第33章 核酸的降解和核苷酸代谢

核苷酸：核酸的基本结构单位。 体内核苷酸不属营养必需物质。 而且食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。 核苷酸的生物学功用： ⒈ 作为核酸合成的原料（主要功能） ⒉ 体内能量的利用形式（ATP GTP UTP CTP） ⒊ 参与代谢和生理调节（cAMP cGMP） ⒋ 组成辅酶（NAD FAD NAD+ NADP+ HSCoA） ⒌ 活化中间代谢物（UDPG CDP-胆碱 SAM等）

分解 合成 何处去？ 进入磷酸戊糖途径 或重新合成核酸

核酸的解聚作用 核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶,按其作用位置分为: 一.核酸外切酶：作用于核酸链的末端（3’端或5’端），逐个水解下核苷酸。 脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA 核糖核酸外切酶:只作用于RNA 二.核酸内切酶:从核酸分子内部切断3’，5’-磷酸二酯键。 限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能识别并水解外源双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割DNA,常作为工具酶。

某些核酸外切酶对RNA、DNA均有作用： 特定部位的—限制性内切酶 外切酶 内切酶 RNA DNA 某些核酸外切酶对RNA、DNA均有作用： 牛脾磷酸二酯酶 3-核苷酸 蛇毒磷酸二酯酶 5-核苷酸

第一节 嘌呤核苷酸代谢 一﹑嘌呤核苷酸的合成代谢 二﹑嘌呤核苷酸的分解代谢

一﹑嘌呤核苷酸的合成代谢 两条途径： 一﹑从头合成途径（de novo synthesis）: 不以现成的碱基为原料，而是以磷酸核糖﹑氨基酸﹑ 一碳单位﹑CO2等简单物质为原料，经过一系列酶 促反应，合成嘌呤核苷酸的过程。 （主要合成途径，肝组织进行此途径） 二﹑补救合成途径（salvage pathway）: 利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程， 合成嘌呤核苷酸的过程。 （脑﹑骨髓等只能进行此途径）

（一）嘌呤核苷酸的从头合成 组织： 肝﹑小肠粘膜及胸腺 细胞内定位： 细胞液 嘌呤环中各碳原子的来源： 甲酸盐 甲酸盐

⒈ 合成途径 两个阶段： ⑴ 5-磷酸核糖→ → →次黄嘌呤核苷酸（IMP） ⑵ IMP → → →AMP﹑GMP

⑴ 5-磷酸核糖→ → →次黄嘌呤核苷酸（IMP） PRPP— 核苷酸核糖磷酸部分的供体 林-p200-201并剪接

关键酶 IMP合成的特点： IMP是在磷酸核糖 分子上逐步合成的， 而不是首先单独合成 嘌呤碱，再与磷酸核 糖结合的。

⑵ IMP → → →AMP﹑GMP 6 6 2 2

＊AMP → ADP → ATP 与 GMP → GDP → GTP的转化

⒉ 从头合成的调节 IMP AMP GMP PRPP （＋） 单体 二聚体 （有活性） （无活性） （＋）

两个酶：① 腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT） ② 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT） （二） 嘌呤核苷酸的补救合成 两个酶：① 腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT） ② 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT） 反应： 腺嘌呤 ＋ PRPP AMP ＋ PPi 次黄嘌呤 ＋ PRPP IMP ＋ PPi 鸟嘌呤 ＋ PRPP GMP ＋ PPi ＊人体内还有腺苷激酶，能使腺嘌呤核苷磷酸化，生成AMP 腺嘌呤核苷 AMP APRT HGPRT HGPRT 腺苷激酶 ATP ADP

补救合成的特点：过程简单，耗能少。 补救合成的生理意义：⒈ 减少能量和氨基酸的消耗 ⒉ 弥补某些组织（脑骨髓）不能 从头合成嘌呤核苷酸的不足。

（三）嘌呤核苷酸的相互转变 顾四-p227

（四）脱氧核糖核苷酸的生成 ⒈ 核糖核苷酸的还原 — dADP﹑dGDP﹑dUDP﹑dCDP的生成

酶系 2GSH GGSG 谷胱甘肽还原酶 为变构酶，有两个亚基： R1（含–SH） R2（含铁硫蛋白） 二者结合并有Mg2+存在时具有活性。

⒉ 脱氧核苷三磷酸（dNTP）的生成 dNDP＋ ATP dNTP ＋ ADP 激酶

（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物 为嘌呤﹑氨基酸或叶酸等的类似物，充当竞争性抑制剂， 干扰或阻断合成代谢，具有抗肿瘤的作用。 嘌呤类似物： 6-巯基嘌呤（6MP） 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤 氨基酸类似物：氮杂丝氨酸（重氮丝氨酸） 6-重氮-5-氧正亮氨酸 N-羟-N-甲酰甘氨酸 与天冬氨酸类似 （羽田杀菌素） 叶酸类似物：氨喋呤 甲氨喋呤（MTX） 与谷氨酰胺类似

二﹑嘌呤核苷酸的分解代谢 主要器官：肝﹑肾﹑小肠 代谢： 嘌呤碱 嘌呤核苷酸 补救合成途径 磷酸戊糖途径 尿酸（终产物） 嘌呤核苷酸 补救合成途径 1-磷酸核糖→5-磷酸核糖 磷酸戊糖途径 尿酸（终产物）

鸟嘌呤脱氨酶 顾四-p230

H2O H2O NH3 NH3 次黄嘌呤 黄嘌呤 H2O+O2 H2O2 H2O+O2 H2O2 尿囊素 尿酸 腺嘌呤 鸟嘌呤 H2O H2O NH3 NH3 次黄嘌呤 黄嘌呤 H2O+O2 H2O2 H2O+O2 H2O2 尿囊素 尿酸 H2O CO2+H2O2 2H2O+O2 尿囊酸 尿素 + 乙醛酸 H2O 2H2O 4NH3 + 2CO2 腺嘌呤脱氨酶 鸟嘌呤脱氨酶 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤 氧化酶 （灵长类以外的哺乳动物） 尿酸氧化酶 （人类和灵长类动物、爬虫、鸟类） 尿囊 素酶 （植物） （鱼类、两栖类） 尿囊酸酶 脲酶 （海洋无脊椎动物）

血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中沉积， 形成痛风症。 受累组织器官： 关节﹑软骨﹑肾﹑软组织 尿酸与痛风症的关系 血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中沉积， 形成痛风症。 受累组织器官： 关节﹑软骨﹑肾﹑软组织 病变： 关节炎﹑肾病﹑尿路结石 病因： 酶缺陷﹑高嘌呤饮食﹑核酸大量分解﹑肾病 治疗： ⑴ ⑵ 治疗原发病 ⑶ 进食低核酸饮食 药物：别嘌呤醇

别嘌呤醇作用的机理： 别嘌呤醇： 别黄嘌呤 底物类似物经酶 作用后成为酶的 灭活物，称之为 自杀作用物。 自杀性底物

第二节 嘧啶核苷酸代谢 一﹑嘧啶核苷酸的合成代谢 二﹑嘧啶核苷酸的分解代谢

一﹑嘧啶核苷酸的合成代谢 （一）嘧啶核苷酸的从头合成 细胞内定位：细胞液﹑线粒体 基本过程： ⑴ HCO3– ﹑Gln → → → UMP 嘧啶环中各元素的来源： 基本过程： ⑴ HCO3– ﹑Gln → → → UMP ⑵ UMP → → → CTP﹑TMP / dTMP

⒈ 从头合成途径 ⑴ 尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成

两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较 CPS-Ⅰ CPS-Ⅱ 细胞内定位 氮源 合成物 变构激活剂 反馈抑制剂 生理功能 酶活性的意义 线粒体（肝）   CPS-Ⅰ CPS-Ⅱ 细胞内定位 氮源 合成物 变构激活剂 反馈抑制剂 生理功能 酶活性的意义 线粒体（肝） NH3 氨基甲酰磷酸 N-乙酰谷氨酸 无 参与尿素合成 反映肝细胞的分化程度 细胞液（所有细胞） Gln UMP（哺乳动物） 参与嘧啶合成 反映细胞增殖程度  

合成特点： 先合成嘧啶环， 再与磷酸核糖 相连。 真核细胞中， 这是多功能酶 真核细胞中， 这是多功能酶 尿苷酸激酶 二磷酸核苷激酶 CTP合成酶

⑵ CTP的合成 ⑶ dTMP / TMP的生成 (dTMP)

⒉ 从头合成的调节 CPS-Ⅱ 天冬氨酸 氨基甲酰 转移酶 哺乳类 PRPP 合成酶 细菌

⒈ 嘧啶(U﹑T)＋PRPP 磷酸嘧啶核苷 ＋ PPi ⒉ 尿嘧啶 ＋ 1-磷酸核糖 尿嘧啶核苷 ＋ Pi （二） 嘧啶核苷酸的补救合成 ⒈ 嘧啶(U﹑T)＋PRPP 磷酸嘧啶核苷 ＋ PPi ⒉ 尿嘧啶 ＋ 1-磷酸核糖 尿嘧啶核苷 ＋ Pi ⒊ 尿嘧啶核苷 ＋ ATP UMP ＋ ADP ⒋ 脱氧胸苷＋ ATP dTMP ＋ ADP 嘧啶 磷酸核糖转移酶 尿苷 磷酸化酶 尿苷激酶 胸苷激酶

（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物 为嘧啶﹑氨基酸或叶酸等的类似物，充当 竞争性 抑制剂，干扰或阻断合成代谢，具有抗肿瘤的作用。 嘧啶类似物：5-氟尿嘧啶（5-FU）→ FdUMP﹑FUTP 氨基酸类似物：氮杂丝氨酸 6-重氮-5-氧正亮氨酸 叶酸类似物：氨喋呤 甲氨喋呤（MTX） 改变了核糖结构的核苷类似物：阿糖胞苷﹑环胞苷 与谷氨酰胺类似

作用环节： CTP合成酶 核糖核苷酸还原酶 TMP合成酶 N5，N10-甲烯FH4

二﹑嘧啶核苷酸的分解代谢 ⒈ 嘧啶核苷酸的水解 嘧啶核苷酸 嘧啶核苷 嘧啶碱→ → → H2O Pi Pi 1-磷酸核糖 ⒈ 嘧啶核苷酸的水解 核苷酸酶 核苷磷酸化酶 嘧啶核苷酸 嘧啶核苷 嘧啶碱→ → → H2O Pi Pi 1-磷酸核糖

嘧啶的降解：这是一个还原降解过程。 NH3+CO2+ NH3+CO2+ 胞嘧啶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶 胞嘧啶 尿嘧啶 二氢尿嘧啶 H2O NH3 NAD(P)H+H+ NAD(P)+ H2O β-丙氨酸 β-脲基丙酸 H2O 胸腺嘧啶 二氢胸腺嘧啶 NAD(P)H+H+ NAD(P)+ H2O β-氨基异丁酸 β-脲基异丁酸 胞嘧啶脱氨酶 二氢尿嘧啶脱氢酶 二氢嘧啶酶 脲基丙酸酶 NH3+CO2+ 二氢尿嘧啶脱氢酶 二氢嘧啶酶 脲基丙酸酶 NH3+CO2+

⒉ 嘧啶碱的分解 顾三-p236