核酸的降解和核苷酸的生物合成本与专.ppt

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1、核酸的降解和核苷酸的生物合成本与专现在学习的是第1页，共54页第第一一部部分分 概概论论现在学习的是第2页，共54页核苷酸的重要性：核苷酸的重要性：作为合成核酸的原料作为合成核酸的原料：如用：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成合成RNA，用，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成合成DNA。作为能量的贮存和供应形式作为能量的贮存和供应形式：除：除ATP之外，还有之外，还有GTP，UTP，CTP等。等。参与代谢或生理活动的调节参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸：如环核苷酸cAMP和和cGMP作为激素的第二信使。作为激素的第二信使。参与构成酶的辅酶或辅基参与构成酶的辅酶或辅基：如在：如

2、在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。中均含有核苷酸的成分。作为代谢中间物的载体作为代谢中间物的载体：如用：如用UDP携带糖基，用携带糖基，用CDP携带携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（SAM）等。）等。现在学习的是第3页，共54页第第二二部部分分 核核酸酸的的分分解解现在学习的是第4页，共54页核酸的分解过程核酸核酸核苷酸核苷酸核苷核苷+磷酸磷酸碱基碱基+戊糖戊糖现在学习的是第5页，共54页18.1核酸的的分解代谢核酸的的分解代谢18.1.1核酸的降解核酸的降解作用于核酸的作用于核酸的磷酸二酯键磷酸二酯键酶称为核

3、酸酶。酶称为核酸酶。1、DNA酶和酶和RNA酶酶2、核酸外切酶核酸外切酶n核核酸酸外外切切酶酶作作用用于于核核酸酸链链的的一一端端，逐逐个个水水解解下下核核苷酸。苷酸。q非特异的磷酸二酯酶非特异的磷酸二酯酶q特异的磷酸二酯酶特异的磷酸二酯酶n如：蛇毒磷酸二酯酶，牛脾磷酸二酯酶。如：蛇毒磷酸二酯酶，牛脾磷酸二酯酶。现在学习的是第6页，共54页现在学习的是第7页，共54页3、核酸内切酶核酸内切酶n核核酸酸内内切切酶酶特特异异地地水水解解多多核核苷苷酸酸内内部部的的键键，它们是特异性较强的磷酸二酯酶它们是特异性较强的磷酸二酯酶。4、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶在在细细菌菌细细胞胞内内存存在在一

4、一类类能能识识别别并并水水解解外外源源双双链链DNA的核酸内切酶。的核酸内切酶。现在学习的是第8页，共54页18.1.2核苷酸的降解核苷酸的降解1、核苷酸的降解核苷酸的降解n非特异性的磷酸单酯酶能作用于一切核苷酸。非特异性的磷酸单酯酶能作用于一切核苷酸。n 特异性核苷酸酶：特异性核苷酸酶：3 3/-核苷酸酶或核苷酸酶或5 5/-核苷酸酶核苷酸酶。现在学习的是第9页，共54页2、核苷的降解核苷的降解在核甘酶的作用下：在核甘酶的作用下：现在学习的是第10页，共54页18.1.3 嘌呤的降解嘌呤的降解 不不同同种种类类的的生生物物分分解解嘌嘌呤呤碱碱的的酶酶系系不不一一样样，因因而代谢产物各不相同。

5、而代谢产物各不相同。现在学习的是第11页，共54页现在学习的是第12页，共54页现在学习的是第13页，共54页嘌呤的分解还可以在核苷（酸）的水平上进行。现在学习的是第14页，共54页18.1.4嘧啶的降解嘧啶的降解n 不同种类的生物对嘧啶的分解过程不一样。现在学习的是第15页，共54页现在学习的是第16页，共54页第第三三部部分分 核核苷苷酸酸的的合合成成现在学习的是第17页，共54页18.2核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成18.2.1嘌呤嘌呤核糖核糖核苷酸的合成核苷酸的合成n生生物物体体内内不不是是先先合合成成嘌嘌呤呤碱碱，再再与与核核糖糖和和磷磷酸酸结结合合成成核核苷苷酸酸，而而是是从从5

6、-磷磷酸酸核核糖糖焦焦磷磷酸酸开开始始，经经过过一一系系列列酶酶促促反反应应，生生成成次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸，然然后后再再转转变变为其他嘌呤核苷酸。为其他嘌呤核苷酸。现在学习的是第18页，共54页1 1、从头合成途径、从头合成途径 利利用用一一些些简简单单的的前前体体物物，如如5-磷磷酸酸核核糖糖，氨氨基基酸酸，一一碳碳单单位位及及CO2等等，逐逐步步合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的过过程程称称为为从从头头合合成成途途径径。这这一一途途径径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。现在学习的是第19页，共54页（）次黄嘌呤核苷酸（次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成的合成

7、第一阶段第一阶段现在学习的是第20页，共54页第二阶段第二阶段现在学习的是第21页，共54页现在学习的是第22页，共54页由嘌呤环合成过程总图可概括以下要点由嘌呤环合成过程总图可概括以下要点：n嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的合合成成特特点点是是首首先先直直接接形形成成次次黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸（亦称肌苷酸）。（亦称肌苷酸）。n5-磷磷酸酸核核糖糖-1-焦焦磷磷酸酸（PRPP）是是核核苷苷酸酸中中磷酸核糖部分磷酸核糖部分的供体。的供体。现在学习的是第23页，共54页n嘌嘌呤呤的的各各个个原原子子是是在在PRPP的的C-1位位置置上上逐逐渐渐加加上去的。上去的。n在在5-磷磷酸酸核核糖糖胺胺的的氨氨基

8、基位位置置，由由甘甘氨氨酸酸、甲甲酰酰四四氢氢叶叶酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺先先后后提提供供C和和N原原子子形形成成嘌嘌呤的咪唑环。呤的咪唑环。n由由CO2、天天冬冬氨氨酸酸、甲甲酰酰四四氢氢叶叶酸酸先先后后提提供供六六元元环环上上的的其其他他原原子子形形成成六六元元环环，最最后后合合成成次次黄黄嘌呤核苷酸。嘌呤核苷酸。现在学习的是第24页，共54页（2）由由IMP转化为转化为AMP和和GMP的过程的过程现在学习的是第25页，共54页2、补救合成途径、补救合成途径n核核苷苷酸酸也也可可以以由由嘌嘌呤呤碱碱基基或或嘌嘌呤呤核核苷苷合合成成，称称之之为为补救合成途径。补救合成途径。n（1）由嘌呤和）由

9、嘌呤和PRPP生成：生成：腺嘌呤腺嘌呤+PRPPAMP+PPi次黄嘌呤次黄嘌呤+PRPPIMP+PPi鸟嘌呤鸟嘌呤+PRPPGMP+PPi现在学习的是第26页，共54页 从从头头合合成成途途径径受受AMPAMP和和GMPGMP的的反反馈馈抑抑制制，第第一一步步转转酰酰胺胺酶酶受受二二者者抑抑制制，分分枝枝后后的的第第一一步步只只受受自自身抑制。从头合成与补救途径之间有平衡。身抑制。从头合成与补救途径之间有平衡。先先天天缺缺乏乏次次黄黄嘌嘌呤呤-鸟鸟嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶称称为莱为莱-纳二氏综合症，纳二氏综合症，X X染色体隐性遗传。染色体隐性遗传。现在学习的是第27页，共54页

10、患患者者尿尿酸酸和和PRPP水水平平高高，从从头头合合成成加加速速，导导致痛风和自残。致痛风和自残。正正常常大大脑脑中中次次黄黄嘌嘌呤呤-鸟鸟嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶活活力力高高，而而从从头头合合成成酶酶活活力力低低，对对补补救救途途径径依依赖较大。赖较大。别别嘌嘌呤呤醇醇可可降降低低尿尿酸酸浓浓度度，但但不不能能降降低低PRPP浓度，不能防止自残。浓度，不能防止自残。现在学习的是第28页，共54页（2）由核苷生成现在学习的是第29页，共54页嘌呤核苷酸合成的调节PRPP5-磷酸核糖胺次黄苷酸腺苷酸鸟苷酸PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶腺苷琥珀酸合成酶腺苷琥珀酸合成酶次黄嘌呤核苷酸脱氢

11、酶次黄嘌呤核苷酸脱氢酶现在学习的是第30页，共54页18.2.2嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成n与嘌呤核苷酸不同，在合成嘧啶核苷酸时首先形成嘧啶环，再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸，然后生成尿嘧啶核苷酸。其他嘧啶核苷酸则由尿嘧啶核苷酸转变而成。现在学习的是第31页，共54页n1、从头合成途径从头合成途径现在学习的是第32页，共54页(1)尿嘧啶核苷酸（尿嘧啶核苷酸（UMP）的合成的合成现在学习的是第33页，共54页现在学习的是第34页，共54页尿嘧啶核苷酸的生物合成途径要点：尿嘧啶核苷酸的生物合成途径要点：n 嘧啶核苷酸的合成主要先组装嘧啶环，然后再与磷酸核糖结合。n 该过程首先是形成乳清酸（嘧

12、啶环结构）。n5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)也是嘧啶核苷酸合成中磷酸核糖的供体，。现在学习的是第35页，共54页（2）胞嘧啶核苷酸（）胞嘧啶核苷酸（CTP）的合成：的合成：说明：由UTP（三磷酸水平）转变为CTP。现在学习的是第36页，共54页 2、补救合成途径补救合成途径（1）尿嘧啶补救途径：与5-磷酸核糖焦磷酸反应：先产生尿嘧啶核苷，再生成尿嘧啶核苷酸：现在学习的是第37页，共54页（2）胞嘧啶的补救合成途径现在学习的是第38页，共54页嘧啶核苷酸生物合成的调节CO2+ATP+谷氨酰胺胺甲酰磷酸胺甲酰天冬氨酸UMPUTPCTP胺甲酰磷酸合成酶胺甲酰磷酸合成酶天冬氨酸转氨甲酰酶天冬氨酸

13、转氨甲酰酶CTP合成酶合成酶ASP现在学习的是第39页，共54页18.3脱氧核糖核苷酸的生物合成脱氧核糖核苷酸的生物合成n植植物物体体中中核核苷苷酸酸向向脱脱氧氧核核糖糖核核苷苷酸酸的的转转化化了了解解甚甚少少，但但在在动动物物和和细细菌菌中中还还原原作作用用通通常是在常是在核苷二磷酸水平上发生的核苷二磷酸水平上发生的。现在学习的是第40页，共54页18.2.1 核糖核苷二磷酸的还原过程核糖核苷二磷酸的还原过程现在学习的是第41页，共54页18.2.2脱氧胸腺嘧啶核苷酸脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP)的形成：的形成：1、以dUMP为原料，合成dTMP。（1）dUMP的生成现在学习的是第42页，共

14、54页现在学习的是第43页，共54页2、补救合成途径补救合成途径:现在学习的是第44页，共54页 TMP的生物合成概括为：现在学习的是第45页，共54页18.4（脱氧）核苷酸转变为多磷酸脱氧）核苷酸转变为多磷酸（脱氧）核苷酸脱氧）核苷酸n四四种种（脱脱氧氧）核核苷苷酸酸一一磷磷酸酸在在四四种种（脱脱氧氧）核核苷苷酸酸一一磷磷酸酸激激酶酶的作用下转化为的作用下转化为（脱氧）核苷二磷酸。脱氧）核苷二磷酸。n核苷二磷酸与核苷三磷酸可在核苷二磷酸激酶下相互转化。核苷二磷酸与核苷三磷酸可在核苷二磷酸激酶下相互转化。现在学习的是第46页，共54页各种核苷酸合成与转化的相互关系：现在学习的是第47页，共54

15、页现在学习的是第48页，共54页第第四四部部分分 代代谢谢的的联联系系现在学习的是第49页，共54页一、代谢网络一、代谢网络（一一）糖糖、脂脂和和蛋蛋白白质质的的关关系系：通通过过6 6磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖、丙丙酮酮酸酸和和乙乙酰酰辅辅酶酶A三三个个中中间间物物相相互互联联系系。脂脂类类中中的的甘甘油油、糖糖类类和和蛋蛋白质之间可互相转化白质之间可互相转化现在学习的是第50页，共54页脂肪酸在植物和微生物体内可通过乙醛酸脂肪酸在植物和微生物体内可通过乙醛酸循环由乙酰辅酶循环由乙酰辅酶A合成琥珀酸，然后转变合成琥珀酸，然后转变为糖类或蛋白质，而动物体内不存在乙为糖类或蛋白质，而动物体内不存在乙醛

16、酸循环，一般不能由乙酰辅酶醛酸循环，一般不能由乙酰辅酶A生成糖生成糖和蛋白质。和蛋白质。现在学习的是第51页，共54页（二）核酸与代谢的关系：（二）核酸与代谢的关系：核酸不是重要的碳源、氮源和能源，核酸不是重要的碳源、氮源和能源，但核酸通过控制蛋白质的合成可影响细但核酸通过控制蛋白质的合成可影响细胞的组成成分和代谢类型。胞的组成成分和代谢类型。许多核苷酸在代谢中起着重要作用，许多核苷酸在代谢中起着重要作用，如如ATP、辅酶等。另一方面，核酸的代辅酶等。另一方面，核酸的代谢也受其他物质，特别是蛋白质的影响。谢也受其他物质，特别是蛋白质的影响。现在学习的是第52页，共54页（三）各种物质在代谢中是

17、彼此影响、相（三）各种物质在代谢中是彼此影响、相互转化和密切联系的。互转化和密切联系的。三羧酸循环不仅是各种物质共同的代三羧酸循环不仅是各种物质共同的代谢途径，而且是他们互相联系的渠道。谢途径，而且是他们互相联系的渠道。现在学习的是第53页，共54页二、分解代谢与合成代谢的单向性二、分解代谢与合成代谢的单向性虽虽然然酶酶促促反反应应是是可可逆逆的的，但但在在生生物物体体内内，代代谢谢过过程程是是单单向向的的。一一些些关关键键部部位位的的代代谢谢是是由由不不同同的的酶酶催催化化正正反反应应和和逆逆反反应应的的。这这样样可可使使两两种种反反应应都都处处于于热热力力学学的的有有利利状态。状态。现在学习的是第54页，共54页