第33章核酸的降解

和核苷酸代謝第33章核酸的降解

和核苷酸代謝1第33章核酸的降解和核苷酸代謝核酸和核苷酸的降解代謝核苷酸的生物合成輔酶核苷酸的生物合成第33章核酸的降解和核苷酸代謝核酸和核苷酸的降解代謝2一、核酸和核苷酸的降解核酸核苷酸核酸酶（磷酸二酯酶）核苷+磷酸核苷酸酶（磷酸單酯酶）戌糖-1-磷酸+堿基（嘌呤或嘧啶堿）核苷磷酸化酶一、核酸和核苷酸的降解核酸核苷酸核酸酶（磷酸二酯酶）核苷3一、核酸和核苷酸的降解1、核酸的解聚磷酸二酯酶（核酸酶）核糖核酸酶核酸內切酶脫氧核糖酸酶核酸外切酶磷酸二酯酶（核酸酶）也有非特異性的磷酸二酯酶，如蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二酯酶（均為核酸外切酶），對核糖核酸和脫氧核糖核酸均能水解，但前者是從核苷酸鏈的3‘-端開始，逐個水解下來5’-核苷酸，后者從核苷酸鏈的5‘-端開始，逐個水解下來3’-核苷酸。一、核酸和核苷酸的降解1、核酸的解聚磷酸二酯酶核糖核酸酶4一、核酸和核苷酸的降解1、核酸的解聚蛇毒磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶一、核酸和核苷酸的降解1、核酸的解聚蛇毒磷酸二酯酶牛脾磷酸二5一、核酸和核苷酸的降解1、核酸的解聚蛇毒磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶5‘3’一、核酸和核苷酸的降解1、核酸的解聚蛇毒磷酸二酯酶牛脾磷酸二6一、核酸和核苷酸的降解2、核苷酸的降解磷酸單酯酶（核苷磷酸化酶）3‘-核苷酸酶也有非特異性的磷酸單酯酶，對一切核苷酸均能作用，無論磷酸基在2’、3‘或5’位置均可被水解下來。5‘-核苷酸酶核苷+磷酸核苷+H2O堿基+戌糖-1-磷酸堿基+戌糖核苷磷酸化酶核苷水解酶（對脫氧核糖核苷不起作用）一、核酸和核苷酸的降解2、核苷酸的降解磷酸單酯酶3‘-核苷酸7一、核酸和核苷酸的降解3、嘌呤堿的分解嘌呤堿的分解首先是在各種脫氨酶的作用下水解脫去氨基。腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷腺嘌呤次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷次黃嘌呤核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷酸酶核苷磷酸化酶腺嘌呤核苷酸脫氨酶腺嘌呤核苷脫氨酶腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤黃嘌呤鳥嘌呤脫氨酶一、核酸和核苷酸的降解3、嘌呤堿的分解嘌呤堿的分解首先是在各8一、核酸和核苷酸的降解3、嘌呤堿的分解黃嘌呤和次黃嘌呤可繼續被分解。黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶次黃嘌呤黃嘌呤尿酸（排尿酸動物）黃嘌呤氧化酶尿囊素（除人猿外的哺乳動物）尿囊酸（硬骨魚類）尿囊素酶尿素+乙醛酸（魚類、兩棲類）尿囊酸酶氨+二氧化碳（低等動物）一、核酸和核苷酸的降解3、嘌呤堿的分解黃嘌呤和次黃嘌呤可繼續9一、核酸和核苷酸的降解4、嘧啶堿的分解胞嘧啶需要先脫氨生成尿嘧啶后才繼續被分解。胞嘧啶脫氨生成尿嘧啶，后者經還原生成二氫嘧啶（DHU）最后環開裂生成

-脲基丙酸，水解后生成

-丙氨酸。一、核酸和核苷酸的降解4、嘧啶堿的分解胞嘧啶需要先脫氨生成尿10一、核酸和核苷酸的降解4、嘧啶堿的分解胸腺嘧啶分解與尿嘧啶相似，先還原成二氫胸腺嘧啶，再環裂解生成

-脲基異丁酸，后者水解生成

-氨基異丁酸。一、核酸和核苷酸的降解4、嘧啶堿的分解胸腺嘧啶分解與尿嘧啶相11二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成嘌呤環的元素來源二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成嘌呤環的元素12二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成生物體是從5-磷酸核糖焦磷酸開始，經一系列酶促反應，生成次黃嘌呤核苷酸，再轉變成其它嘌呤核苷酸。起始步驟：5-磷酸核糖5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）焦磷酸激酶二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成生物體是從513二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step1：5-磷酸核糖胺PRPP磷酸核糖焦磷酸轉酰胺酶二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step114二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step2：5-磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸合成酶甘氨酰胺核苷酸二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step215二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step3：甘氨酰胺核苷酸轉甲酰基酶甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step316二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step4：甲酰甘氨脒核苷酸合成酶甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step417二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step5：氨基咪唑核苷酸合成酶5-氨基咪唑核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step518二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step6：氨基咪唑核苷酸羧化酶5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step619二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step7：氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶5-氨基咪唑-4-（N-琥珀基）氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step720二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step8：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-氨甲酰核苷酸二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step821二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step9：氨基咪唑氨甲酰核苷酸轉甲酰基酶5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step922二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step10：次黃嘌呤核苷酸合酶5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸次黃嘌呤核苷酸二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成Step123二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成生物體內由次黃嘌呤核苷酸經氨基化或氧化分別生成腺嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸。二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成生物體內由次24二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成生物體內除了能以簡單前體物質“從頭合成”（denovosyn-thesis）核苷酸外，還能由預先形成的堿基與核苷合成核苷酸，此稱為“補救”途徑（salvage）。核苷+磷酸堿基+戌糖-1-磷酸核苷磷酸化酶核苷+ATP核苷磷酸激酶核苷酸+ADP腺嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖轉移酶核苷酸+PPi二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成生物體內除了25二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的從頭合成受其二個終產物腺苷酸和鳥苷酸的反饋控制。二、核苷酸的生物合成1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的26二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成嘧啶核苷酸的嘧啶環由氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成的。與嘌呤核苷酸合成不同的是，它首先形成嘧啶環，再與磷酸核糖結合形成乳清苷酸，然后生成尿嘧啶，其它嘧啶核苷酸則由尿嘧啶核苷酸轉變而成。二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成嘧啶核27二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成氨甲酰磷酸的生成二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成氨甲酰28二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成天冬氨酸轉氨甲酰酶二氫乳清酸酶二氫乳清酸脫氫酶乳清苷酸焦磷酸化酶乳清苷酸脫羧酶乳清苷酸二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成天冬氨酸轉氨29二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成由尿嘧啶核苷酸轉化成胞嘧啶核苷酸是在尿嘧啶核苷三磷酸水平上進行的。即UMP在尿嘧啶核苷酸激酶下磷酸生成UDP，后者在核苷二磷酸激酶下生成UTP。胞嘧啶核苷合成酶二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成由尿嘧30二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成生物體也可利用已有的嘧啶堿與核苷合成嘧啶核苷酸。UMP+PPi尿嘧啶+5-磷酸核糖焦磷酸UMP磷酸核糖轉移酶尿嘧啶+1-磷酸核糖尿苷磷酸化酶尿嘧啶核苷+Pi尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成生物體31二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成嘧啶核苷酸生物合成的反饋調節二、核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成嘧啶核苷酸生32二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成脫氧核糖核苷酸由相應的核糖核苷酸還原形成。核糖核苷酸還原酶二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成脫氧核糖核苷33ArthurKornbergwonthe1959NobelPrizeinMedicineforhisdiscoveryofthemechanisminthebiologicalsynthesisofdeoxyribonucleicacid(beforeWatsonandCrickwontheirs!)ArthurKornbergwon34二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸還原酶由R1和R2二個亞基組成，它們分開時沒有酶活性；R1亞基酶活性調節位點影響整個酶活性，ATP結合使酶活化，dATP結合使酶抑制；R1亞基第二個調節位點是底物特異性位點，當ATP和dATP結合有利于UDP和CDP的還原，當dTTP或dGTP結合時分別促進GDP和ADP的還原；R2的二條亞基各有一個酪氨酰基和一個雙核鐵(Fe3+)輔因子；通常核糖核苷酸是在核苷二磷酸水平上被還原的。二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸還35二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸還原酶二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸還36二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸還原需要二個氫，其最終的給體是NADPH硫氧還蛋白谷氧還蛋白二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成核糖核苷酸還37二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成胸腺嘧啶脫氧核苷酸（dTMP）由尿嘧啶脫氧核糖核苷酸（dUMP）甲基化而成。二、核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成胸腺嘧啶脫氧38三、輔酶核苷酸的生物合成1、煙酰胺核苷酸的生物合成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）在生物氧化中起氫傳遞體的作用。由煙酸合成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸需要三步反應。煙酸+5-磷酸核糖焦磷酸煙酸單核苷酸+PPi煙酸單核苷酸焦磷酸化酶煙酸單核苷酸+ATP脫酰胺-NAD+PPi脫酰胺-NAD焦磷酸化酶NAD+Glu+AMP+PPi脫酰胺-NAD+Gln+ATPNAD合成酶三、輔酶核苷酸的生物合成1、煙酰胺核苷酸的生物合成煙酰胺腺嘌39三、輔酶核苷酸的生物合成1、煙酰胺核苷酸的生物合成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）在生物氧化中起氫傳遞體的作用。由煙酸合成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸需要三步反應。NAD+ATPNADP+ADPNAD激酶三、輔酶核苷酸的生物合成1、煙酰胺核苷酸的生物合成煙酰胺腺嘌40三、輔酶核苷酸的生物合成2、黃素核苷酸的生物合成黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）在生物氧化中起氫和電子傳遞體的作用。核黃素+ATPFMN+ADP黃素激酶Mg2+FMN+ATPFAD+PPiFAD焦磷酸化酶三、輔酶核苷酸的生物合成2、黃素核苷酸的生物合成黃素單核苷酸41三、輔酶核苷酸的生物合成3、輔酶A的生物合成CoA的四個組成部分：

-巰基乙胺泛酸磷酸腺苷酸三、輔酶核苷酸的生物合成3、輔酶A的生物合成CoA的四個組成42三、輔酶核苷酸的生物合成3、輔酶A的生物合成CoA的合成步驟：泛酸4‘-磷酸泛酸

4‘-磷酸泛酰半胱氨酸

4‘-磷酸泛酰巰基乙胺

脫磷酸輔酶A