生物化学---核酸分解代谢d11[1].ppt
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1、第十一章核酸的酶促降解和核苷酸代谢,第一节 核苷酸的分解代谢 第二节 核苷酸生物合成,第十一章、核苷酸代谢,第一节、核苷酸的分解代谢,生物体普遍存在的磷酸单酯酶或核苷酸酶可催化核苷酸的水解,而特异性强的磷酸单酯酶只能水解3-Nt或5-Nt。 催化核苷水解的酶有2类,即核苷磷酸化酶和核苷水解酶 Ns phosphorylase Ns+PiPu or Py+pentose-1-P Ns hydrolase Ns+H2OPu or Py+pentose Ns phosphorylase存在广泛,反应可逆 Ns hydrolase主要存在于植物和微生物,只对核糖核苷起作用,对脱氧核糖核苷无作用。,核酸
2、酶(Nuclease) 核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水解酶,包括:1、核糖核酸酶(RNase),2、脱氧核糖核酸酶(DNase),其中能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶(endonuclease),从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶(exonuclease)。,食物核酸与蛋白结合为核蛋白体(Nucleoproteins)的形式,在胃中受胃酸作用水解为NAs和Proteins,NA在小肠被胰nuclease(包括DNase、RNase)降解为Pu-Nt、Py-Nt和Oligonucleotide。肠黏膜释放的phosphodiesterase并协同胰核酸酶进行消化,水解
3、为单核苷酸肠黏膜细胞中还有nucleotidase (phosphomonoesterase),水解Nt为Ns和Pi。脾、肝等组织中的nucleosidase进一步水解Ns为戊糖和碱基。,一、核苷酸分解,二、核苷酸三级水平的降解,三、嘌呤核苷酸分解的三级脱氨,(一)、嘌呤碱的分解,不同生物嘌呤碱的分解能力不同,代谢产物也不同,人和猿类及一些排尿酸的动物(鸟类、某些爬行类和昆虫)嘌呤的代谢产物为尿酸。,1、嘌呤分解中的脱氨作用,嘌呤碱的分解首先在各种脱氨酶的作用下水解脱氨,脱氨作用也可以在核苷或核苷酸的水平上进行。动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少,而腺嘌呤核苷脱氨酶及腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性较高,因
4、此腺嘌呤的脱氨分解主要在核苷或核苷酸水平上进行。鸟嘌呤脱氨酶分布广,脱氨分解主要在该酶的作用下进行。,(1)、鸟嘌呤脱氨,(2)、黄嘌呤的分解,(3)、尿酸生成,(二)、嘌呤核苷酸的分解,1、不同生物嘌呤核苷酸的 分解产物不同,鸟、昆虫、人类,非灵长类哺乳动物,硬骨鱼,鱼、两栖类,甲壳类、无脊椎,2、黄嘌呤氧化酶 (Xanthine Oxidase),催化次黄嘌呤和黄嘌呤氧化生产尿酸。酶为复合黄素酶,由两个相同的亚基组成,分子量260,000,每个亚基含一个FAD、一个钼原子和一个Fe4S4中心。反应要求分子氧作为电子受体,还原产物是H2O2,进入尿酸的氧来自水。底物与酶结合后,Mo(VI)被
5、还原为Mo(IV),电子经黄素、铁硫中心等传给O2,与氢离子生成H2O2,Mo(IV)氧化为Mo(VI)。,3、痛风(Gout),嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸,由于其溶解性很差,易形成尿酸钠结晶,沉积于男性的关节部位引起疼痛或灼痛痛风和肾结石。,痛风的尿酸钠晶体,4、别嘌呤醇与次黄嘌呤,(1)、别嘌呤醇的作用,别嘌呤醇,别黄嘌呤,(2)、别嘌呤醇的作用机理,(3)、自杀底物(Suicide Substrate),结构与次黄嘌呤很相似的别嘌呤醇(allopurinol),在黄嘌呤氧化酶的作用下氧化为别黄嘌呤(alloxanthine),后者与酶中心的Mo(IV)牢固结合,使Mo(IV)不易转变成
6、Mo(VI)而成为酶的灭活物,这种底物类似物被称为自杀作用(底)物,这种作用被称为自杀作用。,四、嘧啶碱的分解,不同生物嘧啶碱的分解过程也不一样,一般情况下含氨基的嘧啶要先水解脱去氨基,脱氨基也可以在核苷或核苷酸水平上进行。,(一)、嘧啶还原途径的分解,(二)、嘧啶氧化途径的分解,1、尿嘧啶、胞嘧啶分解,2、胸腺嘧啶的分解,返回,第二节、核苷酸生物合成,可以通过两条完全不同的途径进行,1、从头合成途径:由磷酸戊糖先和尚未完成的Pu或Py环结合,在未完成的环上添加必要的部分,然后闭合成环。 2、补救途径:由现成的Pu,Py,Pentose及Pi在酶的作用下直接合成核苷酸(NtSalvage Pa
7、thway);,一、嘌呤核苷酸的从头合成途径,碳14标记的HCOOH和氮15标记的氨基酸与鸽肝匀浆物共培养,得到Pu各元素的来源,1950s由J.Buchanan和G.Robert Greenberg提出Hypoxanthine de novo synthesis假说,并证明Hypoxanthine Nt是Ade-Nt及Gua-Nt合成的前体。,一、嘌呤核苷酸的从头合成途径,合成所需物质: -D-ribose-5-P, ATP, Gln, Asp, GTP, N5,N10-methylene THFA, CO2。 另需辅助因子: Mg2+, Mn2+, NAD+, THFA-CHO 合成中先生
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