【正文】 第八章 含氮化合物代謝 周口師范學(xué)院生命科學(xué)系 (2022. 11) 一 、 核酸的酶促降解 二、 核苷酸的分解代謝 三、 核苷酸的合成代謝 第一節(jié) 核苷酸的代謝 核酸 核酸酶 單核苷酸 磷酸單脂酶 核苷 + 磷酸 嘧啶（嘌呤） 核糖（脫氧核糖） 核苷酶 核苷磷酸化酶 嘧啶（嘌呤） 核糖 1磷酸 脫氧核糖 1磷酸 核糖 5磷酸 磷酸戊糖途徑 醛縮酶 乙醛 甘油醛 3磷酸 一、核酸的酶促降解 核酸酶 核酸酶的分類 （ 1）根據(jù)對底物的 專一性分為 （ 2）根據(jù)切割位點分為 核糖核酸酶 (RNase) 脫氧核糖核酸酶 (DNase) 非特異性核酸酶 核酸內(nèi)切酶 核酸外切酶 ：作用于核酸鏈的末端（ 3’端或 5’端），逐個水解下核苷酸。 脫氧核糖核酸外切酶：只作用 DNA 核糖核酸外切酶 :只作用于 RNA :從核酸分子內(nèi)部切斷 3’， 5’磷酸二酯鍵。 ： 在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在的一類能識別并水解外源雙鏈 DNA的核酸內(nèi)切酶，可用于特異切割 DNA,常作為工具酶。 核酸酶 外切核酸酶對核酸的水解位點 5180。 p p p p OH B p p p p 3180。 B B B B B B B 牛脾磷酸二酯酶（ 5180。端外切得 3’ 核苷酸 ） 蛇毒磷酸二酯酶（ 3180。端外切得 5?核苷酸 ） 限制性內(nèi)切酶 原核生物中存在著一類能識別外源 DNA雙螺旋中 48個堿基對所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對稱性的 回文序列 ，并在此序列的某位點水解 DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類酶稱為限制性內(nèi)切酶（ ristriction endonuclease）。 常用的 DNA限制性內(nèi)切酶的專一性 酶 辨認(rèn)的序列和切口 說明 ‥ ‥ A G C T ‥‥ ‥ ‥ T C G A ‥ ‥ ‥ ‥ G G A T C C ‥‥ ‥ ‥ C C T A G G ‥‥ ‥ ‥ A G A T C T ‥‥ ‥ ‥ T C T A G A ‥‥ ‥ ‥ G A A T T C ‥‥ ‥ ‥ C T T A A G ‥‥ ‥ ‥ A A G C T T‥‥ ‥ ‥ T T C G A A ‥‥ ‥ ‥ G T C G A C ‥‥ ‥ ‥ C A G C T G ‥‥ ‥ ‥ C C C G G G ‥‥ ‥ ‥ G G G C C C ‥‥ Bam H I Alu I Bgl I Eco R I Hind Ⅲ Sal I Sma I 四核苷酸，平端切口 六核苷酸，平端切口 六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口 六核苷酸，粘端切口 限制性內(nèi)切酶的命名和意義 Eco R I 序號 屬名 種名 株名 例： Eco R I，這是從大腸桿菌（ Ecoli） R菌珠中分離出的一種限制性內(nèi)切酶 限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作 DNA限制圖譜、進行 DNA序列測定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來解剖纖細(xì)的 DNA分子。 二、核苷酸的降解 ?嘌呤的降解 ? 嘧啶的降解 核苷酸 核苷 核苷酸酶 Pi H2O 嘧啶或嘌呤堿 1磷酸核糖 核苷磷酸化酶 Pi 腺嘌呤 鳥嘌呤 H2O H2O NH3 NH3 次黃嘌呤 黃嘌呤 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 （植物） 腺嘌呤脫氨酶 鳥嘌呤脫氨酶 黃嘌呤氧化酶 黃嘌呤 氧化酶 尿酸氧化酶 尿囊 素酶 尿囊酸酶 脲酶 嘌呤的降解 這是一個氧化降解過程，不同生物降解的產(chǎn)物不同。 嘌呤代謝產(chǎn)物 排泄動物 尿酸 人類、靈長類動物、鳥類、昆蟲 尿囊素 除靈長類外其它哺乳類動物 尿囊酸 某些硬骨魚類 尿素、乙醛酸 大多數(shù)魚類、兩棲類動物 氨、二氧化碳 甲殼類動物、軟體動物 ? 嘧啶堿的降解過程主要在肝細(xì)胞中進行。 ? 不同的嘧啶堿其分解代謝途徑和產(chǎn)物不同 。 嘧啶的降解 ? 這是一個還原降解過程 。 胞嘧啶和尿嘧啶的降解 二氫嘧啶酶 H2O ?脲基丙酸 胞嘧啶脫氨酶 H2O NH3 胞嘧啶 尿嘧啶 二氫尿嘧啶脫氫酶 NADPH+H+ NADP+ 二氫 尿嘧啶 ?脲基丙酸酶 NH3 + CO2 H2O ?丙氨酸 丙二酸單酰 CoA 乙酰 CoA TAC 尿素 胸腺嘧啶的降解 二氫嘧啶酶 H2O ?脲基異丁酸 胸腺嘧啶 二氫胸腺嘧 啶脫氫酶 NADPH+H+ NADP+ 二氫胸 腺嘧啶 ?脲基異丁酸酶 NH3 + CO2 H2O ?氨基異丁酸 尿素 甲基丙二酸 單酰 CoA 琥珀酰 CoA TAC 糖異生 三 核苷酸的合成代謝 A 核苷酸的生物合成 C 核苷酸合成的調(diào)節(jié)及意義 B 各種核苷酸的相互轉(zhuǎn)變 A 核苷酸的生物合成 嘌呤核苷酸的生物合成 (1) 從頭合成途徑 (2) 補救途徑 嘧啶核苷酸的生物合成 (1) 從頭合成途徑 (2) 補救合成途徑 ? 通過利用一些簡單的前體物 ， 如 5磷酸核糖 ， 氨基酸 ， 一碳單位及 CO2等 ， 逐步合成核苷酸的過程稱為 從頭合成途徑 (de novo synthesis)。 ? 這一途徑主要見于 肝 ，其次為 小腸 和 胸腺 。 所有合成反應(yīng)在 胞液 中進行。 從頭合成途徑 補救合成途徑 ? 又稱 再利用合成途徑 (salvage pathway)。 指利用分解代謝產(chǎn)生的自由嘌呤堿合成核苷酸的過程 。 ? 這一途徑可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進行 。 四氫葉酸（ FH4）是一碳單位的載體 特點： 先形成 IMP(次黃嘌呤核苷酸 )，然后在單磷酸的水平上轉(zhuǎn)變成 AMP、 GMP。 IMP合成從 5?P核糖開始的，在 ATP參與下先形成 PRPP(5 ? 磷酸核糖焦磷酸 ) 嘌呤的各個原子是在 PRPP的 C1上逐漸加上去的。由Asp、 Gln、 Gly、甲酸、 CO2 提供 N和 C ，合成時先形成右環(huán)，再形成左環(huán)。 () 嘌呤核苷酸的從頭合成 嘌呤環(huán)上各原子的來源 來自谷氨酰胺的酰胺氮 來自“甲酸鹽” 來自天冬氨酸 來自甘氨酸 來自 CO2 來自“甲酸鹽” 次黃苷酸 （ IMP） 的合成： ? 首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗 ATP，由 5磷酸核糖合成 PRPP(1焦磷酸 5磷酸核糖 )。 ? PRPP再經(jīng)過大約 10步反應(yīng)，合成第一個嘌呤核苷酸 ——次黃苷酸（ IMP）。 R5P （ 5磷酸核糖） ATP AMP PRPP合成酶 PRPP （ 5磷酸核糖 1焦磷酸） 在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的參與下，逐步合成 IMP IMP的合成過程 腺苷酸（ AMP）與鳥苷酸（ GMP）的合成 H2O + NAD+ XMP IMP脫氫酶 NADH + H+ Asp + GTP IMP AMPS 腺苷酸代琥 珀酸合成酶 GDP + Pi Gln + ATP GMP 鳥苷酸合成酶 Glu + AMP + PPi AMP 腺苷酸代琥 珀酸裂解酶 延胡索酸 ? IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（ AM