核酸的降解和核苷酸的代谢
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第十五章核苷酸的降解和核苷酸代谢第一节分解代谢一、核酸的降解核酸由磷酸二酯酶水解,有核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、内切酶和外切酶之分。
蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二酯酶都是外切酶,既可水解DNA,又可水解RNA,但蛇毒磷酸二酯酶从3’端水解,生成5’-核苷酸;牛脾磷酸二酯酶从5’端水解,生成3’-核苷酸。
细胞内还有限制性内切酶,可水解外源DNA。
二、核苷酸的降解核苷酸由磷酸单酯酶水解成核苷和磷酸,特异性强的酶只水解5’-核苷酸,称为5’-核苷酸酶,或相反。
核苷磷酸化酶将核苷分解为碱基和戊糖-1-磷酸,核苷水解酶生成碱基和戊糖。
核糖-1-磷酸可被磷酸核糖变位酶催化为核糖-5-磷酸,进入戊糖支路或合成PRPP。
三、嘌呤的分解(一)水解脱氨:腺嘌呤生成次黄嘌呤,鸟嘌呤生成黄嘌呤。
也可在核苷或核苷酸水平上脱氨。
(二)氧化:次黄嘌呤生成黄嘌呤,再氧化生成尿酸。
都由黄嘌呤氧化酶催化,生成过氧化氢。
别嘌呤醇是自杀底物,其氧化产物与酶活性中心的Mo4+紧密结合,有强烈抑制作用。
可防止尿酸钠沉积,用于治疗痛风。
(三)鸟类可将其他含氮物质转化为尿酸,而某些生物可将尿酸继续氧化分解为氨和CO2。
四、嘧啶的分解胞嘧啶先脱氨生成尿嘧啶,再还原成二氢尿嘧啶,然后开环,水解生成β-丙氨酸,可转氨参加有机酸代谢。
胸腺嘧啶与尿嘧啶相似,还原、开环、水解生成β-氨基异丁酸,可直接从尿排出,也可转氨生成甲基丙二酸半醛,最后生成琥珀酰辅酶A,进入三羧酸循环。
第二节合成代谢一、嘌呤核糖核苷酸的合成(一)从头合成途径1.嘌呤环的元素来源2.IMP的合成:其磷酸核糖部分由PRPP提供,由5-磷酸核糖与ATP在磷酸核糖焦磷酸激酶催化下生成。
IMP的合成有10步,分两个阶段,先生成咪唑环,再生成次黄嘌呤。
首先由谷氨酰胺的氨基取代焦磷酸,再连接甘氨酸、甲川基,甘氨酸的羰基生成氨基后环化,生成5-氨基咪唑核苷酸。
然后羧化,得到天冬氨酸的氨基,甲酰化,最后脱水闭环,生成IMP。
第八章核酸的降解和核苷酸的代谢下册 P3878-1 核酸和核苷酸的分解代谢核酸在核酸酶(磷酸二酯酶)作用下降解成核苷酸,核苷酸在核苷酸酶(磷酸单酯酶)作用下分解成核苷与磷酸,然后再在核苷磷酸化酶作用下可逆生成碱基(嘌呤和嘧啶)和戊糖-1-磷酸。
一一一嘌呤碱的分解代谢: P390 图33-2首先在各种脱氨酶作用下水解脱去氨基(脱氨也可以在核苷或核苷酸的水平上进行),腺嘌呤脱氨生成次黄嘌呤(I),鸟嘌呤脱氨生成黄嘌呤(X),I和X在黄嘌呤氧化酶作用下氧化生成尿酸。
人和猿及鸟类等为排尿酸动物,以尿酸作为嘌呤碱代谢最终产物;其他生物还能进一步分解尿酸形成尿囊素、尿囊酸、尿素及氨等不同代谢产物。
尿酸过多是痛风病起因,病人血尿酸 > 7mg%,为嘌呤代谢紊乱引起的疾病。
可服用别嘌呤醇,结构见P389,与次黄嘌呤相似。
别嘌呤醇在体内先被黄嘌呤氧化酶氧化成别黄嘌呤,别黄嘌呤与酶活性中心的Mo(Ⅳ)牢固结合,使Mo(Ⅳ)不易转变成Mo(Ⅵ),黄嘌呤氧化酶失活,使I和X不能生成尿酸,血尿酸含量下降。
一一一嘧啶碱的分解代谢:见P391 图33-3C:胞嘧啶先脱氨成尿嘧啶U,U再还原成二氢尿嘧啶后水解成β-丙氨酸。
T:胸腺嘧啶还原成二氢胸腺嘧啶后水解成β-氨基异丁酸。
8-2 核苷酸的生物合成一一一核糖核苷酸的生物合成一1一从头合成:从一些简单的非碱基前体物质合成核苷酸。
1.嘌呤核苷酸:从5-磷酸核糖焦磷酸(5-PRPP)开始在一系列酶催化下先合成五元环,后合成六元环,共十步生成次黄嘌呤核苷酸。
然后再生成A、G等嘌呤核苷酸。
2.嘧啶核苷酸:先合成嘧啶环(乳清酸),再与5-PRPP(含核糖、磷酸部分)反应生成乳清苷酸,失羧生成尿嘧啶核苷酸(UMP),再转变成其他嘧啶核苷酸。
一2一补救途径:利用已有的碱基、核苷合成核苷酸,更经济,可利用已有成分。
特别在从头合成受阻时(遗传缺陷或药物中毒)更为重要。
外源或降解产生的碱基和核苷可通过补救途径被生物体重新利用。
第十章 核酸的降解与核苷酸的代谢学习要求:通过本章学习,熟悉核酸的降解过程,掌握核酸酶的分类及其作用方式;了解核苷酸分解过程及不同生物嘌呤核苷酸分解代谢的区别;了解核苷酸从头合成途径的过程,掌握合成原料及嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸的合成特点,重点掌握核苷酸合成途径的调节,熟悉补救合成途径的过程和意义;熟悉核苷酸代谢与氨基酸代谢及糖代谢的相互关系;了解核苷酸代谢的有关理论对医药及生产实践的指导意义。
动物、植物和微生物都能合成各种核苷酸,因此核苷酸与氨基酸不同,不属于营养必需物质。
细胞内存在多种游离的核苷酸,它们具有多种重要的生理作用:①作为合成核酸的原料。
②ATP 在生物体内能量的贮存和利用中处于中心地位,是最重要的高能化合物。
此外,GTP 在能量利用方面也有一定作用。
③参与代谢和代谢调节。
某些核苷酸或其衍生物是重要的信息物质,如 cAMP 是多种激素作用的第二信使;cGMP 也与代谢调节有关。
④组成辅酶。
腺苷酸是辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ、辅酶A 和FAD 四种辅酶的组成成分。
⑤活化中间代谢物。
UTP 和CTP 可使代谢物NDP (核苷二磷酸)化,成为活性代谢物直接用作合成原料,如UDP-葡萄糖称为“活性葡萄糖”,是合成糖原、糖蛋白的活性原料;CDP-甘油二酯是合成磷脂的活性原料。
ATP 使蛋氨酸腺苷化生成的S-腺苷蛋氨酸(SAM )作为甲基的直接供体,是合成肾上腺素、肌酸等物质的活性原料。
第一节 核酸的酶促降解一、核酸的降解生物组织中的核酸往往以核蛋白的形式存在,动物和异养型微生物可分泌消化酶类分解食物或体外的核蛋白和核酸。
核蛋白可分解成核酸与蛋白质,核酸由各种水解酶催化逐步水解,生成核苷酸、核苷、戊糖和碱基等,这些水解产物均可被吸收,但动物体较少利用这些外源性物质作为核酸合成的原料,进入小肠粘膜细胞的核苷酸、核苷绝大部分进一步被分解。
植物一般不能消化体外的有机物。
所有生物细胞都含有核酸代谢的酶类,能分解细胞内的各种核酸促进其更新。