理学生物化学与分子生物学八年制课件4.ppt
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1、目目 录录第十三章第十三章核苷酸代谢核苷酸代谢Nucleotide Metabolism目目 录录体外实验资料:体外实验资料:19091934年年,美美国国生生物物化化学学家家Owen证证明明,核核酸酸的分解单位是核苷酸。的分解单位是核苷酸。1961年年,美美国国生生化化学学家家Juan Oro模模拟拟大大气气放放电电,在在有有氰氰化化氢氢参参加加的的反反应应体体系系中中发发现现有有氨氨基基酸酸和和腺腺嘌呤生成。嘌呤生成。1963年,年,Ponnamperuma在类似的实验中也得到了在类似的实验中也得到了腺嘌呤。后来,他又与腺嘌呤。后来,他又与Ruth Mariner、Carl Sagan将腺
2、嘌呤与核糖连接成为腺苷;再连接磷酸,得到将腺嘌呤与核糖连接成为腺苷;再连接磷酸,得到了腺苷三磷酸了腺苷三磷酸(ATP)。目目 录录体内实验资料:体内实验资料:早早在在演演绎绎核核苷苷酸酸生生物物合合成成前前,生生物物化化学学家家就就已已经经发发现现动动物物会会排排泄泄3种种不不同同的的含含氮氮废废物物,即即NH3、尿尿素素和和尿尿酸。尿酸就是嘌呤化合物的代谢产物。酸。尿酸就是嘌呤化合物的代谢产物。在在 1950年年 间间 , John M. Buchanan和和 G. Robert Greenberg采采用用同同位位素素示示踪踪结结合合嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸降降解解物物尿尿酸酸分分析析证证明明,
3、嘌嘌呤呤分分子子的的原原子子N1来来自自门门冬冬氨氨酸酸,N3和和N9来来自自谷谷氨氨酰酰胺胺等等,完完成成了了嘌嘌呤呤生生物物合合成成过过程程的的演演绎绎。更更为为重重要要的的是是,他他们们还还发发现现嘌嘌呤呤不不是是以以游游离离含含氮碱,而是以核苷酸形式在体内合成的。氮碱,而是以核苷酸形式在体内合成的。这些发现促进了对核苷酸代谢相关疾病的认识。这些发现促进了对核苷酸代谢相关疾病的认识。目目 录录1987年年,科科学学家家确确定定Lesch-Nyhan综综合合征征与与次次黄黄嘌嘌呤呤-鸟鸟嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶(HGPRT)缺缺陷陷有有关关。至至今今已已发发现现,核核苷苷酸酸的
4、的合合成成和和分分解解代代谢谢障障碍碍与与很很多多遗遗传传性性、代谢性疾病有关。代谢性疾病有关。模模拟拟核核苷苷酸酸组组成成成成分分,如如取取代代碱碱基基、核核苷苷和和核核苷苷酸酸的类似物已发展为在临床上常用、有效的抗代谢药物。的类似物已发展为在临床上常用、有效的抗代谢药物。目目 录录第一节第一节核苷酸代谢概论核苷酸代谢概论Outline for Nucleotide Metabolism目目 录录一、核苷酸具有多种生物学功能一、核苷酸具有多种生物学功能核苷酸是核酸(核苷酸是核酸(RNA和和DNA)的活性前体物质)的活性前体物质 核苷酸衍生物核苷酸衍生物作为活性中间物参与生物合成过程作为活性中
5、间物参与生物合成过程高能化合物高能化合物ATP 与与GTP可为细胞代谢提供能量可为细胞代谢提供能量 腺嘌呤核苷酸是很多辅酶的组成成分腺嘌呤核苷酸是很多辅酶的组成成分目目 录录核苷酸和核苷以介质形式参与生理功能调节核苷酸和核苷以介质形式参与生理功能调节鸟嘌呤核苷可构成核酸的特殊结构鸟嘌呤核苷可构成核酸的特殊结构 cAMP、cGMP和和GTP/GDP参与胞内的信号转导参与胞内的信号转导目目 录录l从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis pathway)l补救合成途径补救合成途径(salvage synthesis pathway)二、核苷酸的合成代谢有从头合成和二、核苷酸的合
6、成代谢有从头合成和补救合成两种途径补救合成两种途径目目 录录食物核蛋白食物核蛋白胃酸胃酸蛋白质蛋白质核酸(核酸(RNA及及DNA)单核苷酸单核苷酸水解水解3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键H2O胰核酸酶胰核酸酶(磷酸二酯酶)(磷酸二酯酶)核糖核酸酶(核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶 (DNase)食物中核酸的消化食物中核酸的消化三、核苷酸的降解和补救合成具有重要三、核苷酸的降解和补救合成具有重要生物学意义生物学意义目目 录录胰、肠核苷酸酶(胰、肠核苷酸酶(nucleotidase)(磷酸单酯酶)(磷酸单酯酶)H2O磷酸磷酸核苷核苷碱基碱基戊糖(或戊糖戊糖(或戊糖-1-磷酸)磷酸)
7、 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶(nucleoside phosphorylase)核苷酶核苷酶(nucleosidase)(水解或磷酸解)(水解或磷酸解) 核苷水解酶核苷水解酶(nucleoside hydrolase)H2OH3PO4单核苷酸单核苷酸目目 录录核核苷苷酸酸的的补补救救合合成成途途径径回回收收利利用用现现成成的的嘌嘌呤呤/ /嘧啶碱或核苷合成核苷酸。嘧啶碱或核苷合成核苷酸。细胞内同样存在核酸酶,使细胞内部的核细胞内同样存在核酸酶,使细胞内部的核酸逐步分解为核苷酸,或进一步分解为碱基、酸逐步分解为核苷酸,或进一步分解为碱基、戊糖和磷酸,以维持细胞内遗传物质的稳定。戊糖和磷酸,以维持细
8、胞内遗传物质的稳定。细胞内核酸的消化细胞内核酸的消化目目 录录R-5-P(5-磷酸核糖)磷酸核糖)PP-1-R-5-P(PRPP)(磷酸核糖焦磷酸)磷酸核糖焦磷酸)IMPATPAMPPRPP合合成酶成酶AMP GMP UMP TMPCTP嘌呤嘌呤/嘧啶碱嘧啶碱 嘌呤嘌呤/嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸四、磷酸核糖焦磷酸是从头合成和补救四、磷酸核糖焦磷酸是从头合成和补救合成途径的交叉点合成途径的交叉点目目 录录第二节第二节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢嘌呤核苷酸的合成与分解代谢Anabolism and Catabolism of Purine Nucleotides 目目 录录l嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的
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- 理学 生物化学 分子生物学 八年 课件