[历史学]09 核酸代谢.ppt

第十一章 核酸代谢与蛋白质生物合成 第一节 核酸的分解代谢 核酸的消化与吸收 核酸的分解 单核苷酸的分解 嘌呤的分解 嘧啶的分解 核酸的基本结构单位是核苷酸， 核酸代谢与核苷酸代谢密切相关。 细胞内存在多种游离的核苷酸，它们几乎参与了细胞的所有生化过程 核酸生物合成的前体 核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间物 ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物 腺苷酸是三种重要辅酶(烟酰胺核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸和辅酶A）的组分 代谢的调节物质 一 核酸的消化和吸收 人体内的核苷酸虽然可以少量来自食物中核酸消化产物的吸收，但主要由机体细胞自身合成。因此，核苷酸不属于营养必需物质。 核苷酸及其水解产物均可被细胞吸收，但它们的绝大部分在肠粘膜细胞中又被进一步分解。 分解产生的戊糖被吸收而参与体内的磷酸戊糖代谢通路；嘌呤和嘧啶碱则主要被分解而排出体外。因此，食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。 二 核酸的分解 在细菌内存在一类能识别并水解外源双链DNA分子中特异核苷酸顺序的核酸内切酶，称为限制性内切酶，这是基因工程中的一类工具酶。 限制型内切酶在特定核苷酸序列处切开核苷酸之间的3’,5’-磷酸二酯键，可使DNA断裂或产生缺口。以双链环状DNA为底物，可得到不同的结果。 如果识别序列中的碱基经过修饰，限制性内切酶就不再作用。通常寄主的DNA在特定核苷酸序列处被甲基化而得到保护，但外源DNA则被分解。 三 单核苷酸的分解 核苷酸酶 核苷酶 四 嘌呤的分解 嘌呤核苷酸可以在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸成为嘌呤核苷 嘌呤核苷在嘌呤核苷磷酸化酶(purine nucleoside phosphorylase, PNP)的催化下转变为嘌呤 嘌呤核苷及嘌呤又可经水解，脱氨及氧化作用生成尿酸 腺嘌呤由腺嘌呤脱氨酶催化脱氨生成次黄嘌呤，次黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶作用下氧化成黄嘌呤，进一步氧化成尿酸 但人和动物组织中腺嘌呤脱氨酶含量极少，腺嘌呤核苷脱氨酶和腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性极高，因此脱氨分解在核苷和核苷酸水平上进行，再水解成次黄嘌呤 鸟嘌呤脱氨酶的分布较广，人和动物组织中有鸟嘌呤脱氨酶，可催化鸟嘌呤脱氨生成黄嘌呤，黄嘌呤再氧化成尿酸 代谢部位 体内嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝脏、小肠及肾脏中进行。 腺苷脱氨酶(adenosine deaminase, ADA)，ADA的遗传性缺乏，可选择性清除淋巴细胞，导致严重联合免疫缺陷病(Severe combined immunodeficiency disease, SCID)。 痛风症 正常生理情况下，嘌呤合成与分解处于相对平衡状态，所以尿酸的生成与排泄也较恒定。 正常人血浆中尿酸含量约 0.12～0.36mmol/L(2～6mg/dl)。 男性平均为0.27mmol/L(4.5mg/dl)， 女性平均为0.21mmol/L(3.5mg/dl)左右。 当体内核酸大量分解(白血病、恶性肿瘤等)或食入高嘌呤食物时，血中尿酸水平升高，当超过0.48mmol/L(8mg/dl)时，尿酸盐将过饱合而形成结晶，沉积于关节、软组织、软骨及肾等处，而导致关节炎、尿路结石及肾疾患，称为痛风症。 痛风症多见于成年男性，其发病机理尚未阐明。 临床上常用别嘌呤醇(allopurinol)治疗痛风症。别嘌呤醇与次黄嘌呤结构类似，强烈抑制黄嘌呤氧化酶，别嘌呤醇可被黄嘌呤氧化酶氧化成别黄嘌呤，它与酶活性中心牢固结合，成为酶的灭活物，从而抑制尿酸的生成。 别嘌呤醇在体内经代谢转变，与PRPP生成别嘌呤核苷酸，不仅消耗了PRPP，使其含量下降，而且还能反馈抑制PRPP酰胺转移酶，阻断嘌呤核苷酸的从头合成。 五 嘧啶的分解 动物组织内嘧啶的分解过程与嘌呤的分解不同，它的环可以打开，最后可分解成NH3、H2O及CO2。 嘧啶的分解代谢主要在肝脏中进行。分解代谢过程中有脱氨基、氧化、还原及脱羧基等反应。 代谢步骤 胞嘧啶脱氨基转变为尿嘧啶。 尿嘧啶和胸腺嘧啶先在二氢嘧啶脱氢酶的催化下，由NADPH＋H＋供氢，分别还原为二氢尿嘧啶和二氢胸腺嘧啶。二氢嘧啶酶催化嘧啶环水解，分别生成β-丙氨酸(β-alanine)和β-氨基异丁酸(β-aminosiobutyrate)。 β-丙氨酸最后生成乙酰CoA进入TAC, β-氨基异丁酸最终生成琥珀酰CoA进入TAC 食入含DNA丰富的食物、经放射线治疗或化学治疗的患者，以及白血病患者，尿中β-氨基异丁酸排出量增多。 第二节 核苷酸的生物合成 核糖的来源与5-磷酸核糖焦磷酸的生成 嘌呤核苷酸的合成 嘌呤核苷酸的从头合成途径 嘌呤核苷酸的补救合成途径 嘧啶核苷酸的合成 嘧啶核苷酸的从头合成 嘧啶核苷酸的补救合成途径 脱氧核糖核苷酸的合成 一