1、河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 1 页 共 9 页第 32 次课 2 学时上次课复习： 1.简要重复上次课的重点内容；2.苯丙氨酸和酪氨酸代谢；氨基酸与生物活性物质；氨基酸与一碳单位本次课题（或教材章节题目）：第十三章 核酸的降解和核苷酸代谢第一节 核酸的酶促降解第二节 核苷酸代谢教学要求：了解核苷酸酶和核苷酶；掌握嘌呤核苷酸的分解和嘧啶核苷酸的分解代谢产物；掌握限制性核酸内切酶的概念。重 点：嘌呤核苷酸的分解代谢；嘧啶核苷酸的分解代谢；核酸酶难 点：嘌呤核苷酸的分解代谢；嘧啶核苷酸的分解代谢 教学手段及教具：课堂讲授与 PowerPoint 演示相结合。讲授内容及时间分配：复习：5
2、分第十三章 核酸的降解和核苷酸代谢预备知识：5 分第一节 核酸的酶促降解（30分）一、核酸酶二、核苷酸酶三、核苷酶第二节 核苷酸代谢（50分）一、核苷酸的分解代谢（一）嘌呤核苷酸的分解代谢（二）嘧啶核苷酸的分解代谢小结：5 分课后作业 第 404 页：1,2。相关补充题参考资料生物化学高等教育出版社 沈同、王镜岩主编 第二版生物化学科学出版社 现代生物学精要速览中文版 王镜岩等译生物化学简明教程 高等教育出版社 罗纪盛等河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 2 页 共 9 页第 33 次课 2 学时上次课复习： 1.简要重复上次课的重点内容；2.嘌呤核苷酸的分解代谢；嘧啶核苷酸的分解代谢；
3、核酸酶 本次课题（或教材章节题目）：第十三章 核酸的降解和核苷酸代谢第一节 核酸的酶促降解第二节 核苷酸代谢教学要求：了解核苷酸生物合成的基本途径；辅酶核苷酸的生物合成掌握嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成；掌握核苷酸转化成核苷三磷酸及脱氧核苷酸的合成重 点：嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成；脱氧核苷酸的合成 难 点：辅酶核苷酸的生物合成 教学手段及教具：课堂讲授与 PowerPoint 演示相结合。讲授内容及时间分配：复习：5分第十三章 核酸的降解和核苷酸代谢第二节 核苷酸代谢二、核苷酸的生物合成（一）核苷酸生物合成的基本途径（10分）（二）嘌呤核苷酸的合成（20分）1.从头合成2.补救合成及生理
4、意义3.嘌呤核苷酸的抗代谢物（三）嘧啶核苷酸的合成（20分）（四）核苷酸转化成核苷三磷酸（10分）（五）脱氧核苷酸的合成（10分）（六）辅酶核苷酸的生物合成（10分）小结：5 分课后作业 第 404 页：3,4，5,6，7。相关补充题参考资料生物化学高等教育出版社 沈同、王镜岩主编 第二版生物化学科学出版社 现代生物学精要速览中文版 王镜岩等译生物化学简明教程 高等教育出版社 罗纪盛等河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 3 页 共 9 页第十三章 核酸的降解和核苷酸代谢DNA与RNA核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸核酸的生物功能 DNA是主要的遗传物质 RNA参与蛋白质的生物合成RNA功能的多
5、样性第一节 核酸的酶促降解 核酸酶 核苷酸酶 核苷酶一、核酸酶（水解产物为核苷酸或脱氧核苷酸） DNA酶（DNase） RNA酶（RNase） 非特异性核酸酶 核酸外切酶 核酸内切酶 作用于单链或作用于双链1.DNA酶（DNase） DNase I产物5位带磷酸基团 DNase 产物3位带磷酸基团 DNA限制性内切酶产生3-OH和5-PDNA限制性内切酶限制性内切酶 生物学功能及应用价值 降解外面侵入的DNA，但不降解自身细胞中的DNA，因为在自身DNA的酶切位点上经甲基化修饰而受到保护。是基因工程、体外重组、基因的分离、测序最重要的工具酶（手术刀）。2.RNA酶（RNase） RNase I
6、(牛胰核糖核酸酶) RNase T1 RNase U23.非特异性核酸酶 蛇毒磷酸二酯酶从3-OH 逐个水解，生成5-核苷酸。 牛脾磷酸二脂酶从5-OH开始逐个水解，生成3-核苷酸。4.核酸内切酶与核酸外切酶二、核苷酸酶 （产物为核苷或脱氧核苷和磷酸） 非特异性磷酸单酯酶：河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 4 页 共 9 页 特异性磷酸单酯酶：三、核苷酶 （产物为核糖或脱氧核糖和碱基） 核苷磷酸化酶 核苷水解酶核酸的水解产物 戊糖（或脱氧戊糖） 磷酸 嘌呤碱和嘧啶碱第二节 核苷酸代谢 核苷酸的分解代谢 核苷酸的合成代谢核苷酸的功用 合成核酸的原料 体内能量的利用形式：ATP,GTP,C
7、TP,UTP 参与代谢和生理调节：cAMP,cGMP 组成辅酶：FAD, NAD+, NADP+ 活化中间代谢物：UDPG，CDP-DG，SAM一、核苷酸的分解代谢 嘌呤核苷酸的分解代谢 嘧啶核苷酸的分解代谢1.嘌呤核苷酸的分解代谢 390页 不同种类的生物分解嘌呤终产物排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类其它排尿囊素/排尿囊酸/排尿素 排尿酸动物反应部位：主要肝、肾、小肠人体中嘌呤碱基的分解是不开环，在环外加氧氧化。重要的酶：黄嘌呤氧化酶血浆中尿酸含量（正常值）：0.12-0.36mmol/L嘌呤核苷酸的分解代谢历程（排尿酸动物）痛风症（嘌呤代谢异常的一种疾病） 尿酸生成过多血尿酸（
8、超过8mg% ），难溶性的尿酸盐沉积于关节和软骨及肾等处，导致关节炎、尿路结石及肾疾病。别嘌呤醇治疗痛风症的机理 抑制黄嘌呤氧化酶 反馈抑制嘌呤核苷酸从头合成的酶系2. 嘧啶核苷酸的分解代谢 391页 嘧啶核苷酸 核苷 嘧啶 从解开嘧啶环开始逐个的水解 终产物C和U：CO 2、NH 3、 -丙氨酸 T： CO2、 NH3、 -氨基异丁酸河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 5 页 共 9 页二、核苷酸的生物合成 核苷酸生物合成的基本途径 嘌呤核苷酸的合成 嘧啶核苷酸的合成 核苷酸转化成核苷三磷酸 脱氧核苷酸的合成 辅酶核苷酸的生物合成1.核苷酸生物合成的基本途径 “从头合成”途径： 利用磷
9、酸核糖、氨基酸及利用磷酸核糖、氨基酸及 CO2等简单物质为原料，经一系列酶促反应，合成等简单物质为原料，经一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。嘌呤核苷酸的途径。 补救合成途径补救合成途径 ： 利用体内游离的嘌呤核苷或嘧啶核苷利用体内游离的嘌呤核苷或嘧啶核苷 ， 经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。2.嘌呤核苷酸的合成 “从头合成”途径 补救合成 嘌呤核苷酸的抗代谢物“从头合成”途径 合成部位：主要在肝细胞液 合成原料：磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和CO2等 合成方式在5-磷酸核糖的基础上逐步合成嘌呤环。 首先合成次黄嘌呤核苷酸，再转变成AMP，GMP 重
10、要酶：PRPP合成酶、PRPP酰胺转移酶（嘌呤核苷酸合成的重要调节点）PRPP的生成“从头合成”中碱基各原子来源合成过程图示合成过程嘌呤核苷酸从头合成的调节 抑制部位的酶均为变构酶。 合成原则补救合成补救合成及生理意义 原料:已有的嘌呤碱、嘌呤核苷、PRPP 重要的酶：腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT) 节约能量和一些氨基酸的消耗。 有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进行嘌呤核苷酸的补救合成。代谢异常状况 自毁容貌征：HGPRT完全缺失的患儿。临床表现：智力发育障碍，攻击性性格，肌肉痉挛，强制性自咬唇舌和指尖，尿中尿酸排出量过量，50mg
11、/kg体重/24hr。分子基础：HGPRT先天缺陷（隐性X性链锁遗传） 河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 6 页 共 9 页 肾结石和痛风：缺乏补救途径会引起嘌呤核苷酸合成速度降低， 结果大量积累尿酸。 嘌呤核苷酸的抗代谢物 抗代谢物有些人工合成的或天然存在的化合物的结构与生物体内的一些必需的代谢物很相似，将其引入生物体后，与体内的必需代谢物会发生特异的拮抗作用从而影响生物体中的正常代谢，这些化合物称为抗代谢物。嘌呤核苷酸的抗代谢物-16MP的作用部位及抗癌机理 反馈抑制PRPP酰胺转移酶从而抑制嘌呤核苷酸的从头合成 抑制IMP转变为AMP和GMP的反应 直接抑制HGPRT，阻断嘌呤核
12、苷酸的补救合成。嘌呤核苷酸的抗代谢物-2嘌呤核苷酸的抗代谢物-33. 嘧啶核苷酸的合成 从头合成途径 嘧啶核苷酸从头合成的调节 嘧啶核苷酸的抗代谢物从头合成途径 合成部位：主要在肝细胞液。 原料：Gln、CO2、Asp、R-5-P等 合成方式：先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。 关键的中间化合物：是乳清酸。 合成过程：先合成UMP，再转变成其他嘧啶核苷酸。 重要的酶：氨基甲酰磷酸合成酶II、天冬氨酸氨基甲酰转移酶、磷酸核糖转移酶。合成过程氨基甲酰磷酸合成酶的比较TMP合成的特点 在胸苷酸合成酶催化下，由dUMP甲基化生成. 甲基供体；N 5，N 10-甲烯FH 4 dUMP来源：dUDP或dCM
13、P图示嘧啶核苷酸从头合成的调节主要调节酶 细菌：天冬氨酸氨基甲酰转移酶 哺乳类动物细胞：氨基甲酰磷酸合成酶II 多功能酶：受到阻遏或去阻遏调节 PRPP合成酶：同时受嘧啶和嘌呤核苷酸反馈抑制图 示嘧啶核苷酸的抗代谢物 嘧啶类似物：5-F-尿嘧啶（5-FU） 谷氨酰胺类似物：氨杂丝氨酸类 叶酸类似物：氨甲蝶呤（MTX） 核苷类似物：阿糖胞苷、环胞苷河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 7 页 共 9 页嘧啶核苷酸的抗代谢物15-FU的作用部位及抗癌机理 5-FU在体内活化为 FdUMP 和 FUTP FdUMP竞争性抑制dTMP合成酶，使dTMP生成减少 FUTP以FUMP的形式掺入RNA分
14、子，影响其代谢嘧啶核苷酸的抗代谢物24. 核苷酸转化成核苷三磷酸CTP和TTP的合成5.脱氧核苷酸的合成 400页 核苷酸被还原成相应的脱氧核糖核苷酸。 催化此反应的酶体系：核糖核苷酸还原酶，硫氧环蛋白，硫氧还蛋白还原酶及FAD、NADP等辅助因子。dTTP的形成 胸苷酸脱氧尿苷酸甲基是由胸苷酸合成酶催化的。四氢叶酸是甲基的供体，产物为脱氧胸苷酸（dTMP）和二氢叶酸。6.辅酶核苷酸的生物合成 烟酰胺核苷酸的合成（NAD 、NADP） 黄素核苷酸的合成（FMN、FAD） 辅酶A的合成 烟酰胺核苷酸的合成（NAD 、NADP ） NAD 的合成烟酸单核苷酸焦磷酸化酶脱酰胺- NAD 焦磷酸化酶N
15、AD合成酶 NADP 的合成NAD 激酶：催化NAD与ATP反应，使NAD的腺苷酸残基的核糖 2-OH磷酸化，生成NADP 。NAD 、NADP FMN、FAD辅酶A的合成 前体：腺苷酸、泛酸、巯基乙胺、磷酸 途径： （1）泛酸激酶（2）磷酸泛酰半胱氨酸合成酶（3）磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶（4）脱磷酸辅酶A焦磷酸化酶（5）脱磷酸辅酶A激酶图示思考题 从头合成与补救合成途径的生理意义； 嘌呤碱和嘧啶碱合成特点及各元素来源、 人体嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸分解代谢的终产物。河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 8 页 共 9 页 嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸合成的抗代谢物 掌握PRPP在核苷酸代谢中的作用。思考题：404页1,3，7河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 9 页 共 9 页
