶，產(chǎn)生3’-OH和5’-P。3、非特異性核酸酶既可水解RNA，又可水解DNA磷酸二酯鍵的核酸酶。小球菌核酸酶是內(nèi)切酶，可作用于RNA或變性的DNA，產(chǎn)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屬于外切酶。蛇毒磷酸二酯酶能從RNA或DNA鏈的游離的3’-OH逐個水解，生成5’-核苷酸。牛脾磷酸二脂酶從游離的5’-OH開始逐個水解，生成3’核苷酸。核苷酸的降解1、核苷酸酶（磷酸單脂酶）水解核苷酸，產(chǎn)生核苷和磷酸。非特異性磷酸單酯酶：不論磷酸基在戊糖的2’、3’、5’，都能水解下來。特異性磷酸單酯酶：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①核苷磷酸化酶：廣泛存在，反應(yīng)可逆。②核苷水解酶：主要存在于植物、微生物，只水解嘌呤堿的分解

不同生物分解嘌呤堿能力不同，因此終產(chǎn)物也不同。排尿酸動物：靈長類、鳥類、昆蟲、排尿酸爬蟲類。排尿囊素動物：哺乳動物（靈長類除外）、腹足類。排尿囊酸動物：硬骨魚類。排尿素動物：大多數(shù)魚類、兩棲類。某些低等動物能將尿素進一步分解成NH3和CO2排出。植物分解嘌呤的途徑與動物相似，產(chǎn)生各種中間產(chǎn)物（尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。微生物分解嘌呤類物質(zhì)生成NH3、CO2及有機酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。人和某些動物體內(nèi)脫氨基過程有的發(fā)生在核苷或核苷酸上。脫下的NH3可進一步轉(zhuǎn)化成尿酸排出。嘌呤類在核苷酸、核苷和堿基三個水平上的降解嘧啶堿的分解哺乳動物U、T可先還原為對應(yīng)的二氫衍生物再破環(huán)生成β-Ala及β-氨基異丁酸。核糖脫氨基酶A-腺嘌呤腺苷次黃苷核苷磷酸化酶核糖-1-磷酸次黃嘌呤黃嘌呤氧化酶H2OO2黃嘌呤氧化酶H2OO2黃嘌呤尿酸嘧啶的分解胞嘧啶NH3NH3尿嘧啶NADPH+H+NADPH+2CO2β-丙氨酸

NH3

CH3

CO2

乙酸乙酸+3NH3+2CO2胸腺嘧啶NADPH+H+NADPH+CO2+NH3β-氨基異丁酸β-氨基異丁酸+CO2+NH3排出體外或進入有機酸代謝。CO223核苷酸的生物合成總論“從頭合成”中堿基各原子來源通過放射性同位素法推斷嘌呤堿天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸甲酸甲酸磷酸核糖C1上逐個安插成嘌呤堿成分，形成A(G)MP。CO2主要發(fā)生在肝臟，常因各種抑制物甚至生理緊張導(dǎo)致其中的某些酶缺乏，影響細胞生長?！皬念^合成”途徑（通常情況下占95%）核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi核糖核苷酸輔酶RNA脫氧核糖核苷酸DNA“補救”途徑(腦和骨髓)內(nèi)外源核酸分解核苷堿基、Pi脫氧核苷核酸類補品原理所在可提高康復(fù)速度1、次黃嘌呤核苷酸的合成（IMP）(1)5-磷酸核糖+ATP→PRPP+AMP+ppi(2)PRPP+Gln→5-磷酸核糖胺+Glu+ppiPRPP:5-磷酸核糖焦磷酸

(3)5-磷酸核糖胺+Gly+ATP→甘氨酰胺核苷酸+ADP+Pi(4)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給。(5)甲酰甘氨酰胺核苷酸+Gln+ATP+H2O→

甲酰甘氨脒核苷酸+Glu+ADP+pi

(6)甲酰甘氨脒核苷酸+ATP→5-氨基咪唑核苷酸+ADP+Pi

(7)5-氨基咪唑核苷酸+CO2→5-氨基咪唑-4羧酸核苷酸

(8)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(9)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(10)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(11)5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸→次黃嘌呤核苷酸(IMP)+H2O2、腺嘌呤核苷酸的合成（AMP）3、鳥嘌呤核苷酸的合成藥物對嘌呤核苷酸合成的影響篩選抗腫瘤藥物，腫瘤細胞核酸合成速度快，藥物能抑制。①羽田殺菌素:與Asp競爭腺苷酸琥珀酸合成酶，阻止次黃嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)化成AMP。②重氮乙酰絲氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸Gln的結(jié)構(gòu)類似物，抑制Gln參與的反應(yīng)。③氨基蝶呤、氨甲蝶呤:葉酸的結(jié)構(gòu)類似物，能與二氫葉酸還原酶發(fā)生不可逆結(jié)合，阻止FH4的生成，從而抑制FH4參與的各種一碳單位轉(zhuǎn)移反應(yīng)。補救途徑利用已有的堿基和核苷合成核苷酸。1、磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑——重要途徑嘌呤堿+5-PRPP→嘌呤核苷酸2、核苷激酶途徑（生物體內(nèi)只發(fā)現(xiàn)腺苷激酶）嘌呤+核糖-1-磷酸→嘌呤核苷嘌呤核