根据作用方式分为两类： 根据作用方式分为两类： 核酸外切酶（exonuclease）： ）：从 端或3 ①核酸外切酶（exonuclease）：从5`端或3` 端逐个水解生成3 核苷酸或5 核苷酸。 端逐个水解生成3`核苷酸或5`核苷酸。 1 图 核酸内切酶（endonuclease） ②核酸内切酶（endonuclease）催化水解多 核苷酸链内部的磷酸二酯键，专一性强。 核苷酸链内部的磷酸二酯键，专一性强。 2 图
核酸降解及核 苷酸代谢
一、核酸的酶促降解 二、核苷酸的分解代谢 三、核苷酸的生物合成
一、核酸的酶促降解
1．核酸的逐步降解过程 ．
磷酸 核酸
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
核苷
核苷酶
戊糖 碱基
2．水解核酸的酶类 ．
根据底物专一性分成两类： 根据底物专一性分成两类： ）：作用于 ①核糖核酸酶（RNase）：作用于 核糖核酸酶（ ）：作用于RNA ②脱氧核糖核酸酶（DNase）：作用于 ）：作用于 脱氧核糖核酸酶（ ）：作用于DNA 根据磷酸二酯键打开的方式分两类： 根据磷酸二酯键打开的方式分两类： ① 水解3`－OH与磷酸基团之间的键 水解 与磷酸基团之间的键 水解5 ② 水解 `－OH与磷酸基团之间的键 与磷酸基团之间的键
脱氧核糖核酸酶（ 脱氧核糖核酸酶（DNase） ） DNaseⅠ：水解双链或单链DNA，产物为5`5` DNaseⅠ：水解双链或单链DNA，产物为5`-P DNA 末端和3` OH末端的寡核苷酸片段 3`- 末端的寡核苷酸片段（ 末端和3`-OH末端的寡核苷酸片段（双链或 单链）的混合物。 单链）的混合物。 限制性核酸内切酶：对某些碱基顺序或碱基 限制性核酸内切酶： 对具有专一性。被称作“分子手术刀”， 对具有专一性。被称作“分子手术刀” 广 泛应用于生物学的研究。产物为双链DNA片 泛应用于生物学的研究。产物为双链DNA片 DNA 段，其5`-端为磷酸基，3`-端为羟基。 5`-端为磷酸基，3`-端为羟基。 识别和切割位点通常是4-6bp组成的回文结构。 识别和切割位点通常是4 6bp组成的回文结构。 组成的回文结构
嘧啶核苷酸的生物合成 （1）从头合成途径 ）
嘧啶环上各原子的来源 图30 UMP从头合成 从头合成 图31、31+ 、
UMP转化为 转化为CMP 图32 转化为
（2）补救合成途径 图33
（二）脱氧核糖核苷酸的生物合成 1.核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸 （1）反应过程 图34 ） 由核糖核苷酸脱去C2上的氧原子而 由核糖核苷酸脱去C 还原为脱氧核糖核苷酸。 还原为脱氧核糖核苷酸。真核生物脱氧 核糖核苷酸的形成都是在核苷二磷酸水 平上进行的。 平上进行的。 （2）脱氧核苷酸合成的调控 图35 ）
（脱氧）核苷二磷酸激酶 脱氧） （d）NDP＋ATP ） ＋ （d）NDP＋ADP ） ＋
图1
图2
腺嘌呤 腺嘌呤脱氨酶
次黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 鸟嘌呤脱氨酶 黄嘌呤氧化酶 尿酸 图3 黄嘌呤
鸟嘌呤
尿酸
尿酸氧化酶 尿囊素 尿囊素酶 尿囊酸
尿囊酸酶
尿酶 图4
核苷酸酶
核苷酶
腺嘌呤核苷酸
腺嘌呤核苷 +H2O -NH3 酸脱氨酶
尿嘧啶核 苷酸激酶 谷酰胺 CTP合成酶
图32
UMP磷酸核糖转移酶 磷酸核糖转移酶
尿嘧啶＋ 尿嘧啶＋PRPP
尿苷磷酸化酶
UMP＋PPi ＋
1－磷酸核糖＋尿嘧啶 －磷酸核糖＋ 尿苷
尿苷激酶 ATP ADP
尿苷+Pi 尿苷 尿苷酸
图33
核糖核苷酸还原酶
谷氧还蛋白还原酶
硫氧还蛋白还原酶
图34
图35
ATP 磷酸核糖焦 磷酸激酶 AMP
图11
磷酸核糖焦磷酸 酰胺基转移酶
谷氨酰胺 谷氨酸
β-5-磷酸核糖胺
图12
甘氨酸 甘氨酰胺核 苷酸合成酶
甘氨酰胺核苷酸
图13Biblioteka 甘氨酰胺 核苷酸转 甲酰基酶
甲酰甘氨酰胺核苷酸 图14
谷氨酰胺 甲酰甘氨 脒核苷酸 合成酶
甲酰甘氨脒核苷酸
图15
氨基咪唑 核苷酸合 成酶
核糖核酸酶（RNase） 核糖核酸酶（ ） RNaseA：来源于胰脏 ，是特异性 ： 是特异性RNase， ， 作用于RNA中的 和U位点。 中的C和 位点 位点。 作用于 中的 RNaseT1 ：来源于米曲霉，作用于 位点； 来源于米曲霉，作用于G位点 位点； RNaseT2 ：来源于米曲霉，作用于 位点。 来源于米曲霉，作用于A位点 位点。 产物：含有 末端和3`-磷酸基末端的 产物：含有5`-OH末端和 磷酸基末端的 末端和 寡核苷酸片段，游离的 核苷酸 核苷酸。 寡核苷酸片段，游离的3`-核苷酸。
嘌呤环上各原子的来源 图10 α-D-5`-磷酸核糖的活化 图11 磷酸核糖的活化 次黄嘌吟核苷酸（IMP）的合成 次黄嘌吟核苷酸（ ）
图12、13、14、15、16、17、18、19、20、21 、 、 、 、 、 、 、 、 、
IMP转化成 转化成AMP和GMP 图22、23、24、25、26 转化成 和
如大肠杆菌R菌株中分离的第一种限制酶 如大肠杆菌 菌株中分离的第一种限制酶 （EcoRI）识别切割顺序： 切割顺序： ）识别切割顺序
C T TAA G G AA T T C
二、核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
核苷酸
核苷+磷酸 核苷 磷酸
核 苷 酶
核苷磷酸化酶
碱基+1-P-戊糖 戊糖 碱基
碱基+戊糖 碱基 戊糖
腺嘌呤核苷
腺嘌呤核苷 +H2O -NH3 脱氨酶
腺嘌呤
腺嘌呤 脱氨酶 +H2O -NH3
次黄嘌呤核苷酸
次黄嘌呤核苷
次黄嘌呤
图4+
胸腺嘧啶
二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢胸腺嘧啶 图5
二氢嘧啶酶 β- 脲基异丁酸
图6
脲基丙酸酶
β- 氨基异丁酸
图7
图8
图9
天冬氨酸
甘氨酸
甲酸盐
谷氨酰胺 酰胺基） （酰胺基） 图10
5-氨基咪唑核苷酸
图16
氨基咪唑核苷 酸羧化酶
5-氨基咪唑-4-羧酶核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸 图17
氨基咪唑 琥珀酸基 氨甲酰核 苷酸合成 酶
天冬氨酸
5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸
图18
腺苷酸琥 珀酸裂解 酶
延胡索酸
5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸
图19
氨基咪唑 氨甲酰核 苷酸转甲 酰基酶
CH3
H HH dUMP
胸苷酸合成酶
H
dTMP
N5，N10-CH2-FH4 Gly 丝氨酸羟甲 基转移酶 Ser FH4
FH2 NADPH＋H＋ ＋ 二氢叶酸还原酶
NADP＋ 图36
图37
图37+
图38
图39
5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸 图20
IMP环水解酶
次黄嘌呤核苷酸 图21
天冬氨酸
腺苷酸琥珀酸合成酶 腺苷酸琥珀酸
图22
延胡索酸
腺苷酸琥珀酸裂解酶
图23
IMP核苷酸脱氢酶
图24
鸟嘌呤核苷酸合成酶
图25
图26
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 腺嘌呤＋ 腺嘌呤＋PRPP AMP＋PPi
鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 鸟嘌呤＋ 鸟嘌呤＋PRPP GMP＋PPi
图27
Pi
ATP
ADP 嘌呤核苷酸
R－1－P＋嘌呤
嘌呤核苷 核苷磷酸激酶 核苷磷酸化酶
图28
图29
图30
O HCO3
-
O
氨甲酰磷酸合成酶
H2N-C-O～P-OH ～ OH
氨甲酰磷酸
谷酰胺
谷氨酸 2ATP
2ADP+Pi
图31+
天冬氨酸转氨甲酰酶 氨甲酰天冬氨酸 二氢乳清酸酶 二氢乳清酸 二氢乳清酸脱氢酶 乳清酸 乳清苷酸焦磷酸化酶 乳清苷酸 乳清苷酸脱羧酶 图31
二、核苷酸的分解代谢
1. 嘌呤的降解
图3、4、4+
2.嘧啶的降解 图5、6、7、8、9 2.嘧啶的降解
三、核苷酸的生物合成
（一）核糖核苷酸的生物合成 （二）脱氧核糖核苷酸的生物合成 （三） 核苷三磷酸的合成 （四）各种核苷酸的合成及其转化
图39
（一）核糖核苷酸的生物合成 嘌呤核苷酸的生物合成 1.从头合成途径 从头合成途径
2.胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸的生物合成 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸的生物合成
、 、 （1）反应过程 图36、37、37+ ）
（2）胸腺嘧啶核苷酸合成的调控 图38 ）
（三）核苷三磷酸的合成 1.核苷二磷酸的合成 .
（脱氧）核苷酸激酶 脱氧） （d）NMP＋ATP ） ＋ （d）NDP＋ADP ） ＋
2.核苷三磷酸的合成 .
2.由嘌呤碱和核苷合成核苷酸 由嘌呤碱和核苷合成核苷酸 ————补救合成途径 补救合成途径 ① 嘌呤和 嘌呤和PRPP在特异的磷酸核糖转移酶 在特异的磷酸核糖转移酶 催化下生成嘌呤核苷酸。 催化下生成嘌呤核苷酸。图27 嘌呤在核苷磷酸化酶作用下与核糖－ ② 嘌呤在核苷磷酸化酶作用下与核糖－ 1/－磷酸（R－1/－P）生成嘌呤核苷， 磷酸（ － ）生成嘌呤核苷， 后者在核苷磷酸激酶作用下， 后者在核苷磷酸激酶作用下，与ATP 反应，生成嘌呤核苷酸 反应，生成嘌呤核苷酸。图28 3.嘌呤核苷酸合成的调控 图29 3.嘌呤核苷酸合成的调控