15核苷酸降解代谢.pdf

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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。

3.AMP的合成:IMP与天冬氨酸生成腺苷酸琥珀酸,由腺苷酸琥珀酸合成酶催

化,GTP提供能量。腺苷酸琥珀酸裂解酶催化分解生成AMP和延胡索酸。

4.GMP的合成:IMP先由次黄嘌呤核苷酸脱氢酶氧化生成黄嘌呤,再由谷氨酰胺

提供氨基,生成GMP。

(二)补救途径:

1.碱基与核糖-1-磷酸在特异的核苷磷酸化酶催化下生成核苷,再由其核苷磷

酸激酶生成核苷酸。只有腺苷激酶。

2.嘌呤与PRPP在磷酸核糖转移酶催化下生成核苷酸。有腺嘌呤磷酸核糖转移

酶和次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶。

(三)调控

从头合成途径受AMP和GMP的反馈抑制,第一步转酰胺酶受二者抑制,分枝后

的第一步只受自身抑制。从头合成与补救途径之间有平衡。先天缺乏次黄嘌呤-鸟

嘌呤磷酸核糖转移酶称为莱-纳二氏综合症,X染色体隐性遗传,患者尿酸和PRPP水

平高,从头合成加速,导致痛风和自残。正常大脑中次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移

酶活力高,而从头合成酶活力低,对补救途径依赖较大。别嘌呤醇可降低尿酸浓度,

但不能降低PRPP浓度,不能防止自残。

二、嘧啶核糖核苷酸的合成

(一)尿嘧啶核苷酸的合成:谷氨酰胺与碳酸氢根在氨甲酰磷酸合成酶催化下生

成氨甲酰磷酸,消耗2个ATP。氨甲酰磷酸与天冬氨酸生成氨甲酰天冬氨酸,闭环

氧化生成乳清酸,再与PRPP生成乳清苷酸,脱羧生成UMP。

(二)CMP的合成:UMP先与2分子ATP反应生成UTP,在CTP合成酶催化下与谷

氨酰胺、ATP生成CTP。

(三)补救途径:尿嘧啶可与PRPP生成UMP,也可与1-磷酸核糖生成尿苷,再被

尿苷激酶催化生成UMP。胞嘧啶不能与PRPP反应,但

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