生物化学课件ppt（生物工程类）之第十五章核苷酸代谢

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1、15核苷酸代谢15.1核酸的降解过程15.2核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸15.3同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源15.4嘌呤核苷酸的从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸15.5AMP和GMP是次黄嘌呤核苷酸的衍生物15.6核苷酸可以通过补救途径合成15.7嘧啶核苷酸的从头合成途径的最初产物是UMP15.8CTP是由UMP合成的15.9脱氧核糖核苷酸是通过核糖核苷酸还原合成的15.10嘌呤核苷酸降解产生尿酸15.11大多数动物可以降解尿酸15.12肌肉中嘌呤核苷酸循环生成氨15.13嘧啶可以降解生成乙酰CoA和琥珀酰CoA核苷酸是生物体内的重要物质，起着多方面的作用：▲

2、DNA和RNA合成的前体。▲其衍生物是许多生物合成的活化的中间物。▲ATP是生物系统最通用的能量、GTP赋予大分子例如新生肽链在核糖体上的移位运动的动力及信号偶联蛋白的活化。▲腺苷酸是三种主要辅酶NAD＋、FAD＋和CoA的组分。▲核苷酸也是代谢调节物，例如cAMP、cGMP是许多激素行使调节作用的细胞内信使。腺嘌呤核苷酸生物合成过程的阐明对于筛选抗肿瘤药物以及选育核苷酸高产菌株都有指导意义。核苷酸代谢15.1核酸的降解过程核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸单酯酶）核苷磷酸化酶核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤或嘧啶戊糖-1-磷酸参与补救合成磷酸戊糖途径进一步分解补救合成途径的原料氧化成尿酸

3、等物质排出体外核苷酸的降解核苷酸+H2O核苷+Pi核苷+H2O嘌呤（或嘧啶）+戊糖（核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，并且只能对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）核苷+H3PO4嘌呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖（核苷磷酸化酶存在广泛）核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸化酶核苷酸生物合成有两条途径：从头合成途径：实际上是由简单的前体分子（如氨基酸、CO2和NH3等分子）生物合成核苷酸的杂环碱基的途径。补救途径：是一条省能的、简单的生物合成核苷酸途径，碱基不用从头合成，而是直接利用细胞内或饮食中核苷酸降解生成的完整的嘌呤和嘧啶碱基，该途径实际上是核苷酸降解产物再循环，重新形成核苷酸的

4、过程。各种嘌呤类核苷酸的前体是次黄嘌呤核苷酸（IMP，或称之肌苷酸）；而各种嘧啶核苷酸则是从尿嘧啶核苷酸（UMP）衍生出来的。IMP是在核糖-5-磷酸的基础上合成次黄嘌呤环结构的，而UMP则是先合成尿嘧啶碱基，然后再连接5-磷酸核糖。但无论那种连接方式，使用的都是核糖-5-磷酸的活化形式5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）。PRPP是在PRPP合成酶催化下由核糖-5-磷酸和ATP合成的。15.2核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸核糖-5-磷酸与ATP反应，焦磷酸基团从ATP转移到核糖-5-磷酸的C-1，形成5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP），是-构型。又称磷酸核糖焦磷酸激酶Phosp

5、horibosylpyrophosphokinase嘌呤环上原子的来源为：N-1来自天冬氨酸；C-2和C-8来自甲酸（通过10-甲酰四氢叶酸）；N-3和N-9来自谷氨酰胺的酰胺基；C-4、C-5和N-7都来自甘氨酸；C-6来自CO2。15.3同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源15.4嘌呤核苷酸从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸（IMP）第一阶段：涉及1-5步反应，由PRPP生成氨基咪唑核苷酸（即嘌呤的咪唑环）。第二阶段：6-10步反应，由氨基咪唑核苷酸生成IMP。IMP从头合成是在PRPP基础上，依次连接：N-9，来自谷氨酰胺；C-4、C-5和N-7，来自甘氨酸；C-8，

6、来自10-甲酰四氢叶酸；N-3，来自谷氨酰胺；C-6来自CO2；N-1，来自天冬氨酸；C-2，来自10-甲酰四氢叶酸。在第5步反应先形成咪唑5员环，然后在第10步反应形成嘧啶6员环。从头合成途径开始于PRPP的焦磷酰基被谷氨酰胺的酰胺氮取代的反应，反应是由谷氨酰胺－PRPP转酰胺酶催化的，值得注意的是，核糖的异头构型在亲核取代过程中由α构型转换成了β构型，形成的是构型的5-磷酸核糖胺。这种β构型一直保留在合成的嘌呤核苷酸中。然后构型的5-磷酸核糖胺的氨基被甘氨酸酰化，在甘氨酰胺核苷酸合成酶的催化下，形成甘氨酰胺核苷酸。1在第3步反应中，在甘氨酰胺核苷酸转甲酰酶的作用下，一个甲

7、酰基从N10-甲酰四氢叶酸转移到甘氨酰胺核苷酸的氨基上，形成IMP的C-8。在第4步反应中，来自谷氨酰胺的酰胺在酰胺转移酶的催化下，转换成脒（R）NH－C＝NH，反应需要ATP。该酶受到类似于谷氨酰胺的抗生素，例如重氮丝氨酸和6-重氮-5-氧-正亮氨酸的不可逆抑制。这些化合物（作为亲和标记试剂）可以与酶的巯基反应。IMP合成的第5步反应是需要ATP的闭环反应，形成一个咪唑衍生物。第6步反应中，CO2连接到已经变成嘌呤的C-5上，这个羧化反应很罕见，因为反应既不需要ATP，也不需要